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三畅创新研发仪表、助力工业自动化升级

使用小口径流量计实现最佳性能却面临着截然不同的挑战。

来源: 作者: 发布日期:2020-05-14 09:59:54

       与使用大口径流量计所面临的挑战相比,使用小口径流量计(小于12.5mm / 1/2英寸)实现非常佳性能面临着截然不同的挑战。当流量降低时,液体中可用于转换为机械运动的能量更少。液体通常在层流区域中流动,粘度和边界层效应变得非常重要。一般来说,流量计越小,制造精确的在线测量设备就越困难,但用户检查性能就越容易。

 
       我们的信息指南(请参阅下文)讨论了主要的流量计技术,并使用易于理解的五边形图形说明,基于5个关键操作参数(成本,线性,操作范围,非常小流量和可重复性)对每种流量计技术进行了公正的比较。在这些方面的相对表现。
 
1、超声波流量计
       超声波流量计通常似乎为低流量提供了理想的解决方案。它们不干扰流动,可以测量大多数类型的液体,不需要液体电导率并且具有良好的量程比。
 
       Titan Enterprises的商用超声波流量设备将以极高的精度计量到低于mL / min的流量。一些低流量版本已经存在,但由于传感器效率低下和信号处理方面的限制而性能有限。
 
       夹钳式仪表很少用于1英寸以下的管道。现有(低于1英寸)的设备还受到流体粘度,液体速度曲线的影响,并且具有很小的工作范围;非常新的技术将消除这些问题,并提供更商业化的解决方案,量程比接近500:1,是整个量程的±1.5%,所有这些均具有竞争力的价格。
 
       这使这些设备的雷诺数相互独立,因此可以从层流一直到湍流运行。换句话说,准确测量从水到高粘度油的液体。通过流量设备,它们还可以忍受系统中的杂质,这些杂质会给具有活动部件的仪表造成严重破坏。

 

2、可变面积流量计
 
       在工业界,许多实验室和医院中,非常常见的小口径流量指示器可能是变面积流量计或“转子流量计”。这是一种简单的塑料或玻璃管,带有定形的浮子或球形物,可以使管上升,其截面积会改变其长度,因此称为可变面积计。
 
       流体的流动将浮子“提起”,浮子在管中的高度表明了流速。一些系统使用弹簧来抵消流体力,这使得设备对重力的依赖性降低,并且它们可以以任何方向安装。位移也可以被远程感测,这对于不透明流体至关重要。
 
3、涡轮流量计
 
       涡轮流量计–小型传统轴流式涡轮机非常罕见,因为这些“螺旋桨”式流量计通常依赖于湍流,充分发展的速度曲线以及始终如一的低摩擦轴承。它们对涡轮机表面的变化也极为敏感,仅用于特殊应用。
 
       与传统涡轮机中的“倾斜”叶片不同,涡轮机具有与流量完全一致的普通叶片的几种替代方案。上游的固定螺旋螺杆使流体旋转,而这种旋转的流体使涡轮旋转。由于这些设备通常是模制的,因此可以保持严格的公差,并且整个仪表可以由热塑性塑料制成。
 
       转子非常轻,流体“旋转器”所施加的力要比通常从普通轴流涡轮机中提取的力大一些。这些轴承具有更好的测距能力和整体性能,但是轴承仍然是很小的关键部件,通常是塑料,它们容易受到磨损和小颗粒的污染。温度变化不仅会影响流体特性,还会影响仪表本身的内部几何形状,该系列设备不适用于宽温度范围或流体随温度变化特性的应用。理想情况下,应在与被计量产品具有相同粘度和温度的流体上进行校准。
 
4、佩尔顿轮(径向涡轮)流量计
 
       所谓的佩尔顿轮或径向流轮机的作用类似于旧水轮,但在封闭的室内。全球许多家用水表都以这种方式工作。与螺旋桨式流量计相比,此装置可提供的功率要大得多,因此它们的流量要低得多。但是,必须格外小心以确保在整个流量范围内都具有良好的线性度,此外,压降也很高。
 
       Pelton轮式涡轮机对粘度敏感,如果流体特性发生显着变化,则会给出错误的读数。轴承可以更坚固,但是由于涉及到更大的力,所以这是必要的。这种类型的极低摩擦装置用于非常小流量,但使用寿命很少。
 
5、正排量流量计
 
       一些制造商为包括家用水表在内的小口径管道制造正排量(PD)表。PD计有许多不同的类型,通常,如果流体有滑性和粘性,这些小尺寸计将非常成功。至于计量水,由于润滑性能很差,只有少数供应商制造了适用于水的计量表。
 
       其他低粘度液体,例如溶剂或多种水基溶液也存在问题。现代的低摩擦塑料已经起到了帮助作用,但是这些仪表确实坚持使用清洁的液体才能发挥有效的性能,即使有时进入家庭供水系统的小颗粒也可以阻止这种类型的设备。
 
       大多数油表都属于“正排量”类别,因为产品的性能和测量它的油表完全兼容。
 
6、电磁流量计
 
       电磁流量计使用法拉第电磁感应定律-导体在磁场中移动将产生与磁场成90°的电动势,电动势的幅度与导体的速度成正比。
 
       流体是导体,因此电磁仪表仅限于可以导电的流体,但是现代仪表可以测量电导率非常低的液体中的流量。
 
       实际上,在两个场发生器之间的中心线上有电极的情况下,在管道上放置了交变磁场。当流体流过此可变磁场时,会在探针上感应出一个交流电压,从而使流动感应电动势与电极上的电化学势区分开。
 
       现在,这些仪表的尺寸非常小,孔径可达3mm。它们具有一定的杂质容限,可以测量低于0.3M / S,即低于每分钟0.12升。
 
7、热流量计
 
       热量计将能量注入系统,因此能够检测到每分钟微升至极低的流量。一个小的热元件将热量带入流体中,该能量的扩散被记录下来并转换为流量读数。
 
       对于这些流量极低的设备,响应时间很慢,并且精度未达到本文提到的其他产品的标准。稍大的设备在改善线性度和响应时间方面表现更好。理想情况下,这些仪表应针对在工作温度下计量的液体进行校准。
 
8、流体流量计设备
 
       有许多利用流动液体的物理特性的仪表,它们被称为流体装置,包括诸如涡流消散仪,流体振荡器和层流元件等。
 
       涡旋流量计要求很高的雷诺数,通常不用于流量很低或用于小型管道中。
 
       层流装置固有地是线性的,因为穿过元件的压降与流量成正比-只要流体的雷诺数保持在湍流区域以下即可。这些设备可实现小流量,而正确的压力测量系统可实现高达50:1的流量。
 
9、科里奥利流量计
 
       科里奥利流量计可直接读取质量流量,并可计量到低流量。它利用以下事实:当流体运动时,任何方向的变化都会在系统中产生反作用。该反应与被加速流体的质量成正比。
使用科里奥利(Coriolis),孔内没有障碍物(尽管流动路径可能非常扭曲),但是这些仪表可以非常精确,其线性度降至±0.1%。科里奥利型仪表通常也非常昂贵。
 

 

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