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流量仪表技术现状与发展
发布时间:2018-09-29

摘要:随着我国国民经济的快速发展,流量仪表在工农业生产中发挥着愈来愈重要的作用。浅谈我国流量仪表的种类和应用原理,并针对其应用范围和优缺点进行详细分析。通过对流量仪表技术现状和发展方向的探讨,以期促进我国流量仪表应用效率的不断提高。
0引言
  随着现代社会的不断进步,流量计理论已经得到初步完善。基于工业生产对能量计算的需求越来越普遍,各种流量仪表如雨后春笋般快速出现在现代工农业产品制造中。当前,以流量仪表为基础的流量测量技术更新换代速度不断加快,这间接地促进着我国国民经济的发展。
1流量仪表的作用
  流量仪表的作用主要分为两个方面:首先,作为现代工业生产不可或缺的自动化流量检测系统,流量仪表可以对工农业产品进行有效检测,从而确保产品的质量。其次,流量仪表在商贸领域中可以充当计量仪表,对生产的成本费用进行准确测量。
2传统流量仪表的分类和应用原理
2.1节流式差压流量计
  节流式差压流量计不仅是传统流量仪表中最为基础的一项流量计,也是当代工业生产中运用最为普遍的一项流量计。一般来说,节流式差压流量计主要适用于测量液体、蒸汽以及气体等流体。
  节流式差压流量计主要是指在液体、气体以及蒸汽等流体流经如孔板、文丘里管以及喷嘴这样的节流装置时,会产生一定的压力,压力再转换为动能的过程中,差压信号逐渐形成。凭借差压信号与流体流量之间的某种关系,可以确定流量的大小。
  孔板流量计是所有节流装置中最为经济可靠的节流装置,因其具备维护方便和结构简单的特点,广泛被工业企业所运用。但由于孔板在应用过程中所产生的噪音比较明显,因此,人们通常采用V锥流量计来获得更为准确的信号读数。
2.2靶式流量计
  靶式流量计可以有效解决流量计被污物堵塞的问题,这对于现代工业产品测量具有重要意义。靶式流量计的出现使得测量重油、原油等高黏度、低雷诺数流体变得更加简单。
  靶式流量计主要是指通过流体对放置于测量管中心的圆形靶的冲击,使靶体在外力的作用下产生微小位移,从而反映流量的大小。用力传感器是传统靶式流量计重点应用的部件之一,最具代表性的就是应变片式靶式流量计。由于该种流量计在流体温度变化的情况下极易产生温漂等问题,因此,其在现代工业生产中的应用比较少。
2.3涡街流量计
  涡街流量计作为一种现代通用的流量计,其在近年来得到了飞速发展。涡街流量计运用的原理主要是流体振动原理。图1对涡街流量计的应用原理进行了直观展示。
涡街流量计应用原理图
  涡街流量计在测量的过程中,流体流动的状态、外界的振动干扰往往会对其功能的发挥造成不良影响,从而导致流体流量大小测量的准确度不高。当前,许多国内外研究学者通过大量实验和探究,终于找到可以解决这一问题的办法,那就是数字信号处理技术。通过该技术与流量测量技术的有效结合,小波分析法和功率谱分析法快速出现并应用到现代工业生产中。
2.4容积式流量计
  目前使用最为广泛的三大流量计分别是差压式流量计、浮子流量计以及容积式流量计。由于容积式流量计具备测量精度高的优点,其被广泛应用于一些昂贵流体介质的测量中,比如原油、液化石油气、天然气以及柴油等。
  容积式流量计的应用原理主要是指在计量室中多次充满和排放流体,最终得出流体总量大小。当前,容积式流量计主要用于国内外的贸易结算中。为避免基本误差的干扰,可以采用基本误差法和流量计系数法对基本误差进行处理。
2.5浮子流量计
  浮子流量计作为目前应用较为广泛的一类流量仪表,其主要被应用于污水处理、电力、冶金以及石化等领域,尤其对于一些低流速、微流量的流体,浮子流量计在其中发挥的作用不容忽视。
  该流量计主要是指在流体流量位置不断变化的过程中,放置于锥形管中的浮子会随着流体流量位置变化而变化,据此对浮子和流体之间的流通面积进行改变,从而达到测量流体大小的目的。
3新型流量仪表的分类和应用原理
3.1电磁流量计
  电磁流量计主要应用了电磁感应定律,当前,其已经被广泛应用于对一些化学物品进行测量,比如易燃易爆液体、酸、碱、盐等带有腐蚀功能的液体等。电磁流量计测量的突出特点在于其可以对流体进行正反双向测量,这样大大提高了测量的效率。
  电磁流量计在应用电磁感应定律的基础上,充分结合流体的特点,实现了对流体流量的准确测量,其主要是运用流体在流动过程中因切割磁场线所形成的电动势来估测流体体积的大小。当前,电磁流量计主要运用于导电率不少于20μs/cm的液体导电介质测量中。
3.2超声波流量计
  超声波流量计的英文简称是USF。USF是一种20世纪70年代出现的接触式流量仪表。与电磁流量计相比,其测量的流体范围更广,不仅包含气体、液体介质,还包含双向介质。与传统浮子流量计相反,其在测量大口径、大流量等流体中发挥的作用更加明显。
  超声波流量计主要是指由于超声波自身具有携带信息的功能,在超声波穿过流体介质的过程中,其自身会携带一些关于流体流量的信息,通过对这些信息的检测,从而得到有关流体流量的内容。当前,由于流体介质温度容易受到换能器和耦合材料温度的限制,导致超声波流量计在实际中难以得到充分应用。因此,仍然需要学者们的不断探究和努力。
3.3科里奥利质量流量计
  该种流量计的英文简称是CMF。CMF主要是指流体在测量管中流动的过程中,随着测量管的振动,一种与流体流量成正比的科里奥利会逐渐形成,通过对该物质的测量从而得出液体流量的大小。与其他流量计不同,CMF可以在不受温度、流体特点以及压力等参数的影响下,直接对流体流量进行测量,这在很大程度上便捷了测量的过程,对于现代工业企业的发展具有非常重要的作用。
3.4激光流量计
  激光流量计是一种新型的流量计,其应用原理主要是多普勒效应。该流量计是由瑞士Digmesa公司研发的,其使用内径4mm的玻璃制测量管道,在测量时,不会对介质进行接触,主要适应于对由酒精、水组成的液体介质的测量。
4流量仪表的未来发展方向
4.1高精度和可靠性
  随着社会的不断进步,人类发展对石油、天然气以及煤炭等不可再生资源的需求越来越多。当前,气候问题和能源短缺问题已经成为当代社会面临的严峻问题。为了应对环境问题,提高流量仪表的精度和可靠性是一项重要的措施。未来,流量仪表的发展目标应致力于提高流量仪表的精度和可靠性,从而为全球环境战略的实施提供强有力的支持。因此,当代学者应以改善环境为切入点,积极研发流量仪表,从而推动流量测量技术向又好又快的方向发展。
4.2智能化和自动化
  智能化和自动化是未来流量仪表发展的一大方向。随着现代信息技术的突飞猛进,现代产业正在经历着一场深刻的变革。随着物联网的不断发展,传感器技术已经成为推动科技不断向前发展的重要动力。作为传感器的重要组成部分,流量仪表在测量流体的过程中其自动化程度和智能化程度都在快速提高。比如通过对流量仪表的改造,在其中植入系统软件以及硬件,从而使流量仪表测量的准确程度越来越高、测量的速度越来越快。另外,以物联网为基础,在未来几年,流量仪表的智能识别、定位、远程控制以及跟踪功能都将得到快速实现,这可以动态地实现对液体流量的测量。
5结语
  基于流量仪表的流量测量技术对于现代社会的发展具有至关重要的意义。虽然现存的流量仪表种类繁多,其测量功能也较传统测量仪器有了很大突破,但其仍然存在很多缺点。因此,工农业制造企业在选择流量仪表时应选用最贴近需要的流量仪表。

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