加入收藏       設為首頁
基爾中國專題:流量計的應用現狀及發展趨勢

1.流量計概述

流量是現代工業測量過程中的一個重要參數,人類對流體的測量具有悠久的歷史。從古羅馬人測量居民用水流量、古埃及人測量河水流量到現代人對各種工業過程流量的計量,都充分體系了人類無窮的智慧。20世紀隨著能源計量、環境保護、交通運輸等應用領域對流量測量需求的牽引,使得流量計得到快速發展。尤其是微電子技術的迅速發展,為流量計的制造技術提供各種新型的元器件,進一步推動了流量計從機械式向智能化、模塊化發展。新技術、新器件、新材料和新工藝及新軟件的開發應用,使得流量計的測量準確度越來越高,流量的測量范圍越來越廣。同時流量計對測量介質的要求在降低,適用范圍也越來越寬,智能化程度及可靠性得到了很大的提高。

2.流量計的分類及原理

流量計的分類有多種方法,如可按測量原理分類,也可按儀表功能分類及結構類型分類等等。本文逐一闡述各種流量計的原理和特點。

2.1 壓差式流量計

壓差式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的壓差、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。壓差流量計由檢測件(一次裝置)和壓差轉換、流量顯示儀表(二次裝置)組成。

壓差式流量計的優點有:機構牢固,性能穩定可靠,使用壽命長;應用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比;檢測件、變送器、顯示儀表分別由不同廠家產生,便于規模生成。

壓差式流量計的缺點有:測量精度普遍偏低;范圍度窄;現場安裝條件要求高等。

壓差式流量計式應用最廣泛的流量計,在各類流量儀表中其使用量占首位。近年來,由于各種新型流量計的問世,其使用量百分比在逐漸下降,但目前仍是最重要的一類流量計。它在各工業部門的用量約占流量計全部用量的1/4-1/3。

2.2 浮子流量計

浮子流量計又可叫轉子流量計,是變面積式流量計的一種,在一根由下向上擴大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重量是由液體動力承受的,從而使浮子可以在錐管內自由地上升或下降。特別是在小、微流量方面有舉足輕重地作用。

浮子流量計的優點有:玻璃錐管浮子流量計結構簡單,使用方便;

浮子流量計的缺點有:耐壓低,玻璃管較易碎等。

浮子流量計適用于小管徑和低流速的流體測量。

> 2.3 容積式流量計

容積式流量計又稱定排量流量計,測量精度很高。它利用機械測量元件把流體聯系不斷地分割成當已知的體積部分,根據測量室逐次重復地充滿和排放該體積部分流體地次數來測量流體體積總量。

容積式流量計按其測量元件可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、原判流量計、液封轉筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。

容積式流量計的優點有:計量精度高;安裝管道條件對計量精度沒有影響;可用于高黏度液體的測量;范圍度寬;直讀式儀表無須外部能源即可直接獲得累計總量,清晰明了,操作簡便。

容積式流量計的缺點有:結構復雜,體積龐大;被測介質種類、口徑、介質工作狀態局限性較大;不適用于高、低溫場合;大部分儀表只適用于潔凈單相流體;振動噪聲較大。

2.4 渦輪流量計

渦輪流量計采用多葉片的渦輪轉子感受流體平均速度,推導出流量或總量的儀表。它由傳感器和顯示儀兩部分組成。

渦輪流量計優點有:流量計量最精確;重復性好;無零點漂移,抗干擾能力強;范圍度寬;結構緊湊。

渦輪流量計的缺點有:不能長期保持校準特性;流體物性對流量特性有較大影響。

渦輪流量計在石油、有機液體、無機液體、液化氣、天然氣和低溫流通的測量上獲得廣泛應用。

2.5 電磁流量計

電磁流量計以法拉第電磁感應定律測量流速,再利用某種方法測量流通截面液位高度,從而求得流通面積,兩者相乘獲得流量。電磁流量計具有一系列優良特性,可以解決其它流量計不易解決的問題,如臟污流、腐蝕流的測量。上世紀七八十年代電磁流量計在技術上取得了重大突破,使它成為應用廣泛的一類流量計,使用率不斷上升。

電磁流量計的優點有:測量通道是段光滑直管,不會阻塞,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、泥漿、污水等;不產生流量檢測所造成的壓力損失,節能效果好;所測得體積流量實際上不受流體密度、黏度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響;流量范圍大,口徑范圍寬;可應用于腐蝕性流體。

電磁流量計的缺點:不能測量電導率很低的液體,如石油制品;不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體;不能用于較高溫度。電磁流量計應用領域廣泛,大口徑儀表較多應用于給排水工程;中小口徑儀表常用于高要求或難測場合,如鋼鐵工業高爐風口冷卻水控制,造紙工業測量紙漿液和黑液,化學工業的強腐蝕液,有色冶金工業的礦漿;小口徑和微小口徑儀表常用于醫藥工業、食品工業、生物化學等有衛生要求的場所。

2.6 渦街流量計

渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發生體,流體在發生體兩側交替地分離釋放出兩串規則地交錯排列的游渦的儀表。按頻率檢出方式可分為應力式、應變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等,它們是最年輕的一類流量計,但發展迅速,目前已成為通用的一類流量計。

渦街流量計的優點有:結構簡單牢固;適用流體種類多;精度較高;范圍度寬;壓損小。

渦街流量計的缺點有:不適用于低雷諾數測量;需較長直管段;儀表系數較低(與渦輪流量計相比);儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應用經驗。

2.7 超聲流量計

適用于天然氣存儲交接計量的超聲流量計,由于超聲波在固體與氣體界面上的傳播效率低,管道外夾裝超聲換能器(探頭)難以從管壁傳送足夠的聲能,因此目前還沒有外夾裝式氣體超聲流量計。氣體用超聲流量計始于20世紀80年代初,大部分由測量短管和插入管壁換能器組成一體的形式出現,由于測量精度較低,過去未能在價格昂貴的天然氣貿易結算計量領域占有一席之地,近年則出現多種型號精度較高的氣體超聲流量計。超聲流量計利用超聲波在不同液體中傳播速度不同的物性,在測量流量的同時鑒別管道中液體類別。如歐洲在船舶卸油入庫時常用超聲流量計測量入庫流量,同時判斷輸送的液體是石油還是油船的倉底水。超聲流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。根據對信號檢測的原理,超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、空間濾法及噪聲法等。超聲流量計和電磁流量計一樣,因儀表流通通道未設置任何阻礙件,均屬無阻礙流量計,是適于解決流量測量困難問題的一類流量計,特別在大口徑流量測量方面有較突出的優點,是近年來發展迅速的一類流量計之一。

超聲流量計的優點有:可做非接觸式測量;無流動阻撓測量,無壓力損失;可測量非導電性液體,對無阻撓測量的電磁流量計是一種補充。

超聲流量計的缺點有:傳播時間法超聲流量計只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法超聲流量計只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體;多普勒法超聲流量計測量精度不高。

2.8 科里奧利流量計

科里奧利流量計利用測量管部分振動頻率相位差正比于質量流量以測流量,利用測量管諧振頻率與管中被測介質密度間的函數關系求取密度?评飱W利流量計還從兩個基本參數質量流量qm和密度ρ衍生得出體積流量qv;若被測液體是兩種有一定密度差的混合液體,還可經密度演算得出一種液體在混合液中的濃度。

由于不同流量計的測量原理不同,流量計的用途也不盡相同,至今還沒有一種流量計是通用的。每一種流量計總會由于其測量原理的局限,對測量介質種類、測量介質特性和流動變動特性的適應能力以及對環境條件的適應能力等方面原因,而在使用上受到限制。正因為如此,在新型流量計不斷出現的同時,一些應用歷史已經很長的傳統流量計依然得到廣泛的應用。

3.國內流量儀表市場分布情況

近幾年來,從我國工業發展的需要出發,國內流量計的使用隨著經濟的發展,工業應用增長較快,行業協會提供的2003年及2005年統計數據分析匯總如表1。由表1可知,03年與05年各種流量計的市場需求有較大的增長,其中以差壓變送器為最大,其次是浮子流量計。近幾年流量儀表總體年增長率在15%以上。

4.流量計的發展趨勢

流量計伴隨著現代工業的發展有必要逐步完善其性能,而技術的進步也讓流量計的完善成為可能。流量計的發展將向提高流量計的可靠性,提高流量計對介質適應性、對環境的適應性等方面發展。同時隨著新的信號處理技術及新的信號傳輸技術的應用,流量計將向高度智能化方向發展。

水電站的應用與控制系統

老式調速器系統

常見故障:

(1) 電接點壓力表的觸點容量小,頻繁啟動產生火花,易被燒毛導致接觸不良,使動作不可靠;

(2) 沒有良好的人機接口,缺少與微機設備的對外聯系,重要信號和開關量無法接入,如調速器的主要故障信號;

(3) 主用泵長期工作,備用泵長期待機,設備利用不平衡,備用泵得不到檢驗。關鍵時刻易失效,起不到備用作用,造成油壓不正常,使調速器無法監測到油壓;

(4) 保護系統不完善。電氣設計陳舊,功能不全面,執行元件質量不合格,長時間使用后會出現拒動、誤動等故障,無法執行正常的自動開、停機。

三、解決對策

(1)SIY-50型壓力變送控制器,可幫助消除老舊調速器系統的主要故障隱患,促進原有調速器油壓裝置的自動控制系統改造,在水電站調速器系統上具有廣泛的適用性。

SIY50型壓力變送控制器

(2)SIY50型壓力變送控制器,結合多年水電行業產品設計、應用經驗,在確保產品使用可靠性的同時,解決了客戶在安裝、接線及調試等方面的煩惱。

(3)我們也為調速器生產廠家提供以壓力變送控制器為基礎的多種系統壓力監測解決方案,充分滿足調速器系統及設備的監測與配套要求。

四、應用解決

(1) 保證動作的可靠性

a.各控制接點采用繼電器形式,負載能力高,可替代傳統電接點壓力表,解決由于產生火花,而導致觸點接觸不良、誤動作或無動作的隱患;

b.根據調速器系統工作油壓任意調節動作點,設定合適的回差,有效解決因頻繁啟動,或油壓不穩造成的動作撥動(油泵反復誤啟停);

c.最大負載情況下開關壽命達10萬次以上,保證了控制接點的長效性和穩定性;

d.獨立實現油壓系統壓力控制與自動補氣功能, 穩定、可靠。

沖擊式水電站調速器系統

(2) 監測情況實時顯示和掌握,實現自動化控制

a.根據現場實際情況可配置多種標準模擬量輸出形式;

b.通過模擬量的輸出,實現與微機設備的對外聯系,向LCU系統或其他二次儀表提供穩定可靠的信號,實現監測量遠傳后顯示;

c.壓力變送控制器提供的模擬量及開關量均可輸入到相應PLC中去,既為“自動化系統控制調速器系統”提供重要依據,也為LCU系統自動、手動調節提供參量。

LCU系統采集顯示及控制

(3) 幫助提高設備利用率,延長設備使用壽命

a.壓力變送控制器提供的模擬量輸出及控制接點,可配合LCU系統完成主、備用泵交替工作;

b.配合示流信號器(如SIY90/SIY10系列),可實現兩臺泵互為備用泵功能,確保調速器系統工作油壓正常。

主、備用泵工作現場

(4) 完善系統保護

a.輸出量準確、穩定,避免長時間使用后出現拒動、誤動;

設定事故油壓報警點,為調速器系統實現自動保護控制, 提供可靠監測;

b.提供反接保護,過壓保護,防止由于產品故障,造成調速器系統故障、損壞;

c.與現場其他機械式壓力開關配合使用,實現雙冗余保護,避免系統及設備部件損壞。

電子式、機械式產品共用現場

(5) 優化安裝使用

a.多種安裝方式,適應不同的需求;

b.采用活動接頭安裝方式,適用于空間狹小、拆卸過程不易的監測位置;

c.采用可拆卸端子,方便電氣連接;

d.配備端子保護罩或防水接頭,起到防塵、防短路功能。

安裝使用現場

壓力變送控制器成功應用于調速器系統,完善系統的自我保護功能,并促進對原有調速器油壓裝置自動控制系統的改造,提高了水電站的自動化程度、及經濟效益。

此外, 壓力變送控制器也可應用到其他設備及輔機系統中, 如: 技術供水管路控制、空氣壓縮系統及進水主閥控制等系統,幫助解決了原有控制系統的主要弊病,具有良好的行業適用性。

目前, 基爾傳感器生產的各類壓力變送控制器已成功應用于國內上百座水電站調速器系統中。如您需要水電行業現場技術支持,請及時與我們聯系;鶢栔袊N售科

五、水電行業常用產品

壓力變送器:

SIY50/SIY51/SIY40/

液位(油位)變送器:

SIY-SG10/SG20

流 量 計:SIY-D04

流量開關:SIY90/SIY10/SIY-L2/SIY-VI

壓力變送控制器:SIY50

電纜浮球:SIY-A系列電纜浮球開關

上一篇:渦街流量計故障判斷及處理方法
下一篇:返回列表

ZJ系列渦街流量計是南京利諾威最新款渦街流量計包括氣體渦街流量計 液體渦街流量計 智能渦街流量計
南京利諾威儀表有限公司 版權所有
電話:13813372873 025-58578821 傳真:025-58578821 地址:南京市棲霞區寅春路18號-A1186 郵箱:lenowvi@163.com
蘇ICP備14002217號-3
免费黄色网