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面對種類繁多的天然氣流量計及燃?xì)獗恚绾螢椴煌挠脩暨x擇一種合適的流量計可真是一個難題。那么跟著多美時小編一起看看各類燃?xì)獗砑傲髁坑嫷墓ぷ髟砑疤攸c(diǎn)吧!
1.熱式氣體質(zhì)量燃?xì)獗?流量計
工作原理
熱式氣體質(zhì)量流量計是利用熱擴(kuò)散原理測量氣體流量的儀表。傳感器由兩個基準(zhǔn)級熱電阻(RTD)組成。一個是速度傳感器RH，一個是測量氣體溫度變化的溫度傳感器RMG。當(dāng)這兩個RTD置于被測氣體中時，其中傳感器RH被加熱，另一個傳感器RMG用于感應(yīng)被測氣體溫度。隨著氣體流速的增加，氣流帶走更多熱量，傳感器RH的溫度下降。
根據(jù)熱效應(yīng)的金氏定律，加熱功率P、溫度差△T(TRH-TRMG)與質(zhì)量流量Q有確定的數(shù)學(xué)關(guān)系式：
P/△T=K1+K2·f(Q)K3
K1、K2、K3是與氣體物理性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。
特點(diǎn)
熱式氣體質(zhì)量燃?xì)獗愍?dú)特的溫度差測量方式，區(qū)別于其它氣體流量計，不需要進(jìn)行壓力和溫度修正，可以直接測量氣體的質(zhì)量流量，是真正的直接式質(zhì)量流量計。
2.渦輪氣體流量計
工作原理
當(dāng)氣流進(jìn)入流量計時，首先經(jīng)過特殊結(jié)構(gòu)的前導(dǎo)流體并加速，在流體的作用下，由于渦輪葉片與流體流向成一定角度，此時渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，在渦輪克服阻力力矩和摩擦力矩后開始轉(zhuǎn)動，當(dāng)諸力矩達(dá)到平衡時，轉(zhuǎn)速恒定，渦輪轉(zhuǎn)動速度與流量成線性關(guān)系。
葉輪的轉(zhuǎn)速經(jīng)一副齒輪減速，同時由一個密封的磁性耦合件將轉(zhuǎn)動傳到儀表外部的機(jī)械式計數(shù)器。利用電磁感應(yīng)原理，通過旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片頂端導(dǎo)磁體周期性地改變磁阻，從而在線圈兩端感應(yīng)出與流體體積流量成正比的脈沖信號，測出脈沖信號的頻率便得到流量的大小。渦輪流量計與流量計算機(jī)(或積算儀)配套使用，流量計算機(jī)有脈沖、溫度、壓力檢測通道，并配有各種通訊接口。
渦輪流量計結(jié)構(gòu)：由表體、導(dǎo)向體(導(dǎo)流器)、葉輪、軸、軸承及信號檢測器等組成。
安裝要求
①安裝渦輪流量計前，輸氣管線應(yīng)該是清潔的，沒有水、臟污和焊渣這些能夠?qū)u輪葉片和機(jī)械部分造成損壞的雜質(zhì)，被測介質(zhì)不潔凈時，要加過濾器。
②渦輪流量計對管道內(nèi)流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流較敏感，因此要根據(jù)上游阻力件類型配備必要長度的直管段，一般其上游應(yīng)具有最短10D的直管段長度，其下游應(yīng)具有最短5D的直管段長度(D為流量計公稱直徑)，如果在流量計的上游存在著旋風(fēng)分離器、空間接頭、調(diào)壓閥等復(fù)雜阻流件，則應(yīng)在流量計上游5D的位置安裝整流器。
?、哿髁坑嫅?yīng)水平安裝，避免垂直安裝，如果管道里有水或者氣體很潮濕，流量計管道應(yīng)該是傾斜的，使得液體能夠從流量計中流出，如果流量計垂直安裝，流體的流向應(yīng)該是向下的。
④保證流體的流動方向與儀表外殼的箭頭方向一致，不得裝反。
?、荼粶y介質(zhì)對渦輪不能有腐蝕，特別是軸承處，否則應(yīng)采取措施。
使用特點(diǎn)
渦輪流量計的優(yōu)點(diǎn)是精度高、重復(fù)性好、范圍度廣、結(jié)構(gòu)緊湊、無零點(diǎn)漂移、抗干擾能力強(qiáng)等，缺點(diǎn)是不能長期保持校準(zhǔn)特性及流體物性對流量特性有較大影響。
6.氣體羅茨流量計
工作原理
氣體羅茨流量計屬于容積式流量計，由兩個8字形轉(zhuǎn)子和一個緊固的流量檢測室組成，隨著氣體的通過，儀表入口和出口間產(chǎn)生的差壓作用在由高精密同步輪聯(lián)結(jié)在一起的一對腰輪上，從而驅(qū)動腰輪輪流旋轉(zhuǎn)。在這期間，腰輪與殼體內(nèi)壁形成的計量腔周期地充氣和排氣，腰輪的轉(zhuǎn)數(shù)與通過儀表的氣體體積量成正比。腰輪的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由多級齒輪系減速，然后經(jīng)磁性耦合傳送到計數(shù)器，累計流過的氣體總量。
特點(diǎn)
?、賰x表精度高，量程范圍度寬(30：1～100：1)。
?、趦x表不受管道內(nèi)流場畸變的影響，無需配置長的直管段。特別適合在撬裝裝置中安裝。
?、哿_茨流量計要靠流體能量推動測量元件，因此帶來相對高的壓力損失，低壓下壓力損失為200～500Kpa。
?、軐橘|(zhì)贓污較敏感，上游需要安裝過濾器。
4.渦街流量計
工作原理：渦街流量計是應(yīng)用卡門渦街原理和現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計而制造的一種流量計，旋渦的發(fā)生頻率與流體的速度成正比。流體旋渦對三角柱產(chǎn)生交替變化的壓力，由壓電信號傳感器檢測成電信號經(jīng)前置放大器進(jìn)行放大，變成標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出。
優(yōu)點(diǎn)
幾乎可用于一切可形成旋渦列的場合，不僅可用于封閉的管道，還可用于開放的溝槽。與渦輪流量計相比，渦街流量計沒有可動的機(jī)械部件，維護(hù)工作量小，儀表常數(shù)穩(wěn)定;與孔板式流量計相比，渦街流量計測量范圍大，壓力損失小，準(zhǔn)確度高，安裝與維護(hù)簡單。
缺點(diǎn)
?、贉u街流量計的測量范圍較大，一般10：1，但測量下限受許多因素限制。Re>10000是渦街流量計工作的最基本條件，除此以外，它還受旋渦能量的限制，介質(zhì)流速較低，則旋渦的強(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)速度也低，難以引起傳感元件產(chǎn)生響應(yīng)信號，旋渦頻率f也小，還會使信號處理發(fā)生困難。測量上限則受傳感器的頻率響應(yīng)(如磁敏式一般不超過400Hz)和電路的頻率限制，因此設(shè)計時一定要對流速范圍進(jìn)行計算、核算，根據(jù)流體的流速進(jìn)行選擇。使用現(xiàn)場環(huán)境條件復(fù)雜，選型時除注意環(huán)境溫度、濕度、氣氛等條件外，還要考慮電磁干擾。在強(qiáng)干擾如高壓輸電電站、大型整流所等場合，磁敏式、壓電應(yīng)力式等儀表不能正常工作或不能準(zhǔn)確測量。
?、谡駝右彩窃擃悆x表的一大勁敵。因此在使用時注意避免機(jī)械振動，尤其是管道的橫向振動(垂直于管道軸線又垂直旋渦發(fā)生體軸線的振動)，這種影響在流量計結(jié)構(gòu)設(shè)計上是無法抑制和消除的。由于渦街信號對流場影響同樣敏感，故直管段長度不能保證穩(wěn)定渦街所必要的流動條件時，是不宜直接選用的(要加裝整流器)。即使是抗振性較強(qiáng)的電容式、超聲波式，保證流體為充分發(fā)展的單向流，也是不可忽略的。
?、劢橘|(zhì)溫度對渦街流量計的使用性能也有很大的影響。如壓電應(yīng)力式渦街流量計不能長期使用在300℃狀態(tài)下，因其絕緣阻抗會由常溫下的10MΩ～100MΩ急降至1MΩ～10KΩ，輸出信號也變小，導(dǎo)致測量特性惡化，對此宜選用磁敏式或電容式結(jié)構(gòu)。在測量系統(tǒng)中，傳感器與轉(zhuǎn)換器宜采用分離安裝方式，以免長期高溫影響儀表可靠性和使用壽命。
5.超聲波燃?xì)獗?氣體流量計
工作原理
超聲波流量計利用超聲波測量流量有許多種方法，其中典型的方法有時差法、聲循環(huán)法、多普勒法。市面常見的時差法超聲波流量計的工作原理為，超聲波在流體中的傳播速度受到流體流速的影響，在流體順流方向和逆流方向是不一樣的，其傳播時間差和流體的流速成正比。只要測出超聲波在這兩個方向上傳播的時間差，便可知流體的流速，再乘以管道截面積便可得流體的流量。
結(jié)構(gòu)
超聲波流量計主要由換能器和控制器(變送器)兩部分構(gòu)成。換能器有兩種，一種是發(fā)射換能器，另一種是接收換能器。發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收換能器接收到超聲波信號，通過傳輸線送到控制器(變送器)。控制器(變送器)的作用是將接收到的超聲波信號經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為與被測流體體積流量成正比的電信號，進(jìn)行顯示和累計計算，還可將信號進(jìn)行遠(yuǎn)傳進(jìn)入DCS等控制系統(tǒng)。
安裝要求
?、贉y量點(diǎn)應(yīng)盡量選擇距離上游10倍直徑、下游5倍直徑以內(nèi)均勻直管段，以確保流體所需的流速分布;
②流量計盡可能水平或垂直安裝，管內(nèi)必須充滿流體，當(dāng)換能器安裝在傾斜管道上時，不要裝在上部和底部，以免管道內(nèi)的氣體或雜質(zhì)進(jìn)入測量聲道，應(yīng)盡可能使換能器處于和水平面成45度角的范圍內(nèi);
?、蹖τ谕鈯A式超聲波流量計，測量點(diǎn)管道內(nèi)壁不能有過厚結(jié)垢層，盡量選擇無結(jié)垢的管段且應(yīng)具有良好的導(dǎo)聲性能;
使用特點(diǎn)
?、俜€(wěn)定性好、維修率低，不存在可動部件;
?、诔暳髁坑媽儆跓o阻礙流量計，無壓力損失量，不會對流動形成阻礙;
③安裝方便、簡單，適用不同管徑，尤其在測量大口徑流量方面具有十分突出的優(yōu)勢。
工作原理
膜式燃?xì)獗硪矊儆谌莘e式計量機(jī)構(gòu)。
在燃?xì)獗磉M(jìn)出口的壓差作用下，氣體通過滑閥和分配室，使兩個計量室的隔膜形成交替進(jìn)排氣的往復(fù)運(yùn)動;各自往復(fù)進(jìn)排氣一次巡回體積為一額定值即一回轉(zhuǎn)體積量;與此同時連接于隔膜主軸上的傳動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，將隔膜一回轉(zhuǎn)的次數(shù)連續(xù)輸入到計數(shù)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行流量累計，從而顯示出氣體流出的總量。
結(jié)構(gòu)
膜式燃?xì)獗硎怯啥鄠€結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成的，如外殼、機(jī)芯、指示裝置和計量顯示器。在計量元件中，機(jī)芯是整個膜式燃?xì)獗淼暮诵?，以機(jī)械連動裝置為傳動結(jié)構(gòu)的機(jī)芯可以將膜式燃?xì)獗矸譃閮?nèi)外兩個部分。聯(lián)動裝置和氣門分配裝置是控制樣本燃?xì)膺M(jìn)入分配閥門的核心裝置，如果燃?xì)夤艿纼?nèi)的燃?xì)馊肟诤统隹谑墉h(huán)境壓力而改變流動方向，則氣門分配裝置會控制計量室的前后輸出管道，促使燃?xì)鈴?qiáng)行排入膜式燃?xì)獗淼挠嬃繖z測裝置中。由此可見，膜式燃?xì)獗淼穆?lián)動機(jī)構(gòu)與計量檢測裝置在統(tǒng)一計量環(huán)境的促進(jìn)作用下，其應(yīng)用性能也會發(fā)生相應(yīng)的改變。
使用特點(diǎn)
膜式流量計的優(yōu)點(diǎn)是精度高，量程比可達(dá)160:1，主要應(yīng)用于民用及工商業(yè)燃?xì)獾挠嬃考百Q(mào)易結(jié)算，工作壓力在1-30kPa，安裝管道條件對計量精度沒有影響。
缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、不適合用于高、低溫場所。
結(jié)語
氣體流量儀表本身受到眾多因素，如：管道、口徑大小、形狀(圓形、矩形)、邊界條件、介質(zhì)的物性(溫度、壓力、密度、粘度、臟污性、腐蝕性等)、流體的流動狀態(tài)(紊流狀態(tài)、速度分布等)以及安裝條件與水平的影響。面對國內(nèi)外十幾類、上百個品種的流量儀表(先后發(fā)展起來的容積式、差壓式、渦輪式、面積式、電磁式、超聲波式和熱式流量計等類型)，如何根據(jù)流量、流態(tài)、安裝要求與環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)性等因素合理選型，是應(yīng)用好燃?xì)饬髁績x表的前提和基礎(chǔ)。除了儀表自身質(zhì)量要得到保證，工藝數(shù)據(jù)的提供和儀表的安裝、使用、維護(hù)是否合理也相當(dāng)重要。
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