气体流量计

计量气体流量的仪表

气体流量计是计量气体流量的仪表。安装在 管路 中记录流过的气体量。可以测量 煤气 ,空气, 乙炔 , 光气 , 氢气 ,天然气, 氮气 , 液化石油气 , 过氧化氢 , 烟道气 , 甲烷 , 正丁烷 , 氯 ,燃气, 沼气 , 二氧化碳 , 氧气 , 压缩空气 , 气, 甲苯 ,苯, 二甲苯 , 硫化氢 , 二氧化硫 ,氨气等。

原理

热式气体质量流量计 采用热扩散原理,热扩散技术是一种在苛刻条件下性能优良、可靠性高的技术。其典型传感元件包括两个热电阻(铂RTD),一个是速度 传感器 ,一个是自动补偿气体温度变化的 温度传感器 。当两个RTD被置于介质中时,其中速度传感器被加热到环境温度以上的一个恒定的温度,

另一个温度传感器用于感应介质温度。流经速度 传感器 的气体质量流量是通过传感元件的 热传递 量来计算的。气体流速增加,介质带走的热量增多。使传感器温度随之降低。为了保持温度的恒定,则必须增加通过传感器的工作电流,此增加的部分电流大小与介质的流速成正比。

发展历史

流量计 (英文: flowmeter )

17世纪 埃万杰利斯塔·托里拆利 奠定差压式流量计的理论基础,这是流量测量的 里程碑 。流量测量的发展可追溯到古代的 水利工程 和城市 供水系统 。 古罗马 凯撒 时代已采用 孔板 测量居民的 饮用水 水量。公元前1000年左右 古埃及 用堰法测量 尼罗河 的流量。我国著名的 都江堰 水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。如堰、示踪法、 皮托管 、 文丘里管 、容积、涡轮及 靶式流量计 等。自那以后,18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成,如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及厦门华世通靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市 公用事业 对流量测量的需求急剧增长,才促使仪表迅速发展, 微电子技术 和 计算机 技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代,新型 流量计 如雨后春笋般涌现出来,现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。

我国开展近代流量测量技术的工作比较晚,早期所需的 流量仪表 均从国外进口。

流量测量是研究物质量变的科学,质量互变规律是事物联系发展的基本规律,因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体,凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于一定的 流体 ,只要知道这三个参数就可计算其具有的能量,在能量转换的测量中必须检测此三个参数。能量转换是一切生产过程和科学实验的基础,因此流量和压力、 温度仪表 一样得到最广泛的应用

应用领域

工业生产

流量仪表 是过程 自动化仪表 与装置中的大类仪表之一,它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等 国民经济 各个领域,是发展工农业生产,节约能源,改进产品质量,提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中,流量仪表有两大功用:作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。

能源计量

能源分为 一次能源 (煤炭、原油、 煤层气 、石油气和天然气)、二次能源(电力、 焦炭 、人工燃气、成品油、 液化石油气 、蒸汽)及 载能工质 ( 压缩空气 、氧、氮、氢、水)等。能源计量是科学管理能源,实现节能降耗,提高经济效益的重要手段。 流量仪表 是能源计量仪表的重要组成部分,水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的 流量计 ,它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。

环境保护工程

烟气,废液、污水等排放严重污染大气和 水资源 ,严重威胁人类生存环境。国家把 可持续发展 列为国策,环境保护将是21世纪的最大课题。空气和水的污染要得到控制,必须加强管理,而管理的基础是污染量的定量控制。

我国是以煤为主要能源的国家,全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是根治污染的重要项目,每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和 流量计 ,组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难,它的难度为 烟囱 尺寸大且形状不规则,气体组分变化不定,流速范围大,脏污,灰尘,腐蚀,高温,无直管段等。

交通运输

有五种方式:铁路、公路、航空、水运和 管道运输 。其中管道运输虽早已有之,但应用并不普遍。随着环保问题的突出,管道运输的特点引起了人们的重视。管道运输必须装备流量计,它是控制、分配和调度的眼睛,亦是安全监测和经济核算的必备工具。

生物技术

21世纪 将迎来 生命科学 的世纪,以 生物技术 为特征的产业将获得迅速发展。生物技术中需监测计量的物质很多,如血液,尿液等。仪表开发的难度极大,品种繁多。

科学实验

科学实验需要的 流量计 不但数量多,且品种极其繁杂。据统计流量计100多种中很大一部分是应科研之需用的,它们并不批量生产,在市面出售,许多科研机构和大企业皆设专门小组研制专用的流量计。

产品类型

靶式

靶式流量计 :于六十年代开始应用于工业流量测量,可测量:气体、液体、蒸汽的 流量计量 ,主要用于解决高粘度、低 雷诺数 流体 的流量测量,先后经历了 气动 表和电动表两大发展阶段,SST和SBL这两种智能靶式流量计是在原有 应变片 式靶式流量计测量原理的基础上,采用了最新芯片Ⅱ级 电容 力式 传感器 作为测量和敏感传递元件,同时利用了现代数字智能处理技术而研制的一种新式流量计量仪表。

涡街型

涡街流量计 :主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受 流体 密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动 机械零件 ,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。本仪表采用压电 应力 式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与 计算机 等 数字电路 配套使用,是一种比较先进、理想的 流量仪表 。

V锥型

V锥 流量计 :V锥流量计由于其结构简单、牢固、易复制、通用性强、价格较低廉等特点,广泛应用于石油化工、天然气等领域。:V锥流量计克服了标准 孔板 、 文丘里管 、喷嘴等 节流装置 ,诸如易磨损、压损大、范围度(量程比)小、现场安装条件高、要求直管段过长等自身缺陷,它可以在很宽的 雷诺数 范围内对各种 流体 的流量进行精确测量。STV系列V锥流量计与普通差压式流量计比较,具有精确度高、长期精度稳定、重复性好,受安装条件局限小、耐磨损、测量范围度宽、适合脏污介质、压力损失小、使用寿命长等特点。可以广泛应用于各种领域,适合测量水、油、多种液体、蒸汽、空气、天然气、 煤气 、石油气、有机气体、 油渣 等。

孔板型

一体化孔板流量计 :是将标准孔板与多参数 差压变送器 (或差压变送器、 温度变送器 及压变送器)配套组成的高量程比差压流量装置,可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量,广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的 过程控制 和测量。

威力巴型

威力巴 流量计 :适用于气体、液体和蒸汽的高精度流量测量。威力巴是一种差压式、 速率 平均式流量 传感器 ,通过传感器在 流体 中所产生的差压进行流量测量。威力巴反映流体真实的流速,其精度达到±1.0%,重复性达±0.1%。威力巴的突出优点是:输出一个非常稳定、无脉动的差压信号

威力巴的低压孔实现本质防堵一般情况下,灰尘、沙子和颗粒在涡街力的作用下,集中在 探头 的后部。这就是为什么秋天的树叶总是集中在背风的房子后面的原因。其它的探头由于低压取压孔取在探头尾部真空区,在涡街力的作用下,探头的低压取压孔很快地被 涡流 带来的杂质堵死。威力巴的独特设计,使低压取压孔位于探头侧后两边, 流体 分离点和尾迹区的前部。这种设计从本质上防止了堵塞并且能产生一个非常稳定的低压信号。

性能对比

正确选择

首先要对各式 流量计 的优点和缺点有充分认识,其次要对介质的 物理性质 和 化学性质 有充分认识,再次对安装现场的工艺条件和环境有充分认识,,最后还要知道用户对流量计 测量精度 要求,考虑介质流量是不是满足流量计的流量范围要求,安装现场是不是满足流量计的现场安装要求,还要考虑有哪些情况和因素会影响流量计的计量。总结有1.要重视产品选型2.要有好的产品3.要正确安装4.要注意日常维护5.要定期送检。

参考资料

  1. 超声波气体流量计 kns.cnki.net 2020-03-13