過程參數(shù)檢測及儀表課件第6章 流量檢測

1、第六章第六章 流體流量的測量方法流體流量的測量方法 流量是工質(zhì)熱力狀態(tài)的主要參數(shù)之一。流量是工質(zhì)熱力狀態(tài)的主要參數(shù)之一。一、流量的幾個名詞概念：一、流量的幾個名詞概念：1 瞬時流量：瞬時流量：單位時間內(nèi)通過某一截面的流體數(shù)量單位時間內(nèi)通過某一截面的流體數(shù)量2 積分流量或累積流量：積分流量或累積流量：一段時間內(nèi)流過某一截面一段時間內(nèi)流過某一截面流體的總量，是瞬時流量對該段時間的積分流體的總量，是瞬時流量對該段時間的積分3平均流量：平均流量：流過的總量除以時間流過的總量除以時間質(zhì)量流量質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)流過的質(zhì)量，：單位時間內(nèi)流過的質(zhì)量，qm體積流量體積流量(qv）：單位時間內(nèi)流過的體積，）：單

2、位時間內(nèi)流過的體積，qm qv 為流體密度。為流體密度。 給出給出體積流量體積流量，須指明，須指明流體狀態(tài)流體狀態(tài)（變化）。尤變化）。尤其在測氣體時，常將其體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下其在測氣體時，常將其體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量的體積流量qvn qv/ n四部分四部分傳感器：傳感器：將流量將流量Q Q（q qm m或或q qV V）轉(zhuǎn)換成與流量有）轉(zhuǎn)換成與流量有關(guān)的某個物理量，如差壓、速度等。關(guān)的某個物理量，如差壓、速度等。信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換裝置：將輸出量轉(zhuǎn)成裝置：將輸出量轉(zhuǎn)成電信號電信號。顯示積算顯示積算裝置：直接顯示瞬時流量或?qū)λ矔r裝置：直接顯示瞬時流量或?qū)λ矔r流量積分得到累積流量。流

3、量積分得到累積流量。二、流量測量方法可歸結(jié)為二、流量測量方法可歸結(jié)為容積法、速度法和質(zhì)量式容積法、速度法和質(zhì)量式第一節(jié)第一節(jié) 容積式流量測量方法容積式流量測量方法一一 工作原理：工作原理：如果使流體以固定的、已知大小的如果使流體以固定的、已知大小的體積體積V逐次從流量計中排放流出，則計數(shù)單位時逐次從流量計中排放流出，則計數(shù)單位時間內(nèi)排放次數(shù)就可以求得通過儀器的體積流量。間內(nèi)排放次數(shù)就可以求得通過儀器的體積流量。這就是容積法的工作原理：這就是容積法的工作原理： qvnV 二二 常用的容積流量計及具體工作原理常用的容積流量計及具體工作原理： 標(biāo)準(zhǔn)體積管、橢圓齒輪流量計，腰輪流量計，刮標(biāo)準(zhǔn)體積管、橢

4、圓齒輪流量計，腰輪流量計，刮板式流量計，濕式氣體流量計等板式流量計，濕式氣體流量計等第一節(jié)第一節(jié) 容積式流量測量方法容積式流量測量方法1 橢圓齒輪流量計：齒輪旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)一周，排出橢圓齒輪流量計：齒輪旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)一周，排出四份齒輪和儀表殼體之間形成的月牙空腔容積四份齒輪和儀表殼體之間形成的月牙空腔容積的液體。因此只有測出齒輪的轉(zhuǎn)速就能知道流的液體。因此只有測出齒輪的轉(zhuǎn)速就能知道流體的容積流量。體的容積流量。2 腰輪流量計：通過殼體外軸上的一對嚙合齒輪腰輪流量計：通過殼體外軸上的一對嚙合齒輪帶動兩腰輪，排出流量。可用來測液體，氣體。帶動兩腰輪，排出流量?？捎脕頊y液體，氣體。3 刮板式流量計：轉(zhuǎn)子帶動

5、刮板在凸輪外緣滾動，刮板式流量計：轉(zhuǎn)子帶動刮板在凸輪外緣滾動，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周就有計量容積液體排出。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周就有計量容積液體排出。4 濕式流量計用于實驗室氣體容積流量測量。氣濕式流量計用于實驗室氣體容積流量測量。氣體從水面下中心位置氣體入口進(jìn)入，推動轉(zhuǎn)翼體從水面下中心位置氣體入口進(jìn)入，推動轉(zhuǎn)翼轉(zhuǎn)動，從氣體出口排出。轉(zhuǎn)動，從氣體出口排出。二二 常用的容積流量計及具體工作原理常用的容積流量計及具體工作原理第一節(jié)第一節(jié) 容積式流量測量方法容積式流量測量方法1橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計每轉(zhuǎn)一每轉(zhuǎn)一周，兩周，兩個齒輪個齒輪共送出共送出四個標(biāo)四個標(biāo)準(zhǔn)體積準(zhǔn)體積的流體。的流體。三、圖示三、圖示2 2腰輪流

6、量計（羅茨流量計）腰輪流量計（羅茨流量計）腰輪上沒有齒，它們不是腰輪上沒有齒，它們不是直接相互嚙合轉(zhuǎn)動，而是直接相互嚙合轉(zhuǎn)動，而是通過按裝在體外的傳動齒通過按裝在體外的傳動齒輪組進(jìn)行傳動輪組進(jìn)行傳動第一節(jié)第一節(jié) 容積式流量測量方法容積式流量測量方法1 適用于小口徑流量和高粘度流體流量的測量。適用于小口徑流量和高粘度流體流量的測量。2 慣性較大，動態(tài)特性不好（慣性較大，動態(tài)特性不好（儀表有可動部分）儀表有可動部分）3 存在漏油量，有測量誤差存在漏油量，有測量誤差，小流量不精確小流量不精確。四四 容積式流量計的測量特點容積式流量計的測量特點第一節(jié)第一節(jié) 容積式流量測量方法容積式流量測量方法五、容積

7、式流量計轉(zhuǎn)速信號的測量五、容積式流量計轉(zhuǎn)速信號的測量1兩大類方法：兩大類方法：1）機(jī)械計數(shù)器進(jìn)行累積計數(shù)）機(jī)械計數(shù)器進(jìn)行累積計數(shù)，2）轉(zhuǎn)換成頻率信號（轉(zhuǎn)換成頻率信號（通過電量遠(yuǎn)傳發(fā)信器進(jìn)行遠(yuǎn)通過電量遠(yuǎn)傳發(fā)信器進(jìn)行遠(yuǎn)傳顯示）傳顯示）。2 電量遠(yuǎn)傳發(fā)信器轉(zhuǎn)換成頻率電量遠(yuǎn)傳發(fā)信器轉(zhuǎn)換成頻率 1）種類：干簧繼電器，高頻振蕩發(fā)信，電感發(fā)信，）種類：干簧繼電器，高頻振蕩發(fā)信，電感發(fā)信，光電發(fā)信。光電發(fā)信。 2）干簧繼電器發(fā)信：減速的齒輪帶動一永久磁鐵，）干簧繼電器發(fā)信：減速的齒輪帶動一永久磁鐵，通過磁鐵的吸合來發(fā)出一個個電脈沖供遠(yuǎn)傳。通過磁鐵的吸合來發(fā)出一個個電脈沖供遠(yuǎn)傳。此法簡單，但干簧繼電器壽命短。此

8、法簡單，但干簧繼電器壽命短。第一節(jié)第一節(jié) 容積式流量測量方法容積式流量測量方法2）高頻振蕩發(fā)信器）高頻振蕩發(fā)信器 利用電磁感應(yīng)原理將轉(zhuǎn)速信號變成電脈沖信號利用電磁感應(yīng)原理將轉(zhuǎn)速信號變成電脈沖信號。具體作法：在儀表出軸上安裝一等距離開槽的測具體作法：在儀表出軸上安裝一等距離開槽的測速齒輪，齒輪兩側(cè)的機(jī)殼上有電感線圈，齒輪速齒輪，齒輪兩側(cè)的機(jī)殼上有電感線圈，齒輪旋轉(zhuǎn)，改變互感，由于電感線圈與電容和晶體旋轉(zhuǎn)，改變互感，由于電感線圈與電容和晶體管組成了振蕩器，通過其振蕩頻率可得轉(zhuǎn)速：管組成了振蕩器，通過其振蕩頻率可得轉(zhuǎn)速： f=zn/60五、容積式流量計轉(zhuǎn)速信號的測量五、容積式流量計轉(zhuǎn)速信號的測量2

9、電量遠(yuǎn)傳發(fā)信器轉(zhuǎn)換成頻率電量遠(yuǎn)傳發(fā)信器轉(zhuǎn)換成頻率第一節(jié)第一節(jié) 容積式流量測量方法容積式流量測量方法1）使用時要求流量要達(dá)到）使用時要求流量要達(dá)到1520滿量程。滿量程。2）流量不許超量程，轉(zhuǎn)動會部分磨損。）流量不許超量程，轉(zhuǎn)動會部分磨損。3）滑漏量與流體的粘度有關(guān)，粘度大，滑漏量小。）滑漏量與流體的粘度有關(guān)，粘度大，滑漏量小。計量不同粘度的液體，可用粘度修正公式修正。計量不同粘度的液體，可用粘度修正公式修正。4）容積式流量計使用時要加濾網(wǎng)，儀表處加旁路，）容積式流量計使用時要加濾網(wǎng)，儀表處加旁路，便于清掃。便于清掃。5）被測液體混有氣體時，要加裝氣體分離裝置。）被測液體混有氣體時，要加裝氣體分

10、離裝置。6）注意被測流體的溫度。）注意被測流體的溫度。六、容積式流量計使用時注意六、容積式流量計使用時注意第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法一一 工作原理：工作原理：直接測量管道內(nèi)流體的速度測流量。直接測量管道內(nèi)流體的速度測流量。如測得是平均流速如測得是平均流速 ，則容積流量，則容積流量 ，如測得是某點流速如測得是某點流速v，則體積流量，則體積流量 ，K為平均流速與被測點流速的比值。為平均流速與被測點流速的比值。 1）注意事項：）注意事項：因使用平均流速，故其測量結(jié)果因使用平均流速，故其測量結(jié)果的準(zhǔn)確度不僅與儀表本身有關(guān)，而且與截面上的準(zhǔn)確度不僅與儀表本身有關(guān)，而且與截面上的流

11、速分布情況有關(guān)。因此的流速分布情況有關(guān)。因此在測量儀表前后有在測量儀表前后有足夠長的直管段或加裝整流器足夠長的直管段或加裝整流器。 2）要充分了解被測流體的速度分布。）要充分了解被測流體的速度分布。vAvqvKvAqv 流體在細(xì)管中的流動形式可分為層流和紊流體在細(xì)管中的流動形式可分為層流和紊流兩種。流兩種。 所謂層流所謂層流(laminar flow)就是流體在細(xì)管中就是流體在細(xì)管中流動的流線平行于管軸時的流動。流動的流線平行于管軸時的流動。 所謂紊流所謂紊流(turbulent flow)就是流體在細(xì)管就是流體在細(xì)管中流動的流線相對混亂的流動。中流動的流線相對混亂的流動。 利用雷諾數(shù)可以判斷

12、流動的形式。如果雷利用雷諾數(shù)可以判斷流動的形式。如果雷諾數(shù)小于某一值時，可判斷為層流，而大于此諾數(shù)小于某一值時，可判斷為層流，而大于此值時則判斷為紊流。值時則判斷為紊流。在層流流動狀態(tài)下，流速分布是以管軸為中心線的軸對稱拋物線分布。在紊流流動狀態(tài)下，管內(nèi)流速同樣是以管中心線軸對稱的分布，但是其分布呈指數(shù)曲線形式。第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法二常用種類二常用種類 渦輪式，電磁式，超聲波式，熱式和差壓式。渦輪式，電磁式，超聲波式，熱式和差壓式。一）渦輪流量計一）渦輪流量計1 組成：組成： 兩部分：兩部分：變送器和指示積算器變送器和指示積算器。 1）變送器）變送器將將流量流量轉(zhuǎn)

13、換成一定轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信號頻率的脈沖信號輸輸出。出。 2）指示積算器）指示積算器接受變送器輸出的脈沖信號。將接受變送器輸出的脈沖信號。將其轉(zhuǎn)換、放大、運算、邏輯計數(shù)，其轉(zhuǎn)換、放大、運算、邏輯計數(shù)，顯示瞬時流顯示瞬時流量和累積總量量和累積總量。 1）變送器的結(jié)構(gòu)：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換器，變送器的結(jié)構(gòu)：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換器，如圖所示。殼體和導(dǎo)流器由不導(dǎo)磁材料制成。如圖所示。殼體和導(dǎo)流器由不導(dǎo)磁材料制成。導(dǎo)流器的作用是支承葉輪并導(dǎo)直流體的流動，導(dǎo)流器的作用是支承葉輪并導(dǎo)直流體的流動，以減少流體自旋及渦漩的干擾。以減少流體自旋及渦漩的干擾。 渦輪流量計結(jié)構(gòu)渦輪流量計結(jié)構(gòu) 11渦輪；渦輪；2

14、2支承；支承；3 3永久磁鋼；永久磁鋼；4 4感應(yīng)線圈；感應(yīng)線圈； 5 5殼體；殼體；6 6導(dǎo)流器導(dǎo)流器第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法一）渦輪流量計一）渦輪流量計2 工作原理工作原理1緊固件；緊固件；2殼體；殼體；3前導(dǎo)向體；前導(dǎo)向體；4止推片；止推片；5葉輪；葉輪；6電磁感應(yīng)式電磁感應(yīng)式信號檢測器；信號檢測器；7軸承；軸承；8后導(dǎo)向體后導(dǎo)向體渦輪流量計結(jié)構(gòu)渦輪流量計結(jié)構(gòu) 2)工作原理：工作原理：（1）在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過時，推動）在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過時，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流速成正比。渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流速成正比。（2）渦輪轉(zhuǎn)動時，渦輪上導(dǎo)磁

15、的葉片順次接近管）渦輪轉(zhuǎn)動時，渦輪上導(dǎo)磁的葉片順次接近管壁上的線圈，改變線圈磁回路的磁阻，使線圈壁上的線圈，改變線圈磁回路的磁阻，使線圈磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生與流量成正比的脈沖信磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生與流量成正比的脈沖信號。號。 （3）將此脈沖轉(zhuǎn)換成電流信號給出瞬時流量信）將此脈沖轉(zhuǎn)換成電流信號給出瞬時流量信號，同時累積得到累計流量。這種將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換號，同時累積得到累計流量。這種將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號的方法叫磁阻法。成脈沖信號的方法叫磁阻法。第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法二常用種類二常用種類一）渦輪流量計一）渦輪流量計2 工作原理工作原理第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測

16、量方法3 流量和脈沖信號的轉(zhuǎn)換公流量和脈沖信號的轉(zhuǎn)換公式式二常用種類二常用種類一）渦輪流量計一）渦輪流量計（1 1）流量一轉(zhuǎn)速流量一轉(zhuǎn)速: : （2 2）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速- -頻率頻率 f f = = znzn(3) 流量頻率流量頻率ffztgArCqV11200（4）儀表常數(shù)）儀表常數(shù)儀表常數(shù)儀表常數(shù)意義意義: :單位體積流量輸出的脈沖數(shù)。單位體積流量輸出的脈沖數(shù)。值為常數(shù)嗎值為常數(shù)嗎？002/vr n tga a 注意：注意：從理論上說，在一定條件（流體性從理論上說，在一定條件（流體性質(zhì)、狀態(tài)、變送器結(jié)構(gòu)、流量一定）下，質(zhì)、狀態(tài)、變送器結(jié)構(gòu)、流量一定）下，是一個常數(shù)。當(dāng)上述條件變化時，是一個常數(shù)

17、。當(dāng)上述條件變化時，值也隨值也隨之變化，見之變化，見P140P140圖。圖。？ 因為上述條件都將能影響到式中的參數(shù)因為上述條件都將能影響到式中的參數(shù)C C。第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法二常用種類二常用種類一）渦輪流量計一）渦輪流量計3 流量和脈沖信號的轉(zhuǎn)換公式流量和脈沖信號的轉(zhuǎn)換公式（4）儀表常數(shù)）儀表常數(shù)b b 實際上，渦輪流量計出廠時，實際上，渦輪流量計出廠時，值由值由廠家根據(jù)適用的流體標(biāo)定給出。廠家根據(jù)適用的流體標(biāo)定給出。第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法4 4 渦流流量計使用的注意事項渦流流量計使用的注意事項注意：注意：1）儀表允許的使用特性在曲線

18、的平直部儀表允許的使用特性在曲線的平直部分。分。 的線性度的線性度0.5% ，復(fù)現(xiàn)性，復(fù)現(xiàn)性0.1% 。 2）儀表前后要有直管段。前儀表前后要有直管段。前15D，后，后5D。 防止防止管內(nèi)流速分布不均勻的影響。管內(nèi)流速分布不均勻的影響。 3）儀表前加濾網(wǎng)，防止雜質(zhì)進(jìn)入。使用時不超儀表前加濾網(wǎng)，防止雜質(zhì)進(jìn)入。使用時不超過規(guī)定的最高工作溫度，壓力和轉(zhuǎn)速。水平安過規(guī)定的最高工作溫度，壓力和轉(zhuǎn)速。水平安裝，加逆止閥。裝，加逆止閥。一）渦輪流量計一）渦輪流量計第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法二、漩渦流量計（渦街）二、漩渦流量計（渦街）1 1 發(fā)展歷史：是發(fā)展歷史：是7070年代發(fā)展起來

19、的一種新型流量年代發(fā)展起來的一種新型流量計。它適用于氣體流量和液體流量測量。儀表計。它適用于氣體流量和液體流量測量。儀表的精確度高（達(dá)），量程比寬（的精確度高（達(dá)），量程比寬（B=30 B=30 ：1 1），），輸出線性好。它輸出頻率信號，抗干擾性能好，輸出線性好。它輸出頻率信號，抗干擾性能好，便于遠(yuǎn)距離傳輸，在火電廠可用于送風(fēng)流量的便于遠(yuǎn)距離傳輸，在火電廠可用于送風(fēng)流量的測量。測量。 渦街流量計由檢測器和轉(zhuǎn)換器組成。渦街流量計由檢測器和轉(zhuǎn)換器組成。2 2 工作原理：工作原理：漩渦流量計是利用流體流過阻礙物漩渦流量計是利用流體流過阻礙物時產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過測量其漩渦產(chǎn)生頻率時產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，

20、通過測量其漩渦產(chǎn)生頻率而實現(xiàn)流量計量的。而實現(xiàn)流量計量的。3 3卡門渦街卡門渦街(1911,(1911,馮馮. .卡門）：在流動的流體中放置一根其卡門）：在流動的流體中放置一根其軸線與流向垂直的非流線性柱形體軸線與流向垂直的非流線性柱形體( (加三角柱、圓柱等加三角柱、圓柱等) )，稱之為漩渦發(fā)生體，見圖。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時，稱之為漩渦發(fā)生體，見圖。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時，會在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示會在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示不對稱但有規(guī)律的交替不對稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街。漩渦列，這就是所謂的卡門渦街。第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法二常用

21、種類二常用種類二二) )漩渦流量計（渦街）漩渦流量計（渦街）4 4 渦街穩(wěn)定的條件渦街穩(wěn)定的條件h可通過以柱體特可通過以柱體特征尺寸征尺寸l保證保證5 漩渦發(fā)生的頻率：漩渦發(fā)生的頻率： f=Stv/lSt斯特勞哈爾數(shù)。它是以柱體特征尺寸斯特勞哈爾數(shù)。它是以柱體特征尺寸l計算流體計算流體雷諾數(shù)雷諾數(shù)Rel的函數(shù)，在的函數(shù)，在500150000范圍內(nèi)基本范圍內(nèi)基本不變，柱體）不變，柱體）0.2,三角體。三角體。6 體積流量與頻率之間的關(guān)系：體積流量與頻率之間的關(guān)系：tvSfl)Dl.(DvDq25114422第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法二二) )漩渦流量計（渦街）漩渦流量計（

22、渦街）6 6 旋渦發(fā)生頻率旋渦發(fā)生頻率f f 的檢測方法的檢測方法第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法二二) )漩渦流量計（渦街）漩渦流量計（渦街）熱檢法、差壓法熱檢法、差壓法1)熱檢法：三角柱迎流面熱檢法：三角柱迎流面中間對稱嵌入兩個熱敏電中間對稱嵌入兩個熱敏電阻，其中通恒定電流，以阻，其中通恒定電流，以這兩個熱敏電阻為電橋的這兩個熱敏電阻為電橋的兩臂兩臂當(dāng)三角柱兩側(cè)交替發(fā)生漩渦時，發(fā)生漩渦處由于流當(dāng)三角柱兩側(cè)交替發(fā)生漩渦時，發(fā)生漩渦處由于流速降低，換熱條件變差，這側(cè)熱敏電阻溫度升高，速降低，換熱條件變差，這側(cè)熱敏電阻溫度升高，阻值變小，在電橋?qū)蔷€就輸出電壓脈沖，與漩渦阻值變

23、小，在電橋?qū)蔷€就輸出電壓脈沖，與漩渦頻率對應(yīng)，進(jìn)而得到流量值。頻率對應(yīng)，進(jìn)而得到流量值。 7 7 渦街流量計的特點及安裝渦街流量計的特點及安裝（1 1）頻率只與流速有關(guān)，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，）頻率只與流速有關(guān)，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，不受流體性質(zhì)（壓力、溫度、粘度和密度等）的不受流體性質(zhì)（壓力、溫度、粘度和密度等）的影響，故可不需單獨標(biāo)定。影響，故可不需單獨標(biāo)定。 （2 2）測量精度高，誤差約為）測量精度高，誤差約為1 1級，重復(fù)性約級，級，重復(fù)性約級，不存在零點漂移的問題。不存在零點漂移的問題。 （3 3）壓力損失小，流量測量范圍寬。渦街流量）壓力損失小，流量測量范圍寬。渦街流量計特別適于大口

24、徑管道的流量測量。計特別適于大口徑管道的流量測量。使用時前面要有使用時前面要有20D長，后面要有長，后面要有5D長的直管段，長的直管段，管段的內(nèi)壁上要光滑，創(chuàng)造此條件有能有困難。管段的內(nèi)壁上要光滑，創(chuàng)造此條件有能有困難。第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法二二) )漩渦流量計（渦街）漩渦流量計（渦街）第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法三三)電磁流量計電磁流量計 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,測量導(dǎo)電液體。測量導(dǎo)電液體。vBDCE11 1 工作原理：均勻磁工作原理：均勻磁場中，垂直于磁場方場中，垂直于磁場方向直徑為向直徑為D D管道。當(dāng)導(dǎo)管道。當(dāng)導(dǎo)電

25、液體流動時，導(dǎo)電電液體流動時，導(dǎo)電液體切割磁力線，在液體切割磁力線，在磁場及流動方向垂直磁場及流動方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該電動勢和流動勢，該電動勢和流速成比例。速成比例。第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法2 體積流量和流速的關(guān)系體積流量和流速的關(guān)系或者或者 K電磁流量計的儀表常數(shù)，電磁流量計的儀表常數(shù)，D、B一定，一定，K為常數(shù)，為常數(shù)，電勢和體積流量為線性關(guān)系。電勢和體積流量為線性關(guān)系。EBDCvDqv1244vvKqqDBCE14二常用種類二常用種類三三)電磁流量計電磁流量計第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法3 電磁流量計的特點電

26、磁流量計的特點(1) 無可動部件和插入管道的阻流件，故壓力損失小無可動部件和插入管道的阻流件，故壓力損失小(2) 測量范圍大，管徑可從測量范圍大，管徑可從1mm 2m，量程（，量程（0.5-10m/s)(3) 反應(yīng)靈敏可測雙相流及脈動流量反應(yīng)靈敏可測雙相流及脈動流量(4）之前要有長度）之前要有長度510倍管道直徑的直管段倍管道直徑的直管段（5）工作溫度不超過）工作溫度不超過2000C，壓力不過高，壓力不過高 (6) 被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電的，不能測氣體、蒸汽及被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電的，不能測氣體、蒸汽及石油產(chǎn)品等。石油產(chǎn)品等。第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法三三)電磁流量計電磁流量計

27、第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法四四)超聲波流量計超聲波流量計1 1工作原理：工作原理： 超聲波脈沖在流體中向上游流和向下游的傳播速超聲波脈沖在流體中向上游流和向下游的傳播速度不同（疊加了流體流速），故可根據(jù)超生波度不同（疊加了流體流速），故可根據(jù)超生波向上、下游傳播速度之差測得流體的流速。向上、下游傳播速度之差測得流體的流速。2 2 測速度之差法：測速度之差法： 時差法時差法( (測量順、逆流傳播時由于超聲波傳播速測量順、逆流傳播時由于超聲波傳播速度不同而引起的時間差度不同而引起的時間差) )、 相差法相差法( (測量超聲波在順、逆流中傳播的相位差測量超聲波在順、逆流中傳播

28、的相位差) ) 頻差法（頻差法（是目前常用的測量方法）。是目前常用的測量方法）。第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法1)1)時差法時差法靜止流體中的聲速為靜止流體中的聲速為c c，流體速度為，流體速度為v v ，發(fā)送器與，發(fā)送器與接收器之間的距離為接收器之間的距離為L L，則傳播時間差為，則傳播時間差為: :當(dāng)當(dāng)cvcv時時222vcLvvcLvcLt22cLvt 四四)超聲波流量計超聲波流量計2 2 測速度之差法：測速度之差法：第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法2） 相差法相差法如發(fā)送器發(fā)出的是連續(xù)正弦波，則上、下游接收如發(fā)送器發(fā)出的是連續(xù)正弦波，則上、下游接收

29、到的波的相位差：到的波的相位差：但流體的聲速但流體的聲速c c隨溫度而變化，因此造成誤差，須隨溫度而變化，因此造成誤差，須采用流體溫度補償裝置。采用流體溫度補償裝置。22cLvt二常用種類二常用種類四四)超聲波流量計超聲波流量計2 2 測速度之差法：測速度之差法：第二節(jié)第二節(jié) 速度式流量測量方法速度式流量測量方法3）頻率法）頻率法（1）好處：可消除聲速的影響。）好處：可消除聲速的影響。LvLvcLvcf2DvDcDfff212)sin1 (2sinfcDDkvDkvDqDv2sin)sin(4144222二常用種類二常用種類四四)超聲波流量計超聲波流量計2 2 測速度之差法：測速度之差法：（2

30、）頻差和流量的關(guān)系）頻差和流量的關(guān)系 f與管道直徑的平均速度與管道直徑的平均速度vD有關(guān)，流量與管道截有關(guān)，流量與管道截面的平均速度面的平均速度V有關(guān)，二者有系數(shù)的差別。有關(guān)，二者有系數(shù)的差別。超聲波換能器，既超聲波換能器，既能發(fā)射超聲波，能發(fā)射超聲波，又能接受超聲波。又能接受超聲波。兩者結(jié)構(gòu)性能完兩者結(jié)構(gòu)性能完全相同，接收和全相同，接收和發(fā)射的換向由定發(fā)射的換向由定時器時器4控制的切換控制的切換開關(guān)完成。開關(guān)完成。第三節(jié)第三節(jié) 差壓式流量測量方法差壓式流量測量方法1 工作原理：伯努利定律，通過測量流體流動過程中工作原理：伯努利定律，通過測量流體流動過程中產(chǎn)生的差壓來測量流速或流量。產(chǎn)生的差壓

31、來測量流速或流量。2 種類：畢托管、均速管、節(jié)流變壓降流量計。種類：畢托管、均速管、節(jié)流變壓降流量計。流體伯努力方程流體伯努力方程2211221212221122122222vpvpgZgZvpvpgZgZ對不可壓縮的流體第三節(jié)第三節(jié) 差壓式流量測量方法差壓式流量測量方法一、畢托管一、畢托管1差壓和流速關(guān)系差壓和流速關(guān)系（1）不可壓縮流體：）不可壓縮流體：按照伯努里方程，假設(shè)全壓與靜壓取壓口在同一按照伯努里方程，假設(shè)全壓與靜壓取壓口在同一點上，有：點上，有：整理得：整理得：gPgPgvzA00202pv2p)(v21對可壓縮流體：對可壓縮流體：1 1：可壓縮性校正系數(shù)，流體為液體時：可壓縮性校

32、正系數(shù)，流體為液體時 0 0 （2） （3）由于各種誤差存在，流速和差壓的公式還要乘）由于各種誤差存在，流速和差壓的公式還要乘以校正系數(shù)以校正系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)畢托管為標(biāo)準(zhǔn)畢托管為1第三節(jié)第三節(jié) 差壓式流量測量方法差壓式流量測量方法2畢托管的結(jié)構(gòu)畢托管的結(jié)構(gòu)1）對畢托管部）對畢托管部件件尺寸有要求尺寸有要求；2）測量時必須）測量時必須將將畢托管固定畢托管固定，3）畢托管）畢托管探頭探頭的軸線必須與管的軸線必須與管道中心軸線平行，道中心軸線平行，4）前后要有前后要有足足夠長的直管段夠長的直管段一、畢托管一、畢托管第三節(jié)第三節(jié) 差壓式流量測量方法差壓式流量測量方法3 平均流速的測量平均流速的測量(1)畢托

33、管只能測管道某一點的流速，并不是平均畢托管只能測管道某一點的流速，并不是平均流速。流速。(2)在層流中，平均流速從管壁算起為處在層流中，平均流速從管壁算起為處(3)紊流由于截面的流速與雷諾數(shù)有關(guān)，故用實驗紊流由于截面的流速與雷諾數(shù)有關(guān)，故用實驗法在截面上取若干個測點處法在截面上取若干個測點處,確定平均流速確定平均流速. 推薦用推薦用“對數(shù)線性對數(shù)線性”方法確定測點位置。方法確定測點位置。一、畢托管一、畢托管v圓形取圓形取3或或5個，位置見書，各點權(quán)值相同。個，位置見書，各點權(quán)值相同。v矩形取矩形取26個個 ，位置也見書，各點的權(quán)值不同。，位置也見書，各點的權(quán)值不同。第三節(jié)第三節(jié) 差壓式流量測量

34、方法差壓式流量測量方法 1起因：起因： （1）畢托管的問題：用實驗法求平均流速，計算）畢托管的問題：用實驗法求平均流速，計算繁瑣，測試時間長，且只應(yīng)用于穩(wěn)定工況及大繁瑣，測試時間長，且只應(yīng)用于穩(wěn)定工況及大口徑流量計?？趶搅髁坑?。（2）均速管（阿紐巴）可自動平均各測點得到差）均速管（阿紐巴）可自動平均各測點得到差壓，求取截面的平均流速和體積流量。壓，求取截面的平均流速和體積流量。二二 均速管均速管第三節(jié)第三節(jié) 差壓式流量測量方法差壓式流量測量方法1)均速管的迎流面上有四個取壓孔，測取此四點均速管的迎流面上有四個取壓孔，測取此四點的全壓，取平均后被引出；此四孔的位置用切的全壓，取平均后被引出；此四

35、孔的位置用切比雪夫數(shù)值積分法確定比雪夫數(shù)值積分法確定r1/R=0.4597 ,r2/R=0.8881(r為取壓孔距管道為取壓孔距管道中心的距離）中心的距離）2 2）另一壓力由均速管背流面的管道中心處取得）另一壓力由均速管背流面的管道中心處取得3 3）用上兩壓力差代表平均流速和體積流量。）用上兩壓力差代表平均流速和體積流量。二均速管的工作過程二均速管的工作過程 4）均速管流量公式：）均速管流量公式：pAqv2KKKRe流量系數(shù)，制造廠給出流量系數(shù)，制造廠給出修正系數(shù)（規(guī)定的雷諾數(shù)、結(jié)構(gòu)和流體狀態(tài)），修正系數(shù)（規(guī)定的雷諾數(shù)、結(jié)構(gòu)和流體狀態(tài)），KRe雷諾數(shù)偏離雷諾數(shù)偏離的修正系數(shù)，的修正系數(shù)，K可壓縮修正系數(shù)，可壓縮修正系數(shù)，K流體狀態(tài)修正系數(shù)流體狀態(tài)修正系數(shù)第三節(jié)第三節(jié) 差壓式流量測量方法差壓式流量測量方法1）其前直管段）其前直管段7-24D，后直管段，后直管段3-4D2）均速管的特點：結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，價）