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气体流量传感器的类型及应用原理

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人气:-发表时间:2021-05-19 17:49【

  流量计(也称为流量传感器)是一种仪器,可以精确测量管道中的流速。准确的气体或液体流量测量可确保在许多应用中安全,高效且符合环境要求的操作。但是我们如何测量流量?测量流量可以从非常简单的原理到非常复杂的过程。测量方式实际上取决于所使用的技术。在本文中,我们将研究八种最常用的气体或液体流量测量技术。


  气体流量传感器流量计类型:


  1.电磁


  2.涡旋时间


  3.桨轮


  4.热分散


  5.浮动元素


  6.超音波


  7.不同的压力


  8.科里奥利


  气体流量传感器测量中的挑战


  对于需要进行气体流量测量的每种应用,可能会出现不同的挑战,需要仔细注意和考虑。其中一些包括:


  1.测量低流量和高流量的能力:需要精确测量气体流量的高低水平。


  2.与尺寸的兼容性:对于每个流量计组件,无论大小,都应特别考虑其适用性。


  3.对环境和危害的耐久性:流量传感器必须可靠运行的环境条件。


  4.精确校准以符合实际工艺条件:这对于无干扰操作至关重要。


  气体流量计类型–技术比较


  当然,没有可以针对所有操作要求,性能和条件实施的单一,多合一技术。如今,至少使用了8种常见的气体流量测量技术,各有其优势和局限性。通过了解每种方法的优缺点,可以避免代价高昂的错误。


  1.电磁流量计


  电磁流量计使用法拉第感应定律检测流量。电磁流量计内部有一个电磁线圈,该磁场产生磁场,电极捕获电动势(电压)。当流体流过管道时,电磁场会因感应产生的力而发生变化。然后将这些变化转换为流速。

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  优点:


  不受液体的温度,压力,密度或粘度的影响。


  能够检测包含污染物(固体,气泡)的液体。


  没有压力损失。


  没有活动部件(提高了可靠性)。


  缺点:


  电磁流量计无法检测没有导电性的气体和液体。


  需要一小段直管。


  最佳应用:电磁流量计主要用于食品工业,化学应用,天然气供应和电力公司,因为它们在很大程度上不受压力,密度和温度变化的影响。


  2.涡旋时间流量计


  涡街流量计利用了称为vonKármán效应的原理。根据这个原理,当流过钝体时,气流会交替产生涡流。虚张声势的身体有一个宽而平坦的前面。在涡流计中,非流线形体是一块具有宽而平坦的前部的材料,该材料垂直延伸到气流中。


  流速与旋涡的频率成正比。通过将管道面积乘以流速计算出流速。在某些情况下,涡街流量计需要使用校直叶片或上游直管,以消除变形的流型和涡流。对于涡流计而言,低流量存在问题,因为它们在低流量条件下会不规则地产生涡流。


  涡街流量计的精度从中到高,具体取决于型号和制造商。除液体和气体流量测量外,涡街流量计还广泛用于测量蒸汽流量。

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  优点:


  涡街流量计没有活动部件,测量部件结构简单,性能可靠,使用寿命长。


  涡街流量计的体积流量不受热参数的影响,例如温度,压力,密度或被测流体的粘度。


  它测量液体,气体或蒸气的流量,具有非常广泛的应用。


  它几乎不会造成压力损失。


  缺点:


  抗振性能差。外部振动会导致涡街流量计的测量误差。


  流体的高流速冲击会导致涡旋体发生振动,从而降低测量精度。


  只能测量干净的介质。


  直管安装要求。


  不适合用于低雷诺数的流体测量。


  不适合脉动流。


  最佳应用:涡街流量计更常用于发电和供热系统,例如压缩空气,饱和蒸汽,过热蒸汽等。


  3.桨轮流量计


  这被归类为涡轮流量计。桨轮流量计通常分为两个机械类别


  切向流量计,具有水车结构。


  带有风车结构的轴流明轮流量计。


  桨轮的流量和转数彼此成比例。因此,通过利用来自流动的流体的力使明轮旋转,可以根据转数来测量该流量的比率。通过在旋转轴上和桨叶边缘上嵌入磁铁,可以将脉冲提取为信号,将转数转换为流速。

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  优点:


  性能可靠。


  低成本。


  可以测量任一方向的流量。


  缺点:


  移动部件


  需要清洁的液体。微粒会阻止桨叶正确旋转。


  需要湍流剖面,以确保获得最准确的结果。


  最佳应用:桨轮流量计可用于烟气洗涤塔,反渗透以及其他各种领域。


  4.热分散流量传感器


  热分散流量计使用热量来测量流体的流量。通常的结构是在中间有一个加热元件,在加热元件的每一侧都有两个温度传感器。随着气体的流动,热量朝着流动的方向传递,上游的温度传感器“变冷”,而下游的温度传感器“变热”。可以通过测量温度传感器之间的差异来计算流量。

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  优点:


  没有活动部件。


  性能可靠。


  非常精确的测量。


  低总误差带。


  可以测量任一方向的流量。


  缺点:


  不适合液体流量测量。


  在高温(>50 o C)下测量气体不是理想的选择。


  5.浮子流量传感器


  这是最简单的流量测量技术之一。该方法通常涉及在锥形管中漂浮。当流体被迫进入锥形管和浮子之间时,会产生压差,使浮子相应地运动。您可以通过读取仪表的可视刻度来测量流量。

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  优点:


  成本。


  易于使用。


  缺点:


  手动测量。


  不适合高流量测量。


  最佳应用:它们广泛用于许多应用,包括化学药品,压缩空气和其他气体。


  6.超声波流量计类型


  超声波流量传感器依靠超声波和多普勒效应来测量各种流体的体积流量。


  该技术非常准确,并且与介质的压力,温度和粘度无关。在空闲操作中,发射器发送超声波,该超声波在管道中反弹并从超声波传感器感知到。由于没有流体运动,因此接收到的信号的频率与发送器的频率相同。一旦开始流动,接收到的波的频率就比发射的波高或低(取决于流动的方向)。


  该频率差可以转换为流速。

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  优点:


  没有活动部件。


  维护成本低。


  高精确度。


  缺点:


  高成本。


  无法测量不反映超声频率的流体。


  最佳应用:超声波流量传感器具有广泛的应用范围,从过程流到保管流。


  7.差压流量计


  压差传感器使用伯努利方程测量通过电容式压力传感器的流量。差压流量计使用层流板,孔板,喷嘴或文丘里管来创建人工收缩,然后测量流体通过收缩时的压力损失。压降越高,流速越高。这些坚固耐用,精确的仪表是各种清洁液体和气体的理想选择。

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  优点:


  没有活动部件。


  精确的测量。


  运行可靠。


  缺点:


  不适合液体流量测量。


  需要操作引起的压降,而使用其他技术可以避免这种压降。


  最佳应用:由于它们的兼容性,可用于许多行业,例如电源,食品和饮料,医疗,航空航天和HVAC。


  8.科里奥利质量流量计


  科里奥利流量计的主要工作原理是使用振动管,其中的气体流动会引起频率变化或与质量流量成正比的相移。在空转状态下,管以预定频率振动。随着流体开始流动,管的振动与介质的流量成比例地变化。振动的这种变化由跨管的传感器测量,然后转换为流速。

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  优点:


  真正的质量流量测量。


  不受压力,温度和粘度的影响。


  不需要入口和出口部分。


  缺点:


  移动部件。


  环境振动会导致测量结果不准确。


  高成本。


  最佳应用:它们通常用于许多需要测量卫生和腐蚀性但相对清洁的气体的工业部门。


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