工业生产中流量计的选型原则

传感器技术 2019-04-15


近30年来,随着国际经济和科学技术的迅速发展,流量计日益受到重视。为满足不同种类流体特点,解决不同流动状态下的流量计量问题,各国先后研制并投入使用的流量计有几十大类,国内外流量计上市产品就多达几百款。


工业生产行业对节能和环保的日益重视,生产过程中水、油、气、蒸汽的准确计量也日趋重要。工业生产中介质流量的计量受其状态、种类、温度、流速、流量、压力等诸多因素的影响,决定流量计量的复杂性。因此流量计选型就具有很强的技术性和实用性。



流量计选型原则


1、流量计的选择思路


目前流量计测量技术发展至今虽然已日趋成熟,但其种类繁多,至今尚无一种对于任何场合都能适用的流量计,而每种流量计都有适用范围,具有局限性。


由于工业生产中工艺过程和被测对象的复杂性及重要性,决定现场流量计的选型的重要性。因此正确而有效地选择流量计,必须熟悉工业生产中工艺过程和被测量流体的各种特性以及将要采用的测量方法,同时还要考虑其它一些相关影响因素,如流量计性能指标(流量范围、极限耐压、误差和重复性等)、价格、使用要求、安装环境以及维修工艺性等因素,然后再根据具体情况具体分析、统筹兼顾、精心设计及合理选型。


2、流量计具体选型原则 


流量计选型是指按照工业生产要求,根据流体种类及仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件、经济因素五个方面原则选择。


仪表性能—质量性、稳定性、精度、量程、线性、信号参数、响应时间、压力损失等因素。

流体特性—温度、压力、密度、粘度、堵塞、相变、腐磨蚀性、电导率、声速、导热系数等指数。


安装条件——管道布置方向、流动方向、检测件上下游侧直管段长度、管道口径、维修空间、振动、电源等条件。


环境条件——环境温度、湿度、电磁干扰、安全性、防爆防雷、管道振动等条件。


经济因素——采购费、安装费、校验费、维修费、使用寿命、备品备件等因素。



各种流量计选型特点


1、质量流量计



适用物料


适用多种介质


原理结构


质量流量计以科氏力为基础,在传感器内部有两根平行的流量管,中部装有驱动线圈,两端装有检测线圈,变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时,振动管作往复周期振动,工业过程的流体介质流经传感器的振动管,就会在振管上产生科氏力效应,使两根振管扭转振动,安装在振管两端的检测线圈将产生相位不同的两组信号,这两个信号的相位差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时,振管的主振频率不同,据此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。


测量特点

质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量,还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。


注意事项

1、 测气体时,有些型号只适用于空气等较接近理 想气体的测量,而有些可用天然气和蒸汽。要向厂家详细咨询。


2、 若测量介质出现夹气,气化或两相流等现象,变送器会出现报警显示,严重时,传感器停止工作。


2、孔板流量计



适用物料

广泛应用于气体、蒸汽和液体的流量测量。


1、 更适合测量饱和蒸汽、过热蒸汽以及煤气、冷却水等脏污流体。

   

2、更容易适应高温、高压流体的流量测量。


原理结构

LG型孔板流量计又称为差压式流量计,是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成。采用均压环、一体型结构。

   

测量特点

节流装置结构易于复制,简单、牢固,性能稳定可靠,使用期限长,价格低廉。


一体型孔板安装更简单,无须引压管,可直接接差压变送器和压力变送器。

   

智能型连续工作5年不需调校


注意事项 

孔板流量计安装时应配有一段测量管,至少保持前10DN、后5DN的等径直管段,以提高测量精度;

   

引压管路内必须始终保持单相流体状态。被测流体是气体时,引压管路(包括差压计的压力腔)内全部是气相;被测流体是液体时,引压管路内全部是液相,绝对不能有气泡。为此应在引压管路的最低点装排水阀或在最高点装排气阀


3、转子流量计



 适用物料

玻璃转子流量计有较强的耐腐性能,可检测酸(氢氟酸除外)、碱、氧化剂和其它腐蚀性的气体或液体的流量,适用于化工、制药、造纸、污水处理等行业。


原理结构

浮子流量计,又称转子流量计,通过量测设在直流管道内的转动部件的 (位置 )来推算流量的装置。是变面积式流量计的一种。在一根由下向上扩大的垂直锥管中 , 圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的 , 浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下运动,与浮子重量平衡后,通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。金属管浮子流量计主要由三大部分组成


a、指示器(智能型指示器,就地指示器)

b、浮子

c、锥形测量室



测量特点

转子流量计是工业上和实验室最常用的一种流量计。它具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点。转子流量计适用于测量通过管道直 径D<150mm的小流量,也可以测量腐蚀性介质的流量。使用时流量计必须安装在垂直走向的管段上,流体介质自下而上地通过转子流量计。


对于下游直管段要求不高;


有较宽的流量范围度10:1;


智能型指示器带有LCD液晶显示,可显示瞬时、累积流量,还可输出脉冲、输出报警;


有就地型、远传型、夹套型、水平型、防爆型、耐腐型等


注意事项

1) 对于远传输出型金属管浮子转子流量计的选用,要选择适合使用场所防爆类型要求的转子流量计;安装时还应注意仪表通电后的外壳紧固及接线口的密封,已达到防爆、防护、防侵蚀的要求。


2)  转子流量计安装时要保证测量管的垂直度优于5%,且应加装旁路,便于维护和清洗而不影响生产;

   

3)具体注意事项见详细介绍。


4、涡轮流量计



适用物料

用于封闭管道中测量低粘度、无强腐蚀性、清洁液体的体积流量和累积量。可广泛应用于石油、 化工、冶金、有机液体、无机液、液化气、城市燃气管网、制药、食品、造纸等行业。水,石油,柴油等液体。


原理结构

液体涡轮流量计由涡轮和装于外部的检脉冲器构成,液体流进涡轮,引起转子旋转,特定的内径使转子转速直接与流量成比例。


测量特点

抗杂质能力强,切向式叶轮在转动时可随时释放流体中悬浮杂物,使其不缠绕在切向式叶轮的叶片上。


抗电磁干扰和抗振能力强。

 

缺点介绍:

(1)不能长期保持校准特性;


(2)流体物性对流量特性有较大影响。

   

注意事项

1、仪表安装采用法兰连接、螺纹连接及夹装式。


2、安装时液体流动方向应与传感器外壳上指示流向的箭头方向一致,且上游直管段应≥6DS,下游直管段应≥5DS(DS为被测管道实测内径)。

   

3、为了检修时不至影响液体的正常输送,应在传感器两端的直管段外安装旁通管道。


5、电磁流量计



适用物料

可精确地测量各种酸、碱、盐溶液、原水、冷却水、污水、煤浆电磁流量计、矿浆、泥浆、水泥浆、纸浆、糖浆、煤水浆、玉米浆、纤维浆、粮浆、石灰乳、双氧水、啤酒、麦汁、黑液、绿液药液和各种饮料等导电流体和固液二相体的体积流量。


原理结构

(一体)式电磁流量计由传感器和转换器两部分构成。它是基于法拉第电磁感应定律工作日的用来测量导电率大于5μS/cm导电液体的体积流量,是一种测量导电介质体积流量的感应式仪表。除可测量一般导电液体的体积流量外,还可用于测量强酸强碱等强腐蚀液体和泥浆、矿浆、纸浆等均匀的液固两相悬浮液体的体积流量。


测量特点

可测量的流体:由电磁流量计的工作原理可知,能选用电磁流量计测量流量的流体必须是导电的,严格的说,除了高温流体之外,只要电导率大于5μ/cm的任何流体都选用相应的电磁流量计来测量流量,因此不导电的气体,蒸汽,油类,丙酮等物质不能选用电磁流量计来测量流量。


传感器口径的确定:流量计使用流速最好在0.3-15m/s范围内,此时流量计口径可选择与用户管道口径一致。使用流速低于0.3m/s时最好在仪表部位局部提高流速,采用缩管方式:


注意事项

根据一体型和分离型电磁流量计的特点,选择合适的类型。一体型电磁流量计安装敷线方便,精度中等,不宜在地面以下安装,以防转换器被水淹没。分离型电磁流量计,精确度较高,转换器与传感器异地安装,更适合现场环境比较差(如有害、有毒、易受水淹没等场所)的场合,但安装、敷线较严格,否则易引入干扰信号。


6、超声波流量计



适用物料

超声流量计和超声波流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点


原理结构

超声波流量计采用时差式测量原理:一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后,被另一个探头接收到,同时,第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到,由于受到介质流速的影响,二者存在时间差Δt,根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt,进而可以得到流量值Q。


测量特点

优点:超声波流量计是一种非接触式仪表,它既

可以测量大管径的介质流量也可以用于不易接触和观察的介质的测量。它的测量准确度很高,几乎不受被测介质的各种参数的干扰,尤其可以解决其它仪表不能的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。

   

缺点:现今所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制,以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200℃以下的流体。


注意事项

1)测量介质流速、仪表量程与口径测量一般的介质时,超声波流量计的满度 流量可以在测量介质流速0.5—12m/s范围内 选用,范围比较宽。


2) 精度等级和功能根据测量要求和使用场合选择仪表精 度等级,做到经济合算


7、椭圆齿轮流量计



适用物料

椭圆齿轮流量计是容积式流量计的一种,用于精密的连续或间断的测量管道中液体的流量或瞬时流量.它特别适合于重油、聚乙烯醇、树脂等粘度较高介质的流量测量。


原理结构

椭圆齿轮流量计(又称排量流量计,齿轮流量计),属于容积式流量计一种,在流量仪表中是精度较高的一类。由计量箱和装在计量箱内的一对椭圆齿轮,与上下盖板构成一个密封的初月形空腔(由于齿轮的转动,所以不是绝对密封的)作为一次排量的计算单位。当被测液体经管道进入流量计时,由于进出口处产生的压力差推动一对齿轮连续旋转,不断地把经初月形空腔计量后的液体输送到出口处,椭圆齿轮的转数与每次排量四倍的乘积即为被测液体流量的总量(原理见图)。流量计主要是由壳体、计数器、椭圆齿轮和联轴器(分磁性联轴器和轴向联轴器)等组成。


测量特点

椭圆齿轮流量计又称定排量流量计,简称PD流量计,在流量仪表中是精度较高的一类,特别适用于高粘度介质流量的测量。


特点:流量测量与流体的流动状态无关,这是因为椭圆齿轮流量计是依靠被测介质的压头推动椭圆齿轮旋转而进行计量的。


粘度愈大的介质,泄漏误差愈小,对测量愈有利。


椭圆齿轮流量计计量精度高,适用于高粘度介质流量的测量,但不适用于含有固体颗粒的流体(固体颗粒会将齿轮卡死,以致无法测量流量)。如果被测液体介质中夹杂有气体时,也会引起测量误差。


注意事项

1)椭圆齿轮流量计在安装前应清洁管道.若液体内含有固体颗粒,则必须在管道上游加装过滤器;若含气体应安装排气装置。


2)椭圆齿轮流量计对前后直管段没有一定的要求。它可以水平或垂直安装。安装时,应使流量计的椭圆齿轮转动轴与地面平行。


8、空气流量计



适用物料

可测量电导率≥1μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆的流体流量。但空气流量计不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。


原理结构

空气流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计

   

测量特点

空气流量计的优点是压损极小,可测流量范围大。空气流量计最大流量与最小流量的比值一般为20:1以上,适用的工业管径范围宽,最大可达3m,输出信号和被测流量成线性,精确度较高


总之,没有一种测量方式或流量计对各种流体及流动情况都能适应的。不同工艺和环境,不同的测量方式和结构,要求不同的测量操作、使用方法和使用条件。当确定好流量计的类型后要根据工业生产中的工艺条件和流体参数进行流量计的设计和准确计算。全面分析、统筹兼顾各种影响因素,科学有效地分析研究。最终做出适于生产要求的,既安生可靠又经济耐用的选择。


上海康汇研发生产的U-How®数采式旋转活塞流量计,属于容积式流量计的一种,经过北京市计量检测科学研究院检测认证,精度达到1.0级,作为高精度计量传感器通过对接企业用户数据信息传输设备,可实现无线通信,为联接互联网提供硬件支持。

 

U-How®康汇燃油流量计


U-How®康汇流量计是上海康汇实业发展有限公司,根据旋转活塞式工作原理自主研发生产的,具有测量流速低、量程宽、精度高、结构简单、工作安全可靠等特点的高精度流量传感器。




工作原理


旋转活塞式流量计,是属于容积式流量计,它基于活塞与计量室一直保持的相切密封状态。并有一个固定的偏心距计量元件活塞,在压差的作用下,对活塞产生转动力矩,使活塞做偏心旋转运动,活塞的转数正比于流体的流量,通过记数机构记录出活塞转数,即可测得流体总流量。


旋转活塞式流量计进出口由隔板隔开。当被测流体从进口进入计量室,这时进出口形成压差,迫使活塞逆时针旋转如图a所示。流体连续流入,迫使活塞转动如图b所示,形成二个半月牙腔体,在压差作用下迫使活塞转动如图c,V2流体从出口排出,使活塞转动如图d所示,在压差作用下转动,活塞每转一周迸出的流体等于V1+V2的和。


工作原理图

 


流量计爆炸图:


产品参数


1、机械部分:


型号

PDFM

4D

PDFM

8D

PDFM

8Db

液压连接器

M14

x1.5

M14

x1.5

M16/22

x1.5

最大工作压力 

(MPa)

2.5

2.5

2.5

测量范围    

(l/h)

1~

80

20~

200

80~

320

精度   (﹪)

±1

±1

±1

重复率 (﹪)

±0.2

±0.2

±0.2

测量室体积   

(ml)

5

12.44

12.44

内置滤网尺寸

(mm)

0.125

0.15

0.15

工作温度

(℃)

﹣20

~80

﹣20

~80

﹣20

~80

存储温度

(℃)

﹣40

~100

﹣40

~100

﹣40

~100


2、电子部分:


型号尺寸

KHDQ

工作电压     (V)

9~40

输出接口

RS485/RS232

数据线

2×0.75

工作温度    (℃)

﹣20~80

存储温度    (℃)

﹣40~100

 

测量介质:


可测量轻质和中质油料,如:汽油、柴油、煤油、石脑油、润滑油


产品资质


1. 发明专利:ZL201020504169.8流量传感器


2. 国家汽车质量监督检验中心车辆检测报告


3. 交通部委托北京计量院精度检测报告



油耗监控解决方案


应用对象


1.发动机:


火车、汽车、工程车、拖拉机、发电机组及内河或近海航行的船舶中测量各类动力机器的燃油消耗量,及各种较重液体的装卸计量和管道过液计量。


2.燃烧器:


车载锅炉、移动锅炉等设备的燃油消耗计量。


数据采集方式


通过采集流量计脉冲数据的方式,以RS485/RS232对接设备单位的系统集成


解决方案





实施案例


某大型石油集团:

吊管机、移动电站、多功能车、弯管机、空压机等


某大型采油厂:

锅炉车、清蜡车、超导车、水泥车、吊车等;


港口:

龙门吊、堆高机、正面吊、装载机等


其它:

轮胎胎压油耗测试;驾驶员驾驶技术比武;发动机性能标定


空压机



锅炉车





U-How®康汇燃油流量计

联系人           汪先生

电话:18964834582



 

传感器技术 制造业的未来是智能化,智能化的基础就是传感器; 互联网的方向是物联网,物联网的基石也是传感器; 关注传感器技术,获得技术资讯、产品应用、市场机会,掌握最黑科技,为中国工业导航。
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