從煉油廠到自動(dòng)售貨機(jī)等工業(yè)應(yīng)用要求具有的溫度、壓力 和流量測(cè)量,以控制復(fù)雜以及簡(jiǎn)單過(guò)程。例如,在食品行業(yè),產(chǎn)品裝瓶和裝罐的流量控制會(huì)直接影響利潤(rùn),因此必須zui大程度降低流量測(cè)量誤差。類(lèi)似地,封閉運(yùn)輸應(yīng)用——比如石油工業(yè)中油罐和油罐車(chē)之間的原油和成品油交換——需要高精度測(cè)量。
顯示采用流量計(jì)和執(zhí)行器控制液體流速的基本過(guò)程控制系統(tǒng)。在zui低的水平處,諸如溫度、流速和氣體濃度等過(guò)程變量通過(guò)輸入模塊監(jiān)控,該模塊通常是可編程邏輯控制器(PLC)的一部分。這些信息由比例-積分-微分(PID)環(huán)路在內(nèi)部處理。PLC利用這些信息來(lái)設(shè)置輸出,控制穩(wěn)態(tài)過(guò)程。過(guò)程數(shù)據(jù)、診 斷和其他信息可向上傳遞至操作層,而命令、參數(shù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可向下傳遞至傳感器和執(zhí)行器。
測(cè)量和控制液體流速的基本系統(tǒng)
采用多種不同技術(shù)測(cè)量流速,包括差壓、科氏力、超聲和電磁等。zui常用的是差壓流量計(jì),但它們對(duì)系統(tǒng)中的壓力變化較為敏感??剖狭髁坑?jì)具有zui高的精度(高達(dá) 0.1%),但它們體積較大且成本高昂。超聲流量計(jì)通常體積較小、成本較低,但精度有限(典型值為 0.5%)。超聲流量計(jì)采用無(wú)創(chuàng)測(cè)量技術(shù), 提升可靠性的同時(shí)zui大程度減少了隨時(shí)間變化的檢測(cè)要素的影響,但無(wú)法用于臟水或遭到污染的液體。
電磁流量計(jì)也能提供無(wú)創(chuàng)檢測(cè)。這些設(shè)備可用于酸性、堿性和離子液體——這些液體的電導(dǎo)率范圍為 10 S/m至 10–6 S/m,并且可以是干凈、骯臟、腐蝕性、侵蝕性或粘性的液體或漿體,但不適用于碳?xì)浠衔锘驓怏w流量測(cè)量。它們能夠針對(duì)直徑小至大約 0.125 英寸、zui大容量為 10 立方英尺的低流速和高流速提供相對(duì)較高的系統(tǒng)精度(0.2%),并且哪怕在更低的流速下也能保持讀數(shù)的可重復(fù)性。它們可以測(cè)量雙向流量,即上游或下游。
雙向流量測(cè)量
電磁流量計(jì)采用法拉第電磁感應(yīng)定律,該定律指出,在磁場(chǎng)中移動(dòng)的導(dǎo)體將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。液體可看作導(dǎo)體;磁場(chǎng)由流管外的通電線圈產(chǎn)生。感應(yīng)電壓幅度直接與導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度和導(dǎo)體類(lèi)型、流管直徑以及磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。
法拉第定律在數(shù)學(xué)上可以表示為:E = kBLV
其中,V表示導(dǎo)電流體的運(yùn)動(dòng)速度;B表示磁場(chǎng)強(qiáng)度;L表示拾取電極之間的間距;E表示電極兩端測(cè)得的電壓;k為常數(shù)。B、L和k可以是固定值,也可以進(jìn)行校準(zhǔn),從而等式簡(jiǎn)化為:E ∝ V。
電磁流量計(jì)
流過(guò)勵(lì)磁線圈的電流產(chǎn)生受控磁場(chǎng)。勵(lì)磁波形是電磁流量計(jì)的一個(gè)重要方面,在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)使用多種類(lèi)型,包括低頻矩形波、電力線頻率正弦波、雙頻波和可編程脈沖寬度。表2 顯示各種傳感器線圈的勵(lì)磁波形。
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