什么是流量測量
編輯流量測量是對大量流體運動的量化。可以通過多種方式測量流量。工業應用中常見的流量計類型如下:
- a)阻塞類型(壓差或變面積)
- b)推理(渦輪式)
- c)電磁
- d)容積式流量計,它累積固定體積的流體,然后計算填充體積的次數以測量流量。
- e)流體動力學(渦流脫落)
- f)風速計
- g)超聲波
- h)質量流量計(科里奧利力)。
除了正排量流量計之外的流量測量方法依賴于流動的流體在克服已知的收縮時產生的力來間接計算流量。可以通過測量已知區域上的流體速度來測量流量。對于非常大的流量,可使用示蹤方法從染料或放射性同位素濃度的變化中推斷出流量。
初級流動元件
編輯初級流動元件是插入流動流體中的裝置,其產生可以與流動精確相關的物理特性。例如,孔板產生的壓降是通過孔的體積流量的平方的函數。渦街流量計初級流量元件產生一系列壓力振蕩。一般來說,一次流量元件產生的物理性質比流量本身更便于測量。一次流量元件的特性以及實際安裝對校準假設的保真度是流量測量精度的關鍵因素。
機械流量計
編輯正排量計可以比作水桶和秒表。秒表在流量開始時啟動,在桶達到其極限時停止。體積除以時間得出流速。對于連續測量,我們需要一個不斷填充和排空桶的系統來劃分流量而不讓它流出管道。這些連續形成和收縮的體積位移可以采取活塞在氣缸中往復運動的形式、與儀表內壁配合的齒輪齒或通過旋轉橢圓齒輪或螺旋螺桿產生的漸進腔的形式。
活塞計/旋轉活塞
由于它們用于生活用水測量,活塞式流量計,也稱為旋轉活塞式或半容積式流量計,是英國最常見的流量測量設備,用于幾乎所有儀表尺寸,包括40mm(1+1?2英寸)。活塞式流量計的工作原理是活塞在已知容積的腔內旋轉。每轉一圈,就有一定量的水流過活塞腔。通過齒輪機構,有時還有磁力驅動,指針表盤和里程表類型的顯示被推進。
橢圓齒輪儀表
橢圓齒輪型容積式流量計。流體迫使嚙合齒輪旋轉;每次旋轉對應于固定體積的流體。計算轉數總和體積,速率與流量成正比。
橢圓齒輪流量計是一種容積式流量計,它使用兩個或多個配置為相互垂直旋轉的長方形齒輪,形成T形。這種儀表有兩側,可以稱為A和B。沒有流體通過儀表的中心,兩個齒輪的齒始終嚙合。在儀表(A)的一側,齒輪的齒封閉流體流動,因為A側的細長齒輪伸入測量室,而在儀表的另一側(B),一個空腔容納一個測量室中固定體積的流體。當流體推動齒輪時,它會旋轉齒輪,從而使B側測量室中的流體被釋放到出口。同時,進入入口的流體將被驅入A側的測量室,該測量室現已打開。B側的齒現在將阻止流體進入B側。隨著齒輪旋轉并且流體通過交替的測量室計量,該循環繼續進行。旋轉齒輪中的永磁體可以將信號傳輸到電動簧片開關或電流傳感器以進行流量測量。盡管聲稱具有高性能,但它們通常不如滑動葉片設計那么精確。
齒輪計
齒輪流量計與橢圓齒輪流量計的不同之處在于測量室由齒輪齒之間的間隙組成。這些開口將流體流分開,當齒輪遠離入口端口旋轉時,儀表的內壁關閉腔室以保持固定量的流體。出口位于齒輪重新組合在一起的區域。當齒輪齒嚙合時,流體被擠出流量計,并將可用的凹槽減少到幾乎為零的體積。
斜齒輪
斜齒輪流量計得名于其齒輪或轉子的形狀。這些轉子類似于螺旋的形狀,是一種螺旋形結構。當流體流過儀表時,它進入轉子中的隔間,導致轉子旋轉。轉子的長度足以使入口和出口始終彼此分開,從而阻止液體的自由流動。配合的螺旋轉子形成一個漸進式空腔,該空腔打開以允許流體進入,將自身密封起來,然后向下游側打開以釋放流體。這以連續的方式發生,并且流量是根據旋轉速度計算的。
章動盤式儀表
這是測量房屋供水最常用的測量系統。流體,最常見的是水,進入儀表的一側并撞擊偏心安裝的章動盤。然后盤必須圍繞垂直軸“擺動”或章動,因為盤的底部和頂部保持與安裝室接觸。隔板將入口室和出口室隔開。隨著圓盤的章動,它直接指示通過儀表的液體體積,因為體積流量由連接到圓盤的齒輪和寄存器裝置指示。它對于1%以內的流量測量是可靠的。
渦街流量計
編輯另一種流量測量方法包括在流體路徑中放置一個鈍體(稱為脫落桿)。當流體通過該條時,會在流動中產生稱為渦流的擾動。渦流在圓柱體后面,或者從鈍體的每一側尾隨。根據馮·卡門1912年對該現象的數學描述,這條渦流軌跡被稱為馮·卡門渦街。這些渦流交替兩側的頻率基本上與流體的流速成比例。脫落器桿的內部、頂部或下游是用于測量渦流脫落頻率的傳感器。這種傳感器通常是壓電的晶體,每次產生渦流時都會產生一個小但可測量的電壓脈沖。由于這種電壓脈沖的頻率也與流體速度成正比,因此使用流量計的橫截面積計算體積流量。
聲納流量測量
編輯聲納流量計是非侵入式夾式設備,用于測量輸送泥漿、腐蝕性流體、多相流體的管道中的流量以及不需要插入式流量計的流量。聲納流量計已廣泛應用于采礦、金屬加工和上游石油和天然氣行業,傳統技術由于其對各種流態和調節比的耐受性而具有一定的局限性。
聲納流量計能夠非侵入式地測量管道內的液體或氣體的速度,然后通過使用管道的橫截面積以及管線壓力和溫度將該速度測量值轉化為流量。這種流量測量背后的原理是使用水下聲學。
在水下聲學中,為了定位水下物體,聲納使用兩個已知值:
- 聲音通過陣列的傳播速度(即聲音通過海水的速度)
- 傳感器陣列中傳感器之間的間距
然后計算未知數:
- 對象的位置(或角度)。
同樣,聲納流量測量使用與水下聲學相同的技術和算法,但將它們應用于油氣井和流線的流量測量。
為了測量流速,聲納流量計使用兩個已知值:
- 物體的位置(或角度),即0度,因為流動沿管道移動,與傳感器陣列對齊
- 傳感器陣列中傳感器之間的間距
然后計算未知數:
- 通過陣列的傳播速度(即管道中介質的流速)。
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