명사 및 용어
순간 흐름: 단위 시간 동안 파이프 횡단면을 통과하는 유체의 양 (m3/h, t/h) 입니다.
누적 흐름: 일정 기간 동안 파이프 횡단면을 통과하는 총 유체 양 (m3, t) 입니다.
유량계: 파이프의 유속을 측정하는 데 사용되는 측정기구를 유량계라고 합니다.
주요 품질 지표
흐름 범위: 측정 가능한 최대 및 최소 범위입니다. 오류는 허용 값을 초과하지 않습니다.
범위 및 범위 비율: 범위는 최대 흐름과 최소 흐름의 차이입니다. 거리 비율은 최대 유량과 최소 유량의 비율로, 거리라고도 합니다.
측정 오차
기본 오류:
정확도: 유량계는 측정된 흐름의 실제 값에 근접하는 기능을 유량계의 정확도라고 합니다.
정밀도 수준은 0. 1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 4.0 입니다.
반복성: 유량계가 동일한 조건에서 여러 번 측정한 후 표시된 값의 일관성은 계기의 임의 오류를 반영합니다.
측정 대상에 따라 닫힌 파이프와 열린 채널의 두 가지 유형이 있습니다.
계량목적에 따라 총량 측정과 유량 측정으로 나눌 수 있는데, 그들의 측정기는 각각 총량표와 유량계라고 한다.
측정 원리에 따르면 기계 원리, 열학 원리, 음향학 원리, 전기 원리, 광학 원리, 원자 물리 원리 등이 있다.
유량계 소개
유량 측정 방법과 기기는 여러 가지가 있다. 산업용 유량계는 100 여 가지가 있습니다. 이렇게 많은 품종이 있는 이유는 지금까지 어떤 유체, 어떤 거리, 어떤 유동 상태, 어떤 사용 조건에도 적합한 유량계를 찾지 못했기 때문이다.
현재 가장 유행하고 가장 광범위한 분류에 따라 각종 유량계의 원리, 특성, 응용 및 국내외 발전 상황을 각각 소개했다.
일련 번호 유량계 유형 글로벌 출력
백분율
1 차압 유량계 (오리피스, 벤츄리 튜브) 45 ~ 55%
2 플로트 유량계 (유리 로터 유량계라고도 함) 13 ~ 16%
3 체적 유량계 (타원, 허리 바퀴 및 나선형) 12 ~ 14%
4 터빈 유량계 9 ~ 1 1%
5 전자기 유량계 5 ~ 6%
6 유체 진동 유량계 (와류, 세차) 2.2 ~ 3%
7 초음파 유량계 (시차, 도플러) 1.6 ~ 2.2%
8 열 유량계 2 ~ 2.5%
9 코리올리 질량 유량계 0.9 ~ 1.2%
10 기타 유량계 (플러그인 유량계 1.6 ~ 2.2%)
1..1차압 유량계
차압식 유량계는 파이프에 설치된 유량 탐지기에서 발생하는 차압, 알려진 유체 조건, 감지기 및 파이프의 형상 치수를 기준으로 유량을 계산하는 계기입니다.
차압 유량계는 1 차 장비 (감지 슬라이스) 와 2 차 장비 (차압 변환 및 유량 표시 미터) 로 구성됩니다. 차압 유량계는 일반적으로 오리피스 유량계, 벤츄리 유량계, 평균 파이프 유량계 등과 같은 시편의 형태로 분류됩니다.
이차 설비는 각종 기계, 전자, 메카트로닉스 차압계, 차압 트랜스미터 및 유량 표시계이다. 유량 매개변수와 압력, 수위, 밀도와 같은 다른 매개변수를 측정할 수 있는 세 가지 유형 (직렬화, 보편화, 표준화) 의 높은 수준으로 발전했습니다.
차압 유량계의 검사 부품은 작동 원리에 따라 스로틀, 유압, 원심식, 동압두식, 동압두게인, 분사식으로 나눌 수 있습니다.
시편은 표준화도에 따라 표준과 비표준 두 가지 범주로 나눌 수 있다.
표준 시편이란 표준 문서에 따라 설계, 제조, 설치 및 사용되며 실제 유량 측정 없이 유량 값을 결정하고 측정 오차를 추정할 수 있습니다.
비표준 시편은 그다지 성숙하지 않아 아직 국제 표준에 포함되지 않았다.
차압 유량계는 가장 널리 사용되는 유량계로, 그 사용량은 각종 유량계 중 1 위이다. 최근 몇 년 동안, 각종 신형 유량계의 출현으로, 그 사용 비율은 점차 하락하지만, 여전히 가장 중요한 유량계 유형이다.
이점:
(1) 가장 널리 사용되는 오리피스 유량계 구조는 견고하고 성능은 안정적이며 수명이 길다.
(2) 응용범위가 넓어서 지금까지 유량계와 견줄 만한 것은 없다.
(3) 시범, 트랜스미터, 디스플레이 계기는 각각 다른 업체에서 생산하여 규모의 경제 생산을 용이하게 한다.
단점:
(1) 측정 정확도가 일반적으로 낮습니다.
(2) 범위가 좁고 보통 3:1~ 4:1;
(3) 현장 설치 조건에 대한 높은 요구 사항;
(4) 압력 손실 (오리피스, 노즐 등) 이 크다. ).
애플리케이션 개요:
차압 유량계는 단상, 혼합상, 청결, 더러움, 점성 등 파이프의 다양한 물체에 대한 유량 측정을 폐쇄하는 데 널리 사용됩니다. 작업 조건: 대기압, 고압, 진공, 상온, 고온, 저온 등. 직경: 몇 밀리미터에서 몇 미터까지; 유동 조건: 아음속, 음속, 맥동류 등. 각 공업 부문의 소모량은 유량계의 총 소모량의 약 1/4~ 1/3 을 차지한다.
1.2 플로트 유량계
플로트 유량계 (회전 유량계라고도 함) 는 가변 면적 유량계입니다. 상향식으로 팽창하는 수직 테이퍼 파이프에서 원형 단면의 부자의 중력은 수력에 의해 부담되어 부자가 테이퍼 파이프에서 자유롭게 오르내릴 수 있도록 합니다.
플로트 유량계는 차압 유량계에 이어 가장 널리 사용되는 유량계로, 특히 작은 흐름과 미세 유량에서는 더욱 그렇습니다.
80 년대 중반 일본 서유럽 미국의 판매액은 유량계의 15%~20% 를 차지했다. 우리나라 1.990 의 생산량은 1.2 ~ 1.4 만대로 추산되며, 이 중 95% 이상이 유리 테이퍼 튜브 플로트 유량계입니다.
특징:
(1) 유리 테이퍼 튜브 플로트 유량계는 구조가 간단하고 사용이 편리하지만 내압이 낮고 유리관 파열 위험이 높다는 단점이 있다.
(2) 소 구경, 저 유량에 적용;
(3) 압력 손실이 낮다.
1.3 체적 유량계
원칙
구조 용적 유량계는 측정 구성요소에 따라 타원형 기어 유량계, 스크레이퍼 유량계, 이중 회전자 유량계, 회전 피스톤 유량계, 왕복 피스톤 유량계, 디스크 유량계, 액체 씰 회전 실린더 유량계, 습식 가스 유량계 및 멤브레인 가스 유량계로 나눌 수 있습니다.
특성 (1) 측정 정확도가 높습니다.
(2) 파이프 라인 설치 조건은 측정 정확도에 영향을 미치지 않습니다.
(3) 고점도 액체를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.
(4) 범위가 넓다.
(5) 직접 판독 기기는 외부 에너지 없이 누적량과 총량을 직접 얻을 수 있어 명확하고 조작하기 쉽다.
단점:
(1) 결과는 매우 복잡합니다.
(2) 테스트된 미디어의 종류, 구경 및 작동 상태에는 큰 한계가 있습니다.
(3) 고온 및 저온 상황에는 적합하지 않습니다.
(4) 대부분의 장비는 깨끗한 단상 유체에만 적용됩니다.
(5) 소음과 진동.
용적식 유량계, 차압식 유량계, 플로트 유량계는 가장 많이 사용되는 3 가지 유량계로 분류되어 귀중한 매체 (석유 제품, 가스 등) 의 총량을 측정하는 데 자주 사용됩니다. ).
최근 공업국 PD 유량계 (가정용 가스계와 가정용 물시계 제외) 의 판매액은 유량계의13% ~ 23% 를 차지했다. 중국은 약 20%, 1990 (국산 가스계 제외) 생산량은 34 만 대로 추산되며, 이 중 타원형 기어와 허리바퀴는 각각 약 70% 와 20% 를 차지한다.
이점:
애플리케이션 개요:
1.4 터빈 유량계
터빈 유량계는 속도 유량계의 주요 유형이며, 다중 블레이드 로터 (터빈) 를 사용하여 유체의 평균 흐름을 느끼고 유량이나 총량을 추정하는 계기입니다.
일반적으로 센서와 디스플레이의 두 부분으로 구성되거나 전체로 만들 수 있습니다.
터빈 유량계, 용적 유량계 및 코리올리 질량 유량계는 반복성과 정확도가 가장 높은 세 가지 제품으로 불린다. 10 대 유량계 중 하나로, 그 제품은 이미 다품종, 다시리즈의 양산 규모로 발전했다.
이점:
(1) 고정밀, 모든 유량계 중 가장 정확한 유량계;
(2) 반복성이 좋다.
(3) 제로 드리프트, 강한 간섭 방지 능력;
(4) 범위가 넓다.
(5) 구조가 치밀하다.
단점:
(1) 오랫동안 보정 특성을 유지할 수 없습니다.
(2) 유체의 물리적 특성은 유동 특성에 큰 영향을 미친다.
애플리케이션 개요:
터빈 유량계는 석유, 유기액체, 무기액체, 액화기, 천연가스, 저온유체가 모두 유럽과 미국에 있는 측정 대상에 광범위하게 적용된다. 터빈 유량계의 소비량은 오리피스 유량계에 버금가는 것이다. 네덜란드에서만 2,600 여 대의 다양한 크기와 압력이 0.8~6.5MPa 에서 6.5MPa 까지의 가스 터빈 유량계가 가스관에 사용되어 우수한 천연가스계량기가 되었습니다.
1.5 전자기 유량계
전자기 유량계는 패러데이 전자기 감지 법칙에 따라 전도성 액체를 측정하는 기기이다.
전자기 유량계는 더러운 유량 및 부식성 유량 측정과 같은 다른 유량계가 적용하기 어려운 문제를 해결할 수 있는 일련의 우수한 특성을 가지고 있습니다.
1970 년대와 1980 년대에 전자기 유량이 크게 돌파되어 널리 사용되는 유량계가 되었으며, 그 유량계에서의 사용 비율은 계속 높아지고 있다.
이점:
(1) 측정 채널은 매끄러운 직선 파이프로 막히지 않으며, 고체 입자가 포함된 액체-고체 2 상 유체 (예: 펄프, 진흙, 하수 등) 를 측정하는 데 적합합니다.
(2) 유량 검사로 인한 압력 손실이 없어 에너지 절약 효과가 좋다.
(3) 측정된 볼륨 흐름은 유체 밀도, 점도, 온도, 압력 및 전도율 변화에 크게 영향을 받지 않습니다.
(4) 넓은 유량 범위, 넓은 기공 크기 범위;
(5) 부식성 유체를 사용할 수 있습니다.
단점:
(1) 석유 제품과 같이 낮은 전도율로 액체를 측정할 수 없습니다.
(2) 기포가 큰 가스, 증기 및 액체는 측정 할 수 없다.
(3) 고온에서 사용할 수 없습니다.
애플리케이션 개요:
전자기 유량계는 널리 사용되고 있으며, 대구경 계기는 배수 공사에 많이 쓰인다. 중소구경은 철강공업 용광로의 냉각수 제어, 제지공업 펄프액과 흑액 측정, 화학공업의 부식성 액체, 유색야금공업 펄프의 측정과 같이 자주 요구되거나 측정하기 어려운 경우에 쓰인다. 소구경과 소구경은 제약 공업, 식품공업, 생화학 등 위생 요구 사항이 있는 장소에서 자주 쓰인다.
1.6 와류 유량계
소용돌이 유량계는 유체에 유선형 소용돌이 발생기를 배치하고, 유체는 발생기의 양쪽에서 두 시리즈 규칙이 엇갈린 소용돌이 발생기를 번갈아 분리하여 방출하는 기기입니다.
소용돌이 유량계는 주파수 감지 방법에 따라 응력, 변형식, 접점식, 열식, 진동식, 광전식 및 초음파식으로 나눌 수 있습니다.
소용돌이 유량계는 가장 젊은 유량계이지만, 빠르게 발전하여 이미 범용 유량계가 되었다.
이점:
(1) 구조가 간단하고 견고하다.
(2) 적용 가능한 유체의 종류가 많다.
(3) 정확도가 높다.
(4) 범위가 넓다.
(5) 압력 손실이 적다.
단점:
(1) 낮은 레이놀즈 수 측정에는 적합하지 않습니다.
(2) 긴 직선 파이프 세그먼트가 필요하다.
(3) 계기 계수가 낮다 (터빈 유량계에 비해).
(4) 기기는 맥동 흐름과 다상 흐름에서의 응용 경험이 부족하다.
1.7 초음파 유량계
초음파 유량계는 유체 흐름이 초음파 빔 (또는 초음파 펄스) 에 미치는 영향을 감지하여 유량을 측정하는 기기입니다.
신호 감지 원리에 따라 초음파 유량계는 전파 속도 차이 방법 (직접 시차법, 시차법, 위상 차이 방법 및 주파수 차이 방법), 빔 오프셋 방법, 도플러 방법, 상호 상관 방법, 공간 필터 방법 및 잡음 방법으로 나눌 수 있습니다.
초음파 유량계는 전자기 유량계와 마찬가지로 계기 러너에 장애물이 없기 때문에 배리어 프리 유량계입니다. 유량 측정 문제, 특히 대구경 유량 측정에 적합한 유량계로, 최근 몇 년 동안 빠르게 발전한 유량계 중 하나입니다.
이점:
(1) 비접촉 측정에 사용할 수 있습니다.
(2) 유량 방해 측정 없음, 압력 손실 없음;
(3) 전도성이 없는 액체를 측정할 수 있는 것은 전자기 유량계의 보충으로 방해가 되지 않는다.
단점:
(1) 전파 시간법은 액체와 가스를 청소하는 데만 사용할 수 있습니다. 도플러 방법은 일정량의 떠다니는 입자와 거품이 들어 있는 액체를 측정하는 데만 사용할 수 있습니다.
(2) 도플러 방법의 측정 정확도가 높지 않다.
애플리케이션 개요:
(1) 전파 시간 방법은 깨끗한 단상 액체 및 가스에 적합합니다. 전형적인 응용으로는 공장에서 배출되는 액체, 낯선 액체, 액화천연가스 등이 있다.
(2) 고압 천연가스 분야에서 좋은 가스 응용 경험을 가지고 있다.
(3) 도플러법은 균일하지 않은 함량이 낮은 2 상 유체 (예: 처리되지 않은 하수, 공장 배출액, 더러운 공예액 등) 에 적용됩니다. 일반적으로 매우 깨끗한 액체에는 적용되지 않습니다.
1.8 코리올리 질량 유량계
코리올리 질량 유량계 (이하 CMF) 는 유체가 진동관에서 흐르면서 질량 흐름에 비례하는 코리올리력을 생성하는 직접적인 질량 유량계입니다.
중국에서 CMF 의 응용이 늦게 시작되었다. 최근 몇 년 동안, 몇몇 제조사 (예: 태행기구 공장) 가 자체 공급 시장을 개발하였다. 합자기업을 설립하거나 외국 기술 생산 시리즈 기구를 도입하는 제조업체도 몇 군데 있다.
1.9 오픈 채널 유량계
이전과는 달리 불완전한 파이프의 열린 채널에서 자유 면의 자연 흐름을 측정하는 유량계입니다.
가득 차지 않은 파이프 흐름을 개수로라고 하고, 개수로의 흐름을 측정하는 것을 개수로 유량계라고 합니다.
개수로 유량계는 원형 외에 U 자형, 사다리꼴 및 직사각형과 같은 다양한 모양을 가지고 있습니다.
열린 채널 유량계의 응용 장소는 도시 급수 및 전환 채널입니다. 화력 발전소의 전환 및 배수 채널, 하수 처리, 배수 채널 공업 광산 기업의 배수 및 수리 공사와 농업 관개 경로. 누군가 1995 세트를 추산하여 전체 유량계의 1.6% 를 차지했으며, 국내 응용은 아직 추산되지 않았다.
2 새로운 유량계 작동 원리 연구 개발
2. 1 정전기 유량계
도쿄공업대는 송유관 중 저전도 액체 유량을 측정하는 데 적합한 정전기 유량계를 개발했다.
정전기 유량계의 금속 측정관은 파이프 시스템과 절연되어 커패시턴스의 정전하를 측정하여 측정 튜브의 전하를 알 수 있다. 이들은 각각 구리, 스테인리스강, 플라스틱 등 내경이 4~8mm 인 측정관 기기에 대해 실제 유량 테스트를 실시했다. 실험에 따르면 유량과 전하 사이의 관계는 선형에 가깝다.
2.2 종합 효과표
기기의 작동 원리는 유체의 운동량과 압력으로 인한 계기강의 변형을 바탕으로 복합 효과의 변형을 측정하여 유량을 얻는 것이다. 이 기구는 GMI 공학관리대학원에서 개발하여 이미 두 개의 특허를 신청했다.
2.3 타코미터 유량 센서
그것은 러시아 과학공학센터의 공업기기회사가 공중부양효과 원리에 따라 개발한 것이다. 이 기구는 이미 여러 분야에 성공적으로 적용되었으며 (예: 원자력 발전소에 2000 여 대가 설치되어 있어 온수 유량을 8 년 동안 측정하는 데 사용됨), 현재 응용 분야를 확장하기 위해 지속적으로 개선되고 있다.
여러 유량계의 응용 및 개발 동향
3. 1 코리올리 질량 유량계 (CMF)
외국에서는 30 여 개 시리즈의 CMF 를 개발했으며, 각 시리즈에서 개발된 기술 중점은 흐름 감지 측정 튜브의 구조 설계 혁신입니다. 장비의 제로 안정성과 정확성을 향상시킵니다. 측정 튜브의 처짐을 증가시키고 감도를 향상시킵니다. 측정관의 응력 분포를 개선하고 피로 손상을 줄이며 진동 방해 방지 능력을 향상시킵니다.
3.2 전자기 유량계 (EMF)
1950 년대 초 전동력이 공업 응용에 들어간 이래 그 응용 분야는 날로 확대되고 있다. 80 년대 후반부터 EMF 는 각국 유량계 판매액의 16%~20% 를 차지했다.
중국은 요 몇 년 동안 발전이 매우 빨라서 1994 의 판매량은 6500~7500 대로 추산된다. 국내에서 이미 최대 직경 2~6m 의 ENF 를 생산해 3 m 직경을 검증하는 장비 능력을 갖추고 있다
3.3 와류 유량계 (USF)
USF 는 1960 년대 말 산업응용에 들어갔고, 80 년대 말 이후 각국의 유량계 매출의 4 ~ 6% 를 차지했다. 1992 전 세계 판매량은 354800 대로 추산되며, 같은 기간 국내 제품은 8000~9000 대로 추산된다.
4 결론
위에서 볼 수 있듯이 유량계는 오늘날 성숙해지고 있지만 그 유형은 여전히 매우 다양하며 어떤 상황에도 적합한 유량계는 없습니다.
각 유량계에는 적용 범위와 한계가 있습니다. 이를 위해서는 다음이 필요합니다.
(1) 기기를 선택할 때는 기기뿐만 아니라 테스트된 대상에도 익숙해야 하며, 다른 요소도 고려해야 측정이 정확해집니다.
(2) 기존의 기초 위에서 더욱 완벽해지도록 새로운 기구를 개발하기 위해 노력한다.
흐름 관련 물리적 매개변수
유량 측정 및 계산에서 유체의 물리적 특성 (유체 특성) 중 일부는 유량 측정의 정확도와 유량계 선택에 큰 영향을 미칩니다. 이러한 물리적 매개변수의 기본 개념과 몇 가지 간단한 공식만 소개하겠습니다. 자세한 데이터는 관련 설명서를 조회해야 합니다.
1. 유체 밀도
유체의 밀도는 다음 공식에 의해 정의됩니다
ρ--유체 밀도, kg/m3;
M--유체의 질량, kg;
V--유체 볼륨, m3.
(1) 액체의 밀도
압력이 변하지 않을 때 액체 밀도는 다음과 같이 계산됩니다.
ρ--온도 t 에서 액체의 밀도, kg/m3;
ρ 20-20 ℃에서 액체의 밀도, kg/m3;
μ--액체의 부피 팽창 계수, 1/℃;
T-액체의 온도, ℃입니다.
온도가 변하지 않을 때 액체 밀도는 다음과 같이 계산됩니다.
ρ1--압력 P 1 액체 밀도, kg/m3;
ρ 0--압력 P0 하에서 액체의 밀도; 킬로그램/입방 미터;
β--액체의 체적 압축 계수1/MPa;
P0, p 1- 액체 압력, Mpa.
일반적으로 압력 변화는 액체의 밀도에 거의 영향을 주지 않으며 5Mpa 이하에서는 무시할 수 있지만 탄화수소의 경우 저압 상태에서도 압력 교정을 수행해야 합니다.
(2) 가스의 밀도
작업 조건에서 건조 가스의 밀도 계산 공식은 다음과 같습니다.
ρ--작업 조건에서 건조 가스의 밀도, kg/m3;
ρ n-표준 상태에서 건기의 밀도 (293. 15k, 10 1.325kPa), KG/M3;
P--작동 조건 하에서 가스의 절대 압력, kPa；;
Pn-표준 상태의 절대 압력,101.325kpa;
T--작동 상태에서 가스의 절대 온도, k;
Tn-표준 상태의 절대 온도, 293.15k; 을 눌러 섹션을 인쇄할 수도 있습니다
Zn--표준 상태에서 가스의 압축성;
Z 는 작동 조건에서 가스의 압축성입니다.
2. 유체 점도
유체 자체는 입자의 상대적 슬라이딩을 방해하는 성질을 유체의 점도라고 합니다. 유체의 점도는 점도로 측정됩니다. 같은 유체의 점도는 유체의 온도와 압력에 따라 변한다. 일반적으로 온도가 높아지면 액체의 점도가 낮아지고 가스의 점도가 증가합니다. 액체의 점도는 매우 높은 압력에서만 압력 교정을 하면 되고, 기체의 점도는 압력과 온도와 밀접한 관련이 있다. 유체 점도를 특성화하는 두 가지 일반적인 방법이 있습니다.
(1) 동점도
η--유체 역학 점도, Pa? S;
τ--단위 면적당 내부 마찰, pa;
-속도 구배, 1/ 초;
U--유체 속도, 미터/초;
H--두 유체 사이의 거리, m.
(3) 운동 점도가 있는 유체의 동력 점도와 밀도의 비율을 운동 점도라고 합니다.
V--동점도 m2/s
3. 열 팽창률
열팽창 계수는 유체 온도 변화 1? C 볼륨의 상대 변화율이 다음과 같을 때:
β--유체의 열팽창 계수, 1/℃;
V--유체의 원래 부피, m3;
V-온도 변화로 인해 팽창하는 유체 부피, m3;
T- 유체 온도 변화 값,℃.
4. 압축 계수
압축 계수는 온도가 변하지 않고 압력이 변할 때 유체 볼륨의 변화율입니다.
K--유체의 압축성,1/pa;
V 는 압력이 p 일 때의 유체 부피 m3 입니다.
P- 압력 증가? 압력 하에서 유체 부피의 변화, m3.
5. 레이놀즈 수
레이놀드 수는 유체 관성력과 점성 힘의 비율을 나타내는 치수 없는 양으로서 다음과 같이 정의됩니다.
V--유체의 평균 속도, m/s;
L 은 원형 파이프의 파이프 내부 지름 값, M;
인수-유체의 동점도, m2/s
레이놀즈 수는 흐름 상태를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 일반적으로 레이놀즈 수 Re < 2300 은 층류, Re = 2000 ~ 4000 은 전이, Re > 4000 은 난류입니다.
쓸 수 있기를 바랍니다.