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插入式流量計的原理與分類
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插入式流量計的原理與分類

返回列表 來源(yuan):華恒流量計 手機查看內容 瀏覽:1 發布日(ri)期:2021-12-28

  在工業化迅速發展的(de)大時(shi)代,缺少不了壓力變(bian)送器(qi)、流(liu)量(liang)計(ji)、液位計(ji)、密(mi)度計(ji)、差壓變(bian)送器(qi)等儀表(biao)把現場(chang)第一(yi)數據實時(shi)傳(chuan)輸到工控系統(tong)上,為整個(ge)工業自動化系統(tong)充當控制、檢測(ce)等一(yi)系列的(de)眼睛(jing),接下來華恒儀表(biao)為您解讀工業現場(chang)最前沿(yan)的(de)壓力變(bian)送器(qi)使用情況(kuang)。

  按(an)照流量(liang)(liang)計(ji)(ji)(ji)的工作原理來分類說明(ming)不(bu)同,插入(ru)式(shi)流量(liang)(liang)計(ji)(ji)(ji)是(shi)一類按(an)結構形式(shi)劃分的流量(liang)(liang)計(ji)(ji)(ji),它包括工作原理不(bu)同的各種流量(liang)(liang)計(ji)(ji)(ji)。之所以這樣分類,是(shi)由于插入(ru)式(shi)流量(liang)(liang)計(ji)(ji)(ji)在使用中有(you)一些共同的特點,而正是(shi)這些特點促使插入(ru)式(shi)流量(liang)(liang)計(ji)(ji)(ji)近年來有(you)了較(jiao)大的發展,并(bing)且從整(zheng)個(ge)流量(liang)(liang)計(ji)(ji)(ji)的發展趨勢看,它有(you)強(qiang)大的生命力,在眾多的流量(liang)(liang)計(ji)(ji)(ji)中占有(you)重(zhong)要的位置。

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  1、插入式(shi)流量計的分類

  目前已經推廣使用的(de)(de)插入(ru)(ru)式(shi)流(liu)(liu)量計已有多種型(xing)式(shi),按(an)(an)插入(ru)(ru)式(shi)流(liu)(liu)量計檢測(ce)頭的(de)(de)工(gong)作原理可以分成插入(ru)(ru)式(shi)渦輪、插入(ru)(ru)式(shi)渦街、插入(ru)(ru)式(shi)電磁、均速管和熱式(shi)流(liu)(liu)量計等;按(an)(an)插入(ru)(ru)式(shi)流(liu)(liu)量計的(de)(de)測(ce)點數可分為點流(liu)(liu)型(xing)和徑流(liu)(liu)型(xing)兩大類。

  1)點流(liu)型插入式流(liu)量(liang)計

  點流(liu)型插(cha)入(ru)式(shi)流(liu)量(liang)計(ji)包括插(cha)入(ru)渦輪、插(cha)入(ru)渦街(jie)、插(cha)入(ru)電(dian)磁流(liu)量(liang)計(ji)、靶式(shi)流(liu)量(liang)計(ji)及皮托管等。此類流(liu)量(liang)計(ji)實際上(shang)是一臺流(liu)速(su)計(ji),它測量(liang)管道(dao)中某特定位(wei)置的(de)局部流(liu)速(su),然(ran)后根據管道(dao)內的(de)流(liu)速(su)分布(bu)及儀表(biao)和管道(dao)的(de)幾何參數等推算出流(liu)量(liang)值。

  由(you)于靶(ba)式流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計往往將檢測頭和測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)管做(zuo)成一(yi)體型流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計.并通過測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)由(you)于靶(ba)前(qian)后的差(cha)壓(ya)引(yin)起的靶(ba)受(shou)力(li)來測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)、有(you)自己的流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)系數,而(er)且測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)靶(ba)有(you)較(jiao)大的幾何尺寸.并不是測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)一(yi)點的流(liu)(liu)速,所以人們一(yi)般(ban)不將靶(ba)式流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計歸在插入(ru)式流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計的范疇.而(er)作為差(cha)壓(ya)式流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計的一(yi)種加以討(tao)論。但從結(jie)構上看,它也屬(shu)于一(yi)種插入(ru)式流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計,管道中的流(liu)(liu)速分布對測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)有(you)較(jiao)大的影響。

  2)徑流型插人式(shi)流量計

  徑流(liu)(liu)(liu)(liu)型插(cha)(cha)入(ru)(ru)(ru)(ru)式流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計根據管(guan)道直(zhi)徑上流(liu)(liu)(liu)(liu)速的綜合(he)值來推算流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)值。它包括均(jun)速管(guan)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計、多點插(cha)(cha)入(ru)(ru)(ru)(ru)型熱式質量(liang)(liang)(liang)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計,均(jun)速管(guan)型插(cha)(cha)入(ru)(ru)(ru)(ru)式電磁流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計及渦(wo)(wo)街流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計等(deng)。與(yu)上述(shu)同樣(yang)的原因,渦(wo)(wo)街流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計雖然在結構上是插(cha)(cha)入(ru)(ru)(ru)(ru)式儀(yi)表(biao),但由于其儀(yi)表(biao)特性和(he)使(shi)用特點與(yu)大多數(shu)插(cha)(cha)入(ru)(ru)(ru)(ru)式流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計有較大的差別(bie),而且,渦(wo)(wo)街流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)傳感(gan)器(qi)一般(ban)都做(zuo)成帶測量(liang)(liang)(liang)短管(guan)的形式,直(zhi)接輸出與(yu)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)成正比的頻(pin)率(lv)信(xin)號.結構上并(bing)不能將旋(xuan)渦(wo)(wo)發(fa)生體自由地插(cha)(cha)入(ru)(ru)(ru)(ru)或卸出,所以一般(ban)并(bing)不將渦(wo)(wo)街流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計作為插(cha)(cha)入(ru)(ru)(ru)(ru)式流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計的一個(ge)品種來討論。

  2、插(cha)入式流量(liang)計的測量(liang)原(yuan)理

  1)點(dian)流(liu)型插入式(shi)流(liu)量計的(de)測量原(yuan)理

  點流型插入式流量傳感器(qi)的結構如(ru)圖(tu)11-1所示。

  它(ta)由(you)測(ce)量頭、插(cha)入(ru)桿、插(cha)入(ru)機構、轉換(huan)器(qi)和測(ce)量管(guan)道(dao)等(deng)幾(ji)個組件構成(cheng)。使用(yong)時將(jiang)測(ce)量頭插(cha)入(ru)到(dao)管(guan)道(dao)中(zhong)某(mou)特定位置(一般為管(guan)道(dao)軸線處或管(guan)道(dao)平均流速處),測(ce)量該處的(de)局部流速,然(ran)后根據管(guan)內流速分布和儀表與管(guan)道(dao)的(de)幾(ji)何(he)參數等(deng)推算得(de)到(dao)流過管(guan)道(dao)的(de)流量值。

  對于點(dian)流(liu)(liu)(liu)型插入式流(liu)(liu)(liu)量(liang)計來說,由于測量(liang)頭只(zhi)測量(liang)管(guan)道中的(de)一點(dian)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su),要(yao)根據(ju)一點(dian)的(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)來推知管(guan)道內的(de)平(ping)均流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)顯然(ran)會有(you)很(hen)大(da)的(de)困(kun)難,管(guan)內的(de)流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)分(fen)布及平(ping)均流(liu)(liu)(liu)速(su)(su)位(wei)置將(jiang)對測量(liang)結果有(you)很(hen)大(da)的(de)影響。下面對頻(pin)率(lv)信號輸(shu)出型測量(liang)頭和模擬(ni)信號輸(shu)出型測量(liang)頭等幾種(zhong)不(bu)同類型的(de)插入式流(liu)(liu)(liu)量(liang)計來討論點(dian)流(liu)(liu)(liu)型插入式流(liu)(liu)(liu)量(liang)計的(de)測量(liang)原(yuan)理。

  (1)頻率信(xin)號輸出型測量頭

  使用頻率信號(hao)輸(shu)出測量(liang)頭(tou)的插入(ru)式(shi)流量(liang)計(ji)(ji)(ji)有插入(ru)式(shi)渦(wo)輪和插入(ru)式(shi)渦(wo)街流量(liang)計(ji)(ji)(ji),其(qi)流量(liang)計(ji)(ji)(ji)算(suan)公(gong)式(shi)為

  qv=f/k

  式中qv是(shi)(shi)體積流(liu)(liu)量(liang)(m3/s);f是(shi)(shi)流(liu)(liu)量(liang)計頻率輸出信號(hao)(Hz);K是(shi)(shi)流(liu)(liu)量(liang)計儀表(biao)系數(1/m3)。

  流量計(ji)儀表系(xi)數K的(de)計(ji)算(suan)公(gong)式(shi)為(wei)

  式中,Ko是(shi)測量頭的(de)(de)(de)儀表系數(shu)(shu)(1/m);a是(shi)速(su)度分(fen)布(bu)系數(shu)(shu),它(ta)是(shi)管道(dao)內(nei)平均(jun)流(liu)(liu)速(su)與測量頭處流(liu)(liu)速(su)的(de)(de)(de)比值,用來(lai)修(xiu)正(zheng)(zheng)由(you)于(yu)測量頭處的(de)(de)(de)流(liu)(liu)速(su)與管內(nei)平均(jun)流(liu)(liu)速(su)的(de)(de)(de)差異(yi)造(zao)(zao)成的(de)(de)(de)影響(xiang);&beta;是(shi)阻(zu)塞系數(shu)(shu),用來(lai)修(xiu)正(zheng)(zheng)由(you)于(yu)插入桿(gan)和測量頭引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)管道(dao)流(liu)(liu)通面(mian)積減小及(ji)管內(nei)速(su)度分(fen)布(bu)畸變(bian)所造(zao)(zao)成的(de)(de)(de)影響(xiang)。是(shi)干擾系數(shu)(shu),主要用來(lai)修(xiu)正(zheng)(zheng)由(you)于(yu)上游(you)阻(zu)流(liu)(liu)件所引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)速(su)度分(fen)布(bu)畸變(bian)以及(ji)管道(dao)所開窗口帶來(lai)的(de)(de)(de)影響(xiang)。A是(shi)測量管橫截(jie)面(mian)積,m2。

  (2)模擬信號輸出型測量(liang)頭

  使用模擬信(xin)(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)測量(liang)(liang)頭的插入式(shi)(shi)流量(liang)(liang)計(ji)有皮托管(guan)(輸(shu)出(chu)差(cha)壓(ya)信(xin)(xin)號(hao),經差(cha)壓(ya)變(bian)送器后為電流信(xin)(xin)號(hao)輸(shu)出(chu))和插入式(shi)(shi)電磁流量(liang)(liang)計(ji)(輸(shu)出(chu)電勢信(xin)(xin)號(hao)),其(qi)流量(liang)(liang)計(ji)算公式(shi)(shi)為

  式中,K是流(liu)量計的流(liu)量系數,

  Kv是測量(liang)頭的流速系數,

  △p是(shi)皮(pi)托管輸出差(cha)壓(ya)信號(Pa);e是(shi)插(cha)入電磁輸出電勢信號(V);是(shi)被測(ce)介質密度(kg/m3)。

  2)點流型插入(ru)式流量計有關系數(shu)的確定

  (1)流量計速(su)度分布系(xi)(xi)數(shu)a的(de)確定速(su)度分布系(xi)(xi)數(shu)a是管道平均流速(su)與測量頭(tou)所(suo)處位置局部流速(su)之比。它限(xian)管內(nei)流體(ti)速(su)度分布形式有(you)極大的(de)關系(xi)(xi)。

  a、對(dui)于光滑管道(dao).在充分發(fa)展紊流條件下(xia),管內流速分布的最(zui)簡單公(gong)式是指數公(gong)式

  式中,指數(shu)n是一(yi)個與雷諾數(shu)Re有關的數(shu),一(yi)般可用(yong)n-1.56lgRe來表示

  對于這(zhe)樣的速度分布,其平均流速

  平均流速所在(zai)位(wei)置為

  所以(yi),如果(guo)測量頭(tou)插到軸線處,則(ze)速度分(fen)布系數

  如果(guo)測量(liang)頭(tou)插(cha)到管(guan)道平均流速處,則速度分布系數a=1。

  b、對于(yu)粗糙管道,管內(nei)流速分布除與雷諾數(shu)有(you)關外,還與管道壁面(mian)的相對粗糙度△/D的關系可(ke)用科爾布魯克(ke)(Colebrook)公(gong)式來表(biao)示

  由于上式為(wei)一(yi)(yi)非顯示方程(cheng),應用(yong)迭代法(fa)求解。初始值&lambda;0按下(xia)式估計時,一(yi)(yi)次(ci)牛頓(dun)迭代獲得的結(jie)果在(zai)0.01%之內。

  Teyssandier根(gen)據Pai速(su)度分布公式求得(de)用于(yu)粗糙管平(ping)均流(liu)速(su)

  所以,如果測最(zui)頭插到軸線處(chu),則速(su)度分布系數a用下式(shi)近似地表示,可(ke)獲得較高的測量精度。

  如果測量頭插到(dao)管道平均流速處(chu),則速度(du)分布(bu)系數a=1。

  根據(ju)式(shi)11-7和式(shi)11-11計(ji)算得到(dao)的結果列于表11-1所(suo)示(shi),a的變化趨勢如圖11-2所(suo)示(shi)。

  相(xiang)信通過以上一體化孔板流量(liang)計的(de)標準(zhun)配件的(de)全部容(rong),能夠使大家有一個較(jiao)為全面的(de)認識,對選擇合適(shi)的(de)節流裝(zhuang)置有所幫助。如有疑(yi)問,可(ke)以隨時聯系(xi)我(wo)們。


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