淺析選擇低于半英寸孔徑的小口徑液體流量計(jì)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及類型特點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間：2019-07-16 發(fā)布作者：
小口徑流量計(jì)對(duì)較大直徑的流量計(jì)提出了非常不同的挑戰(zhàn)。由于流量較低，液體中可用的能量較少，無法轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。液體通常在層流區(qū)域中運(yùn)行，并且粘度和邊界層效應(yīng)變得非常重要。一般來說，儀表越小，制作精確的在線測(cè)量設(shè)備就越困難，但用戶檢查性能越容易。
在任何潛在的應(yīng)用中，不同的因素可能優(yōu)先考慮，因此在本簡(jiǎn)報(bào)中我們列出了十種主要技術(shù)，并為每個(gè)儀表訂購了每個(gè)參數(shù)，以便輕松進(jìn)行比較。例如，可變面積計(jì)是較便宜的，因此它的額定值為10，較大值為成本，但精度僅為1，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ切阅茌^差的。
科里奧利是較精確的選擇，所以它的準(zhǔn)確度為10，但它也是較昂貴的，因此它的成本為1。色塊有效地“指向”設(shè)備的較好的功能。熱量表能夠?qū)崿F(xiàn)較低流量，因此“較小”等額定值為10。
超聲波流量計(jì)似乎是低流量的理想解決方案。它們不會(huì)干擾流動(dòng)，可以測(cè)量大多數(shù)類型的液體，不需要液體導(dǎo)電性并具有良好的調(diào)節(jié)。
2010年初生產(chǎn)的較新版本將流量計(jì)降至1毫升/分鐘及以下 - 精確度較高。由于傳感器效率低下和信號(hào)處理的限制，已經(jīng)存在一些低流量版本但性能有限。
夾緊式儀表很少用于1“以下的管道尺寸。現(xiàn)有（低于1“）裝置也受流體粘度，液體速度分布的影響，并且具有非常小的操作范圍; 較新技術(shù)將消除這些問題，并提供更加商業(yè)化的解決方案，在整個(gè)范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)速度接近500：1，讀數(shù)的±1.5％ - 所有這些都具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。
這使得這些裝置雷諾數(shù)獨(dú)立，因此可以從層流直至湍流運(yùn)行; 換句話說，準(zhǔn)確測(cè)量從水到高粘度油的液體。作為通流裝置，它們還可以容忍系統(tǒng)中的雜質(zhì)，這會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)部件造成嚴(yán)重破壞。
可能較常見的小孔徑流量指示器是可變截面流量計(jì)或“
金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)”，如工業(yè)，許多實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)院所見。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的塑料或玻璃管，帶有一個(gè)形狀的浮子或球，它從管上升，其橫截面積隨其長度而變化，因此稱為可變面積計(jì)。
流體的流動(dòng)“提升”浮子并且其在管中的高度是流速的指示。一些系統(tǒng)使用彈簧來抵抗流體力，這使得設(shè)備對(duì)重力的依賴性降低，并且可以以任何方向安裝。也可以遠(yuǎn)程檢測(cè)位移，這對(duì)于不透明流體是必不可少的。
渦輪流量計(jì) - 小型傳統(tǒng)軸流式渦輪機(jī)非常罕見，因?yàn)檫@些“螺旋槳”式流量計(jì)通常依賴于湍流，完全發(fā)展的速度分布和一致的極低摩擦軸承。它們對(duì)渦輪機(jī)表面的變化也非常敏感，僅用于特殊應(yīng)用。
有幾種替代方案可供選擇，其中渦輪機(jī)的普通葉片完全與流動(dòng)一致，與傳統(tǒng)渦輪機(jī)中的“傾斜”葉片不同。上游固定螺旋螺桿使流體旋轉(zhuǎn)，并且該旋轉(zhuǎn)流體使渦輪旋轉(zhuǎn)。由于這些裝置通常是模制的，因此可以保持嚴(yán)格的公差，并且整個(gè)儀表可以由熱塑料制成。
轉(zhuǎn)子非常輕，并且由流體“旋轉(zhuǎn)器”施加的力稍微大于通常從普通軸向渦輪機(jī)提取的力。這些產(chǎn)品具有更好的測(cè)距能力和整體性能，但是軸承仍然是一個(gè)很小的關(guān)鍵部件，通常是塑料，它們會(huì)受到磨損和小顆粒的污染。溫度變化不僅影響流體性質(zhì)，而且影響儀表本身的內(nèi)部幾何形狀，并且該系列器件不太適用于寬溫度范圍或隨溫度改變特性的流體的應(yīng)用。理想情況下，它們應(yīng)在與計(jì)量產(chǎn)品相同粘度和溫度的流體上進(jìn)行校準(zhǔn)。
所謂的佩爾頓輪或徑向流渦輪機(jī)以類似于舊水輪的方式起作用，但在封閉的腔室內(nèi)。世界上許多家用水表都以這種方式工作。這種裝置的可用功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過螺旋槳式儀表，因此它們的流量要低得多。但是，必須非常小心以確保在流量范圍內(nèi)的良好線性，此外，壓降非常高。
佩爾頓輪式渦輪機(jī)對(duì)粘度敏感，如果流體性質(zhì)發(fā)生顯著變化，將會(huì)給出錯(cuò)誤的讀數(shù)。軸承可以更強(qiáng)，但由于涉及的力較大，這是必要的。這種類型的極低摩擦裝置用于較小的流動(dòng)但很少具有長的使用壽命。
一些制造商為包括家用水表在內(nèi)的小口徑管道制造正位移流量計(jì)。有許多不同類型的PD儀表，并且通常這些在小尺寸中非常成功，只要流體是光滑且粘稠的。至于計(jì)量水，只有少數(shù)供應(yīng)商生產(chǎn)適合水的儀表，因?yàn)樗臐櫥阅芊浅２睢?/div>
其他低粘度液體如溶劑或無數(shù)水基溶液也存在問題。現(xiàn)代低摩擦塑料有所幫助，但這些儀表確實(shí)堅(jiān)持使用清潔液體以獲得有效性能，即使是有時(shí)進(jìn)入生活用水系統(tǒng)的小顆粒也能阻止這種類型的設(shè)備。
大多數(shù)油表屬于正排量類別，因?yàn)楫a(chǎn)品的屬性和測(cè)量它的儀表是完全兼容的。
電磁計(jì)使用法拉第電磁感應(yīng)定律 - 在磁場(chǎng)中移動(dòng)的導(dǎo)體將產(chǎn)生與磁場(chǎng)成90°的電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的幅度與導(dǎo)體的速度成比例。
流體是導(dǎo)體，因此電磁測(cè)量?jī)x僅限于可以導(dǎo)電的流體，但是現(xiàn)代儀表可以測(cè)量導(dǎo)電率非常低的液體流量。
在實(shí)踐中，在管道上放置交變磁場(chǎng)，在兩個(gè)場(chǎng)發(fā)生器之間的中心線上具有電極。當(dāng)流體流過該可變磁場(chǎng)時(shí)，在探針處感應(yīng)出交流電壓，這使得流動(dòng)誘發(fā)的電動(dòng)勢(shì)能夠與電極上的電化學(xué)電位區(qū)分開。
這些儀表現(xiàn)在尺寸非常小，直徑可達(dá)3毫米。它們耐受雜質(zhì)，可以測(cè)量低于0.3M / S，即低于0.12升/分鐘。
熱量計(jì)將能量注入系統(tǒng)，因此能夠檢測(cè)到每分鐘微升的極低流量。一個(gè)小的熱元件將熱量注入流體中，并記錄這種能量的分散并轉(zhuǎn)換成流量讀數(shù)。
這些極低流量設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間很慢，精度不符合本文中提到的其他產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。稍大的設(shè)備可以提高線性度和響應(yīng)時(shí)間。理想情況下，這些儀表應(yīng)針對(duì)在工作溫度下計(jì)量的液體進(jìn)行校準(zhǔn)。
有許多儀表使用移動(dòng)液體的物理特性，這些儀表稱為流體裝置，包括渦旋流量計(jì)，流體振蕩器和層流元件。
渦旋流量計(jì)需要相當(dāng)高的雷諾數(shù)，并且通常不用于非常低的流量或小管道。
層流裝置本質(zhì)上是線性的，因?yàn)樵系膲航蹬c流速成正比 - 假設(shè)流體的雷諾數(shù)保持在湍流區(qū)域以下。這些設(shè)備可實(shí)現(xiàn)小流量，使用正確的壓力測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)50：1的范圍。
科里奧利流量計(jì)可以直接讀取質(zhì)量流量，并可以計(jì)量到低速率。它使用的事實(shí)是，當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，方向的任何變化都會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生反應(yīng)。該反應(yīng)與被加速的流體的質(zhì)量成比例。
使用科里奧利，鉆孔中沒有障礙物（盡管流動(dòng)路徑可能非常扭曲），但這些儀表可以非常精確，線性度低至±0.1％。科里奧利型儀表通常也非常昂貴。
總之，在尋找適用于小孔應(yīng)用的理想流量計(jì)時(shí)，對(duì)于任何給定的低流量，有幾種選擇。較終的選擇可能是性能，價(jià)格和運(yùn)行參數(shù)之間的折衷。
新一代超聲波流量計(jì)能夠滿足各種要求，并且從摘要圖表中可以看出，在所有參數(shù)上都能很好地運(yùn)行。但是，如果需要特別低的流量檢測(cè)，熱量計(jì)可能是較好的的選擇。對(duì)于成本而言，舊式可變面積設(shè)備有利于本地指示，但對(duì)于便宜的電子輸出，佩爾頓輪表很難被擊敗。較后，如果需要較高精度，科里奧利儀表可以提供較高性能，而且成本較高。
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