目前常用液位计仪表种类和各自优缺点分析
概述
流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至今为止,可供工业用的流量仪表种类达60种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。
这60多种流量仪表,每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和超声波液位计。
总量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示,实际上超声波液位计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发讯装置。因此,以严格意义来分超声波液位计和总量表已无实际意义。
按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。
本文按照目前最流行、最广泛的分类法,即分为:容积式超声波液位计、差压式超声波液位计、浮子超声波液位计、涡轮超声波液位计、电磁超声波液位计、流体振荡超声波液位计中的涡街超声波液位计、质量超声波液位计和插入式超声波液位计来分别阐述各种超声波液位计的原理、特点、应用概况及国内外的发展情况。
差压式超声波液位计
差压式超声波液位计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。
差压式超声波液位计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式超声波液位计分类,如孔板超声波液位计、文丘里超声波液位计、均速管超声波液位计等。
二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。
差压式超声波液位计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。
检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。
所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。
非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。
差压式超声波液位计是一类应用最广泛的超声波液位计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来,由于各种新型超声波液位计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是最重要的一类超声波液位计。
优点:
应用最多的孔板式超声波液位计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;
应用范围广泛,至今尚无任何一类超声波液位计可与之相比拟;
检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。
缺点:
测量精度普遍偏低;
范围度窄,一般仅3:1~4:1;
现场安装条件要求高;
压损大(指孔板、喷嘴等)。
应用概况:
差压式超声波液位计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用,如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面:从几mm到几m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占超声波液位计全部用量的1/4~1/3。
浮子超声波液位计
浮子超声波液位计,又称转子超声波液位计,是变面积式超声波液位计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。
浮子超声波液位计是仅次于差压式超声波液位计应用范围最宽广的一类超声波液位计,特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。
80年代中期,日本、西欧、美国的销售金额占流量仪表的15%~20%。我国产量1990年估计在12~14万台,其中95%以上为玻璃锥管浮子超声波液位计。