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Technical articles德國易福門(mén)流量傳感器有哪些種類(lèi)
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各種流量計原理及分類(lèi)
利用容積積分原理的流量計:(容積式)
這類(lèi)流量計的測量原理和使用一個(gè)小量杯經(jīng)過(guò)多次測量得到大容器內液體的容量相類(lèi)似。它是通過(guò)使流體在流動(dòng)過(guò)程中進(jìn)入一個(gè)固定大小的空間,并推動(dòng)這個(gè)空間沿流體運動(dòng)方向運動(dòng)到一定位置后流出。當這個(gè)過(guò)程連續進(jìn)行時(shí),統計通過(guò)的空間的數量即可得到流量。
根據這個(gè)原理工作的流量計有:橢圓齒輪流量計,腰輪(羅茨)流量計,刮板(凸輪、凹線(xiàn))流量計,旋轉活塞流量計,圓盤(pán)流量計。濕式流量計,皮囊流量計利用動(dòng)壓能和靜壓能轉換原理的流量計:(節流式)在同一根密閉管道中,當流體流動(dòng)流速加快,其靜壓能會(huì )轉化為動(dòng)壓能。所以在同一根密閉管道中,流速越快的位置靜壓越低。在流體通路中設置一個(gè)節流元件,使流過(guò)節流元件的流體流速加快,則節流元件前后會(huì )形成壓力不同的靜壓區,其壓力差(差壓)的平方與流量成正比,通過(guò)測量差壓并加以開(kāi)方則可以得到流量值根據這個(gè)原理工作的流量計有:孔板流量計,噴嘴流量計,1/4圓噴嘴流量計,文丘利管流量計,V塞管流量計,層流流量計,堰式流量計利用流體動(dòng)壓原理的流量計:
運動(dòng)中的流體保持其流動(dòng)的能量稱(chēng)動(dòng)壓能。流體所具有的動(dòng)壓能和流速相關(guān),改變流體的運動(dòng)狀態(tài)時(shí)流體的動(dòng)壓能會(huì )轉化為動(dòng)壓力作用于改變流體的運動(dòng)狀態(tài)的物體上,檢測這個(gè)物體所受的力或者直接測量動(dòng)壓力就能得到流速,并進(jìn)而獲得流量值。
根據這個(gè)原理工作的流量計有:靶式流量計,擋板流量計,皮托管流量計,勻速管(阿牛巴 笛形管)流量計,動(dòng)壓管流量計利用流體離心力原理的流量計:
物體在做圓周運動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生離心力,在物體質(zhì)量和圓周半徑一定的情況下,離心力的大小與物體的速度相對應,對于流體同樣如此。使流體經(jīng)過(guò)一段圓形彎道,并測量其對彎道內外側的壓力差,可得到流速,并進(jìn)而獲得流量值。
根據這個(gè)原理工作的流量計有:彎管流量計,環(huán)形管流量計利用流體動(dòng)量力矩原理的流量計:(渦輪式)
流體在遇到與流向呈一定角度的阻擋面時(shí),其動(dòng)壓能會(huì )在阻擋面上形成一個(gè)和流體流動(dòng)方向呈一定角度的力。將一組與流向呈一定角度的葉片固定在一個(gè)轉軸上形成一個(gè)渦輪(旋翼)時(shí),在流體作用下渦輪(旋翼)將獲得一個(gè)轉動(dòng)力矩并發(fā)生旋轉,其轉速與流速基本呈比例。測定轉速可得到流速,并進(jìn)而獲得流量值。
根據這個(gè)原理工作的流量計有:渦輪流量計,旋翼流量計利用改變流通面積原理的流量計:(面積式)
管道中的流體在流動(dòng)遇到阻檔時(shí),會(huì )在阻擋物前后形成一個(gè)壓力差,這個(gè)壓力差的大小與流體受到阻擋時(shí)的流通面積以及流速相關(guān),利用這個(gè)壓力差來(lái)推動(dòng)一個(gè)可移動(dòng)的阻擋物隨流量變化而移動(dòng)并改變流通面積,使阻擋物前后的壓力差保持一個(gè)常數,這時(shí)阻擋物所處的位置與流速相關(guān),由此可得到流速,并進(jìn)而獲得流量值。
根據這個(gè)原理工作的流量計有三種形式:
1、在錐形管道中放置浮子,浮子上升改變浮子與管道間的環(huán)形面積,是為浮子式轉子流量計;2、在直管中設一孔板,孔板中心放置一錐形浮子,浮子上升時(shí)改變浮子與孔板間的環(huán)形面積,是為沖塞式(錐形浮子形如塞子)轉子流量計;3、浮子為一活塞,在流體推動(dòng)下克服活塞另一端的彈簧力移動(dòng)的同時(shí),改變管道(活塞套)一側缺口的流通面積,是為活塞流量計。
利用流體振蕩原理的流量計:
這類(lèi)流量計分別使用了兩種*不同的工作原理
利用卡曼漩渦原理的流量計:流體在經(jīng)過(guò)一個(gè)柱狀物體時(shí),會(huì )在這個(gè)物體背向流體的兩側產(chǎn)生漩渦,當一側漩渦發(fā)育時(shí)會(huì )壓抑另一側的漩渦,當一側漩渦發(fā)育到一定程度時(shí)會(huì )脫離柱狀物體隨流體而去并在原位產(chǎn)生新的漩渦,同時(shí)另一側的漩渦因失去壓抑而發(fā)育,并壓抑新生的漩渦,上述過(guò)程在柱狀物兩側交替發(fā)生,發(fā)生的頻率與流體的流速相關(guān),檢測這個(gè)頻率可得到流速,并進(jìn)而獲得流量值。由于交替釋放的漩渦在后面的流體中象馬路兩側的物體一般排列,所以這種現象也被稱(chēng)作渦街。
根據這個(gè)原理工作的流量計稱(chēng)為渦街流量計或卡曼漩渦流量計。
利用旋進(jìn)型漩渦原理的流量計:在管道中設置一組扭曲葉片構成漩渦發(fā)生器,使流體經(jīng)過(guò)時(shí)發(fā)生旋轉,并在管道中心線(xiàn)附近形成漩渦,這個(gè)漩渦的一邊中心圍繞管道中心線(xiàn)旋轉,一邊隨流體前進(jìn)一邊擴大旋轉半徑形,使得漩渦中心成一個(gè)類(lèi)似錐形螺旋線(xiàn)的旋進(jìn)運動(dòng)。這時(shí)對于在漩渦發(fā)生器后方的管壁上的一個(gè)點(diǎn)來(lái)說(shuō),流經(jīng)的流體速度會(huì )發(fā)生一個(gè)周期性的變化,其頻率與流體的流速相關(guān),檢測這個(gè)頻率可得到流速,并進(jìn)而獲得流量值。
根據這個(gè)原理工作的流量計稱(chēng)為漩渦流量計或旋進(jìn)型漩渦流量計利用電磁感應原理的流量計:(電磁式)
通過(guò)磁場(chǎng)的導體會(huì )產(chǎn)生電勢,電勢的大小和通過(guò)導體通過(guò)磁場(chǎng)的速度相關(guān)。同樣在導電流體通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)也會(huì )在流體中形成電勢,在磁場(chǎng)強度和管道截面積一定的前提下,通過(guò)電極檢測流體所帶的電勢即可獲得流量。
根據這個(gè)原理工作的流量計有:電磁流量計。
利用流體與固體的熱能交換原理的流量計:(熱式)在流體中置一發(fā)熱物體,流體在經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì )帶走熱量。
當發(fā)熱物體溫度一定時(shí),流經(jīng)發(fā)熱物的流體前后溫度會(huì )有所不同,其溫度差與流經(jīng)發(fā)熱物的流體質(zhì)量相關(guān),檢測這個(gè)溫差可測得流量。同樣在保持溫差一定的情況下,通過(guò)檢測發(fā)熱物的溫度或加熱能量(電流)同樣可測得流量。利用這種原理的流量計一般稱(chēng)熱量式流量計。
當發(fā)熱物體被加熱的能量一定時(shí),發(fā)熱物的溫度與流經(jīng)發(fā)熱物的流體質(zhì)量相關(guān),同時(shí)發(fā)熱物的電阻率與其所具有的溫度相關(guān),檢測發(fā)熱物的溫度或者它的電阻值,同樣可測得流量。利用這種原理的流量計一般稱(chēng)熱導式流量計。
根據這個(gè)原理工作的流量計有:線(xiàn)風(fēng)速儀,托馬斯流量計,邊界層流量計利用能量波原理的流量計:
能量波在流體中傳播時(shí),傳播速度會(huì )隨流體運動(dòng)速度而改變;能量波在被流體中隨流體運動(dòng)的微小顆粒反射時(shí),其頻率會(huì )隨微小顆粒運動(dòng)速度而改變(多普勒頻移)。通過(guò)檢測流體流動(dòng)對能量波束(或脈沖)的作用即可獲得流量。
根據這個(gè)原理工作的流量計有:超聲波流量計,微波固體流量計利用科里奧利原理的流量計:
在一個(gè)轉動(dòng)中的輪盤(pán)中,當一個(gè)質(zhì)點(diǎn)從圓心沿著(zhù)半徑向邊沿運動(dòng)時(shí),會(huì )產(chǎn)生一個(gè)導致圓盤(pán)轉速下降的力。反之則會(huì )產(chǎn)生一個(gè)導致圓盤(pán)轉速上升降的力。這個(gè)力的大小和質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量以及運動(dòng)速度有直接關(guān)系。早系統研究這類(lèi)現象的人叫科里奧利,這個(gè)力也被稱(chēng)為科氏力。
將上述現象中的質(zhì)點(diǎn)運動(dòng)及軌跡換成管道及其中流動(dòng)的介質(zhì),將將上述現象中的轉動(dòng)限制在很小范圍內的來(lái)回轉動(dòng)。則根據科里奧利原理可知,當沿管道由圓心向外流動(dòng)時(shí),會(huì )產(chǎn)生一個(gè)使來(lái)回轉動(dòng)頻率下降的力。當沿管道向圓心流動(dòng)時(shí),會(huì )產(chǎn)生一個(gè)使來(lái)回轉動(dòng)頻率上升的力。這個(gè)力的大小和介質(zhì)的密度以及流速大小有直接關(guān)系。
制作一個(gè)使介質(zhì)向先下流動(dòng),然后再向上使流動(dòng)的管道,施加一個(gè)使管道下方來(lái)回震動(dòng)的,具有固定頻率的力,使管道下降段和上升段做來(lái)回圓周運動(dòng)。當管道中介質(zhì)流動(dòng)時(shí),由于科氏力的作用,管道下降段和上升段的震動(dòng)頻率與推動(dòng)管道震動(dòng)的頻率會(huì )產(chǎn)生一個(gè)相位差。這個(gè)相位差與介質(zhì)的密度、流速、以及管道形狀(流通面積)成一定的比例關(guān)系,檢出這個(gè)相位差,可以直接得到質(zhì)量流量。
根據這個(gè)原理工作的流量計,目前都稱(chēng)為質(zhì)量流量計。
質(zhì)量流量計
質(zhì)量流量計泛指可以直接測出質(zhì)量流量讀數的流量計。專(zhuān)指利用科里奧利原理的流量計。
質(zhì)量流量=密度×流速×流通面積?。∕=ρνA ),當式中的密度ρ由流量計自行檢測獲得時(shí),這種流量計就可以稱(chēng)為質(zhì)量流量計。
質(zhì)量流量計可分為直接式和間接式兩種:
直接式的工作原理往往和介質(zhì)的質(zhì)量(密度)相關(guān),即直接測出與ρν成比例的信號。目前運用較多的直接式質(zhì)量流量計有:利用科里奧利原理的質(zhì)量流量計和利用流體與固體的熱能交換原理的熱式流量計。前者只能用于液體介質(zhì)測量,后者多用于氣體介質(zhì)測量。
間接式則是在測流速的同時(shí)測量介質(zhì)密度,或者測量介質(zhì)的溫度、壓力并通過(guò)計算獲得介質(zhì)密度,并由密度、流速和流通面積推導出質(zhì)量流量。
在測量過(guò)程中,可以通過(guò)溫度、壓力推導出介質(zhì)密度,進(jìn)而得到質(zhì)量流量,但它的密度獲得是根據人為設定推導出來(lái)而不是直接測量出來(lái)的,所以用這種方式測量質(zhì)量流量的流量計并不是質(zhì)量流量計,通常稱(chēng)為帶溫度、壓力補償的流量計,或流量計算器。
應用
介質(zhì) 水; 溶液; 空氣; 油
Medien
低粘度油: ≤ 40 mm?/s (40 °C)
高粘度油: > 40 mm?/s (40 °C)
介質(zhì)溫度 [°C] -20...90
抗壓強度 [bar] 100
電氣數據
工作電壓 [V] 18...30 DC
電流損耗 [mA] < 100
防護等級 III
反相保護 是
開(kāi)機延遲時(shí)間 [s] 10
輸出
輸出數量 2
輸出信號 開(kāi)關(guān)信號; 模擬信號; 頻率信號; IO-Link;
(可配置)數字輸出數量 2輸出功能 常開(kāi)/常閉; (可設定參數)
開(kāi)關(guān)量輸出DC電壓降zui大值 [V] 2.5
開(kāi)關(guān)量輸出DC的持續電流負載 [mA] 250
模擬輸出數量 1
模擬電流輸出 [mA] 4...20; (可調整量程)
負載zui大值 [Ω] 350
電氣設計 PNP/NPN
短路保護 是
短路保護類(lèi)型 脈沖
過(guò)載保護 是
輸出頻率 [Hz] 0...1000
測量/設定范圍
探桿長(cháng)度L [mm] 45
操作模式 相對; 液體; 氣體
注意設定范圍
操作模式: 相對
液體
測量范圍 [m/s] 0.04...3
設定范圍 [m/s] 0...6
氣體介質(zhì)
測量范圍 [m/s] 2...100
設定范圍 [m/s] 0...200
溫度監控
測量范圍 [°C] -20...90
分辨率 [°C] 0.2
精度/偏差
流量監控