各色流量計發(fā)展趨勢及其應(yīng)用進展
更新時間:2009-03-13 點擊量:2816
1、發(fā)展趨勢 1.1流量傳感器(trancduccer)的多參數(shù)測量 流量檢測元件或流量傳感元件(sensor)除感受流量外,還可能感受其他變量,并由此衍生其他功能,可簡化流程的檢測系統(tǒng),減少儀表數(shù)量和連接管線,降低費用。流程管道開孔的減少可降低潛在泄漏故障。
1.科里奧利質(zhì)量流量計
2.電磁流量計
非滿管電磁流量計在測量平均流速的同時還必須測量管內(nèi)液體高度。利用兩勵繞組分別正向和反向串接,產(chǎn)生兩種不同磁場強度和磁場分布下測得的流速信號電勢,兩電勢之間的比值與液位高度有一定的函數(shù)關(guān)系。
3.渦街流量計
渦街漢量計旋渦發(fā)生體分離的旋渦頻率f正經(jīng)于流速v(f=k1v,k1為系數(shù)),同時感受與pv2成正比的升力F(F=k2pv2,p為流體密度,k2為系數(shù))。以f除以F,再乘流通面積A,便可求得質(zhì)量流量qm,即
式中 k——儀表系數(shù)k=k2/k1。
4.超聲流量計
超聲質(zhì)量流量計在傳播時間法超聲體積流量計的基礎(chǔ)上,再利用超聲測得第二參量液體聲阻抗和密度,演算后得質(zhì)量流量qm。
1.2配用第二參量檢測元件(或獨立的第二參量傳感器)組合測量質(zhì)量流量或其他參量
1.科里奧利質(zhì)量流量計配用差壓變送器測量粘度
2.渦街流量計配用差壓變送器測量質(zhì)量流量
3.氣體體積流量計內(nèi)裝壓力/溫度傳感元件測量質(zhì)量流量
4.電磁流量計內(nèi)裝溫度檢測元件修正體積溫度影響
日本山武公司zui近推向市場的電磁流量計,就有電極內(nèi)裝Pt電阻溫度檢測件,以解決這類問題。
1.3差壓式儀表的差壓發(fā)生體和差壓變壓變送器一體化
將差壓變送器直接與噴嘴等節(jié)流裝置或均速管裝在一起,省略了在現(xiàn)場布引壓管線工程,改善動態(tài)特性,減少維護工作和故障率,降低初置費用和運行費用。據(jù)日本對1996~1997年間新建四家工廠的調(diào)查,所用近400臺差壓式流量儀表中,一體化直接安裝型儀表已占二分之一。
1.4開發(fā)普及型儀表
適度降低測量度等性能,取消原為通用功能改為選擇功能以簡化儀表組成,設(shè)計成較窄應(yīng)用范圍的儀表,從而降低價格擴大用戶面。
1.科里奧利質(zhì)量流量計設(shè)計普及型
科里奧利質(zhì)量流量計降低度(量程誤差從±0.2%左右降低到±0.5%),功能減少,價格降低。
2.電磁流量計從流程工業(yè)轉(zhuǎn)向民用領(lǐng)域
降低電磁流量計測量度等性能,如基本誤差定在±2%,設(shè)計成具有水表特點的電磁水表。在日本這類電磁式水表已納入日本水表標(biāo)準(zhǔn)。
3.超聲*表
民用計量天然氣價格低廉的超聲流量計國外已形成規(guī)模生產(chǎn),平均價格約為200美元/臺,僅為流程工業(yè)用超聲流量計平均價格的1/30。
2、應(yīng)用進展
成熟儀表應(yīng)用上受到限制的某一領(lǐng)域,在技術(shù)上有所突破后,開發(fā)相適應(yīng)的改進型儀表,使得在該領(lǐng)域有較快發(fā)展,下文討論幾種流量儀表應(yīng)用領(lǐng)域的進展。
1.超聲流量計
黯近年超聲流量計應(yīng)用于氣體(包括蒸汽)、儲存交接(custodytransfer,常簡稱CT)和財貿(mào)核算、民用住宅天然氣消費計量三個領(lǐng)域有較大進展。
a.氣體應(yīng)用
當(dāng)前國外能源開發(fā),天然氣比石油發(fā)展快,促進了過去發(fā)展緩慢的氣體超聲流量計的發(fā)展。有人估計工業(yè)用超聲流量計,當(dāng)前已有近15%用于氣體。
近年還見到國外至少有3家制造廠向市場推出應(yīng)用于蒸汽的超聲流量計,用一棒傳送聲速信號到遠離蒸汽的*,可測高達480℃的過熱蒸汽。
b.進入儲存交接和財貿(mào)核算應(yīng)用領(lǐng)域
超聲流量計采用多聲道測量(4-8聲道)技術(shù)和短管流量傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計,并實流校準(zhǔn),測量度大幅度提高,液體用儀表精度等級有高達0.15級,氣體儀表可達0.35級。今后必然將逐步替代有活動部件的儀表。
1999年北京已在進京高壓天然氣輸送管線上裝用超聲流量計,與原裝有的孔板差壓流量計比對,顯現(xiàn)出其*的使用性能,得到各方面的認可。
c.進入住宅天然氣消耗計量應(yīng)用領(lǐng)域
90年代中期國外超聲*表已達到取代應(yīng)用150余年的膜式煤氣表的規(guī)模。有人估計世界范圍近年銷售量已接近40萬臺/年。
2.電磁流量計
a.非滿管電磁流量計
非滿管電磁流量計應(yīng)用于具有自由表面自然流的下水排放領(lǐng)域,并提高該領(lǐng)域的測量度。將傳統(tǒng)非滿管流或明渠流流量誤差從用槽式儀表的±(3-5)%FS降低到用電磁流量計的±(1~2)%FS。
b.測量更低電導(dǎo)率的液體
現(xiàn)在可測量比傳統(tǒng)電磁流量計電導(dǎo)率閡值低2-3個數(shù)量級的液體,如以前不能測量的甘油、乙二醇等。除此之外,本類儀表幾乎不存在漿液噪聲和流動噪聲,也不會產(chǎn)生電極表面效應(yīng)形成的噪聲。襯里內(nèi)表面覆蓋油脂等非導(dǎo)電層,即或結(jié)薄絕緣垢層也不會影響測量。
c.低功耗和二線制電磁流量計有較快發(fā)展
二線制不需另外外接激磁回路,僅用4mADC電流提供儀表所需功率,通常僅數(shù)十毫瓦。低功耗電磁流量計使其有可能采用干電池或太陽電池,更方便地將電磁流量計裝用于無市電的場所。
d.二維(方向)電磁流速計和多測量點插入式電磁流量計
置于船體外部的船舶電磁航速儀是插入式電磁流量計的雛形。后來插入式電磁流量計在大中型管道中卻有較大發(fā)展;也有用于明渠稱作電磁流速計(electromagneticcurrentmeter)。但在河道流或水利實驗?zāi)P筒粌H要測量流速還要知道流速方向。二維電磁流速計又稱向量流速計,使電磁流量儀表族可以進入水文實驗應(yīng)用領(lǐng)域。
此外插入式電磁流量計還參照均速管的設(shè)計思路,在插人桿上置多套電磁流速測量單元,提高測量精度,使插入式電磁流量計在大管徑應(yīng)用方面處于有利地位。
3.熱式質(zhì)量流量計
熱式質(zhì)量流量計過去主要是熱分布式,應(yīng)用于氣體小流量測量,較多應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、熱處理爐、分析儀器等氫、氧、氨等流量測量和控制以及閥門制造過程中測定泄漏量等。近年熱消散效應(yīng)的侵入式和插入式熱式流量計應(yīng)用于環(huán)境保護和流程工業(yè)大中型管道在國外發(fā)展迅速。徑向分段排列多組檢測元件組成的檢測桿,較多以插入方式應(yīng)用于HVAC(暖氣通風(fēng)空調(diào))工程大中型管道:還應(yīng)用于鍋爐大管道進風(fēng)量和煙道排氣量監(jiān)測S02和NOx排放總量。
微小液體質(zhì)量熱式流量計雖然已有20余年歷史,但在工業(yè)上應(yīng)用直到近幾年才較快發(fā)展,現(xiàn)在已有幾家制造廠生產(chǎn)多種型號熱分布式熱式流量計投入市場。當(dāng)前主要應(yīng)用于化學(xué)、石化、食品等流程工業(yè)實驗性裝置。例如:藥液配比系統(tǒng)中定流量配比控制,液化氣注入過程中液流測量和控制。