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各類燃?xì)庥?jì)量表的現(xiàn)狀、發(fā)展以及計(jì)量特性的優(yōu)缺點(diǎn)

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-11-03  來源:盛世昌華  瀏覽次數(shù):1932
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      天然氣作為一種重要的能源,其測量關(guān)系到貿(mào)易交接過程的公平公正性,因此要求天然氣流量計(jì)要具有很好的測量精確度,目前市場上適合燃?xì)饬髁坑?jì)量的流量計(jì)種類多樣,各有優(yōu)缺點(diǎn),在選擇的時(shí)候應(yīng)作出適宜的判斷避免不必要的糾紛。


一、渦輪流量計(jì)


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當(dāng)流體流經(jīng)渦輪流量傳感器時(shí),在流體推力作用下渦輪受力旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速與流體平均流速成正比,渦輪轉(zhuǎn)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值,檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化,產(chǎn)生周期性的電脈沖信號。在一定的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi),該電脈沖信號與流經(jīng)渦輪流量傳感器處流體的體積流量成正比。



※優(yōu)點(diǎn):


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(1)高精度,在所有流量計(jì)中,屬于zui精確的流量計(jì),國產(chǎn)的一般為±1%R~±1.5%R ,特殊型可達(dá)±0.5%R~±1.0%R

(2)重復(fù)性好,短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%,如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可以得到*的精確度。

(3)輸出脈沖頻率信號,適用于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接,無零點(diǎn)漂移,抗*力強(qiáng)??色@得很高的頻率信號(3~4kHz),信號分辨力強(qiáng)。

(4)范圍度寬,中大口徑可達(dá)40:1~10:1,小口徑為6:1~5:1。

(5)結(jié)構(gòu)緊湊輕巧,安裝維護(hù)方便,流通能力大。

(6)適用高壓測量,儀表表體上不必開孔,易制成高壓型儀表。



※缺點(diǎn):


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(1)不能長期保持校準(zhǔn)特性,需要定期檢定。

(2)流體物性(密度、粘度)對流量特性有較大影響。要根據(jù)他們對精確度影響程度采取補(bǔ)償措施,才能保持高的計(jì)量精度。

(3)流量計(jì)受來流流速分布畸變和旋轉(zhuǎn)流的影響較大,傳感器上下游側(cè)需設(shè)置較長直管段。

  (4)不適于脈動流和混相流的測量。

(5)對被測介質(zhì)的清潔度要求較高,雖然可安裝過濾器以適應(yīng)臟污介質(zhì),但也帶來壓損增大、維護(hù)量增加等副作用。

(6)小口徑(DN50以下)儀表的流量特性受物性影響嚴(yán)重,故小口徑TUF的儀表性能難以提高。



※應(yīng)用概況:


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渦輪流量計(jì)在以下一些測量對象獲得廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、燃?xì)夂偷蜏亓黧w。在歐洲和美國,渦輪流量計(jì)在用量上是僅次于孔板流量計(jì)的燃?xì)庥?jì)量儀表。



二、容積式流量計(jì)


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容積式流量計(jì),又稱定排量流量計(jì),簡稱PD流量計(jì),在流量儀表中是精度zui高的一類。在容積式流量計(jì)的內(nèi)部,有一構(gòu)成固定的大空間和一組將該空間分割成若干個(gè)已知容積的小空間的旋轉(zhuǎn)體,如腰輪、皮膜、轉(zhuǎn)筒、刮板、橢圓齒輪、活塞、螺桿等。旋轉(zhuǎn)體在流體壓差的作用下連續(xù)轉(zhuǎn)動,不斷地將流體從已知容積的小空間中排出。根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動的次數(shù),即可求出流體流過的體積量。

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,容積式流量計(jì)的體積流量計(jì)算公式與速度流量計(jì)相同。氣體容積式流量計(jì)屬機(jī)械式儀表,一般由測量體和積算器組成,對溫度和壓力變化的場合則需配置壓力計(jì)(傳感器或變送器)、溫度計(jì)(傳感器或變送器)、流量積算儀(溫壓補(bǔ)償)或流量計(jì)算機(jī)(溫壓及壓縮因子補(bǔ)償)。容積式流量計(jì)按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式流量計(jì)等。



(1)氣體腰輪流量計(jì)(也稱羅茨流量計(jì))


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其工作原理:隨著氣體的通過,儀表入口和出口間產(chǎn)生的差壓作用在由高精密同步輪聯(lián)結(jié)在一起的一對腰輪上,從而驅(qū)動腰輪輪流旋轉(zhuǎn)。在這期間,腰輪與殼體內(nèi)壁形成的計(jì)量腔周期地充氣和排氣,腰輪的轉(zhuǎn)數(shù)與通過儀表的氣體體積量成正比。腰輪的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由多級齒輪系減速,然后經(jīng)磁性耦合傳送到計(jì)數(shù)器,累計(jì)流過的氣體總量。



※優(yōu)點(diǎn):


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A、計(jì)量精度高,堅(jiān)固而不變的計(jì)量室,確保永jiu、非調(diào)整的高精度和良好的重復(fù)性,而且精度不受介子壓力和流量變化的影響。具有15年以上的壽命。

B、在旋轉(zhuǎn)流和管道阻流件流速畸變時(shí)對計(jì)量精度沒有影響,沒有前置直管段要求。

  C、可用于高粘度液體的測量。

D、始動流量小,測量范圍度寬,一般為1:20,適合于計(jì)量負(fù)荷變動大的氣體流量測量。

E、直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì)、總量,清晰明了,操作簡便。



※缺點(diǎn):


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A、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大、笨重,一般只適合中小口徑。

B、被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大。

  C、不適用于高、低溫場合。

D、大部分儀表只適用于潔凈單相流體。

E、產(chǎn)生噪聲及振動。

(2)膜式燃?xì)獗?又稱燃?xì)獗砘蚱つけ?



膜式燃?xì)獗淼墓ぷ髟恚?/strong>


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被測量的燃?xì)鈴谋淼娜肟谶M(jìn)入,充滿表內(nèi)空間,經(jīng)過開放的滑閥座孔進(jìn)入計(jì)量室2及4,依靠薄膜兩面的氣體壓力差推動計(jì)量室的薄膜運(yùn)動,迫使計(jì)量室1及3內(nèi)的氣體通過滑閥及分配室從出口流出。當(dāng)薄膜運(yùn)動到盡頭時(shí),依靠轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的慣性作用使滑閥蓋相反運(yùn)動。計(jì)量室1、3和入口相通,2、4和出口相通,薄膜往返運(yùn)動一次,完成一個(gè)回轉(zhuǎn),這時(shí)表的讀數(shù)值就應(yīng)為表的一回轉(zhuǎn)流量(即計(jì)量室的有效體積),膜式表的積累流量值即為一回轉(zhuǎn)流量和回轉(zhuǎn)數(shù)的乘積。



※優(yōu)點(diǎn)


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皮膜表的優(yōu)點(diǎn)非常多,首先量程比較寬,可以達(dá)到1:160,特別適用于流量變化很大的用戶,這也是賓館、飯店、食堂等應(yīng)用場景使用廣泛的原因。成本低、精度高、安全可靠、皮實(shí)耐用都是它的有點(diǎn)。



※缺點(diǎn)


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膜式燃?xì)獗碇豢捎糜诘蛪河?jì)量,一般Pmax(ZUI大工作壓力)不能超過50kPa。



三、差壓式流量計(jì)


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差壓式流量計(jì)是以伯努利方程和流體連續(xù)性方程為依據(jù),根據(jù)節(jié)流原理,當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)(如標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、經(jīng)典文丘利嘴、文丘利噴嘴等),在其前后產(chǎn)生壓差,此差壓值與該流量的平方成正比。在差壓式流量計(jì)中,因標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置差壓流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、研究zui充分、已標(biāo)準(zhǔn)化而得到zui廣泛的應(yīng)用。

差壓式流量計(jì)一般由節(jié)流裝置(節(jié)流件、測量管、直管段、流動調(diào)整器、取壓管路)和差壓計(jì)組成,對工況變化、準(zhǔn)確度要求高的場合則需配置壓力計(jì)(傳感器或變送器)、溫度計(jì)(傳感器或變送器)、流量計(jì)算機(jī)等,組分不穩(wěn)定時(shí)還需要配置在線密度計(jì)(或色譜儀)等。



※優(yōu)點(diǎn):


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(1)應(yīng)用zui多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長、價(jià)格低廉。

(2)應(yīng)用范圍極廣泛,至今尚無任何一類流量計(jì)可與之相比,全部單相流體,包括液、氣、蒸汽皆可測量,部分混相流。

(3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

(4)標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)流式DPF無需實(shí)流校準(zhǔn),即可投用。



※缺點(diǎn):


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(1)測量重復(fù)性、精度普遍偏低。

(2)范圍度窄,由于差壓信號與流量為平方關(guān)系,一般范圍度僅3:1~4:1。

(3)現(xiàn)場安裝條件要求高,需要較長的直管段。

  (4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。



應(yīng)用概況


差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(yīng)用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態(tài)方面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾毫米到幾米;流動條件方面:亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4~1/3。



四、渦街流量計(jì)


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在流體中安放非流線型旋渦發(fā)生體,流體在旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩列規(guī)則的交替排列的旋渦渦街。在一定的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi),旋渦的分離頻率與流經(jīng)渦街流量傳感器處流體的體積流量成正比。



※優(yōu)點(diǎn):


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(1)結(jié)構(gòu)簡單牢固,維護(hù)方便、維護(hù)量少。

(2)適用流體種類多,如液體、氣體、蒸汽和部分混相流體。

  (3)精度較高,一般為±1%R~±2%R

(4)范圍度寬,可達(dá)20:1~10:1

(5)壓損小,約為孔板的1/4~1/2。

(6)輸出脈沖頻率信號,適用于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接,無零點(diǎn)漂移

(7)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi),輸出頻率信號不受流體物性(密度、粘度)和組分的影響,即儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸有關(guān),只需在一種典型介質(zhì)中校驗(yàn)而適用于各種介質(zhì)。VSF在各種流量計(jì)是一種較有可能成為僅需干式校驗(yàn)的流量計(jì)。



※缺點(diǎn):


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(1)不適用于低雷諾數(shù)測量(ReD≥2×104),在高粘度、低流速、小口徑情況下應(yīng)用受到限制。

(2)旋渦分離的穩(wěn)定性受流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流的影響,需較長直管段。

(3)VSF對管道機(jī)械振動較敏感,不宜用于強(qiáng)振動場所。

(4)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計(jì)相比),分辨率低,口徑愈大愈低,一般用于DN300以下。

(5)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。



五、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)


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當(dāng)流體通過螺旋形導(dǎo)流葉片組成的起旋器后,流體被強(qiáng)迫圍繞中心線強(qiáng)烈地旋轉(zhuǎn)形成旋渦流,通過擴(kuò)大管時(shí)旋渦中心沿一錐形螺旋形進(jìn)動。在一定的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi),旋渦流的進(jìn)動頻率與流經(jīng)旋進(jìn)渦流量傳感器處流體的體積流量成正比。

旋進(jìn)流量計(jì)的特點(diǎn)與渦街基本相同,只是有三點(diǎn)區(qū)別:一是流量計(jì)壓損大得多,其壓損約為渦街的3~4倍;二是抗干擾的能力強(qiáng),必要的直管段長度短,一般上游取5D,下游取1D;三是始動流量較大。



六、時(shí)差式超聲波流量計(jì)


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當(dāng)超聲波穿過流動的流體時(shí),在同一傳播距離內(nèi),其沿順流方向和沿逆流方向的傳播速度則不同。在較寬的流量(雷諾數(shù))范圍內(nèi),該時(shí)差與被測流體在管道中的體積流量(平均流速)成正比。



※優(yōu)點(diǎn):


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(1)測量精確度高、范圍度特寬(40:1~200:1),適用于高壓、大口徑、高精度燃?xì)饬髁坑?jì)。

(2)可適應(yīng)極低流速(0.5m/s),安裝直管段短,使用期長。

(3)為無流動阻撓測量,無壓力損失,無可動部件、安裝使用費(fèi)用低

(4)測量結(jié)果不受氣體聲速隨成分、壓力、溫度變化的影響。



※缺點(diǎn):


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(1)傳播時(shí)間法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體;

  ( 2 )多普勒法則精度不高。



※應(yīng)用概況:


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(1)超聲流量計(jì)因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件,均屬*流量計(jì),是適于解決流量測量困難問題的一類流量計(jì),特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn),近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。

(2)氣體應(yīng)用方面在高壓燃?xì)忸I(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗(yàn);

速度式氣體流量計(jì)、超聲波流量計(jì)一般由流量傳感器和顯示儀組成,對溫度和壓力變化的場合則需配置壓力計(jì)(傳感器或變送器)、溫度計(jì)(傳感器或變送器)、流量積算儀(溫壓補(bǔ)償)或流量計(jì)算機(jī)(溫壓及壓縮因子補(bǔ)償);對準(zhǔn)確度要求更高的場合(如貿(mào)易燃?xì)?,則另配置在線色譜儀連續(xù)分析混合氣體的組分或物性值計(jì)算壓縮因子、密度、發(fā)熱量等。



七、質(zhì)量流量計(jì)


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科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(以下簡稱CMF)是利用流體在振動管中流動時(shí),產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。



※優(yōu)點(diǎn)


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可直接測量質(zhì)量流量、很高的精度、可測量流體范圍廣、不要求直管段、測量值對粘度不敏感,流體密度變化對測量值的影響微小。



※缺點(diǎn)


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零點(diǎn)不穩(wěn)定、不能測量低密度介質(zhì)(低壓氣體)、對外界干擾較為敏感、壓力損失大。不能用于較大管徑,目前局限于200mm以下。另外價(jià)格昂貴。

 
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