流量檢測儀表

1、第五節(jié) 流量檢測儀表,一、概述 流量是指單位時間內(nèi)流動介質(zhì)流經(jīng)管道（或通道，統(tǒng)稱流道）中某截面的數(shù)量，也稱瞬時流量。而在某一段時間內(nèi)流過的流體總和，即瞬時流量在某一段時間內(nèi)的累積值，稱為累積流量,第五節(jié) 流量檢測儀表,體積流量 單位為質(zhì)量流量 單位為,第五節(jié) 流量檢測儀表,流量檢測方法的分類體積流量 直接

2、法 （容積法）直接測出 在單位時間內(nèi)以標準固定體積對流動介質(zhì)連續(xù)不斷地進行度量，以排出流體固定容積數(shù)來計算流量。 橢圓齒輪 腰輪 刮板 旋轉(zhuǎn)活塞,,精度較高,第五節(jié) 流量檢測儀表,間接法 （速度法） 測量平均流速節(jié)流式 力學(xué)轉(zhuǎn)子 力學(xué)渦輪

3、 力學(xué)電磁 電學(xué)超聲波 聲學(xué)渦街 力學(xué)熱線風(fēng)速 熱學(xué)激光多普勒 光學(xué),第五節(jié) 流量檢測儀表,質(zhì)量流量直接式：渦輪轉(zhuǎn)矩式質(zhì)量流量計 科

4、里奧利質(zhì)量流量計間接式：差壓流量計與密度計組合 差壓流量計與速度流量計組合 靶式流量計與速度流量計組合補償： 用壓力、溫度補償,第五節(jié) 流量檢測儀表,二、節(jié)流式流量計 根據(jù)節(jié)流原理，當流體流經(jīng)節(jié)流元件（阻力件）時，在節(jié)流元件兩端產(chǎn)生差壓，該差壓的大小與流量（流速）成正比。作為流量測量的節(jié)流元件有標準節(jié)流元件和特殊節(jié)流元件，其中標準節(jié)流元件有標準孔板、標準噴嘴

5、、標準文丘里管,第五節(jié) 流量檢測儀表,檢測原理（主要討論標準孔板的原理）設(shè)流體在水平管中沿軸線方向穩(wěn)定流動，流體不對外作功，和外界沒有熱量交換，流體本身也沒有穩(wěn)定變化。對于不可壓縮理想流體，則根據(jù)伯努利方程 設(shè)m＝d/D，收縮系數(shù)μ＝A2/A0 則,第五節(jié) 流量檢測儀表,因為流束最小截面2的位置隨流速而變，實際取 壓點的位置是固定的，當用固定取壓點處 ， 代替 ， 時，需引入一個取壓系數(shù)

6、 則 令 ，流量系數(shù)為：,第五節(jié) 流量檢測儀表,于是流體流量為： 流量方程式中的流量系數(shù)а也可用流出系數(shù)C來代替，C的定義是 式中 漸近速度系數(shù) 顯然C是實際流量系數(shù)與取μ和 均為1的流量系數(shù)的比值。這樣把收縮系數(shù)和取壓系數(shù)的影響統(tǒng)一歸到一個參數(shù)流出系數(shù)C,第五節(jié) 流量檢測儀表,對于可壓縮流體， 則引入一個

7、膨脹系數(shù)ε流量方程式的討論流量系數(shù)а（或流出系數(shù)C） 與節(jié)流元件形式（m）、取壓方式、Re，β，管 道情況等有關(guān),第五節(jié) 流量檢測儀表,取壓方式 取壓方式(即取壓點的位置)不同,流量系數(shù)不同， 目前主要的取壓方式有：角接取壓、法蘭取壓、 取壓法 雷諾數(shù) 表示了流體的流動狀態(tài)，對于給定的流體和流動條 件，它反映了流體的流動速度,,,第五節(jié) 流量檢測儀表,直徑比 只要直徑比值一定，則

8、流量系數(shù)只是雷諾數(shù)的函數(shù)管壁粗糙度 對于標準孔板的流量系數(shù)，角接取壓法是在相對平 均粗糙度K/D≤3．8×10的管道中測定的，法蘭取 壓法和 取壓法是在K/D≤10×10的管道中測定 的，其中是管道內(nèi)壁絕對平均粗糙度 K是管道內(nèi)壁 絕對平均粗糙度,,,,,第五節(jié) 流量檢測儀表,可膨脹系數(shù)ε 對可壓縮流體，需進行修正。對于標準節(jié)流裝 置，ε與 ，β，κ有關(guān)節(jié)流件的開孔面積

9、 與材料的熱膨脹系數(shù)λ 管道和孔板的開孔直徑一般是在20℃時的值， 當穩(wěn)定發(fā)生變化時，其直徑也要變化。 孔板： 管道：,,第五節(jié) 流量檢測儀表,流體密度ρ 流量方程式中所用的密度是指被測介質(zhì)在節(jié)流 元件前的工作狀態(tài)（溫度、壓力）下的值。當 工作時實際流體密度與設(shè)計時不同時，應(yīng)進行 修正 式中在右上角加“′”的 符號表示實際工作狀態(tài)下

10、 的密度和流量，無上標 “′”的表示設(shè)計值,,,第五節(jié) 流量檢測儀表,壓力損失 流體通過節(jié)流元件時，一部分能量用來克服摩擦阻力和消耗在節(jié)流件后形成渦流上，而通過節(jié)流元件流體的靜壓力并不能完全恢復(fù)，可按下式估算： 說明β越小， 越大,第五節(jié) 流量檢測儀表,標準節(jié)流裝置 節(jié)流裝置包括節(jié)流件、取壓裝置和符合要求的前、后直管段標準節(jié)流件——孔板

11、 按照國際GB2624－93規(guī)定標準取壓裝置直流段,孔板流量計,第五節(jié) 流量檢測儀表,節(jié)流式流量計（特點）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠管徑D＝50～1000mm量程比3：1幾乎能測各種工況下的介質(zhì)， 但不能有臟污物，流體必須 是牛頓流體,標準孔板,第五節(jié) 流量檢測儀表,標準節(jié)流裝置的設(shè)計與計算 已知管道內(nèi)徑，節(jié)流件開孔直徑，取壓方式，被測流體參數(shù)等必要條件，根據(jù)所測得的差壓值，計算被測流體的流量 已知管道內(nèi)徑，被測

12、流體參數(shù)，預(yù)計的流量范圍以及其他必要條件，要求選擇適當?shù)牧髁繕顺呱舷蕖⒉顗荷舷?、?jié)流裝置的形式，并確定節(jié)流件的開孔直徑,第五節(jié) 流量檢測儀表,三、轉(zhuǎn)子流量計 又稱恒壓降變面積流量計，適用 于中小流量。檢測原理 流體在錐形管中自下而上流動， 其中的浮子（轉(zhuǎn)子）將穩(wěn)定在 某一個位置,模型演示,第五節(jié) 流量檢測儀表,對浮子受力分析：A0—環(huán)狀流通面積；Af—浮力面積（最大）C—阻力系數(shù),,,

13、第五節(jié) 流量檢測儀表,對流量方程各參數(shù)的討論 流量系數(shù) 流量系數(shù)與錐形管的錐度，浮子的幾何形狀以及被測流體的雷諾數(shù)等因素有關(guān) 流體密度 流量刻度與流體密度有關(guān)，出廠時流體是用在標準狀態(tài)（20℃，760mmHg）下用水和空氣進行標定的，若使用的流體密度不一樣，需要進行刻度修正,,,第五節(jié) 流量檢測儀表,信號轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)子流量計根據(jù)顯示方式的不同可分為兩類：直接指示型的轉(zhuǎn)子流量計電遠傳轉(zhuǎn)子流量計,轉(zhuǎn)子流量計,第五

14、節(jié) 流量檢測儀表,轉(zhuǎn)子流量計的特點 主要適用于中小管徑、較低雷諾數(shù)的中小流量的檢測；結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，工作可靠，儀表前直管段長度要求不高；基本誤差約為儀表量程的±1～2%，量程比可達10︰1；易受工作介質(zhì)密度，粘度，純凈度等影響,第五節(jié) 流量檢測儀表,四、渦街流量計 渦街流量計也稱漩渦流量計漩渦流量計有兩種：一種是應(yīng)用自然振蕩的卡門漩渦列原理而制成的稱為卡門漩渦流量計；另一種是應(yīng)用強迫振蕩的漩渦旋進原理而制成

15、的稱為旋進式漩渦流量計,第五節(jié) 流量檢測儀表,檢測原理（卡門漩渦流量計）若在流體中垂直于流向放置一個圓柱體或棱柱體，在它下游兩側(cè)就會交替出現(xiàn)漩渦，兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反，并輪流地從柱體上分離出來，這兩排平行的非對稱的漩渦列稱為卡門渦街。漩渦發(fā)生體是漩渦流量計的核心。漩渦發(fā)生體的形狀主要有圓柱形、方柱形和三角柱形，也有組合式的。,第五節(jié) 流量檢測儀表,漩渦頻率的檢測 漩渦頻率的檢測有很多，一般與漩渦發(fā)生體形狀有關(guān)熱電絲—

16、—圓柱體熱敏電阻——三角柱壓電元件——組合式超聲波檢測元件——三角柱,第五節(jié) 流量檢測儀表,渦街流量計的特點 精度高 0.2～1.0%。量程比100：1～20：1。幾乎不受流體性質(zhì)變化的影 響結(jié)構(gòu)簡單。頻率輸出，便于數(shù)字化測量，f與v成正比,渦街和旋進流量計,第五節(jié) 流量檢測儀表,五、電磁流量計檢測原理：基于電磁感應(yīng)定律 當導(dǎo)電流體（相當于導(dǎo)體）在磁場中作垂直于磁場方向流動而切割磁力線時，在兩電極上也

17、會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其方向由右手定則判斷，其大小為： 因為 ，則,,,,k是儀表常數(shù),第五節(jié) 流量檢測儀表,電磁流量計的結(jié)構(gòu)磁路系統(tǒng)：直流磁場簡單，但使管道中的導(dǎo)電液體電解、電極極化常采用交流B＝Bmsinωt交變磁場按勵磁繞組不同主要有兩種結(jié)構(gòu)：集中繞組；分組繞組式。測量管：用不導(dǎo)磁，低導(dǎo)電率，低導(dǎo)熱率具有一定強度，讓被測流體通過，不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料,第五節(jié) 流量檢測儀表,電極：測量

18、感應(yīng)電勢襯里：直接接觸被測介質(zhì)，主要作用是增加測量管的耐磨與耐蝕性，防止感應(yīng)電勢被金屬測量管管壁短路 外殼：一般用鐵磁材料制成，它是保護勵磁線圈的外罩，并可隔離外磁場的干擾 轉(zhuǎn)換電路：流體流動產(chǎn)生的感應(yīng)電勢十分微弱，而且各種干擾因素的影響也很大，轉(zhuǎn)換電路的目的是將感應(yīng)電勢放大并能抑制主要的干擾信號,第五節(jié) 流量檢測儀表,電磁流量計的轉(zhuǎn)換電路 主要由前置放大、差動交流放大、高通濾波、采樣電路和差動直流放大等部分組成,第五節(jié)

19、 流量檢測儀表,電磁流量計的特點：測量導(dǎo)管中無可動部件，壓力損失小，并可測含有雜物、懸浮物等流體的流量。只要流體導(dǎo)電，結(jié)果與流體的溫度、壓力、密度、粘度無關(guān)。量程比較寬10：1。反應(yīng)速度快，可測脈動流量。,電磁流量計,第五節(jié) 流量檢測儀表,四、容積式流量計常見的容積式流量計有：橢圓齒輪流量計、腰輪(羅茨)流量計、刮板流量計、活塞式流量計、濕式流量計及皮囊式流量計等 它是使被測流體充滿具有一定容積的空間，然后再把這部分流體

20、從出口排出,第五節(jié) 流量檢測儀表,檢測原理流量計內(nèi)部有1～2個轉(zhuǎn)子，在流入口流體壓力作用下使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，使流體從流入口流向流出口。設(shè)轉(zhuǎn)子與流量計殼體之間的容積已知，則通過測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，就可得知流體流經(jīng)流量計的流量；如果測出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的次數(shù)，就可獲得流體的總體積。,模型演示,第五節(jié) 流量檢測儀表,橢圓齒輪流量計刮板流量計,第五節(jié) 流量檢測儀表,容積式流量計的工作特性 容積式流量計的工作特性與流體的粘度

21、、密度以及工作溫度、壓力等因素有關(guān)，相對來說，粘度的影響要大一些 信號轉(zhuǎn)換 就地顯示 遠傳顯示,第五節(jié) 流量檢測儀表,容積式流量計的工作特點：精度高，可達0.2～0.5%，用于企業(yè)管理和商品銷售。主要測高粘度流體，測總流量。量程比10：1。對直管段無要求。小流量時泄漏大，使讀數(shù)偏低。被測流體要求清潔，否則易堵或磨損。,第五節(jié) 流量檢測儀表,七、質(zhì)量流量計 質(zhì)量流量的檢測方法主要有三大類 ：直接式間接式

22、補償式,第五節(jié) 流量檢測儀表,直接式質(zhì)量流量計 直接式質(zhì)量流量檢測方法有許多種，如由孔板和定量泵組合實現(xiàn)的差壓式方法；由兩個用彈簧連接的渦輪構(gòu)成的渦輪轉(zhuǎn)矩式方法；應(yīng)用麥納斯效應(yīng)的檢測方法和基于科里奧利力的檢測方法等,第五節(jié) 流量檢測儀表,間接式質(zhì)量流量計 間接式質(zhì)量流量計實際上就是組合式質(zhì)量流量計，它是在管道上串聯(lián)多個(常見的是兩個)檢測元件(或儀表)，建立各自的輸出信號與流體的體積流量、密度等之間的關(guān)系，通過組合，

23、聯(lián)立求解方程間接推導(dǎo)出流體的質(zhì)量流量,第五節(jié) 流量檢測儀表,主要的組合方式有：差壓式流量計與密度計組合方式 體積式流量計與密度計組合方式 差壓式流量計或靶式流量計與體積式流量計或速度式流量計組合方式補償式質(zhì)量流量計,第五節(jié) 流量檢測儀表,八、其他流量計 渦輪流量計 渦輪流量計是從葉輪流量計（水表）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的當流體流經(jīng)渦輪時，由于流體的沖擊作用，將使渦輪發(fā)生旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動的頻率與流量等相關(guān),第五節(jié) 流量檢測儀表,渦輪

24、流量計主要由渦輪、導(dǎo)流器、磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器、放大與信號變換。磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器是將渦輪轉(zhuǎn)換成電脈沖數(shù)，這是渦輪流量計的關(guān)鍵部分。葉輪用磁性的不銹鋼做，管道外裝上傳感器，它由磁鋼和線圈組成。當葉片轉(zhuǎn)動時周期也改變檢測器中磁路的磁阻，使通過感應(yīng)線圈的磁通量隨之變化。這樣，在感應(yīng)線圈的兩端即感應(yīng)出脈沖信號。,第五節(jié) 流量檢測儀表,精度較高0.5級，常作標準表。量程比較大10：1。適用于清潔介質(zhì)（一般要裝過濾器）。周圍不能有強磁場。介質(zhì)

25、的密度、粘度 變化對測量結(jié)果有影響。反應(yīng)迅速，可測脈動流量。,第五節(jié) 流量檢測儀表,超聲波流量計聲波在靜止流體中的傳播速度與流動流體中的傳播速度不同。超聲波的接收和發(fā)射稱換能器，換能器既可兼作聲波的收和發(fā)，也可以分開進行。,第五節(jié) 流量檢測儀表,實際應(yīng)用如下幾種形式。時差法通過測量超聲波脈沖順流和逆流時傳播的時間差來得到流體的流速。當超聲波傳播方向與管道軸線成θ角時，可以得到流速v與時差Δt之間的關(guān)系為：

26、存在問題：c受流體溫度影響大。 Δt數(shù)量級小，要求電子精度高，限制了 測量下限。,,第五節(jié) 流量檢測儀表,相位差法換能器發(fā)射連續(xù)超聲脈沖或者周期較長的脈沖波列，測量順流和逆流發(fā)射時所接收到信號之間的相位差避免了Δt小， 較大，有利于提高測量精度但c的影響仍較大。頻率法它是通過測量順流和逆流時超聲脈沖的重復(fù)頻率來測量流量的。,,,,第五節(jié) 流量檢測儀表,發(fā)射器T發(fā)出一個超聲脈沖