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常见流量积算仪工作原理及在流量测量中的应用
来源:沈阳勃业自动化仪器仪表销售处 发布时间:2020年07月23日
流量积算仪是应用非常广泛的一类流量测量仪表,约占流量测量仪表总数的70%。它由节流装置和差压变送器两部分组成,充满圆管的流体流经节流件(如孔板)时,流束在孔板处形成局部收缩,由于流速增加、静压力降低而在孔板前后产生压差,这一压差与流量的平方成正比。 
孔板流量计又称为差压流量计,由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量积算仪)组成,应用于气体、蒸汽和液体的流量测量。具有结构简单、维修方便、性能稳定、使用可靠等特点。孔板节流装置是标准节流件,可不需标定直接依照下列国家标准生产。
①国家标准GB 2624-2006流量测量节流装置的设计安装和使用。
②国际标准IS0 5167国际标准组织规定的各种节流装置。
③化工部标准GJ 516-87G-HK06。
充满管道的流体流经管道内的节流装置,在节流件附近造成局部收缩,流速增加,在其上、下游两侧产生静压力差(见图1)。


在已知有关参数的条件下,根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出压差与流量之间的关系而求得流量。
式中,P为流量节流装置前后的压差,q为瞬时流量。由于流体的性质所决定,节流装置测得的压差与流量的关系是平方及平方根的关系。

目前,应用较广的几种典型的流量测量设备有电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计等,以下分别介绍。
电磁流量计
流量积算仪
电磁流量计(E1etromagnetic Flowmeters,简称EMF)是20世纪50-60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的,电磁流量计是用来测量导电液体体积流量的仪表。由于其独特的优点,电磁流量计目前已广泛地被应用于工业过程中各种导电液体的流量测量,如各种酸、碱、盐等腐蚀性介质;电磁流量计各种浆液流量测量,形成了独特的应用领域。

在结构上,电磁流量计由电磁流量传感器和转换器两部分组成。传感器安装在工业过程管道上,它的作用是将流进管道内的液体体积流量值线性地变换成感应电势信号,并通过传输线将此信号送到转换器。转换器安装在离传感器不太远的地方,它将传感器送来的流量信号进行放大,并转换成与流量信号成正比的标准电信号输出,以进行显示、累积和调节控制。

电磁流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律。流量计的测量管是内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电头与衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。此时,如果具有一定电导率的流体流经测量管,将切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B、测量管内径d与平均流速U的乘积。电动势E(流量信号)由电检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后,可显示流体流量,并能输出脉冲,模拟电流等信号,用于流量的控制和调节。
E=KBdu  式中E-电间的信号电压,V;K为系数;B为磁通密度,T;d为测量管内径,m;u为平均流速,m/s;式中,K、d为常数,由于励磁电流是恒流的,故B也是常数,则由E=KBdu可知,体积流量Q与信号电压E成正比,即流速感应的信号电压E与体积流量Q成线性关系。因此,只要测量出E,就可确定流量Q,这是电磁流量计的基本工作原理。

由E=KBdu可知,被测流量体介质的温度、密度、压力、电导率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影响测量结果。至于流动状态只要符合轴对称流动(如层流或者紊流)就不会影响测量结果。因此,电磁流量计是一种体积流量计。对于制造商和用户来说,只要用普通的水实际标定后就可以测量其他任何导电流体介质的体积流量,而不需要任何修正。这是电磁流量计的一个突出优点,是其他任何流量计所没有的。

测量管内无活动及阻流部件,因此几乎没有压力损失,并且需要说明的是,须使测量条件满足下列假定:
①场是均匀分布的恒定磁场;
②被测流体的流速轴对称分布;
③被测液体是非磁性的;
④被测液体的电导率均匀且各向同性。