浅析选择低于半英寸孔径的小口径液体流量计的应用优势及类型特点
发布时间：2019-07-16 发布作者：
小口径流量计对较大直径的流量计提出了非常不同的挑战。由于流量较低，液体中可用的能量较少，无法转换为机械运动。液体通常在层流区域中运行，并且粘度和边界层效应变得非常重要。一般来说，仪表越小，制作精确的在线测量设备就越困难，但用户检查性能越容易。
在任何潜在的应用中，不同的因素可能优先考虑，因此在本简报中我们列出了十种主要技术，并为每个仪表订购了每个参数，以便轻松进行比较。例如，可变面积计是较便宜的，因此它的额定值为10，较大值为成本，但精度仅为1，因为它们通常是性能较差的。
科里奥利是较精确的选择，所以它的准确度为10，但它也是较昂贵的，因此它的成本为1。色块有效地“指向”设备的较好的功能。热量表能够实现较低流量，因此“较小”等额定值为10。
超声波流量计似乎是低流量的理想解决方案。它们不会干扰流动，可以测量大多数类型的液体，不需要液体导电性并具有良好的调节。
2010年初生产的较新版本将流量计降至1毫升/分钟及以下 - 精确度较高。由于传感器效率低下和信号处理的限制，已经存在一些低流量版本但性能有限。
夹紧式仪表很少用于1“以下的管道尺寸。现有（低于1“）装置也受流体粘度，液体速度分布的影响，并且具有非常小的操作范围; 较新技术将消除这些问题，并提供更加商业化的解决方案，在整个范围内，调节速度接近500：1，读数的±1.5％ - 所有这些都具有竞争力的价格。
这使得这些装置雷诺数独立，因此可以从层流直至湍流运行; 换句话说，准确测量从水到高粘度油的液体。作为通流装置，它们还可以容忍系统中的杂质，这会对运动部件造成严重破坏。
可能较常见的小孔径流量指示器是可变截面流量计或“
金属转子流量计”，如工业，许多实验室和医院所见。这是一个简单的塑料或玻璃管，带有一个形状的浮子或球，它从管上升，其横截面积随其长度而变化，因此称为可变面积计。
流体的流动“提升”浮子并且其在管中的高度是流速的指示。一些系统使用弹簧来抵抗流体力，这使得设备对重力的依赖性降低，并且可以以任何方向安装。也可以远程检测位移，这对于不透明流体是必不可少的。
涡轮流量计 - 小型传统轴流式涡轮机非常罕见，因为这些“螺旋桨”式流量计通常依赖于湍流，完全发展的速度分布和一致的极低摩擦轴承。它们对涡轮机表面的变化也非常敏感，仅用于特殊应用。
有几种替代方案可供选择，其中涡轮机的普通叶片完全与流动一致，与传统涡轮机中的“倾斜”叶片不同。上游固定螺旋螺杆使流体旋转，并且该旋转流体使涡轮旋转。由于这些装置通常是模制的，因此可以保持严格的公差，并且整个仪表可以由热塑料制成。
转子非常轻，并且由流体“旋转器”施加的力稍微大于通常从普通轴向涡轮机提取的力。这些产品具有更好的测距能力和整体性能，但是轴承仍然是一个很小的关键部件，通常是塑料，它们会受到磨损和小颗粒的污染。温度变化不仅影响流体性质，而且影响仪表本身的内部几何形状，并且该系列器件不太适用于宽温度范围或随温度改变特性的流体的应用。理想情况下，它们应在与计量产品相同粘度和温度的流体上进行校准。
所谓的佩尔顿轮或径向流涡轮机以类似于旧水轮的方式起作用，但在封闭的腔室内。世界上许多家用水表都以这种方式工作。这种装置的可用功率远远超过螺旋桨式仪表，因此它们的流量要低得多。但是，必须非常小心以确保在流量范围内的良好线性，此外，压降非常高。
佩尔顿轮式涡轮机对粘度敏感，如果流体性质发生显着变化，将会给出错误的读数。轴承可以更强，但由于涉及的力较大，这是必要的。这种类型的极低摩擦装置用于较小的流动但很少具有长的使用寿命。
一些制造商为包括家用水表在内的小口径管道制造正位移流量计。有许多不同类型的PD仪表，并且通常这些在小尺寸中非常成功，只要流体是光滑且粘稠的。至于计量水，只有少数供应商生产适合水的仪表，因为它的润滑性能非常差。
其他低粘度液体如溶剂或无数水基溶液也存在问题。现代低摩擦塑料有所帮助，但这些仪表确实坚持使用清洁液体以获得有效性能，即使是有时进入生活用水系统的小颗粒也能阻止这种类型的设备。
大多数油表属于正排量类别，因为产品的属性和测量它的仪表是完全兼容的。
电磁计使用法拉第电磁感应定律 - 在磁场中移动的导体将产生与磁场成90°的电动势，电动势的幅度与导体的速度成比例。
流体是导体，因此电磁测量仪仅限于可以导电的流体，但是现代仪表可以测量导电率非常低的液体流量。
在实践中，在管道上放置交变磁场，在两个场发生器之间的中心线上具有电极。当流体流过该可变磁场时，在探针处感应出交流电压，这使得流动诱发的电动势能够与电极上的电化学电位区分开。
这些仪表现在尺寸非常小，直径可达3毫米。它们耐受杂质，可以测量低于0.3M / S，即低于0.12升/分钟。
热量计将能量注入系统，因此能够检测到每分钟微升的极低流量。一个小的热元件将热量注入流体中，并记录这种能量的分散并转换成流量读数。
这些极低流量设备的响应时间很慢，精度不符合本文中提到的其他产品的标准。稍大的设备可以提高线性度和响应时间。理想情况下，这些仪表应针对在工作温度下计量的液体进行校准。
有许多仪表使用移动液体的物理特性，这些仪表称为流体装置，包括涡旋流量计，流体振荡器和层流元件。
涡旋流量计需要相当高的雷诺数，并且通常不用于非常低的流量或小管道。
层流装置本质上是线性的，因为元件上的压降与流速成正比 - 假设流体的雷诺数保持在湍流区域以下。这些设备可实现小流量，使用正确的压力测量系统可实现高达50：1的范围。
科里奥利流量计可以直接读取质量流量，并可以计量到低速率。它使用的事实是，当流体运动时，方向的任何变化都会在系统中产生反应。该反应与被加速的流体的质量成比例。
使用科里奥利，钻孔中没有障碍物（尽管流动路径可能非常扭曲），但这些仪表可以非常精确，线性度低至±0.1％。科里奥利型仪表通常也非常昂贵。
总之，在寻找适用于小孔应用的理想流量计时，对于任何给定的低流量，有几种选择。较终的选择可能是性能，价格和运行参数之间的折衷。
新一代超声波流量计能够满足各种要求，并且从摘要图表中可以看出，在所有参数上都能很好地运行。但是，如果需要特别低的流量检测，热量计可能是较好的的选择。对于成本而言，旧式可变面积设备有利于本地指示，但对于便宜的电子输出，佩尔顿轮表很难被击败。较后，如果需要较高精度，科里奥利仪表可以提供较高性能，而且成本较高。
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