常用流量表工作原理

電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)工作原理圖

電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計(jì)中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓（工作原理如下圖所示）。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。傳感器主要組成部分是：測量管、電極、勵(lì)磁線圈、鐵芯與磁軛殼體。它主要用于測量封閉管道中的導(dǎo)電液體和漿液中的體積流量。包括酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕性的液體。該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、食品、制藥、造紙等行業(yè)以及環(huán)保、市政管理，水利建設(shè)等領(lǐng)域。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)由兩個(gè)部件組成，轉(zhuǎn)子流量計(jì)一件是從下向上逐漸擴(kuò)大的錐形管;轉(zhuǎn)子流量計(jì)另一件是置于錐形管中且可以沿管的中心線上下自由移動(dòng)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子流量計(jì)當(dāng)測量流體的流量時(shí)，被測流體從錐形管下端流入，流體的流動(dòng)沖擊著轉(zhuǎn)子，并對它產(chǎn)生一個(gè)作用力(這個(gè)力的大小隨流量大小而變化);當(dāng)流量足夠大時(shí)，所產(chǎn)生的作用力將轉(zhuǎn)子托起，并使之升高。同時(shí)，被測流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管壁間的環(huán)形斷面，這時(shí)作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個(gè):流體對轉(zhuǎn)子的動(dòng)壓力、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力和轉(zhuǎn)子自身的重力。 流量計(jì)垂直安裝時(shí)，轉(zhuǎn)子重心與錐管管軸會(huì)相重合，作用在轉(zhuǎn)子上的三個(gè)力都沿平行于管軸的方向。當(dāng)這三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)，轉(zhuǎn)子就平穩(wěn)地浮在錐管內(nèi)某一位置上。對于給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子大小和形狀己經(jīng)確定，因此它在流體中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流體對浮子的動(dòng)壓力是隨來流流速的大小而變化的。因此當(dāng)來流流速變大或變小時(shí)，轉(zhuǎn)子將作向上或向下的移動(dòng)，相應(yīng)位置的流動(dòng)截面積也發(fā)生變化，直到流速變成平衡時(shí)對應(yīng)的速度，轉(zhuǎn)子就在新的位置上穩(wěn)定。對于一臺(tái)給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子在錐管中的位置與流體流經(jīng)錐管的流量的大小成一一對應(yīng)關(guān)系。

為了使轉(zhuǎn)子在在錐形管的中心線上下移動(dòng)時(shí)不碰到管壁，通常采用兩種方法:一種是在轉(zhuǎn)子中心裝有一根導(dǎo)向芯棒，以保持轉(zhuǎn)子在錐形管的中心線作上下運(yùn)動(dòng)，另一種是在轉(zhuǎn)子圓盤邊緣開有一道道斜槽，當(dāng)流體自下而上流過轉(zhuǎn)子時(shí)，一面繞過轉(zhuǎn)子，同時(shí)又穿過斜槽產(chǎn)生一反推力，使轉(zhuǎn)子繞中心線不停地旋轉(zhuǎn)，就可保持轉(zhuǎn)子在工作時(shí)不致碰到管壁。轉(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)子材料可用不銹鋼、鋁、青銅等制成 [2]。

超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測和顯示。超聲波流量計(jì)的電子線路包括發(fā)射、接收、信號處理和顯示電路。測得的瞬時(shí)流量和累積流量值用數(shù)字量或模擬量顯示。超聲波流量計(jì)按測量原理分類有：①傳播時(shí)間法；②多普勒效應(yīng)法；③波束偏移法；④相關(guān)法；⑤噪聲法。 [3]

渦街流量計(jì)

渦街流量計(jì)是利用流體力學(xué)中著名的卡門渦街原理，即在流動(dòng)的流體中插入一個(gè)非流線型斷面的柱體，流體流動(dòng)受到影響，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)將在柱體下游,均要產(chǎn)生漩渦分離。漩渦分離頻率，即單位時(shí)間內(nèi)由柱體一側(cè)分離的漩渦數(shù)目f與流體速度V1成正比，與柱體迎流面的寬度d成反比，即：

式中：

f—漩渦分離頻率；

Sr—斯特勞哈爾數(shù)(無量綱)，對于一定柱型在一定流量范圍內(nèi)是雷諾數(shù)的函數(shù)；

V1—漩渦發(fā)生體兩側(cè)的流速，m/s；

d—漩渦發(fā)生體迎流寬。

渦街流量計(jì)由殼體、漩渦發(fā)生體和放大器組成。一種典型的結(jié)構(gòu)如圖2所示，殼體內(nèi)插入柱體，由其產(chǎn)生的渦街信號可用各種檢測方式檢出，經(jīng)放大器放大后,輸出脈沖信號。 [4]

質(zhì)量流量計(jì)

科氏質(zhì)量流量計(jì)是一種用于直接測量質(zhì)量流量的流量計(jì)，它在原理上消除了溫度、壓力流體狀態(tài)、密度等參數(shù)的變化對測量精度的影響，可以適應(yīng)氣體、液體、兩相流、高黏度流體和糊狀介質(zhì)的測量。一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量系統(tǒng)包括一臺(tái)傳感器和一臺(tái)用于信號處理的變送器。Rosemount質(zhì)量流量計(jì)依據(jù)牛頓第二定律:力=質(zhì)量×加速度(F=ma)，當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以速度V在對P軸作角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)受兩個(gè)分量的加速度及其力:

(1)法向加速度，即向心加速度αr，其量值等于2ωr，朝向P軸；

(2)切向角速度αt，即科里奧利加速度，其值等于2ωV，方向與αr垂直。由于復(fù)合運(yùn)動(dòng)，在質(zhì)點(diǎn)的αt方向上作用著科里奧利力Fc=2ωVm，管道對質(zhì)點(diǎn)作用著一個(gè)反向力-Fc=-2ωVm。

當(dāng)密度為ρ的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度V流動(dòng)時(shí)，任何一段長度Δx的管道將受到一個(gè)切向科里奧利力ΔFc: ΔFc=2ωVρAΔx (1)

式中，A-管道的流通截面積。

由于存在關(guān)系式:mq=ρVA

所以:ΔFc =2ωqmΔx (2)

因此，直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管中流 動(dòng)流體的科里奧利力就可以測得質(zhì)量流量 [5]