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液位計儀表的種類及優缺點分析

時間：2021-07-13 16:30:03 點擊：次

概(gai)述
流量(liang)測量(liang)方法和儀表的種類繁多,分類方法也很(hen)多。至今為止,可供(gong)工業(ye)用的流量(liang)儀表種類(lei)達(da)60種(zhong)之多。品種(zhong)如此之多的(de)原因(yin)就在(zai)于至今還沒找到(dao)一種(zhong)對任(ren)何流體(ti)、任(ren)何量(liang)程(cheng)、任(ren)何流動(dong)狀(zhuang)態以及任(ren)何使用(yong)條(tiao)件(jian)都適用(yong)的(de)流量(liang)儀表。
這60多種流量儀表(biao),每種產品(pin)都有它特定的適(shi)用性,也都(dou)有它的局限(xian)性。按測量對象劃分就有封閉管(guan)道和明(ming)渠兩大類;按測量(liang)(liang)(liang)目的又可(ke)分(fen)為總(zong)量(liang)(liang)(liang)測量(liang)(liang)(liang)和流量(liang)(liang)(liang)測量(liang)(liang)(liang),其儀(yi)表分(fen)別稱(cheng)作(zuo)總量(liang)表和超聲波液位計(ji)。
總量表測量一段時間內流過管道的(de)流量,是(shi)以(yi)短(duan)暫(zan)時間內流過(guo)的總量除以(yi)該時間的商來表示(shi),實際上超(chao)聲(sheng)波液位計通常亦備有累積流量裝置,做總(zong)量(liang)表使用,而總(zong)量(liang)表亦(yi)備有(you)流(liu)量(liang)發訊(xun)裝置。因此,以嚴格意義來分超聲(sheng)波(bo)液位(wei)計(ji)和總量(liang)表已無實際意義。
按測量原(yuan)(yuan)理(li)(li)分有力(li)學(xue)(xue)原(yuan)(yuan)理(li)(li)、熱(re)學(xue)(xue)原(yuan)(yuan)理(li)(li)、聲學(xue)(xue)原(yuan)(yuan)理(li)(li)、電學(xue)(xue)原(yuan)(yuan)理(li)(li)、光學(xue)(xue)原(yuan)(yuan)理(li)(li)、原(yuan)(yuan)子物理(li)(li)學(xue)(xue)原(yuan)(yuan)理(li)(li)等。
本文按照目前最流行、最廣泛的(de)分類法,即(ji)分為:容積式超聲波液位計、差壓式超聲波液位計(ji)、浮子超聲波液位計、渦輪超聲波液位(wei)計、電磁超聲波液位計、流體振蕩超聲波液位計中的渦街超聲波液位計、質量超聲波液位計和插入式超聲波液位計來分別闡述各種超聲波液位計的原理、特點、應用概況及國內外的發展情況。

差壓式超聲波液位計

差(cha)壓(ya)式超聲(sheng)波(bo)液位計(ji)是根據安裝于管道中(zhong)流量檢測件(jian)產生的差(cha)壓(ya),已知(zhi)的(de)(de)流(liu)體條(tiao)件和檢測件與管道的(de)(de)幾何尺寸來計(ji)算流(liu)量的(de)(de)儀表。
差壓式超聲波液位計由一次裝置(檢測件)和二次裝(zhuang)置(差壓(ya)轉換和流量(liang)顯(xian)示儀表)組成。通常以檢測件形(xing)式對(dui)差壓式超聲波(bo)液位(wei)計分類,如孔(kong)板超聲(sheng)(sheng)波(bo)液(ye)位計(ji)、文丘里超聲(sheng)(sheng)波(bo)液(ye)位計(ji)、均速管超聲(sheng)(sheng)波(bo)液(ye)位計(ji)等。
二(er)次裝(zhuang)置為(wei)各種(zhong)機(ji)械(xie)、電(dian)子、機(ji)電(dian)一體式差壓計,差壓變送器及流量顯示(shi)儀表。它已發展為三化(系列化(hua)、通用化(hua)及標(biao)準化(hua))程度很高的、種(zhong)類(lei)規格龐雜的一大(da)類(lei)儀表,它既可測(ce)量(liang)流量(liang)參數,也可測量其它參數(shu)(如壓力(li)、物位、密度等)。
差壓式超聲波液位計的檢測件按其作用原理可分為:節流裝置、水力(li)阻力(li)式、離心式、動壓(ya)頭式、動壓(ya)頭增益式及射流式幾大類。

檢測件又可按其標準(zhun)化(hua)程度分(fen)為二大類(lei):標準的(de)和非標準的(de)。

所(suo)謂標準檢測(ce)件是(shi)只要按照標準文(wen)件設計、制造、安裝和使用(yong),無須經實流標(biao)定即可確定其流量值(zhi)和估算測量誤差。
非標準檢測件是成(cheng)熟程度較差的(de),尚未列入國際標準中的檢(jian)測(ce)件。
差壓式超聲波液位(wei)計是一類應用最廣泛的超聲波液位計,在各類流量儀表(biao)中(zhong)其使用(yong)量占居首(shou)位。近年來(lai),由于各種新(xin)型超(chao)聲波液位計的問世(shi),它的使用量(liang)百分數逐漸(jian)下降(jiang),但目前仍是最重要的一類超聲波液位(wei)計。

優(you)點(dian):

應用最多的孔板式超聲波液位計(ji)結構牢固,性(xing)能穩(wen)定可靠,使用壽命長;
應(ying)用范圍廣泛,至今尚(shang)無任何一類超聲波液位計(ji)可與之(zhi)相比擬(ni);
檢測件(jian)與(yu)變送器、顯示儀表分別由不同(tong)廠家生產(chan),便于規模經(jing)濟生產。

缺點:

測量精度普遍偏低;
范(fan)圍度窄,一般僅3:1~4:1;
現(xian)場安裝(zhuang)條件(jian)要求高(gao);
壓損大(指孔板(ban)、噴嘴等)。

應用概況:

差壓式超聲波液位計(ji)應用范圍特別廣泛,在封閉管(guan)道的流量測量中(zhong)各種對象都有應用,如(ru)流體(ti)方(fang)面:單相(xiang)、混相(xiang)、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態方(fang)面:常(chang)壓、高壓、真(zhen)空(kong)、常(chang)溫(wen)、高溫(wen)、低(di)溫(wen)等(deng);管(guan)徑方(fang)面:從幾mm到幾m;流動條(tiao)件方面:亞音速、音速、脈動流等。它(ta)在各工業部門的(de)(de)用(yong)量(liang)約占超聲波液位計(ji)全(quan)部用(yong)量(liang)的(de)(de)1/4~1/3。

浮子超聲波液位計

浮子超聲波液(ye)位計(ji),又稱轉子超聲(sheng)波液位計,是變面積式(shi)超聲波液位(wei)計的一種,在一根由下向上擴大的垂直錐管中,圓形橫(heng)截面的浮(fu)子的重力是由液體(ti)動力承受的,從而使浮(fu)子可以(yi)在錐管(guan)內自由地上升(sheng)和下降。
浮子超聲波液位(wei)計是僅次于差壓式超聲波液位計應用范圍最寬廣的一類超聲波液位計,特別在小、微流量方面有舉(ju)足輕重的作用。
80年(nian)代中期,日本、西(xi)歐、美國的銷售金(jin)額占流量儀表(biao)的15%~20%。我國產(chan)量1990年估(gu)計在12~14萬臺,其中95%以上為玻璃錐管浮子超聲波液位計(ji)。
特點:
玻璃(li)錐管浮子(zi)超聲波液位計結構簡(jian)單(dan),使用方便,缺點是耐壓(ya)力低(di),有玻璃管易碎的(de)較大風(feng)險;
適(shi)用于小管徑和低流速(su);
壓力損失(shi)較低。

容積式超聲波液位(wei)計

容積式超聲波液位(wei)計,又稱定(ding)排量超聲(sheng)波液位(wei)計,簡稱PD超(chao)聲波(bo)液位計,在流量儀(yi)表中是精度最(zui)高(gao)的一類。它利(li)用機械測量元件把流體連續不斷地(di)分割成單個(ge)已知的體積(ji)部分,根據測量(liang)(liang)室(shi)逐次重復地充滿和排放該體(ti)(ti)積(ji)部分流(liu)(liu)體(ti)(ti)的次數(shu)來測量(liang)(liang)流(liu)(liu)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積(ji)總量(liang)(liang)。
容積式超聲波液位計(ji)按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪超聲波液位計、刮板超聲波液位計、雙轉子超聲波液位計、旋轉活塞超聲波液位計、往復活塞超聲波液位計、圓盤超聲波液位計、液封轉筒式超聲波液位計、濕式氣量計及膜式氣量計等。
優點:
計量精度高;
安裝管(guan)道條件(jian)對計量精(jing)度(du)沒有影響;
可用(yong)于(yu)高粘(zhan)度液體(ti)的(de)測量;
范圍度寬;
直讀式儀表無需外部(bu)能源可直接獲得累計,總量(liang),清晰明了,操作簡便。
缺點:
結(jie)果復雜,體積龐大;
被測介質(zhi)種(zhong)類(lei)、口(kou)徑、介質(zhi)工作狀態局限性較大;
不適用于高、低溫場合;
大部分(fen)儀表只適用于潔凈單相(xiang)流(liu)體;
產(chan)生噪聲及(ji)振動。
應(ying)用概況:
容積式超聲波液位計與差壓式超聲波液(ye)位計、浮子超聲波液位計并列為三類使用量最大的超聲波液位計,常應用于昂貴介質(油品(pin)、天然氣等(deng))的總量測量。
工業發(fa)達(da)國家近年(nian)PD超聲波液位計(不包括(kuo)家用(yong)煤氣表(biao)和家用(yong)水表(biao))的銷售金額占流量儀(yi)表的13%~23%;我國約占20%,1990年產量(不(bu)包括家用煤氣表(biao))估計(ji)為34萬臺,其(qi)中橢圓齒輪式(shi)和腰輪式(shi)分別(bie)約(yue)占70%和20%。

渦輪超聲波液位(wei)計

渦輪超(chao)聲波液位計(ji),是速度式超聲波(bo)液(ye)位計中的(de)主要(yao)種類,它采(cai)用多葉(xie)片的(de)轉子(渦輪)感受流(liu)體(ti)(ti)平(ping)均流(liu)速,從而(er)且推導出流量或總(zong)量的儀(yi)表。
一般它由傳(chuan)感器和顯示(shi)儀兩(liang)部(bu)分組成,也可做成整體(ti)式。渦輪超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波液位(wei)計(ji)和容(rong)積式(shi)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波液位(wei)計(ji)、科里奧利質量超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波液位(wei)計(ji)稱為超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波液位(wei)計(ji)中三類重復性、精度最(zui)佳的產品,作為(wei)十大類(lei)型超(chao)聲(sheng)波液位(wei)計之(zhi)一,其產品已發展為多(duo)品種、多(duo)系列批量生產的規模。
優點:
高精度(du),在所有超(chao)聲波液(ye)位(wei)計(ji)中,屬于最精確的超聲(sheng)波液位計;
重(zhong)復性好(hao);
元(yuan)零點漂移,抗(kang)干擾(rao)能力好;
范圍度(du)寬;
結(jie)構(gou)緊湊。
缺點:
不能長期保持校準特性;
流(liu)體物性對流(liu)量(liang)特性有較大影響。
應用概況:
渦(wo)輪超聲波液位計在(zai)以(yi)下(xia)一些(xie)測量對象(xiang)獲(huo)得廣泛應用:石(shi)油、有機(ji)液(ye)體(ti)(ti)、無機(ji)液(ye)、液(ye)化氣、天然氣和(he)(he)低溫(wen)流體(ti)(ti)統(tong)在歐(ou)洲和(he)(he)美國,渦輪(lun)超(chao)聲(sheng)波(bo)液(ye)位計(ji)在用量(liang)上是(shi)僅次于(yu)孔(kong)板(ban)超(chao)聲(sheng)波(bo)液(ye)位計(ji)的天(tian)然計(ji)量(liang)儀表,僅荷蘭(lan)在天(tian)然氣管線上就(jiu)采(cai)用了2600多(duo)臺各種尺寸,壓力從0.8~6.5MPa的(de)氣體(ti)渦(wo)輪超聲波液位(wei)計,它們已(yi)成為(wei)優良的天然氣(qi)計量儀表。

電磁超聲波液位計

電磁(ci)(ci)超(chao)聲波(bo)液(ye)位計是(shi)根據法拉弟電磁(ci)(ci)感應定(ding)律(lv)制(zhi)成(cheng)的一種測量導電性液(ye)體的儀(yi)表。
電(dian)磁超聲波液位(wei)計有(you)一(yi)系列優良(liang)特性,可以解決其它(ta)超聲波液位計不易應用的問題,如臟污流、腐蝕流的測量。
70、80年代電磁流量在技術上(shang)有重大突破,使它(ta)成為應(ying)用(yong)廣泛的一類(lei)超聲波液位計(ji),在(zai)流(liu)量(liang)儀表(biao)中其使用量(liang)百(bai)分數不斷上升。
優點:
測(ce)量通道是段(duan)光滑直管(guan),不(bu)會(hui)阻塞,適用于測量(liang)含(han)固體顆(ke)粒的液固二相(xiang)流體,如紙漿、泥漿、污水等;
不產生流量檢(jian)測所(suo)造成的壓(ya)力損失,節能(neng)效(xiao)果好;
所測(ce)得體(ti)(ti)積流(liu)量實際(ji)上不受流(liu)體(ti)(ti)密度(du)、粘度(du)、溫度(du)、壓力和電導率變化的明顯影響;
流量范圍(wei)大,口徑范(fan)圍(wei)寬;
可應用(yong)腐(fu)蝕性流(liu)體。
缺點:
不能測量電導率很低的液體,如石油(you)制品;
不能(neng)測量氣(qi)體、蒸汽和含有較大氣(qi)泡的液體;
不能用于較高(gao)溫度。
應用概(gai)況:
電磁超聲波液位(wei)計應用(yong)領域廣泛,大口徑(jing)儀表較多應用于給排水工程;中(zhong)小口徑常(chang)用(yong)于(yu)高要求或(huo)難測(ce)場(chang)合(he),如(ru)鋼(gang)鐵工業高爐風口冷卻(que)水控制(zhi),造紙工業測量紙漿(jiang)液和黑液,化(hua)學工業的強腐蝕液,有色(se)冶金工業(ye)的礦漿;小口(kou)徑(jing)、微小口(kou)徑(jing)常(chang)用于醫藥工(gong)業(ye)、食品工(gong)業(ye)、生物化(hua)學(xue)等有衛生要求的場所。

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