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容积式流量计的原理、类别及优缺点
作者:管理员    发布于:2019-12-02 10:38:26    文字:【】【】【
摘要:容积式流量计是利用一个精密的标准容器对被测流体进行连续测量的, 因而影响测量准确度的因素较少, 不会受到流体黏度、密度、流动状态以及雷诺数的影响, 测量的准确度也较高。

随着液压技术在工业领域中应用的不断深入, 对流体介质流量的测量精确度的要求也越来越高。高精度的流量计的研究也越来越受到人们的重视。

容积式流量计是利用一个精密的标准容器对被测流体进行连续测量的, 因而影响测量准确度的因素较少, 不会受到流体黏度、密度、流动状态以及雷诺数的影响, 测量的准确度也较高。

尤其是近年来, 随着其在材料选取、结构设计、加工工艺等方面有了很大的改进, 性能也在不断提高。VSE公司的齿轮流量计的精度达到了 ±0.3% ; KRAL 公司的螺杆流量计的精度可以达到 ±0.1%; Dresser Wayne公司的刮板式流量计的精度甚至可以达到 ±0.05%,而且其重复性也很好。

容积式流量计的原理

1、容积式流量计结构和分类 

容积式流量计又称为定排量流量计 ( positive displacement flowmeter ) 。它主要由计量本体和测量部分组成,。计量本体由壳体、活动体 ( 转子流量计的转子 ) 组成。其中核心部件就是活动体, 它是测量过程中的运动部件。活动体和壳体构成的每个测量腔就是一个标准容积单元, 用来衡量被测流体的体积。测量部分实际上是一个转速或计数传感器, 螺杆流量计上的其中一只螺杆伸出的小齿轮上嵌有磁材料, 螺杆转动时传感器可以通过磁效应识别螺杆的转速, 并转化为标准脉冲信号或电流信号。这样流量就可以直接用二次仪表显示或被计算机采集并分析了。

容积式流量计种类繁多, 可以根据不同的原则来分类。通常按照测量元件的结构分为转子式、刮板式、旋转活塞式、往复活塞式和膜片式等,其中转子式最为常用, 转子式的流量计的销售额约占到容积式流量计总销售额的90 %。常见的齿轮式、螺杆式、腰轮式、卵轮式流量计都属于转子式。

2、容积式流量计的原理 

容积式流量计种类很多, 都采用了定排量的测量方法, 但细节上还是有较大的差别。液压领域中常见的还是转子式的流量计, 其工作原理都是利用机械测量元件把来流连续地分割为单个或几个已知体积的部分, 根据单位时间内计量腔体充液的次数来计量通过流体的体积。转子式中又以齿轮式和螺杆式用的更普遍一些。

3、容积式流量计的优缺点 

容积式流量计长期以来被广泛地应用于工业生产过程的流量测量, 并迅速扩展到医疗、精密化工、食品工业等领域的计量。这说明了容积式流量计具有很多优良的特性:

(1)测量精度高,重复性好,而且影响测量准确度的因素比较少。液体的黏度, 流体速度场的变化等因素对其测量精确度影响很小。

(2)由于旋转流和流速场畸变对精确度没有影响, 所以安装简易, 不需要稳流装置和前置长直管,所以对于实际使用很有现实意义。

(3)使用的黏度范围很宽, 尤其对于高黏度液体测量精确度效果也很好 。

(4)可测量的流量范围比较广, 相对于一般流量计 10∶1 和 5∶1 的测量比, 有的容器式流量计可以达到30∶1 , 甚至更大。

(5)容积式流量计可以有直读式仪表, 无需其他外加能源, 操作简单, 清晰明了。

(6)因为容积式流量计是直接用体积来计算的,相对于其他如速度式等推导体积流量计而言, 受到的影响因素少一些。

当然, 受制于材料、加工工艺和自身结构的影响,目前, 容积式流量计也有着一些缺陷:

(1)由于与被测管道直接相连接安装, 所以口径较大时, 仪表就显得比较笨重,搬运安装比较麻烦。

(2)由于机械材料低温变脆, 高温膨胀变形, 限制了容积式流量计使用的温度范围和压力等级。

(3)因为有一些活动部件, 所以不适用脏的、含有固体杂质的被测液体, 过滤精度要求高。此外, 流体还必须用来驱动活动部件使流量计正常工作, 所以压损较大。

容积式流量计的应用

容积式流量计的这种定排量的流量测试方法可以追溯到18 世纪, 在20 世纪30 年代进入普遍的商业应用阶段。近年来, PD 流量计在有的工业发达国家的销售额超过了20 %, 在我国也大约占到了20 % 。其主要应用在石油基介质的计量中。但由于其精确的计量特性, 近年来, 迅速扩展到化工、食品、医疗等部门也采用它来精确计量昂贵介质的总量和流量。

在石油方面的测量中, 已经制定了使用容积式流量计的测量系统的国际标准 ( ISO/DIS2714 ) 。而且高精度、长期性能保持性和高重复性的容积式流量计也被用来作为工业流量计量的标准仪表, 对工业仪表进行校准和标定。

随着液压技术的进步和发展, 对流量计量精度的要求也越来越高。而作为计量最为精确的一类流量计, 容积式流量计在此领域将继续发挥优势。随着加工工艺水平的提高和材料科学的发展, 经过不断完善其关键技术, 容积式流量计得到更为广泛的应用,旋转活塞流量计也是容积式流量计的一种,在测量轻质液体,比如汽柴油等,有着良好的效果。

脚注信息
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