试论气体流量计今后的发展方向

2013-08-06 14:45:01来源: 21ic
在物资量计量领域中,流体流量的检测与控制是各行各业加强物料管理、能源管理,进行物资交接、财务结算,经济核算,效益分析与评价及至决策的重要依据;也是企业监控生产过程,使其保护优质、高效、安全、平稳运行和改善环境的重要手段。从某种意义上讲:计量就是眼睛,计量就是金钱,计量就是效益。现代企业对流量计量的要求越来越高,主要反映在满足准确性、可靠性、及时性和自动化水平的程度等方面。

1 常用的几种测量方法简述

为了满足各种测量的需要,几百年来人们根据不同的测量原理,研究开发制造出了数十种不同类型的流量计,大致分为容积式、速度式、差压式、面积式、质量式等。各种类型的流量计量原理、结构不同既有独到之处又存在局限性。为达到较好的测量效果,需要针对不同的测量领域,不同的测量介质、不同的工作范围,选择不同种类、不同型号的流量计。工业计量中常用的几种气体流量计有:

(1)差压式流量计

差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据,根据节流原理,当流体流经节流件时(如标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利嘴、文丘利喷嘴等),在其前后产生压差,此差压值与该流量的平方成正比。在差压式流量计中,因标准孔板节流装置差压流量计结构简单、制造成本低、研究最充分、已标准化而得到最广泛的应用。孔板流量计理论流量计算公式为:

式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;c为流出系数,无量钢;β=d/D,无量钢;d为工况下孔板内径,mm;D为工况下上游管道内径,mm;ε为可膨胀系数,无量钢;Δp为孔板前后的差压值,Pa;ρ1为工况下流体的密度,kg/m3。

对于天然气而言,在标准状态下天然气积流量的实用计算公式为:

式中,qn为标准状态下天然气体积流量,m3/s;As为秒计量系数,视采用计量单位而定,此式As=3.1794×10-6;c为流出系数;E为渐近速度系数;d为工况下孔板内径,mm;FG为相对密度系数,ε为可膨胀系数;FZ为超压缩因子;FT为流动湿度系数;p1为孔板上游侧取压孔气流绝对静压,MPa;Δp为气流流经孔板时产生的差压,Pa。

差压式流量计一般由节流装置(节流件、测量管、直管段、流动调整器、取压管路)和差压计组成,对工况变化、准确度要求高的场合则需配置压力计(传感器或变送器)、温度计(传感器或变送器)流量计算机,组分不稳定时还需要配置在线密度计(或色谱仪)等。

(2)速度式流量计

速度式流量计是以直接测量封闭管道中满管流动速度为原理的一类流量计。工业应用中主要有:

① 涡轮流量计:当流体流经涡轮流量传感器时,在流体推力作用下涡轮受力旋转,其转速与管道平均流速成正比,涡轮转动周期地改变磁电转换器的磁阻值,检测线圈中的磁通随之发生周期性变化,产生周期性的电脉冲信号。在一定的流量(雷诺数)范围内,该电脉冲信号与流经涡轮流量传感器处流体的体积流量成正比。涡轮流量计的理论流量方程为:

式中n为涡轮转速;qv为体积流量;A为流体物性(密度、粘度等),涡轮结构参数(涡轮倾角、涡轮直径、流道截面积等)有关的参数;B为与涡轮顶隙、流体流速分布有关的系数;C为与摩擦力矩有关的系数。

② 涡街流量计:在流体中安放非流线型旋涡发生体,流体在旋涡发生体两侧交替地分离释放出两列规则的交替排列的旋涡涡街。在一定的流量(雷诺数)范围内,旋涡的分离频率与流经涡街流量传感器处流体的体积流量成正比。涡街流量计的理论流量方程为:

式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;D为表体通径,mm;M为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面积之比;d为旋涡发生体迎流面宽度,mm;f为旋涡的发生频率,Hz;Sr为斯特劳哈尔数,无量纲。

③ 旋进涡轮流量计:当流体通过螺旋形导流叶片组成的起旋器后,流体被强迫围绕中心线强烈地旋转形成旋涡轮,通过扩大管时旋涡中心沿一锥形螺旋形进动。在一定的流量(雷诺数)范围内,旋涡流的进动频率与流经旋进涡流量传感器处流体的体积流量成正比。旋进旋涡流量计的理论流量方程为:

式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;f为旋涡频率,Hz;K为流量计仪表系数,P/m3(p为脉冲数)。
[1] [2]

关键字:气体流量计  节流原理  全补偿一体化

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0806/article_7670.html
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