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      詳談逐結介紹金屬轉子流量計

      2018-06-21 clcc

      金屬轉子流量計

      介紹

        轉子流量計是最常用的節流流量計之一,結構簡單,制造容易,測量范圍寬(比例達到10:1),測量精度高(誤差約為±5%),指示值直觀,維護方便,壓力損失等是現代生活和工業生產中應用最廣泛的測量儀器。

        隨著測量技術的不斷發展和對測量精度要求的不斷提高,計量工作者只能充分了解流量計的結構原理,流量計算,影響因素和修正方法,以及流量計的選擇和安裝要求。選擇最符合您需求的儀表并獲得最佳測量結果。我希望這篇文章能給測量工作者帶來一些幫助。

      1、轉子流量計結構原理分析

      1.1、結構分析

        轉子流量計由兩部分組成:一部分是從底部到另一部分逐漸膨脹的錐形管,另一部分是放置在錐形管中的轉子,可沿管的中心線向下移動,比流體密度更高(圖1轉子流量計)示意圖)。

        錐形管由玻璃,塑料或金屬制成。流量刻度刻在玻璃或塑料錐形管上。通過錐形管,可以看到透明液體中的轉子。位置和相應的比例值;轉子在金屬錐管中的位置通過磁耦合器等傳遞,并且大小顯示在面板上。

      1.2、它是如何工作的

        當測量流體的流量時,流體從錐形管的下端流入沖擊轉子,沖擊轉子在其上產生力,并且力的大小隨著流量而變化;當流量足夠大時,產生的力會提升轉子并使其升起。上調;流體從上端流過轉子和錐形管壁之間的環形部分。當轉子上的流體的力等于轉子的重量時,由于力的平衡,轉子停留在某個位置;這個位置和流量有對應關系,從這個位置可以得到流量值。

      1.3、流量計算

        流量計轉子受到錐形管中的三個力:重力,動壓和浮力。當三個力平衡時,轉子重力=動壓力+浮力。當流量變大或變小時,轉子會上下移動,流體的橫截面積也會變化,直到達到與平衡相對應的流量,并且轉子在新的位置。

      因此,當轉子穩定時,力的關系式如下:

      金屬轉子流量計


      其中:轉子密度; ρf-流體密度;重力加速度V型轉子體積; Δp - 轉子兩側的壓差; A-轉子最大橫截面積。


      金屬轉子流量計


      旋轉流量計結構圖

      結合公式(1)并參考孔板流量計和節流壓差之間的關系式:

       

      金屬轉子流量計


      轉子流量計流量公式:

       金屬轉子流量計

        其中:Qv-流量值; a0流量系數(與轉子形狀,流體狀態,流量計結構和流體物理性質等因素有關,只能通過實驗確定); A0-環面積,對應于轉子高度h;近似值:A0 = ch;系數c與轉子和錐形管的幾何形狀和尺寸有關; ρt轉子密度; ρf-流體密度;轉子最大橫截面積。

      流動方程可寫為:

      金屬轉子流量計

        由式(4)可知,轉子的停止高度h對應于流量qv,根據高度差異,可以標記流量值,并且可以在實際應用中立即讀取流量值。

      2、流體相關校正測量

      2.1、測量值的修正

        從方程(4)可以看出,被測流體的密度不同,并且流量與轉子高度之間的關系也不同。由于校準設備的限制制造商不可能對所有流量計進行固液校準。因此,在測量非校準介質時,應對讀數進行校正以確保準確性。

        對于液體,密度是恒定的,只有被測液體和校準液體之間的差異引起的影響可以被校正;由于氣體的壓縮性,在校準狀態和實際狀態不同時,氣體也應考慮溫度和壓力的影響。

      通常,校準狀態默認為:溫度T = 293.16K,絕對壓力p = 101325Pa。根據流量計算公式,執行以下分析:

      一方面,將校準流體流量公式設置為校準狀態:

      金屬轉子流量計

      其中:Qv0--校準液在校準狀態下的流量校準;標定的流體流量系數的校準; ρ0--校準狀態下流體的密度。

      另一方面,當將流量計設置在工作狀態時,用于測量被測流體流量的公式為:

      金屬轉子流量計

      在公式中:工作狀態下被測流體的QV流量指示;測量流體在工作狀態下的流量系數;工作狀態下流體的ρ密度。

      從等式(5)和(6)可以看出,被測流體的實際流量是Qv,但在轉子高度h處,轉子流量計仍顯示qv0。 比較方程 (5)和(6)可以得到Qv和Qv0之間的關系,即流量修正公式為:

      金屬轉子流量計

      實驗表明流量系數a與雷諾數Re和流量計的結構有關。 當待測流體的粘度與校準流體的粘度差別不大時,或者在流量系數α恒定的流量范圍內時,可能不考慮α的影響。 也就是說,可以考慮a = a0,所以(7)可以簡化為:

      金屬轉子流量計

      如果待測流體的粘度與校準流體的粘度相差較大,則在考慮粘度差異時應考慮實際流量系數a與校準流量系數a0之間的差異。 參考等式(8)進行校正或實際校準。 不要簡單地考慮a = a0。

      2.2、流體密度校正

      2.2.1、液體流量測量值的修正

        流量計通常使用水作為液體流體測量的參考流體,并且在校準狀態下進行校準。在實際測量非水液體流量時,只需要校正被測液體和校準液體(水)之間的密度差異所引起的效果,并且可以根據公式(8)進行校正轉換。在這種情況下,ρ0是校準流體的密度,ρ是被測流體的密度。

      2.2.2、氣體流量測量值的修正

        流量計使用空氣作為氣體流體測量的參考,并在校準狀態下進行校準。由于氣體密度受溫度和壓力變化的影響很大,因此不僅要根據被測氣體和校準氣體之間的密度差異進行轉換,還必須根據溫度,壓力和校準狀態在工作中。 。為了簡化氣體流量值的校正,通??梢院雎哉扯葘α髁肯禂档挠绊?。對于氣體,由于ρt>>ρ0,ρt>>ρ,可以從(8)中得到:

      金屬轉子流量計

        在未校準狀態下測量空氣流量時,可直接使用公式(9)。但ρ是工作狀態下測得的氣體密度實際上不方便使用。為此,流體密度和流體狀態可以分開修改,即首先在校準狀態下校正待測流體的密度,然后校正狀態。最終的修正公式是:

      金屬轉子流量計

      其中:p0--校準狀態下的絕對壓力; p運行狀態下的絕對壓力; T0校準狀態下的絕對溫度; T運行狀態下的絕對溫度;被校準狀態下被測氣體的ρ'密度。 2.3流量系數的修正

      2.3.1、流量系數和轉子形狀的相關性

        從方程(4)可以看出,流量系數也是影響測量結果的重要參數。它根據轉子的形狀而變化。盡管轉子的形狀是由制造商根據儀器結構和流量測量范圍選擇合適的形狀,但用戶不會考慮,但用戶應該了解轉子形狀與精度之間的關系的測量值。

        一般情況下,測量同一種流體時,錐形管中轉子高度越高,使用該轉子的流量計的流量系數越小,測量精度越高?;谶@個特點,我們可以選擇更適合自己的需求亞米級。

      2.3.2、流量系數和雷諾數的相關性

        當流量計的轉子和結構不變時,流量系數主要受雷諾數Re的影響。當雷諾數Re很小時,流量系數隨著雷諾數Re而變化。此時,需要校正流量系數(見公式7);當雷諾數達到一定值Remin(臨界雷諾數)時,流量系數基本上是穩定的,可以認為是一個常數,不需要對流量系數進行修正計算。不同的流量計很難找到一個通用的理論公式來描述流量系數和雷諾數之間的關系。

        由于流體的多樣性和環境的復雜性,流量系數的修正有許多困難。如果需要非常精確的測量,用戶可以讓制造商的實際液體校準儀表刻度,以便他可以直接獲得工作環境的真實值,而無需進行任何更正。

      3、選擇和安裝技術分析

      3.1、轉子流量計的類型

        根據錐形管材料的不同,可大致分為三類。其中:玻璃管轉子流量計具有結構簡單,成本低廉,易于制作防腐蝕的儀器,同時具有高透明度,讀數直觀查看,不易破碎,重量輕,壽命長,安裝和連接方便。塑料管轉子流量計的特點是體積小,重量輕,不易折斷的錐形管和耐腐蝕性。

        金屬管浮子流量計可測量液體和氣體的流量,特別適用于低流量,小流量的中等流量測量。它可以提供瞬時流量,累計流量顯示或輸出標準信號,實現流量顯示,累計,記錄,控制和報警等功能。

      3.2、選擇分析

        為保證測量數據的準確性,用戶應根據安裝環境,流體物理和化學特性等因素選擇流量計。

      (1)流體為中小流量時,壓力小于1MPa,溫度低于100℃,透明無毒,無燃燒爆炸危險,無腐蝕并且不會粘附到玻璃上。一般來說,可以使用玻璃管轉子流量計。

      (2)在相對較小的空間內,支持弱的管道環境,流體中小流量,壓力小,溫度低。塑料管轉子流量計可以使用。

      (3)如流體中小流量,易汽化(或易冷凝),有毒易燃,不含磁性物質,纖維及磨損物質,不銹鋼不銹鋼,可選普通型金屬管轉子流量計;如果液體有腐蝕性,應使用防腐金屬管轉子流量計;如果流體易結晶或汽化或粘度高,應使用帶夾套加熱或冷卻接口的金屬管轉子流量計。在高溫或寒冷,高壓,有毒環境中,應選擇帶遙控信息功能的金屬管轉子流量計。

      (4)如果流體壓力不穩定,尤其是氣體測量時,應選擇帶阻尼結構的轉子流量計。

      3.3、安裝技術要求

        正確的安裝是流量計正常運行和精確測量的必要條件。一般應該遵循以下要求:

      (1)轉子流量計必須垂直安裝。流體從底部到頂部流過流量計。垂直度好于2°。

      (2)進口應為直管直徑的5倍,出口應有250mm直管。

      (3)安裝位置應正確安裝管道支架。

      (4)旁流管和旁通閥應安裝在流量計旁邊,單向閥應安裝在下游。

      (5)如果測量流體臟污或含有固體雜質,則應在入口處安裝過濾器和定期清潔裝置。

      (6)如果測量液含有鐵磁性物質,請安裝磁性過濾器。

      (7)液晶或鋰電池供電的流量計應避免陽光直射和高溫環境(≥65°C)。

      (8)測量氣體的工作壓力不應低于流量計壓力損失的5倍。

      4、小結

        該轉子流量計結構簡單,原理并不復雜。 然而,由于流量測量特性和流體性質以及流體物理性質的依賴性,流量測量技術的應用變得非常復雜。 流體不僅在粘度上有差異,而且氣體流體的可壓縮性和熱膨脹使得流體測量更加困難。 因此,本文只是對作者的一些經驗和技術分析的總結。 對于更深入的研究,許多流體測量研究人員將提供更有價值的見解。


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