流量計(jì)和流量傳感器的種類(lèi)
英國(guó)FLUSSO 氣體流量傳感器
氣體和液體流量都可以用體積流量或質(zhì)量流量的物理量來(lái)測(cè)量,典型單位分別為升/秒或千克/秒。這些測(cè)量值與材料的密度有關(guān)。液體的密度幾乎與條件無(wú)關(guān)。氣體的情況并非如此,其密度在很大程度上取決于壓力、溫度以及在較小程度上取決于成分。
氣體流量
氣體在加壓、加熱或冷卻時(shí)可壓縮并改變體積。在一定壓力和溫度條件下的一定體積的氣體,不等于不同條件下的相同氣體。將參考通過(guò)儀表的“實(shí)際”流量和通過(guò)儀表的“標(biāo)準(zhǔn)”流量,典型單位sm3/sec(標(biāo)準(zhǔn)立方米/秒)
氣體質(zhì)量流量:可以使用熱式質(zhì)量流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)或質(zhì)量流量控制器直接測(cè)量氣體質(zhì)量流量,不受壓力和溫度影響。
液體流量
對(duì)于液體,根據(jù)應(yīng)用和行業(yè)使用不同的單位,典型單位有加侖(美制或英制)/分鐘、升/分鐘,或者在描述河流流量時(shí),使用立方米/秒。
初級(jí)流量元件
初級(jí)流量元件是插入流動(dòng)流體中的裝置,其產(chǎn)生可以與流動(dòng)**相關(guān)的物理特性。例如,孔板和紅寶石氣阻產(chǎn)生的壓降是通過(guò)孔的體積流量的平方的函數(shù)。渦街流量計(jì)初級(jí)流量元件產(chǎn)生一系列壓力振蕩。一般來(lái)說(shuō),初級(jí)流量元件產(chǎn)生的物理性質(zhì)比流量本身更便于測(cè)量。初級(jí)流量元件的特性以及實(shí)際安裝對(duì)校準(zhǔn)假設(shè)的保真度是流量測(cè)量精度的關(guān)鍵因素。
機(jī)械流量計(jì)
正排量計(jì)可以比作水桶和秒表。秒表在流量開(kāi)始時(shí)啟動(dòng),在桶達(dá)到其極限時(shí)停止。體積除以時(shí)間得出流速。對(duì)于連續(xù)測(cè)量,我們需要一個(gè)不斷填充和排空桶的系統(tǒng)來(lái)劃分流量而不讓它流出管道。這些連續(xù)形成和收縮的體積位移可以采取活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的形式、與儀表內(nèi)壁配合的齒輪齒或通過(guò)旋轉(zhuǎn)橢圓齒輪或螺旋螺桿產(chǎn)生的漸進(jìn)腔的形式。
活塞計(jì)/旋轉(zhuǎn)活塞
由于它們用于生活用水測(cè)量,活塞式流量計(jì),也稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)活塞式或半容積式流量計(jì),是常見(jiàn)的流量測(cè)量設(shè)備,用于幾乎所有尺寸的儀表,*大包括 40 mm (1 +1?2 英寸)?;钊搅髁坑?jì)的工作原理是活塞在已知容積的腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。每轉(zhuǎn)一圈,就有一定量的水流過(guò)活塞腔。通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu),有時(shí)還通過(guò)磁力驅(qū)動(dòng),指針表盤(pán)和里程表類(lèi)型的顯示被推進(jìn)。
橢圓齒輪儀表
橢圓齒輪型容積式流量計(jì)。流體迫使嚙合齒輪旋轉(zhuǎn);每次旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)于固定體積的流體。計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)總和體積,速率與流量成正比。
橢圓齒輪流量計(jì)是一種容積式流量計(jì),它使用兩個(gè)或多個(gè)配置為相互垂直旋轉(zhuǎn)的長(zhǎng)方形齒輪,形成 T 形。這種儀表有兩側(cè),可以稱(chēng)為A和B。沒(méi)有流體通過(guò)儀表的中心,兩個(gè)齒輪的齒始終嚙合。在儀表 (A) 的一側(cè),齒輪的齒關(guān)閉流體流動(dòng),因?yàn)?/span> e
A 側(cè)的長(zhǎng)齒輪伸入測(cè)量室,而在儀表 (B) 的另一側(cè),空腔在測(cè)量室中容納固定體積的流體。當(dāng)流體推動(dòng)齒輪時(shí),它會(huì)旋轉(zhuǎn)齒輪,從而使 B 側(cè)測(cè)量室中的流體被釋放到出口。同時(shí),進(jìn)入入口的流體將被驅(qū)入A側(cè)的測(cè)量室,該測(cè)量室現(xiàn)已打開(kāi)。 B 側(cè)的齒現(xiàn)在將阻止流體進(jìn)入 B 側(cè)。隨著齒輪旋轉(zhuǎn)并且流體通過(guò)交替的測(cè)量室計(jì)量,該循環(huán)繼續(xù)進(jìn)行。旋轉(zhuǎn)齒輪中的永磁體可以將信號(hào)傳輸?shù)诫妱?dòng)開(kāi)關(guān)或電流傳感器以進(jìn)行流量測(cè)量。盡管提出了高性能要求,但它們通常不如滑動(dòng)葉片設(shè)計(jì)**。
齒輪計(jì)
齒輪流量計(jì)與橢圓齒輪流量計(jì)的不同之處在于測(cè)量室由齒輪齒之間的間隙組成。這些開(kāi)口將流體流分開(kāi),當(dāng)齒輪遠(yuǎn)離入口端口旋轉(zhuǎn)時(shí),儀表的內(nèi)壁關(guān)閉腔室以保持固定量的流體。出口位于齒輪重新組合在一起的區(qū)域。當(dāng)齒輪齒嚙合時(shí),流體被擠出流量計(jì),并將可用的凹槽減少到幾乎為零的體積。
螺旋齒輪流量計(jì)
斜齒輪流量計(jì)得名于其齒輪或轉(zhuǎn)子的形狀。這些轉(zhuǎn)子類(lèi)似于螺旋的形狀,是一種螺旋形結(jié)構(gòu)。當(dāng)流體流過(guò)儀表時(shí),它進(jìn)入轉(zhuǎn)子中的隔間,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度足以使入口和出口始終彼此分開(kāi),從而阻止液體的自由流動(dòng)。配對(duì)的螺旋轉(zhuǎn)子形成一個(gè)漸進(jìn)式腔體,該腔體打開(kāi)以允許流體進(jìn)入,將自身密封起來(lái),然后向下游側(cè)打開(kāi)以釋放流體。這以連續(xù)的方式發(fā)生,并且流量是根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算的。
章動(dòng)盤(pán)流浪記
這是測(cè)量房屋供水*常用的測(cè)量系統(tǒng)。流體,*常見(jiàn)的是水,進(jìn)入儀表的一側(cè)并撞擊偏心安裝的章動(dòng)盤(pán)。然后盤(pán)必須圍繞垂直軸“擺動(dòng)”或章動(dòng),因?yàn)楸P(pán)的底部和頂部保持與安裝室接觸。隔板將入口室和出口室隔開(kāi)。當(dāng)圓盤(pán)章動(dòng)時(shí),它直接指示通過(guò)儀表的液體體積,因?yàn)轶w積流量由連接到圓盤(pán)的齒輪和寄存器裝置指示。它對(duì)于 1% 以?xún)?nèi)的流量測(cè)量是可靠的。
渦輪流量計(jì)
渦輪流量計(jì)(更好地描述為軸流式渦輪機(jī))將渦輪機(jī)在圍繞軸的液體流中旋轉(zhuǎn)的機(jī)械作用轉(zhuǎn)換為用戶(hù)可讀的流速(gpm、lpm 等)。渦輪機(jī)傾向于讓所有氣流在其周?chē)鲃?dòng)。
渦輪設(shè)置在流體流的路徑中。流動(dòng)的流體沖擊渦輪葉片,向葉片表面施加力并使轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度時(shí),速度與流體速度成正比。
渦輪流量計(jì)用于測(cè)量天然氣和液體的流量。 [渦輪流量計(jì)在低流速下不如位移計(jì)和射流計(jì)準(zhǔn)確,但測(cè)量元件不會(huì)占用或嚴(yán)重限制整個(gè)流動(dòng)路徑。流向通常是直通儀表,與排量式儀表相比,允許更高的流量和更少的壓力損失。它們是大型商業(yè)用戶(hù)、消防和配水系統(tǒng)的主儀表的優(yōu)選儀表。通常需要在儀表前安裝過(guò)濾器,以保護(hù)測(cè)量元件免受可能進(jìn)入配水系統(tǒng)的礫石或其他碎屑的影響。渦輪流量計(jì)通常可用于 4 到 30 厘米(1+1?2–12 英寸)或更大的管道尺寸。渦輪流量計(jì)主體通常由青銅、鑄鐵或球墨鑄鐵制成。內(nèi)部渦輪元件可以是塑料或非腐蝕性金屬合金。它們?cè)谡9ぷ鳁l件下是準(zhǔn)確的,但受流量曲線和流體條件的影響很大。
Woltman 流量計(jì)(由 Reinhard Woltman 在 19 世紀(jì)發(fā)明)包括一個(gè)帶有螺旋葉片的轉(zhuǎn)子,該轉(zhuǎn)子軸向插入流體中,很像管道風(fēng)扇;它可以被認(rèn)為是一種渦輪流量計(jì)。 它們通常被稱(chēng)為螺旋計(jì),并且在較大尺寸時(shí)很受歡迎。
單射流計(jì)
單射流流量計(jì)由帶有徑向葉片的簡(jiǎn)單葉輪組成,由單射流撞擊。
槳輪流量計(jì)
Truflo TK 系列槳輪流量計(jì)
槳輪組件從流經(jīng)管道的流體產(chǎn)生流量讀數(shù),從而引發(fā)槳輪的旋轉(zhuǎn)。槳葉中的磁鐵旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)傳感器。產(chǎn)生的電脈沖與流速成正比。
槳輪流量計(jì)由三個(gè)主要部件組成:槳輪傳感器、管件和顯示器/控制器。槳輪傳感器由一個(gè)自由旋轉(zhuǎn)的輪/葉輪組成,該輪/葉輪帶有嵌入的磁鐵,這些磁鐵垂直于流動(dòng)并在插入流動(dòng)介質(zhì)時(shí)會(huì)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)葉片中的磁鐵旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)傳感器時(shí),槳輪儀表會(huì)產(chǎn)生與流量成正比的頻率和電壓信號(hào)。流速越快,頻率和電壓輸出就越高。
槳輪流量計(jì)設(shè)計(jì)用于插入管道配件,無(wú)論是“直列式”還是插入式。這些可用于各種配件樣式、連接方法和材料,例如 PVDF、聚丙烯和不銹鋼。與渦輪流量計(jì)類(lèi)似,槳輪流量計(jì)需要在傳感器前后至少有一段直管。
流量顯示器和控制器用于接收來(lái)自槳輪流量計(jì)的信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際流量或總流量值。處理后的信號(hào)可用于控制過(guò)程、產(chǎn)生警報(bào)、向外部發(fā)送信號(hào)等。
槳輪流量計(jì)(也稱(chēng)為佩爾頓輪傳感器)為許多流量系統(tǒng)應(yīng)用提供了相對(duì)低成本、高精度的選擇,通常用于水或類(lèi)似水的流體。
多射流計(jì)
多射流或多射流儀表是一種速度型儀表,其葉輪在垂直軸上水平旋轉(zhuǎn)。葉輪元件位于外殼中,其中多個(gè)入口將流體流引導(dǎo)至葉輪,使其在特定方向上與流速成比例地旋轉(zhuǎn)。該儀表在機(jī)械上的工作方式與單射流儀表很相似,只是端口從元件圓周周?chē)膸讉€(gè)點(diǎn)均勻地引導(dǎo)葉輪上的流量,而不僅僅是一個(gè)點(diǎn);這樣可以*大限度地減少葉輪及其軸的不均勻磨損。因此,建議將這些類(lèi)型的儀表水平安裝,其滾輪索引指向天空。
佩爾頓輪流量計(jì)
佩爾頓輪式渦輪流量計(jì)(更好地描述為徑向渦輪機(jī))將 佩爾頓輪在圍繞軸的液體流中旋轉(zhuǎn)的機(jī)械作用轉(zhuǎn)換為用戶(hù)可讀的流速(gpm、lpm 等)。佩爾頓輪傾向于讓所有氣流在其周?chē)鲃?dòng),入口氣流通過(guò)射流集中在葉片上。*初的佩爾頓輪用于發(fā)電,由帶有“反作用杯”的徑流式渦輪機(jī)組成,該反作用杯不僅隨著水面上的水力移動(dòng),而且利用流體方向的這種變化以相反的方向返回流動(dòng)進(jìn)一步提高渦輪機(jī)的效率。
基于壓力的儀表
有幾種類(lèi)型的流量計(jì)依賴(lài)于伯努利原理。通過(guò)使用層流板、孔口、噴嘴或文丘里管來(lái)測(cè)量壓力,以產(chǎn)生人工收縮,然后測(cè)量流體通過(guò)該收縮時(shí)的壓力損失,或通過(guò)測(cè)量靜態(tài)壓力和停滯壓力以達(dá)到導(dǎo)出動(dòng)態(tài)壓力。
文丘里流量計(jì)
文丘里流量計(jì)以某種方式限制流量,壓力傳感器測(cè)量壓差,然后d 在收縮范圍內(nèi)。該方法廣泛用于測(cè)量通過(guò)管道輸送氣體的流量。
孔板流量計(jì)
孔板是帶有孔的板,垂直于流動(dòng)放置;它收縮流量,測(cè)量收縮處的壓差即可得出流量。它基本上是文丘里儀表的粗略形式,但能量損失更高。有三種類(lèi)型的孔口:同心、偏心和分段。
達(dá)爾管流量計(jì)
達(dá)爾管是文丘里流量計(jì)的縮短版本,其壓降低于孔板。與這些流量計(jì)一樣,達(dá)爾管中的流量是通過(guò)測(cè)量由管道中的限制引起的壓降來(lái)確定的。通常使用帶數(shù)字讀數(shù)的隔膜壓力傳感器測(cè)量壓差。由于這些儀表的長(zhǎng)久壓力損失明顯低于孔板儀表,因此 Dall 管被廣泛用于測(cè)量大型管道的流量。 達(dá)爾管產(chǎn)生的壓差高于文丘里管和噴嘴,它們都具有相同的喉部直徑。
皮托管流量計(jì)
主條目:皮托管
皮托管用于測(cè)量流體流速。將管指向流體,并測(cè)量探頭**的停滯壓力與其側(cè)面的靜壓之間的差值,從而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力,使用伯努利方程計(jì)算流體速度??梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量流動(dòng)中不同點(diǎn)的速度并生成速度剖面來(lái)確定體積流量。
平均皮托管
平均皮托管(也稱(chēng)為沖擊探頭)將皮托管理論擴(kuò)展到一個(gè)以上的維度。典型的平均皮托管由測(cè)量**上以特定圖案排列的三個(gè)或更多孔(取決于探頭的類(lèi)型)組成。更多的孔允許儀器測(cè)量流速的方向以及其大?。ń?jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男?zhǔn))。三個(gè)排成一行的孔允許壓力探頭測(cè)量二維的速度矢量。引入更多孔,例如五個(gè)孔,可以測(cè)量三維速度矢量。
圓錐流量計(jì)
V 型錐流量計(jì),錐形儀表是 1985 年由位于加利福尼亞州赫米特的 McCrometer **推出的新型差壓計(jì)量裝置。錐形儀表是一種通用但堅(jiān)固的差壓 (DP) 儀表,已證明可以抵抗不對(duì)稱(chēng)和旋流的影響。雖然使用與文丘里和孔板式DP 儀表相同的基本原理,但錐形儀表不需要相同的上游和下游管道。 [12]錐體充當(dāng)調(diào)節(jié)裝置以及差壓產(chǎn)生器。上游要求的直徑在 0-5 之間,而孔板的直徑為 44 或文丘里管的直徑為 22。由于錐形儀表通常采用焊接結(jié)構(gòu),因此建議在使用前始終對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。不可避免地,焊接的熱效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致變形和其他影響,從而阻止收集和發(fā)布與管道尺寸、β 比和操作雷諾數(shù)有關(guān)的流量系數(shù)的表格數(shù)據(jù)。
層流流量計(jì),可測(cè)量非常低的流量,此時(shí)測(cè)量的壓差與流量和流體粘度成線性比例。這種流動(dòng)稱(chēng)為粘性阻力流或?qū)恿?,與本節(jié)中提到的孔板、文丘里和其他儀表測(cè)量的湍流相反,其特征在于雷諾數(shù)低于 2000。一次流動(dòng)元件可以由單個(gè)長(zhǎng)毛細(xì)管,一束這樣的管,或長(zhǎng)的多孔塞;如此低的流量會(huì)產(chǎn)生很小的壓差,但較長(zhǎng)的流量元件會(huì)產(chǎn)生更高、更容易測(cè)量的壓差。這些流量計(jì)對(duì)影響流體粘度和流量元件直徑的溫度變化特別敏感。
變面積流量計(jì)
轉(zhuǎn)子流量計(jì)
“可變面積流量計(jì)”通過(guò)允許設(shè)備的橫截面積響應(yīng)流量而變化來(lái)測(cè)量流體流量,從而導(dǎo)致一些 m表示速率的可衡量的效果。轉(zhuǎn)子流量計(jì)是可變面積流量計(jì)的一個(gè)例子,當(dāng)流量增加時(shí),加權(quán)“浮子”在錐形管中上升;當(dāng)浮子和管子之間的面積足夠大以至于浮子的重量被流體流動(dòng)的阻力平衡時(shí),浮子停止上升。一種用于醫(yī)用氣體的轉(zhuǎn)子流量計(jì)是索普管流量計(jì)。浮子有許多不同的形狀,其中*常見(jiàn)的是球體和球形橢圓。有些設(shè)計(jì)為在流體流中明顯旋轉(zhuǎn),以幫助用戶(hù)確定浮子是否被卡住。轉(zhuǎn)子流量計(jì)可用于各種液體,但*常用于水或空氣。