常用流量表工作原理

電磁流量計

電磁流量計工作原理圖

電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計中，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，上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時，則會產(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

轉(zhuǎn)子流量計

轉(zhuǎn)子流量計由兩個部件組成，轉(zhuǎn)子流量計一件是從下向上逐漸擴(kuò)大的錐形管;轉(zhuǎn)子流量計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的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子流量計當(dāng)測量流體的流量時，被測流體從錐形管下端流入，流體的流動沖擊著轉(zhuǎn)子，并對它產(chǎn)生一個作用力(這個力的大小隨流量大小而變化);當(dāng)流量足夠大時，所產(chǎn)生的作用力將轉(zhuǎn)子托起，并使之升高。同時，被測流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管壁間的環(huán)形斷面，這時作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個:流體對轉(zhuǎn)子的動壓力、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力和轉(zhuǎn)子自身的重力。 流量計垂直安裝時，轉(zhuǎn)子重心與錐管管軸會相重合，作用在轉(zhuǎn)子上的三個力都沿平行于管軸的方向。當(dāng)這三個力達(dá)到平衡時，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，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，轉(zhuǎn)子將作向上或向下的移動，相應(yīng)位置的流動截面積也發(fā)生變化，直到流速變成平衡時對應(yīng)的速度，轉(zhuǎn)子就在新的位置上穩(wěn)定。對于一臺給定的轉(zhuǎn)子流量計，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時不碰到管壁，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，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，一面繞過轉(zhuǎn)子，同時又穿過斜槽產(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)子在工作時不致碰到管壁。轉(zhuǎn)子流量計的轉(zhuǎn)子材料可用不銹鋼、鋁、青銅等制成 [2]。

超聲波流量計

超聲波流量計由超聲波換能器、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。超聲波流量計按測量原理分類有：①傳播時間法；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

渦街流量計是利用流體力學(xué)中著名的卡門渦街原理，即在流動的流體中插入一個非流線型斷面的柱體，流體流動受到影響，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

科氏質(zhì)量流量計是一種用于直接測量質(zhì)量流量的流量計，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。一臺質(zhì)量流量計的計量系統(tǒng)包括一臺傳感器和一臺用于信號處理的變送器。Rosemount質(zhì)量流量計依據(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)移動時，質(zhì)點(diǎn)受兩個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，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流動時，任何一段長度Δx的管道將受到一個切向科里奧利力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 動流體的科里奧利力就可以測得質(zhì)量流量 [5]