發布日期:2022-10-09 點擊率:81
一、 概述 2、超聲波流量儀表 圖1、超聲波儀表原理圖
1、作用與地位 流量儀表是衡量物質量變的工具。廣泛用于工業領域,在流程工業中不僅可以改進產品質量,提高經濟效益、管理水平,同時還為評估節能降耗、環保排污提供了重要依據。在自動化系統的儀表中,它的數量雖只占約1/5;但價格可達1/3.。
2、市場評估 據“Flow Research”網2010年底有關全球流量儀表市場研究報告表明:盡管近二年全球受金融危機的影響,經濟形勢不容樂觀,但為了應對資源的日益匱乏,節能減排的緊迫,流量儀表的市場仍逆市小幅上揚,預計自2009~2014年期間,流量儀表年均增長率可達3.7%~4.2%,至2014年銷售額估計可達到35億~50億美元*1。我國為調整產業結構,GDP增長略有下調定為7%,“十二五”期間,我國流量儀表市場的年增長率應會略高于國際市場,為6%左右,2010年銷售額估計為45億人民幣*2。
“Flow Research”評估認為,近十余年,由于技術的進步,對流量儀表的準確度、可靠性提出了更高的要求,新型流量儀表的市場及研發均有較快的發展,年增長率可達7%,依次為超聲、科氏、電磁、熱式;傳統流量儀表如:節流裝置、容積式、轉子----等市場為負增長,約為-2%。但節流裝置由于可耐惡劣工況,成本低,數十年來裝機容量很大,我國近七、八年以來對新型流量儀表的研發異常活躍,正逐步取代傳統流量儀表,仍有較大的市場潛力。
3、會議熱點*3、4 2010年10月在臺北召開了第15屆流量測量國際會議(FLOMEKO 2010),發表論文108篇,其中:差壓式34篇(31.5%)、標準裝置28篇(26%)、超聲15篇(13.8%)、熱式8篇(7.4%)、電磁、科式各7篇(6.5%)、渦街、渦輪各6篇(5.5%)。
我國2010年在上海由中國計量測試學會主持召開了“全國流量學術交流會”,發表論文67篇,其中:標準裝置19篇(26.8%)、節流13篇(19.4%)、超聲7篇(10.4%)、非標準校驗6篇(9%)、電磁3篇(4.4%),
其他如:渦街、科氏、熱式----等均僅有1~2篇。
從以上學術會議發表的論文比重,可以看到國內外流量行業所關注的熱點,要說明的是這兩個會議都是由計量部門主持召開的,理所當然會給校驗裝置特別的關注。
二、流量儀表的原理、特點與發展*5、6
由于影響流量儀表的因素很多,其原理、類型多達200余種,本文僅重點介紹以下幾種:
1、 電磁流量儀表
○1、原理 基于法拉第電磁感應定律,即導電液體在電磁場中將感應電動勢,其大小與管道中液體的流速成正比,測得感應電動勢大小,即可知液體流量。
○2、特點
(1)測量準確度不受液體密度、粘度、溫度、壓力的影響;
(2)表內無阻力件,可靠性高,幾乎無永久壓損;
(3)流速范圍(0.3~1.5m/s),口徑3~3000mm;
(4)可測液、固二相流;
⑸準確度一般為±0.5%;
⑹儀表內襯根據用戶需要可選擇橡膠、氟塑料、工業陶瓷等,可測腐蝕性、高溫等各種液體;
⑺無法測氣體及油品及有機溶劑等不導電液體,為其較大的弱點。
○3、應用領域 由于其準確度高,可靠性良好,廣泛應用于鋼鐵、冶金、石化、煤化、造紙、食品、市政工程、能源及水資源管理、污水排放……等領域,銷售臺數雖不及節流、差壓式流量儀表,但銷售額遠遠高于其他流量儀表。
○4、發展方向
⑴優化權重函數,提高磁場效應。通過改善線圈形狀、磁軛及磁靴的設計,流速分布不理想時,如采取必要的措施,仍能得到較好測量精確度。
⑵采用新型磁性材料,提高儀表測量靈敏度,降低電功耗,節約電能。
⑶采用新型材料襯里,如:新型氟塑料ETFE、橡膠EPDM,高純氧化鋁陶瓷,以應用于各種腐蝕、高溫、沖刷、臟污流體的惡劣工況。
⑷擴大應用領域,如果電容檢測可檢測電導率低至5x10 -8 s/m的液體,(一般為10 -5 s/m)。
?二線制:二線制可以減小電纜,統一電源、節約成本、便于維護。
?非滿管:加一個液位檢測器,可以有效解決污水排放的非滿管流量測量。
?插入型:解決大口徑管道流量測量,成本低,安裝維修簡便,但準確度將降低。
超聲波流量儀表是近十年來發展最快的一種流量儀表,市場銷售額年增長率達到10%以上,在全球能源匱乏的今天,它既可準確測天然氣,又可測石油等貴重油品的流量,因而倍受青睞。在我國市場上,國外產品占據了主導地位。
○1、原理:早于1931年,美國Ruttgen就提出利用聲學原理測流量,到1957年才真正進入實用階段。原理有時差法、相位法、頻差法、多普勒法等六、七種,應用較多的為以下二種:
(1)時差法 聲波在流體中傳播,順流向時傳播速度會增加,逆流向則會減少。利用傳播速度之差可求得流速 (管徑D確定,則知流量),主要用于單相、較潔凈流體。
(2)多普勒法 多用于流體含有少量雜質的流體,將雜質的移動速度視為流體的速度 ,檢測器發射的頻率 ,作用在運動的雜質上將發生偏移,稱多普勒頻率 (正比流速V ), 測出 即可知 ,乘以截面即為流量 。
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