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化(hua)工裝置中(zhong)流量計原(yuan)理與選型(xing)
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0引言
流量(liang)儀表
是過(guo)程自動化(hua)儀表與裝(zhuang)置中的大(da)類儀表之(zhi)一,它被廣(guang)泛應用與(yu)冶金、電力(li)、化工、石油(you)、交通、環境(jing)保護及日(ri)常生💃🏻活等(deng)㊙️國民經濟(ji)各個領域(yu)。在過程自(zi)動化儀表(biao)與裝置中(zhong)💃,流量儀表(biao)有兩大功(gong)用;作爲過(guo)程自動化(hua)控制系統(tong)的檢測儀(yi)表和測量(liang)物料數量(liang)的總量表(biao)。
流量的正(zheng)确計量室(shi)生産和能(neng)源考核的(de)必備手段(duan),在🌈提高生(sheng)🆚産📞效率,保(bao)障生産安(an)全和杜絕(jue)能源浪費(fei)等方👄面發(fa)揮着無可(ke)✊替代的作(zuo)用。但流量(liang)是一個動(dong)态量,它是(shi)一個隻有(you)當流體發(fa)生運動時(shi)才實際存(cun)👨❤️👨在的物理(li)量,因此它(ta)不僅是基(ji)本量的靜(jing)♋态組合,又(you)由于其動(dong)态💜性質,流(liu)量量值受(shou)到許多複(fu)雜因素的(de)🛀🏻影響,例如(ru)流👄體😄内微(wei)觀分子之(zhi)間的相互(hu)作用,宏觀(guan)的湍流、漩(xuan)渦運動等(deng),在具體的(de)管道中還(hai)受到邊界(jie)條件(管壁(bi))的制約。面(mian)對各種的(de)流量儀表(biao),如何根據(ju)流量、流态(tai)、安裝要求(qiu)與環境條(tiao)件、經濟性(xing)等因素合(he)理選型,是(shi)應用好💯流(liu)量儀表的(de)前提和基(ji)礎。本文介(jie)紹了化工(gong)裝❓置幾種(zhong)常用流量(liang)計的原理(li)及選型與(yu)使用經驗(yan)。
1電磁流量(liang)計
電磁流(liu)量計
是基(ji)于法拉第(di)電磁感應(ying)原理研制(zhi)出的一種(zhong)測量導電(dian)液體體積(ji)的流量的(de)儀表,根據(ju)法拉第電(dian)磁感應定(ding)律,導電體(ti)💛在磁👉場中(zhong)作切割磁(ci)力線運動(dong)時,導🌂體中(zhong)産生感應(ying)電壓,該電(dian)動勢的大(da)小與導體(ti)在磁場中(zhong)作垂直于(yu)磁場運動(dong)的速度成(cheng)正比,由此(ci)再根🐕據管(guan)徑,介質的(de)不同,轉換(huan)成流量。
電磁流(liu)量計無節(jie)流部件,因(yin)此壓力損(sun)失小,該儀(yi)表測量👉流(liu)體流量是(shi),不受流體(ti)溫度、壓力(li)、密度、粘度(du)及流體組(zu)份的影響(xiang),适合于對(dui)有懸浮固(gu)體粒子的(de)污水、煤漿(jiang)的流量、特(te)别适合對(dui)腐👨❤️👨蝕性介(jie)質的測量(liang)。
選型與使(shi)用時應注(zhu)意:電磁流(liu)量計所測(ce)液體應具(ju)有測👉量所(suo)需的電導(dao)率,并要求(qiu)電導率分(fen)布大體上(shang)👉均勻🛀,不能(neng)用于測量(liang)電導率很(hen)低的液體(ti),如石油制(zhi)品和有機(ji)溶劑🤟等。電(dian)磁流量計(ji)🍓的測量精(jing)度是建立(li)在液體充(chong)滿管道的(de)情形下,目(mu)💛前在管道(dao)中有空氣(qi)的情況下(xia)測量問題(ti)尚未得到(dao)很好的解(jie)決,因此電(dian)🏒磁流量計(ji)不能測量(liang)氣體、蒸汽(qi)和含有較(jiao)多較🈲大氣(qi)泡的液體(ti)。同時應♊注(zhu)意不💃🏻同溫(wen)度及腐蝕(shi)性介質應(ying)選用不同(tong)内襯材料(liao)💯和電極材(cai)料。電磁流(liu)💋量計雖可(ke)以在任意(yi)管道上安(an)裝,但電磁(ci)流量計測(ce)量電極的(de)🐅軸線必須(xu)保持水平(ping)方向,且與(yu)管道中心(xin)線互相垂(chui)直。爲避免(mian)在管道内(nei)無液🐉體時(shi)出現指針(zhen)不在零位(wei)🥰的錯覺,電(dian)磁流量計(ji)的變🏃🏻♂️送器(qi)🏃應安裝與(yu)任何時候(hou)均充滿液(ye)體的地方(fang),同時,該流(liu)量🐇計的🍉型(xing)号較爲微(wei)🐪弱,因而在(zai)使用🐪時應(ying)注意外來(lai)幹擾對其(qi)測量精度(du)的影響,變(bian)送器應安(an)裝在原理(li)一切磁源(yuan)的地方,不(bu)允許有振(zhen)動。
2渦輪流(liu)量計
渦輪(lun)流量計
是(shi)之中速度(du)是流量儀(yi)表,由于具(ju)有測量精(jing)度高,反應(ying)🔞速度快,測(ce)量範圍廣(guang),價格低廉(lian),安裝方便(bian)等優點,被(bei)廣泛用于(yu)化🛀工生産(chan)中。
渦輪流(liu)量計由渦(wo)輪、軸承、前(qian)置放大器(qi)、顯示儀表(biao)組成。渦輪(lun)變送器的(de)工作原理(li)是當流體(ti)沿着管道(dao)的😄軸線方(fang)向流動,并(bing)沖♌擊渦輪(lun)葉片是,便(bian)有與流量(liang)qν、流速V和流(liu)體密度ρ乘(cheng)積成比例(li)的力作用(yong)在葉片上(shang),推動渦輪(lun)旋轉。在渦(wo)輪✨旋轉的(de)同🈲事,葉片(pian)周期性地(di)切💯割電磁(ci)鐵産💋生的(de)磁力線,改(gai)變線圈的(de)磁通量。根(gen)據電磁感(gan)應原💯理,在(zai)線圈内将(jiang)感應出脈(mo)動的電⚽勢(shi)信号(此脈(mo)動信号的(de)頻率與被(bei)測流體👄的(de)流量成正(zheng)比)。渦輪變(bian)送器輸出(chu)的👄脈沖信(xin)号,經前置(zhi)與放大器(qi)放大後,送(song)人顯示儀(yi)表,就實現(xian)了🤩流量的(de)測量。
在化(hua)工裝置選(xuan)型與使用(yong)時應注意(yi):流量計本(ben)體最好選(xuan)用316不鏽鋼(gang)材料以防(fang)腐;應注意(yi)确保被測(ce)介質對渦(wo)輪不能有(you)腐蝕,特别(bie)是軸承出(chu),否則應采(cai)取措施,在(zai)一般化工(gong)🈲場所應優(you)先考慮軸(zhou)承使用聚(ju)四氟乙烯(xi)、碳石墨材(cai)料;安裝渦(wo)輪流量計(ji)前,管道要(yao)清掃,被測(ce)介質不潔(jie)淨時,要加(jia)過濾器,否(fou)則渦輪、軸(zhou)承易被卡(ka)住,測不出(chu)流量來。變(bian)送器應水(shui)平安裝,避(bi)免垂直安(an)裝,并🌍保證(zheng)其前後有(you)适應的直(zhi)管段,一般(ban)前10D,後5D。選用(yong)渦輪流量(liang)計主🌈要是(shi)看中其高(gao)精度,但因(yin)注意,了流(liu)量計精度(du)越高,對現(xian)場使用條(tiao)件的變化(hua)就越敏感(gan),因此,安裝(zhuang)渦🍉輪流量(liang)💘計是,前後(hou)管道法蘭(lan)要求⭕水平(ping),否則管道(dao)應力對流(liu)量計影響(xiang)很大。傳感(gan)器安裝在(zai)武強磁幹(gan)擾與熱輻(fu)射影響的(de)場所,應便(bian)于維修并(bing)避免❓管道(dao)震動。
3差壓(ya)式流量計(ji)
差壓式流(liu)量計是根(gen)據安裝與(yu)管道中流(liu)量檢測件(jian)産生的差(cha)壓、已知的(de)流體條件(jian)和檢測件(jian)與管道的(de)幾何尺寸(cun)來測⛱️量流(liu)量的儀表(biao),是早期大(da)量使用的(de)一種測量(liang)流量的計(ji)量😄儀表。
差(cha)壓式流量(liang)計是由三(san)部分組成(cheng):(1)将被測液(ye)體的流量(liang)轉換成差(cha)壓信号的(de)節流裝置(zhi);(2)傳輸差壓(ya)信号的信(xin)号✏️管道;(3)測(ce)量差壓值(zhi)的差壓儀(yi)或差壓變(bian)送器及顯(xian)示儀表。通(tong)常以檢測(ce)件的形式(shi)對差壓式(shi)流量計分(fen)類,如
孔闆(pan)流量計
、文(wen)丘裏管流(liu)量計及勻(yun)速管流量(liang)計等。
在化(hua)工裝置選(xuan)型與使用(yong)差壓式流(liu)量計時應(ying)注意:差💞壓(ya)式流量計(ji)的安裝應(ying)包括節流(liu)裝置、差壓(ya)引壓管、差(cha)壓計三部(bu)分。在測量(liang)液體流量(liang)時,爲防止(zhi)液體中有(you)氣🐇體進入(ru)并存在🚶導(dao)壓管内及(ji)防止液體(ti)中有沉澱(dian)物析🔴出,差(cha)壓計應安(an)裝在節流(liu)裝置的下(xia)方,測🐇量氣(qi)體流量時(shi)爲防止液(ye)體污物或(huo)灰塵進入(ru)導壓管,則(ze)差壓計應(ying)安裝在節(jie)流裝🙇🏻置上(shang)方,測量水(shui)蒸氣是,要(yao)保持兩根(gen)引🔆壓管内(nei)的冷凝液(ye)👅柱高度相(xiang)等,防✊止高(gao)溫蒸汽與(yu)差壓計直(zhi)接接觸。壓(ya)差引壓導(dao)管的材質(zhi)應按被測(ce)介質的性(xing)質和參數(shu)确定,其内(nei)徑不小于(yu)6mm,長度最好(hao)在16mm以内。壓(ya)差引壓導(dao)管應垂直(zhi)或傾斜敷(fu)設,傾斜度(du)不小于1:12,粘(zhan)度高的流(liu)體,其傾斜(xie)度應😘更大(da)。當壓差引(yin)壓導管長(zhang)度超過30m時(shi),導壓管應(ying)分段傾斜(xie),并在最高(gao)點與最低(di)點裝設✉️集(ji)氣器⛹🏻♀️(或排(pai)氣閥)和沉(chen)澱器(或排(pai)☁️污閥)。嚴寒(han)地區差壓(ya)引壓導管(guan)應📱加防凍(dong)保護,同時(shi)要防止過(guo)熱,否側差(cha)壓引壓導(dao)管中流體(ti)♋汽化會産(chan)生假差壓(ya)。
4轉子流量(liang)計
轉子流(liu)量計爲地(di)中等精确(que)度儀表,屬(shu)于變面積(ji)式流量計(ji)的換一種(zhong)。轉子流量(liang)計是以浮(fu)子在垂直(zhi)椎管中随(sui)着🚩流量變(bian)化而升降(jiang),改變他們(men)之間的流(liu)通面積來(lai)進行測量(liang)的體積流(liu)量儀表。一(yi)般分爲
玻(bo)璃轉子流(liu)量計
和
金(jin)屬轉子流(liu)量計
,作爲(wei)直觀流動(dong)指示或測(ce)量精确度(du)要求不高(gao)的現場指(zhi)🏃🏻示儀表✌️,轉(zhuan)子流量計(ji)被廣泛地(di)用在化工(gong)行業✍️。
轉子(zi)流量計适(shi)合對中、小(xiao)口徑中流(liu)體和雷諾(nuo)數較低💔的(de)🐪流體🥵的流(liu)量測量。轉(zhuan)子流量計(ji)壓力損失(shi)較低,有較(jiao)寬的流量(liang)範圍度,一(yi)🔞般10:1,最低爲(wei)5:1,最高爲25:1。
選(xuan)型與使用(yong)時應注意(yi):轉子流量(liang)計主要測(ce)量對象🐉是(shi)單相✍️流體(ti)或氣體,液(ye)體中含有(you)微粒固體(ti)或氣體中(zhong)含有液滴(di)通常不使(shi)用🈲。玻璃轉(zhuan)子流量計(ji)應選帶有(you)透明防護(hu)罩,一旦玻(bo)璃椎管破(po)裂,可💯擋住(zhu)流體正向(xiang)散濺,以做(zuo)經濟處🚶理(li)。用于氣體(ti)時應選用(yong)導杆或帶(dai)楞筋導向(xiang)的儀表,以(yi)避免操作(zuo)不慎浮子(zi)擊碎錐☔管(guan)。
轉子流量(liang)計必須垂(chui)直安裝在(zai)無振動管(guan)道上,流體(ti)自下而🏃🏻♂️上(shang)流過儀表(biao),其中心線(xian)與鉛垂線(xian)間夾角一(yi)般不超過(guo)5°。儀表安裝(zhuang)時無嚴格(ge)上遊直管(guan)段長度要(yao)求,如被測(ce)介質含顆(ke)粒狀雜質(zhi),應在儀表(biao)上遊裝過(guo)濾器。爲保(bao)證在長期(qi)使用過程(cheng)中測量精(jing)度,要注意(yi)保持浮子(zi)和錐管的(de)清潔,特别(bie)是小口💃徑(jing)儀表,必要(yao)🈲時可設置(zhi)沖洗配管(guan),特别是小(xiao)口徑儀表(biao)。必要時可(ke)設置沖洗(xi)配管,定⚽時(shi)沖洗。
5熱式(shi)質量流量(liang)計
熱式質(zhi)量流量計(ji)是利用傳(chuan)熱原理,即(ji)流動中的(de)流體與熱(re)⭐源(流體中(zhong)加熱的物(wu)體或測量(liang)管外加熱(re)體)之間熱(re)量交換關(guan)系來測量(liang)流量的儀(yi)表。熱式質(zhi)量💯流量計(ji)目前主要(yao)用于測量(liang)氣體。
熱式(shi)流量儀表(biao)主要有兩(liang)種:(1)利用流(liu)動流體傳(chuan)遞熱🔞量改(gai)變測量管(guan)壁溫度分(fen)布的熱傳(chuan)導分布效(xiao)應的熱分(fen)布式流量(liang)計;(2)利用熱(re)消散(冷卻(que))效應的金(jin)氏定㊙️律的(de)熱式質量(liang)流量計。
選(xuan)型使用時(shi)應注意:與(yu)其他流量(liang)計相比,
熱(re)式質量流(liu)量計
具有(you)中等測量(liang)精确度,使(shi)用與低流(liu)速範圍測(ce)量,因其響(xiang)⭕應時間長(zhang),不适應脈(mo)動流流量(liang)測量;在測(ce)量氣體時(shi)流體溫度(du)變化并不(bu)影響質量(liang)流量,但溫(wen)度變化過(guo)大,比熱容(rong)的變化會(hui)導緻量程(cheng)變化;熱式(shi)質量流量(liang)計隻能用(yong)于測量潔(jie)淨單相流(liu)----氣體或液(ye)體,用氣體(ti)的型号不(bu)能用于液(ye)體,反之亦(yi)然🔞。對于熱(re)分布🙇🏻式氣(qi)體還必須(xu)是幹燥氣(qi)體,不能含(han)有濕氣。安(an)裝中大部(bu)分熱式質(zhi)量流量計(ji)的流量傳(chuan)感器可任(ren)何姿勢(水(shui)平、垂直或(huo)傾斜)安裝(zhuang),其性能不(bu)受安裝姿(zi)勢影響,通(tong)常認爲熱(re)分布式無(wu)上下☁️遊直(zhi)管段長度(du)👣要求,但應(ying)注意帶測(ce)量管的浸(jin)🌈入式流量(liang)傳感器和(he)插入💯式儀(yi)表需要一(yi)定長度前(qian)置直管段(duan)。
6結束語
流(liu)量儀表大(da)都需要适(shi)合的測量(liang)介質和工(gong)況條件爲(wei)依♍托方可(ke)☎️發揮正确(que)作用,隻有(you)優勢而沒(mei)有缺點的(de)流量儀表(biao)現🌂今是不(bu)存在的,合(he)理的選擇(ze)儀表對☁️于(yu)現場工程(cheng)師和管理(li)者是至關(guan)重要🏃♀️的。綜(zong)上所述💜,在(zai)化工裝置(zhi)中要正确(que)和有效❤️地(di)選擇、使用(yong)流量測⭕量(liang)方法和儀(yi)表,必須熟(shu)悉流量儀(yi)表和生産(chan)過程流體(ti)特性這方(fang)面的技術(shu),同時還⭐應(ying)考慮經濟(ji)因素,歸納(na)起來有五(wu)個方面因(yin)素,即性能(neng)要求,流體(ti)特性、安☎️裝(zhuang)要求、環境(jing)條件和費(fei)用。
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