本文摘要
- 了解各式流量计的原理对于流体监测至关重要。本文介绍了多种流量计的工作原理,包括超音波流量计、变面积式流量计、科氏力流量计、蹼轮式流量计、容积式流量计、涡流式流量计、涡轮式流量计、差压式流量计、层流式流量计、电磁式流量计和热质式流量计。这些流量计运用不同的物理现象和技术,可用于各种流体测量应用。
流量计是流体处理系统中最广泛使用且功能完善的量测仪器之一。它们在各个领域中扮演着重要的角色,从农业化学品生产到水处理设施,都能提供可靠的方法来监控运营效率,并提供实际数据以检测管道系统中的潜在问题。因此,在选择适合您应用的流量计时十分重要。选择错误的流量计可能导致流量监测结果不准确,进而降低整个系统的效率,甚至可能带来无法预料的重大成本。 为了确保避免这种情况发生,我们将在本文中介绍几种常见的流量计类型及其广泛应用的场景。同时,我们也将提供一系列关键注意事项,以帮助使用者在选择适合其应用需求的流量计时牢记重要要素。
超音波流量计
于管壁外两测安装探头 (感应器),透过超音波于两侧探头间相互传递时,顺流与逆流的两个方向所产生出与流速成正比的时间差,并以此计算出流量。超音波流量计的测量准确与否,探头的安装至关重要,LORRIC所设计的专利探头扣具,大幅提升探头安装便利性与测量可靠度。
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变面积式流量计 (浮子式流量计)
在锥形管 (上宽下窄) 中悬浮一个浮子,当流体通过时便会形成压力差,所产生的向上力量与浮子的重力的稳定平衡区域。流量越大时,可以在更大的截面积下提供足以与浮子重量大小相同的浮子,故浮子在流量变大时会悬停在较高的位置。所以变面积流量计(浮子式流量计)可以利用液体通过该平衡区域之截面积大小的变化来测量流量的大小。
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科氏力流量计
科氏力流量计是运用科氏力的物理现象(一质点在旋转体系中进行与其方向不平行的直线运动,但因旋转体系的惯性,造成质点的运动轨迹偏移。)进行流体质量流量的测量。当流体通过 U 形管时,科氏力的作用会使 U 形管会产生一个偏转角度而振动,流入端与流出端之间的流动方向不同,造成 U 形管管路的扭曲,再透过流入端与流出端附近的感测器感测与计算,透过振动的幅度与频率计算出流体的质量流量与密度,是以质量流量测量为目的的质量流量计。

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蹼轮式流量计
近似水车叶片结构,流体经过使之转动,在叶片上嵌入磁性金属物质,便可以提取出脉冲形式的信号,利用感应器进行感应,透过讯号计算旋转圈数,接续将流速转为流量。
叶轮式流量计算方法:每脉冲流量 × 脉冲数 ÷ 时间= 瞬间流量。
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容积式流量计
容积式流量计以在其内设一固定小容积空间(一般称之为计量空间),反复计算通过该计量空间的流体体积得以测知流量。该计量空间内设计放齿轮 (置转动部件),流体通过流量计时,在流体进/出口处产生一定的压差,带动齿轮旋转,并将流体不断排向出口,在流体进入剂量空间与排出的过程中,因该计量空间的体积固定,利用测得齿轮的转动次数即可得到流体通过流量计的体积。一般来说,齿轮需具高耐化性,容积式流量计具备压差极大、可适用于黏滞性高液体、准确率较高等特性。[

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涡流式流量计
涡流式流量计利用卡门涡街原理,该原理根据匈牙利裔美国工程师和物理学家:西奥多·冯·卡门 (Theodore von Kármán) 于 1912 年最先从理论上阐明而得名。于管路中设置一个障碍物,当流体通过其障碍物时,会在后方形成涡流。涡流与流速将成一定比例,通常透过超音波方式量测涡速,经过计算后测得流量。

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涡轮式流量计
流量计的管径中心放了一个涡轮,流体通过时,会对涡轮叶片的表面施力并使其转动,当达到稳定的转速时,会与流速成正比,并透过磁性侦测得出派冲讯号,感应器透过转换讯号可以计算出流量,RPM(每分钟转数)正比于流量,转数正比于流过的总量。

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差压式流量计
差压式 (也称节流式) 流量计利用流体流经节流装置时产生的压力差来测定流量。透过精确加工的节流口,量测流入端与流出端的压力,利用节流口流入端/流出端的差压,来测定出流量。流速同时与节流口尺寸相关。

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层流式流量计
由传感器和差压计组成的差压式流量计,透过传感器两端的差压检测流量,原理为流体受黏着力的影响,在流动过程中会造成压力能损耗,稳定流动过程中,压力损失与流体黏度及流量之间存在固定的关係,差压(△P)与体积流量(Qv)成正比。主要测量微小流量和高黏度流体的流量。

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电磁式流量计
电磁式流量计是应用电磁感应原理, 根据导电流体通过外加磁场时产生的电动势来测量导电流体之流量。管线上方加装线圈,产生磁场,流体中需含带电离子物质,在流体经过时在磁场中产生偏转,在管中两侧之间产生电动势,电动势与平均流速成比例,并经过计算来测得流量。

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热质式流量计
热质式流量计是为在流体内安置两根管子 (或其他可加热物体),将其中一根加热,流体接触到加热后的管子时,带走管子上的热量,此时流体温度即会升高。透过量测两侧通过两根管子流体温度的变化,来测定流量。此原理需花费较多时间达到稳定状态。

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