傳感與檢測技術(shù)(周杏鵬)第十章

1、第第1010章章 流量檢測技術(shù)流量檢測技術(shù) 前言前言 流量檢測的主要任務(wù)有兩類：一是為流體工業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低成本以及水利工程和環(huán)境保護(hù)等做必要的流量檢測和控制流量檢測和控制；二是為流體貿(mào)易結(jié)算、儲運(yùn)管理和污水廢氣排放控制等做總量計(jì)量總量計(jì)量。本章介紹流量測量的基本知識和常用的流量檢測儀表。流量檢測技術(shù)流量檢測技術(shù) 10.1 流量檢測的基本概念10.2 流量測量儀表10.3 流量計(jì)的校準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)裝置 10.1 10.1 流量檢測的基本概念流量檢測的基本概念 10.1.1 流量和流量計(jì)10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識 10.1.3 流量檢測儀表的分類 10.1.1 10.1.1

2、 流量和流量計(jì)流量和流量計(jì)v 體積流量體積流量 (10-1)v 質(zhì)量流量質(zhì)量流量 (10-2)體積流量和質(zhì)量流量的關(guān)系式體積流量和質(zhì)量流量的關(guān)系式： (10-3)uAdtdMtMquAdtdVtVqtmtv00limlimvmquAq流量流量單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)管道或明渠某橫截面的數(shù)量，又稱瞬時(shí)流量瞬時(shí)流量。當(dāng)流體以體積表示時(shí)稱為體積流量體積流量,以質(zhì)量表示時(shí)稱為質(zhì)量流量質(zhì)量流量。10.1.1 10.1.1 流量和流量計(jì)流量和流量計(jì) (10-4) (10-5) 累積流量是有關(guān)流體介質(zhì)的貿(mào)易、分配、交接、累積流量是有關(guān)流體介質(zhì)的貿(mào)易、分配、交接、供應(yīng)等商業(yè)性活動中所必知的參數(shù)之一，是計(jì)價(jià)、供應(yīng)等商

3、業(yè)性活動中所必知的參數(shù)之一，是計(jì)價(jià)、結(jié)算、收費(fèi)的基礎(chǔ)結(jié)算、收費(fèi)的基礎(chǔ)。dtqQtvvdtqQtmm積累流量積累流量在某一段時(shí)間內(nèi)流過某橫截面流體的總量。累積流量等于該時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)流量對時(shí)間的積分。10.1.1 10.1.1 流量和流量計(jì)流量和流量計(jì)v 一次裝置安裝于流體管道內(nèi)部或外部，根據(jù)流體根據(jù)流體與一次裝置相互作用的物理定律與一次裝置相互作用的物理定律，產(chǎn)生一個(gè)與流產(chǎn)生一個(gè)與流量有確定關(guān)系的信號量有確定關(guān)系的信號，一次裝置又稱流量傳感器。v 二次儀表接受一次裝置的信號，并轉(zhuǎn)換成流量顯示信號或輸出信號。v 流量計(jì)可分為專門測量流體瞬時(shí)流量的瞬時(shí)流量瞬時(shí)流量計(jì)計(jì)和專門測量流體累積流量的累積式流量

4、計(jì)累積式流量計(jì)。流量計(jì)流量計(jì)用于測量流量的計(jì)量器，通常由一次裝置和二次儀表組成。10.1.1 10.1.1 流量和流量計(jì)流量和流量計(jì) 體積流量體積流量的計(jì)量單位為米3秒(m3/s); 質(zhì)量流量質(zhì)量流量的計(jì)量單位為千克/秒(kg/s); 累積體積流量累積體積流量的計(jì)量單位為米3(m3); 累積質(zhì)量流量累積質(zhì)量流量的計(jì)量單位為千克(kg)。 除上述流量計(jì)量單位外，工程上還使用除上述流量計(jì)量單位外，工程上還使用米米3 3 / /時(shí)時(shí)( (m m3 3/h)/h)、升、升/ /分分(L/min)(L/min)、噸、噸/ /小時(shí)小時(shí)(t/h)(t/h)、升、升(L)(L)、噸噸(t)(t)等作為流量計(jì)量

5、單位。等作為流量計(jì)量單位。10.1 10.1 流量檢測的基本概念流量檢測的基本概念 10.1.1 流量和流量計(jì)10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識 10.1.3 流量檢測儀表的分類 10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識 (10-6) 流體密度是溫度和壓力的函數(shù)流體密度是溫度和壓力的函數(shù)，流體密度通常由密度計(jì)測定，某些流體的密度可查表求得。VM流體的密度流體的密度單位體積的流體所具有的質(zhì)量1. 1. 流體的密度流體的密度10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識牛頓粘性定律牛頓粘性定律 (10-7)流體的粘性

6、實(shí)際流體在流動時(shí)有阻止內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對滑移的性質(zhì) 流體的粘度 表示流體粘性大小的參數(shù)。通常采用動力粘度動力粘度和運(yùn)動粘運(yùn)動粘度度來表征流體粘度。 dyduAF2. 2. 流體粘度流體粘度 10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識運(yùn)動粘度運(yùn)動粘度 (10-8) v 粘度是溫度和壓力的函數(shù)，可由粘度計(jì)測定，有些流體的粘度可查表求得。3. 3. 流體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù)流體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù) 10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體的粘性 在一定的溫度下，流體體積隨壓力增大而縮小的特性 流體的膨脹性 在一定壓力下，

7、流體的體積隨溫度升高而增大的特性 流體的壓縮性流體的壓縮性 流體的壓縮性用壓縮系數(shù)表示，定義為：當(dāng)流體溫度不變而所受壓力變化時(shí)，其體積的相對變化率 10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)(10-9)pVVk1膨脹系數(shù)流體的膨脹性用膨脹系數(shù)來表示，定義為：在一定的壓力下，流體溫度變化時(shí)其體積的相對變化率 10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識(10-10)流體膨脹性對測量結(jié)果的影響較明顯，無論是氣體還是液體均須予以考慮。TVV14. 4. 管流類型管流類型 管流 把流體充滿管道截面的流動叫管流 1

8、0.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識1) 1) 單相流和多相流單相流和多相流v 管道中只有一種均勻狀態(tài)的流體流動稱為單相流，如只有單純氣態(tài)或液態(tài)流體在管道中的流動；兩種不同相的流體同時(shí)在管道中流動稱為兩相流；兩種以上不同相的流體同時(shí)在管道中流動稱為多相流。2) 2) 可壓縮和不可壓縮流體的流動可壓縮和不可壓縮流體的流動v 流體的流動分為流體的流動分為可壓縮流體流動可壓縮流體流動和和不可壓縮流體流動不可壓縮流體流動兩種，兩種，這兩種不同的流體流動在流動規(guī)律中的某些方面有根本的這兩種不同的流體流動在流動規(guī)律中的某些方面有根本的區(qū)別。區(qū)別。3) 3) 穩(wěn)定流

9、和不穩(wěn)定流穩(wěn)定流和不穩(wěn)定流v 當(dāng)流體流動時(shí)，若其各處的速度和壓力僅與流體質(zhì)點(diǎn)所處的位置有關(guān)，而與時(shí)間無關(guān)，則流體的這種流動稱為穩(wěn)定流；若還與時(shí)間有關(guān)，則稱為不穩(wěn)定流。10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識4) 4) 層流與紊流層流與紊流v 層流層流層流中流體沿軸向作分層平行流動，各流層質(zhì)點(diǎn)沒有垂直于主流方向的橫向運(yùn)動，互不混雜，有規(guī)則的流線，層流狀態(tài)流體流量與流體壓力降成正比；v 紊流紊流紊流狀態(tài)管內(nèi)流體不僅有軸向運(yùn)動，而且還有劇烈的無規(guī)紊流狀態(tài)管內(nèi)流體不僅有軸向運(yùn)動，而且還有劇烈的無規(guī)則的橫向運(yùn)動，紊流狀態(tài)流量與壓力降的平方根成正比。則的橫向運(yùn)動，紊

10、流狀態(tài)流量與壓力降的平方根成正比。v 用無量綱數(shù)雷諾數(shù)作為判別管內(nèi)流體流動是層流還是紊流的判據(jù)。對于圓管流，雷諾數(shù)表示為：(10-11)uDDuDRe10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識5. 流速分布與平均流速流速分布與平均流速流速分布模型流速分布模型 層流流動層流流動 (10-12)2max1Rruuxx流速分布流體在管內(nèi)流動時(shí)，由于管壁與流體的粘滯作用，越接近管壁，流速越低，管中心部分的流速最快10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識紊流流動紊流流動 (10-13)v層流狀態(tài)下流速呈軸對稱拋物線分布，在管中

11、心層流狀態(tài)下流速呈軸對稱拋物線分布，在管中心軸上達(dá)到最大流速；紊流狀態(tài)下流速呈軸對稱指軸上達(dá)到最大流速；紊流狀態(tài)下流速呈軸對稱指數(shù)分布，其流速分布形狀隨雷諾數(shù)不同而變化，數(shù)分布，其流速分布形狀隨雷諾數(shù)不同而變化，而層流流速分布與雷諾數(shù)無關(guān)而層流流速分布與雷諾數(shù)無關(guān) nxxRruu/1max110.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識v平均流速是管中心最大流速的0.5倍(u=0.5umax)；紊流時(shí)的平均流速u與n值有關(guān)：(10-14) 流速分布max2) 1212unnnu10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識1)

12、1)連續(xù)性方程連續(xù)性方程v對于可壓縮流體的定常流動，連續(xù)性方程可表達(dá)為： 1u1 A1=2u2 A2=qm =常數(shù)常數(shù) (10-15)6. 6. 流動基本方程流動基本方程10.1.2 10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識v對于不可壓縮流體，則為常數(shù)，方程可簡化為： u1 A1= u2 A2=qv=常數(shù)常數(shù) (10-16)2) 2) 伯努利方程伯努利方程v 當(dāng)無粘性、不可壓縮流體在重力作用下在管內(nèi)定常流動時(shí)，伯努利方程可表達(dá)為：(10-17)v伯努利方程說明，流體運(yùn)動時(shí)，單位質(zhì)量流體的流體運(yùn)動時(shí)，單位質(zhì)量流體的總機(jī)械能總機(jī)械能(位勢能、壓力能和動能位勢能、壓力能和動

13、能)沿流線守恒，沿流線守恒，且不同性質(zhì)的機(jī)械能可以互相轉(zhuǎn)換且不同性質(zhì)的機(jī)械能可以互相轉(zhuǎn)換。 常數(shù)2222222111upgZupgZ10.1 10.1 流量檢測的基本概念流量檢測的基本概念 10.1.1 流量和流量計(jì)10.1.2 流體物性參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識 10.1.3 流量檢測儀表的分類 10.1.3 10.1.3 流量檢測儀表的分類流量檢測儀表的分類1) 1) 按測量對象分類按測量對象分類v流量儀表可分為封閉管道流量計(jì)封閉管道流量計(jì)和明渠流量計(jì)明渠流量計(jì)。2) 2) 按測量目的分類按測量目的分類v流量儀表可分為瞬時(shí)流量計(jì)瞬時(shí)流量計(jì)和總量表總量表。3) 3) 按測量原理分類按測量原理分類v流

14、量儀表可分為差壓式差壓式、容積式容積式、速度式速度式等幾類。4) 4) 按測量方法和儀表結(jié)構(gòu)分類按測量方法和儀表結(jié)構(gòu)分類v流量儀表可分為差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)浮子流量計(jì)、容容積式流量計(jì)積式流量計(jì)、葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)、電磁式流量計(jì)電磁式流量計(jì)、流流體振動式流量計(jì)體振動式流量計(jì)、超聲式流量計(jì)超聲式流量計(jì)以及質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)10.2 10.2 流量測量儀表流量測量儀表10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)10.2

15、.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì) 10.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)10.2.7 10.2.7 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) v 差壓式流量計(jì)是目前工業(yè)生產(chǎn)中用來測量液體、氣體或蒸差壓式流量計(jì)是目前工業(yè)生產(chǎn)中用來測量液體、氣體或蒸汽流量的最常用的一類流量儀表汽流量的最常用的一類流量儀表v 壓式流量計(jì)基于流體在通過設(shè)置于流通管道上的流動阻力壓式流量計(jì)基于流體在通過設(shè)置于流通管道上的流動阻力件時(shí)產(chǎn)生的壓力差與流體流量之間的確定關(guān)系，通過測量件時(shí)產(chǎn)生的壓力差與流體流量之間的確定關(guān)系，通過測量差壓值來求得流體的流量。差壓

16、值來求得流體的流量。v 產(chǎn)生差壓的裝置有多種型式，相應(yīng)的有各種不同的差壓式流量計(jì)，其中使用最廣泛的是節(jié)流式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)，其他型式的差壓式流量計(jì)還有均速管、彎管、靶式流量計(jì)、浮子流量均速管、彎管、靶式流量計(jì)、浮子流量計(jì)計(jì)等等。 10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 1.1.節(jié)流式流量計(jì)測量原理節(jié)流式流量計(jì)測量原理v 節(jié)流式流量計(jì)由節(jié)流裝置、引壓管路、三閥組節(jié)流裝置、引壓管路、三閥組和差壓計(jì)差壓計(jì)組成，如圖10-3所示 在節(jié)流元件形狀、尺寸一定，管道條件和流體參數(shù)在節(jié)流元件形狀、尺寸一定，管道條件和流體參數(shù)一定的情況下，節(jié)流元件前后的壓力差與流體流量之間一定的情況下，節(jié)流元件

17、前后的壓力差與流體流量之間成一定的函數(shù)關(guān)系。成一定的函數(shù)關(guān)系。 10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) v 如圖10-4;穩(wěn)定流動的流體沿水平管道流動到節(jié)流元件前的截面1處之后，流束開始收縮，靠近管壁處的流體向管道中心加速，而管道中心處流體的壓力開始下降。v 由于慣性作用，流體流過節(jié)流元件后流束繼續(xù)收縮，因此由于慣性作用，流體流過節(jié)流元件后流束繼續(xù)收縮，因此流束的最小截面位置不在節(jié)流元件處，而在節(jié)流元件后的流束的最小截面位置不在節(jié)流元件處，而在節(jié)流元件后的截面截面2處處(此位置隨流量大小而變此位置隨流量大小而變)，此處流體平均流速，此處流體平均流速U2最大，壓力最大，壓力P2最低

18、。截面最低。截面2后，流束逐漸擴(kuò)大。后，流束逐漸擴(kuò)大。v 在截面3處，流束又充滿管道，流體速度U3恢復(fù)到節(jié)流前的速度U1 (U3U1)。由于流體流經(jīng)節(jié)流元件時(shí)會產(chǎn)生漩渦以及沿程的摩擦阻力等會造成能量損失，因此壓力P3不能恢復(fù)到原來的數(shù)值P1。P1與P3的差值P(P= P1-P3)稱為流流體流經(jīng)節(jié)流元件的壓力損失。體流經(jīng)節(jié)流元件的壓力損失。10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 2. 2. 流量方程流量方程節(jié)流件前后差壓與流量之間的關(guān)系，即節(jié)流式流量計(jì)的流量方程可由流動連續(xù)性方程和伯努利方程推出。設(shè)管道水平放置，對于截面1、2，由于Z1 =Z2 (10-18)(10-19)p1,

19、p2截面1和2上流體的靜壓力；u1, u2截面1和2上流體的平均流速；1, 2截面1和2上流體的密度，對于不可壓縮流體，1= 2=；D, d截面1和2上流束直徑；2222114duDu2222222111upup10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) v 實(shí)際的流量方程實(shí)際的流量方程 (10-23)(10-24)流量系數(shù)流量系數(shù) E稱為漸近速度系數(shù)稱為漸近速度系數(shù) 對于可壓縮流體，引入流束膨脹系數(shù)流束膨脹系數(shù)進(jìn)行修正 (10-25)(10-26)pdpdCqv24241224pdpdCqm24241224CEC41411Epdqv242pdqm24210.2.1 10.2.1 差

20、壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 3. 3. 節(jié)流裝置節(jié)流裝置v 節(jié)流裝置由節(jié)流元件節(jié)流元件、取壓裝置取壓裝置與測量管段測量管段(節(jié)流件前后的直管段)等三部分組成。v 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化程度，節(jié)流裝置分為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置和非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置流裝置兩大類。 1)1)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式v 按國標(biāo)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件有標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴(ISA1932)、長徑噴嘴長徑噴嘴、文丘里管文丘里管和文丘里噴嘴文丘里噴嘴等。v 工業(yè)上最常用的是孔板，其次是噴嘴，文丘里管使用較少。 標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板v 標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊具有與管道同心圓形開孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓

21、筒形孔，順流的出口呈擴(kuò)散的錐形。 10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴v 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對稱體，主要由入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成，有ISAl932噴嘴和長徑噴嘴兩種型式。ISA1932噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖10-610.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 文丘里管文丘里管v 文丘里管有兩種標(biāo)準(zhǔn)型式：經(jīng)典文丘里管經(jīng)典文丘里管(簡稱文丘里管)與文丘里噴嘴文丘里噴嘴。v 文丘里管壓力損失最低，有較高的測量精度，對流體中的懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)的流量測量，在大管徑流量測量方面應(yīng)用的較多，但尺寸大、笨重，加工困難，成本高，

22、一般用在有特殊要求的場合。10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 2)節(jié)流裝置的取壓方式與取壓裝置節(jié)流裝置的取壓方式與取壓裝置v 根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置，可將取壓方式分為理論取壓理論取壓、角接取壓角接取壓、法蘭取壓法蘭取壓、徑距取壓徑距取壓與損失取壓損失取壓等五種。v 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的取壓方式：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的取壓方式：標(biāo)準(zhǔn)孔板可以采用角接取壓、法蘭取壓和徑距取壓；ISA1932噴嘴上游采用角接取壓，下游可采用角接取壓或在較遠(yuǎn)處取壓；經(jīng)典文丘里管在上游和喉部均各取不少于4個(gè)、且由均壓環(huán)室連接的取壓口取壓，各取壓口在垂直于管道軸線的截面平均分布。10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)

23、差壓式流量計(jì) v 目前廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡便，角接取壓裝置(見圖10-8)的取壓口結(jié)構(gòu)有環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓兩種 v 法蘭取壓裝置法蘭取壓裝置(見圖見圖10-9)結(jié)構(gòu)較簡單，由一對帶有取壓孔結(jié)構(gòu)較簡單，由一對帶有取壓孔的法蘭組成，兩個(gè)取壓孔軸線垂直于管道軸線，取壓孔直的法蘭組成，兩個(gè)取壓孔軸線垂直于管道軸線，取壓孔直徑徑612mm。 10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 3)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件安裝節(jié)流元件的管道應(yīng)是圓形直管道管道內(nèi)壁應(yīng)潔凈管道內(nèi)壁應(yīng)潔凈節(jié)流元件前后應(yīng)有足夠長的直管段4)非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置

24、5)差壓計(jì)差壓計(jì)10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) v4. 4. 節(jié)流式流量計(jì)主要特點(diǎn)節(jié)流式流量計(jì)主要特點(diǎn)v 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低；應(yīng)用范圍非常廣泛，能夠測量各種工況下的液、氣、蒸汽等全部單相流體和高溫、高壓下的流體，也可應(yīng)用于部分混相流，如氣固、氣液、液固等的測量v 缺點(diǎn)缺點(diǎn)現(xiàn)場安裝條件要求較高，需較長的直管段，較難滿足；測量范圍窄，范圍度(即測量的最大流量與最小流量的比值)?。涣髁坑?jì)對流體流動的阻礙而造成的壓力損失較大；測量的重復(fù)性、精度不高，由于影響因素錯(cuò)綜復(fù)雜，精度也難以提高。10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 10.2 10.2 流量

25、測量儀表流量測量儀表10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì) 10.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)10.2.7 10.2.7 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)v容積式流量計(jì)是一種直接測量型流量計(jì)v工作原理工作原理由流量計(jì)的轉(zhuǎn)動部件與儀表殼內(nèi)壁一起構(gòu)成“計(jì)量空間”，在流量計(jì)進(jìn)出口壓力差的作用下把流經(jīng)儀表的流體連續(xù)不斷地分隔為一個(gè)個(gè)已知固定體積的部分排出，在這個(gè)過程中，流體

26、一次次地充滿流量計(jì)的“計(jì)量空間”，然后又不斷地被送往出口。 v種類種類橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)腰輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)刮板流量計(jì)、活活塞式流量計(jì)塞式流量計(jì)、濕式流量計(jì)濕式流量計(jì)和皮膜式流量計(jì)皮膜式流量計(jì)等。 10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì) 1. 腰輪流量計(jì)腰輪流量計(jì)v 腰輪流量計(jì)又稱羅茨流量計(jì)羅茨流量計(jì)，其測量本體由一對腰形輪轉(zhuǎn)子和殼體組成，這對腰輪在流量計(jì)進(jìn)出口兩端流體差壓作用下，交替地各自繞軸作非勻角速度的旋轉(zhuǎn)流速分布10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)v瞬時(shí)流量和累積流量瞬時(shí)流量和累積

27、流量 (10-27)v腰輪與殼體內(nèi)壁的間隙很小，以減少流體的滑流腰輪與殼體內(nèi)壁的間隙很小，以減少流體的滑流量并保證測量的準(zhǔn)確性。量并保證測量的準(zhǔn)確性。v運(yùn)行中磨損很小，能保持流量計(jì)的長期穩(wěn)定性。測量時(shí)，通過機(jī)械的或其他的方式測出腰輪的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，得到被測流體的體積流量。NVQnVqV44流速分布10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)LL-A80系列鑄鐵腰輪流量計(jì)系列鑄鐵腰輪流量計(jì) 1、工作壓力（、工作壓力（MPa）：）：0.6、1.0、1.6、2.5、4.0 2、工作溫度（、工作溫度（）：）：-1060 3、介質(zhì)粘度（、介質(zhì)粘度（mPa.s）：）：0.6150 4、精確度等級：、

28、精確度等級：0.5 0.2 2. 刮板式流量計(jì)刮板式流量計(jì)v 刮板流量計(jì)是一種高精度的容積式流量計(jì)，適用于含有機(jī)械雜質(zhì)的流體。較常見的凸輪式刮板流量計(jì)如圖10-12所示。這種流量計(jì)主要由可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子、刮板刮板、固定的凸輪凸輪及殼體殼體組成。 10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)奧博刮板流量計(jì)奧博刮板流量計(jì) 1 精確度等級：精確度等級：范圍度5:1時(shí)，0.2級；范圍度10:1時(shí)，0.5級2 介質(zhì)溫度：介質(zhì)溫度：0803 介質(zhì)粘度范圍：介質(zhì)粘度范圍：3500 mPas4 最大壓力損失：最大壓力損失：在最大流量時(shí)0.2MPa（粘

29、度15mPas）5 管道連接方式：管道連接方式：法蘭連接，流量計(jì)法蘭按JB/T79-94標(biāo)準(zhǔn)。3. 皮膜式氣體流量計(jì)皮膜式氣體流量計(jì)v 如圖10-13所示。它由“皿”字形隔膜(皮膜)制成的能自由伸縮的計(jì)量室1、2、3、4以及能與之聯(lián)動的滑閥組成流量測量元件，在皮膜伸縮及滑閥的作用下，可連續(xù)地將氣體從流量計(jì)入口送至出口。只要測出皮膜的動作的循環(huán)次數(shù)，就可獲得通過流量計(jì)的氣體體積總量。10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)ACTARIS流量計(jì)皮膜式煤氣表流量計(jì)皮膜式煤氣表 愛拓利ACTARIS皮膜式燃?xì)獗頁碛性O(shè)計(jì)合理，計(jì)量精確，壓損

30、小的特性.型號有G6、G10、G25、G40，壓力有中壓與低壓。為保證表的質(zhì)量，工廠按ISO 9001質(zhì)量保證標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)制造該系列表。 4.4.容積式流量計(jì)的特點(diǎn)容積式流量計(jì)的特點(diǎn)v 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)測量精度高，計(jì)量特性一般不受流動狀態(tài)影響，也不受雷諾數(shù)限制；安裝管道條件對流量計(jì)的測量精度沒有影響；特別適合高粘度流體介質(zhì)的測量；測量范圍度較寬；直讀式儀表，使用方便。v 缺點(diǎn)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大；只適用于潔凈的單相流體；部分容積式流量計(jì)(如橢圓齒輪、腰輪、活塞式流量計(jì)等)在測量過程中會給流體帶來脈動，大口徑儀表還會產(chǎn)生噪聲甚至使管道產(chǎn)生振動；可測量的介質(zhì)種類、介質(zhì)工況(溫度、壓力)和儀表口徑局限性較大

31、，適應(yīng)范圍窄。10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)10.2 10.2 流量測量儀表流量測量儀表10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì) 10.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)10.2.7 10.2.7 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)v流量的速度式測量方法流量的速度式測量方法若測得管道截面上流體的平均流速，則體積流量若測得管道截面上流體的平均流速，則體積流

32、量為平均流速與管道橫截面積的乘積。為平均流速與管道橫截面積的乘積。v葉輪式流量計(jì)利用置于流體中的葉輪受流體流動利用置于流體中的葉輪受流體流動的沖擊而旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角速度與流體平均流速成比的沖擊而旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角速度與流體平均流速成比例的關(guān)系，通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來達(dá)到測量流過例的關(guān)系，通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來達(dá)到測量流過管道的流體流量的目的管道的流體流量的目的。 v葉輪式流量計(jì)是目前流量儀表中比較成熟的高精度儀表，主要品種是渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)，還有分流旋翼分流旋翼流量計(jì)流量計(jì)、水表水表、葉輪風(fēng)速計(jì)葉輪風(fēng)速計(jì)等。10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)1. 1. 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)v 在各種流

33、量計(jì)中，渦輪流量計(jì)是重復(fù)性和精度都很好的產(chǎn)品，主要用于測量精度要求高、流量變化快的場合，還用作標(biāo)定其他流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)儀表。 1)1)結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理v 渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖10-14所示，主要由殼體殼體、導(dǎo)流器導(dǎo)流器、支承軸承支承軸承、渦輪渦輪和磁電轉(zhuǎn)換器磁電轉(zhuǎn)換器組成。10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)LWGYC-80型渦輪流量計(jì)（法蘭連接）型渦輪流量計(jì)（法蘭連接）1.公稱通徑：公稱通徑：4200mm2.介質(zhì)溫度：介質(zhì)溫度：標(biāo)準(zhǔn)型（-2080）；高溫型（-20120）3.準(zhǔn)準(zhǔn) 確確 度：度：（特定）0.2%、0.

34、5%、1v渦輪流量計(jì)是基于流體動量矩守恒原理流體動量矩守恒原理工作的。當(dāng)流體通過管道時(shí)，沖擊渦輪葉片，對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。v在一定的流量范圍內(nèi)，對一定的流體介質(zhì)粘度，在一定的流量范圍內(nèi)，對一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的轉(zhuǎn)速與流體的平均流速成正比渦輪的轉(zhuǎn)速與流體的平均流速成正比10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)2)流量方程流量方程v 設(shè)流體經(jīng)導(dǎo)流器導(dǎo)直后沿平行于管道軸線的方向以平均速度u沖擊葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪葉片與流體流向成角度，流體平均流速u可分解為葉片的相對速度ur和切向速度us, 如圖10-15所示。流速分布10.2.3 10.2

35、.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)體積流量方程體積流量方程 (10-32) 對于一定的渦輪結(jié)構(gòu)，流量轉(zhuǎn)換系數(shù)為常數(shù)對于一定的渦輪結(jié)構(gòu)，流量轉(zhuǎn)換系數(shù)為常數(shù),因此流過渦因此流過渦輪的體積流量輪的體積流量qv與脈沖頻率與脈沖頻率 成正比。成正比。v 由于渦輪軸承的摩擦力矩、磁電轉(zhuǎn)換器的電磁力矩、以及流體和渦輪葉片間的摩擦阻力等因素的影響，在整個(gè)流量在整個(gè)流量測量范圍內(nèi)流量轉(zhuǎn)換系數(shù)不是常數(shù)測量范圍內(nèi)流量轉(zhuǎn)換系數(shù)不是常數(shù)，其與流量間的關(guān)系曲線如圖10-16所示。10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)ffZtgAuAqv23) 渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)和安裝使用渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)和安裝使用v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)測量精

36、度高；復(fù)現(xiàn)性好；測量范圍度寬；壓力損失較??；耐高壓，適用的溫度范圍寬；對流量變化反應(yīng)迅速，動態(tài)響應(yīng)好；輸出為脈沖信號，抗干擾能力強(qiáng)，信號便于遠(yuǎn)傳及與計(jì)算機(jī)相連；結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大。v缺點(diǎn)缺點(diǎn)不能長期保持校準(zhǔn)特性，需要定期校驗(yàn)；流體物性(粘度和密度)對測量準(zhǔn)確性有較大影響；對被測介質(zhì)的清潔度要求較高。10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)v 渦輪流量計(jì)可用于測量氣體、液體流量。流量計(jì)應(yīng)水平安裝，并保證其前后有足夠長的直管段或加裝整流器。要求被測流體粘度低，腐蝕性小，不含雜質(zhì)，以減少軸承磨損，一般應(yīng)在流量計(jì)前加裝過濾裝置。流速分布10.2.3 10.2.3 葉輪式

37、流量計(jì)葉輪式流量計(jì)2. 水表水表v 水表是記錄流經(jīng)封閉滿管道中水流量的一種儀表，主要用于計(jì)量用戶累計(jì)用水量。v 水表按工作原理可分為流速式水表流速式水表、容積式水表容積式水表和活塞式活塞式水表水表，目前建筑給水系統(tǒng)中廣泛采用的是流速式水表。v 水表具有結(jié)構(gòu)簡單、量程寬、使用方便、成本低廉結(jié)構(gòu)簡單、量程寬、使用方便、成本低廉等特點(diǎn)，在水資源日益緊張的今天，節(jié)水工作已受到世界各國政府的重視，水表作為節(jié)水環(huán)節(jié)中的計(jì)量器具和控制手段，得以迅速發(fā)展。v 流速式水表按其內(nèi)部葉輪構(gòu)造不同可分為旋翼式水表旋翼式水表和螺螺翼式水表翼式水表兩種。10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)1)旋翼式水表旋

38、翼式水表v 旋翼式水表由外殼外殼、葉輪測量機(jī)構(gòu)葉輪測量機(jī)構(gòu)以及指示機(jī)構(gòu)指示機(jī)構(gòu)等部分，其中測量機(jī)構(gòu)由葉輪盒、葉輪、葉輪軸、調(diào)節(jié)板葉輪盒、葉輪、葉輪軸、調(diào)節(jié)板組成，指示機(jī)構(gòu)由刻度盤、指針、三角指針刻度盤、指針、三角指針或字輪、傳動齒輪字輪、傳動齒輪等組成。v 旋翼式水表有單流束單流束和多流束多流束兩種，見圖10-18和圖10-19。10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)高壓旋翼式水表高壓旋翼式水表 型號型號:HH-LXG-100 壓力2.5MP, DN100,口徑114， 70-80C ,介質(zhì)水，法蘭連接，分體式；v 單流束水表工

39、作原理單流束水表工作原理水流從表殼進(jìn)水口切向沖擊葉輪使之旋轉(zhuǎn)，然后通過齒輪水流從表殼進(jìn)水口切向沖擊葉輪使之旋轉(zhuǎn)，然后通過齒輪減速機(jī)構(gòu)連續(xù)記錄葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)，從而記錄流經(jīng)水表的累積減速機(jī)構(gòu)連續(xù)記錄葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)，從而記錄流經(jīng)水表的累積流量。流量。v 多流束水表多流束水表的工作原理與單流束水表基本相同，它通過葉輪盒的分配作用，將多束水流從葉輪盒的進(jìn)水口切向沖擊葉輪，使水流對葉輪的軸向沖擊力得到平衡，減少了葉輪支承部分的磨損，并從結(jié)構(gòu)上減少了水表安裝、結(jié)垢對水表誤差的影響，總體性能高于單流束水表。10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)2）螺翼式水表）螺翼式水表v 螺翼式水表的葉輪輪軸與水流方向

40、平行，水流阻力較小，計(jì)量范圍較大，適用于計(jì)量大流量(大口徑)管道的水流總量，特別適合于供水主管道和大型廠礦用水量的需要。其主要特點(diǎn)是流通能力大、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、便于使用和特點(diǎn)是流通能力大、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、便于使用和維修，但靈敏度低。維修，但靈敏度低。10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)螺翼式水表螺翼式水表 使用范圍:冷水表為0-30;熱水表為30-90;公程壓力1Mpa10.2 10.2 流量測量儀表流量測量儀表10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)10.2

41、.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì) 10.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)10.2.7 10.2.7 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)v 電磁流量計(jì)目前已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體(如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)以及含有固體顆?；蚶w維的液體)的流量測量。1. 測量原理和結(jié)構(gòu)測量原理和結(jié)構(gòu)v 電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)原理法拉第電磁感應(yīng)原理制成的一種流量計(jì)，其測量原理如圖10-21所示10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)v 當(dāng)被測導(dǎo)電流體在磁場中沿垂直于磁

42、力線方向流動而切割當(dāng)被測導(dǎo)電流體在磁場中沿垂直于磁力線方向流動而切割磁力線時(shí)，在對稱安裝在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感磁力線時(shí)，在對稱安裝在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其方向由右手定則確定應(yīng)電勢，其方向由右手定則確定。如果磁場方向、電極及管道軸線三者在空間互相垂直，且測量滿足以下諸條件：1)磁場是均勻分布的恒定磁場；磁場是均勻分布的恒定磁場； 2)管道內(nèi)被測流體的流速為軸對稱分布；管道內(nèi)被測流體的流速為軸對稱分布；3)被測流體是非磁性的；被測流體是非磁性的；4)被測流體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。被測流體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。 則感應(yīng)電勢E的大小與被測液體的流速有確定的關(guān)系，即：(10-

43、33)10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)BDuE 流體流量方程流體流量方程(10-34)vk稱為儀表常數(shù)儀表常數(shù)，對于確定的電磁流量計(jì)，k為定值，因此測量感應(yīng)電勢就可以測出被測導(dǎo)電流體的流量。 v由(10-34)式可見，體積流量體積流量qv與感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電動勢E和測和測量管內(nèi)徑量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成成反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)。v電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖10-22所示。圖中，勵(lì)磁線圈和磁軛構(gòu)成勵(lì)磁系統(tǒng)。測量導(dǎo)管由非導(dǎo)磁的高阻材料制成。電極一般由非導(dǎo)磁的不銹鋼材料制成10.2.4 10.2.4 電磁

44、流量計(jì)電磁流量計(jì)kEEBDuDqv4412 電極嵌在管壁上，必須和測量導(dǎo)管很好地絕緣。電極應(yīng)在管道水平方向安裝，以防止沉淀物堆積在電極上而影響測量準(zhǔn)確性。電磁流量計(jì)的外殼用鐵磁材料制成，以屏蔽外磁場的干擾，保護(hù)儀表。流速分布10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)2. 磁場勵(lì)磁方式磁場勵(lì)磁方式v 勵(lì)磁方式即產(chǎn)生磁場的方式。1)直流勵(lì)磁直流勵(lì)磁v 直流勵(lì)磁方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用永久磁鐵，能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場。2) 交流勵(lì)磁交流勵(lì)磁v 對電解性液體，一般采用正弦工頻(50Hz)交流電源勵(lì)磁，所產(chǎn)生的是交變磁場，交變磁場的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化現(xiàn)象。另外，由于磁場是交變的，所

45、以輸出信號也是交變信號，便于信號的放大，且勵(lì)磁電源簡單方便。但會帶來一系列的電磁干擾問題，主要是正交干擾和同相干擾，影響測量，使電磁流量計(jì)的性能難以進(jìn)一步提高10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)3) 低頻方波勵(lì)磁低頻方波勵(lì)磁v 為發(fā)揮直流勵(lì)磁方式和交流勵(lì)磁方式的優(yōu)點(diǎn)，避免它們的缺點(diǎn)，低頻方波勵(lì)磁方式得到應(yīng)用。方波勵(lì)磁電流頻率通常為工頻的1/4l/10，其波形如圖10-23所示。流速分布10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)3. 電磁流量計(jì)的特點(diǎn)及應(yīng)用電磁流量計(jì)的特點(diǎn)及應(yīng)用v 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能效果顯著；適于測量含有固體顆?；蚶w維的液固二相流體；可測量腐蝕性介質(zhì)；用水標(biāo)

46、定后就可以用于測量其它任何導(dǎo)電液體的體積流量；流量測量范圍度大，口徑范圍比其他品種流量儀表寬；可測正反雙向流量，也可測脈動流量。v 缺點(diǎn)缺點(diǎn)不能測量電導(dǎo)率很低的液體；不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體；不能測量高溫高壓流體；易受外界電磁干擾影響；此外電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，價(jià)格較高。10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)v電磁流量計(jì)使用時(shí)，要注意安裝地點(diǎn)應(yīng)盡量避免劇烈振動和交直流強(qiáng)磁場；在任何時(shí)候測量導(dǎo)管內(nèi)都能充滿液體；在垂直安裝時(shí)，流體要自下而上流過儀表，水平安裝時(shí)兩個(gè)電極要在同一平面上；要根據(jù)被測流體情況確定合適的內(nèi)襯和電極材料；因測量精度受管道的內(nèi)壁，特別是電極附近結(jié)

47、垢的影響，使用中應(yīng)注意維護(hù)清洗。10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)智能電磁流量計(jì)智能電磁流量計(jì)、測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響；、測量管內(nèi)無阻礙流動部件，無壓損，直管段要求較低；3、轉(zhuǎn)換器采用新穎勵(lì)磁方式，功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、精確度高。10.2 10.2 流量測量儀表流量測量儀表10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)10.2.5 10.2.5 流體振

48、動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì) 10.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)10.2.7 10.2.7 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)v 在特定的流動條件下，流體流動的部分動能會轉(zhuǎn)化為流體振動，而振動頻率與流速(流量)有確定的比例關(guān)系，依據(jù)這種原理工作的流量計(jì)稱為流體振動式流量計(jì)。v 這種流量計(jì)可分為利用流體自然振動的卡門漩渦分離型卡門漩渦分離型和流體強(qiáng)迫振蕩的旋渦進(jìn)動型旋渦進(jìn)動型兩種，前者稱為渦街流量計(jì)，后者稱為旋進(jìn)漩渦流量計(jì)，目前應(yīng)用較多的是渦街流量計(jì)1. 渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)v 渦街流量計(jì)是20世紀(jì)60年代末期發(fā)展起來的，因其具有許多優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展很快，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。1)渦街流量計(jì)原理渦街流量計(jì)原

49、理10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)v 在均勻流動的流體中,垂直地插入一個(gè)具有非流線型截面的柱體，稱為漩渦發(fā)生體漩渦發(fā)生體，其形狀有圓柱、三角柱、矩形柱、T形柱等，則在該漩渦發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反、交替出現(xiàn)的漩渦，并隨著流體流動，在下游形成兩列不對稱的漩渦列，稱之為“卡門渦街卡門渦街”，如圖10-24，圖10-25所示。馮卡門在理論上證明，當(dāng)兩列漩渦之間的距離和同當(dāng)兩列漩渦之間的距離和同列中相鄰漩渦的間距列中相鄰漩渦的間距L滿足關(guān)系滿足關(guān)系h/L=0.281時(shí)，渦街是穩(wěn)定時(shí)，渦街是穩(wěn)定的的。10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)v實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明

50、，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，每一列在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，每一列漩渦產(chǎn)生的頻率漩渦產(chǎn)生的頻率與漩渦發(fā)生體的形狀和流體流速與漩渦發(fā)生體的形狀和流體流速u有確定的關(guān)系：有確定的關(guān)系：(10-35)v當(dāng)漩渦發(fā)生體的形狀和尺寸確定后，可以通過測量漩渦產(chǎn)生頻率來測量流體的流量。假設(shè)漩渦發(fā)生體為圓柱體，直徑為d，管道內(nèi)徑為D，流體的平均流速為u，在漩渦發(fā)生體處的流通截面積(10-36)10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)duSftDdDdDdDA122sin1214當(dāng)d/D 0.3時(shí)，可近似為：(10-37)流量方程式流量方程式 (10-38)v 從流量方程式可知，體積流量與頻率間成線性

51、關(guān)系。體積流量與頻率間成線性關(guān)系。10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)DdDA25. 1142DdSfdDuAqtv25. 11422)漩渦頻率的測量漩渦頻率的測量v 伴隨旋渦的產(chǎn)生和分離，旋渦發(fā)生體周圍流體同步發(fā)生著流速、壓力變化和下游尾流周期振蕩，依據(jù)這些現(xiàn)象可以進(jìn)行漩渦頻率的測量。v 漩渦頻率的檢出有多種方式，可以檢測在旋渦發(fā)生體上受力的變化頻率，一般可用應(yīng)力、應(yīng)變、電容、電磁等檢測技術(shù)；也可以檢測在旋渦發(fā)生體附近的流動變化頻率，一般可用熱敏、超聲、光電等檢測技術(shù)。檢測元件可以放在漩渦發(fā)生體內(nèi)，也可以在下游設(shè)置檢測器進(jìn)行檢測。采用不同的檢測技術(shù)就構(gòu)成了各種不同類型

52、的渦街流量計(jì)。10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)v圓柱漩渦檢測器原理圓柱漩渦檢測器原理用電流加熱鉑電阻絲，當(dāng)脈動的流體通過鉑電阻絲時(shí)，交替地對電阻絲產(chǎn)生冷卻作用，改變其阻值，從而產(chǎn)生和漩渦頻率一致的脈沖信號，檢測此脈沖信號，即可測出流量。10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)v 三角柱體渦街檢測器原理三角柱體渦街檢測器原理在三角柱體的迎流面對稱地嵌入兩個(gè)熱敏電阻組成橋路的兩臂，以恒定電流加熱使其溫度稍高于流體，在交替產(chǎn)生的漩渦的作用下，兩個(gè)電阻被周期地冷卻，使其阻值改變，阻值的變化由橋路測出，即可測得漩渦產(chǎn)生頻率，從而測出流量。10.2.5 10

53、.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)DY橫河渦街流量計(jì)橫河渦街流量計(jì) 符合符合NACE標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 符合符合NAMUR 43標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 高精度高精度溫度范圍大溫度范圍大參數(shù)設(shè)定簡單參數(shù)設(shè)定簡單2. 旋進(jìn)漩渦流量計(jì)旋進(jìn)漩渦流量計(jì)v 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)與渦街流量計(jì)差不多同時(shí)開發(fā)出來，但由于各種原因其推廣應(yīng)用范圍不夠廣，與渦街流量計(jì)相比發(fā)展速度相對緩慢。1) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)v 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)由殼體、漩渦發(fā)生器、檢測元件、消旋器殼體、漩渦發(fā)生器、檢測元件、消旋器以及轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器等幾部分組成。10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)2

54、）工作原理）工作原理v如圖10-26所示。流體進(jìn)入流量計(jì)后，在漩渦發(fā)生器的作用下，被強(qiáng)制繞測量管道軸線旋轉(zhuǎn)，形成漩渦流。經(jīng)過收縮段和喉部，漩渦流加速，強(qiáng)度增強(qiáng)，漩渦中心與管道軸線一致。進(jìn)入擴(kuò)張段后，進(jìn)入擴(kuò)張段后，漩渦急劇減速，壓力上升，產(chǎn)生回流漩渦急劇減速，壓力上升，產(chǎn)生回流。在回流作用下，漩渦中心被迫偏離管道軸線，在擴(kuò)張段繞軸線作螺旋進(jìn)動，該進(jìn)動貼近擴(kuò)張段的壁面進(jìn)行，進(jìn)動頻率進(jìn)動頻率f與平均流速成正比與平均流速成正比。用檢測元件測出漩渦進(jìn)動頻率f，則可得體積流量 qv=Kf (10-39)10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)

55、流體振動式流量計(jì)LUXB旋進(jìn)漩渦流量計(jì)旋進(jìn)漩渦流量計(jì) 1.準(zhǔn)確度等級：準(zhǔn)確度等級：0.5%；1.0%；1.5%2.重重 復(fù)復(fù) 性：性：基本誤差限的三分之一3.過流量能力：過流量能力：最大流量的1倍4.公稱壓力：公稱壓力：1.6、2.5、4.0、6.4 MPa5.壓力損失：壓力損失：P=p/1.205*Pn 3. 3. 流體振動式流量計(jì)特點(diǎn)流體振動式流量計(jì)特點(diǎn)v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)使用壽命長，壓力損失小，測量范圍度較大；安裝與維護(hù)比較方便；在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，測量幾乎不受流體參數(shù)(溫度、壓力、密度、粘度)變化的影響；易與數(shù)字儀表或計(jì)算機(jī)接口；測量精度較高。v局限性局限性 儀表系數(shù)較低，且隨口徑增大而降低，

56、分辨力也降低，只適合中小口徑管道；不適用于有較強(qiáng)管道振動的場合。10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì)10.2 10.2 流量測量儀表流量測量儀表10.2.1 10.2.1 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)10.2.2 10.2.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)10.2.3 10.2.3 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)10.2.4 10.2.4 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)10.2.5 10.2.5 流體振動式流量計(jì)流體振動式流量計(jì) 10.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)10.2.7 10.2.7 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)v超聲波流量計(jì)是一種利用超聲波脈沖來測量流體流量的速度式流量儀表v

57、當(dāng)超聲波在流動的流體中傳播時(shí)就載上流體流速當(dāng)超聲波在流動的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息，通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的信息，通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量的流速，從而換算成流量10.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)1. 超聲波流量計(jì)的組成與分類超聲波流量計(jì)的組成與分類1)組成組成v 超聲波流量計(jì)由超聲波換能器超聲波換能器、測量電路測量電路及流量顯示和積流量顯示和積算算三部分組成。v 超聲波發(fā)射換能器超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波振動，并將其發(fā)射到被測流體中，超聲波接收換能器超聲波接收換能器接收到的超聲波信號，經(jīng)測量電路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的

58、電信號送顯示積算儀進(jìn)行顯示和積算，實(shí)現(xiàn)流量的檢測。10.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)2）分類）分類v 可以從不同角度對超聲流量測量方法和換能器進(jìn)行分類。按測量原理測量原理可分為：傳播速度差法、多普勒效應(yīng)法、波束偏移法、相關(guān)法、噪聲法；按探頭探頭(換能器換能器)安裝方式安裝方式分：外夾式、插入式(濕式)；按聲道數(shù)目聲道數(shù)目劃分：單聲道、多聲道(28聲道)；按使用場合使用場合分：固定式、便攜式。10.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)10.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)2.超聲波流量計(jì)測量原理超聲波流量計(jì)測量原理v 目前超聲波流量計(jì)最常采用的測量方法主

59、要有兩類：傳播速度法和多普勒效應(yīng)法。1)傳播速度差法測量原理傳播速度差法測量原理 超聲波在流體中的傳播速度與流體流速有關(guān)超聲波在流體中的傳播速度與流體流速有關(guān), 順流傳播速順流傳播速度大，逆流傳播速度小度大，逆流傳播速度小。傳播速度差法利用超聲波在流體利用超聲波在流體中順流與逆流傳播的速度變化來測量流體流速并進(jìn)而求得中順流與逆流傳播的速度變化來測量流體流速并進(jìn)而求得流過管道的流量流過管道的流量。按具體測量參數(shù)的不同，又可分為時(shí)差時(shí)差法、相差法法、相差法和頻差法頻差法。v 時(shí)差法時(shí)差法就是測量超聲波脈沖順流和逆流時(shí)傳播的時(shí)間差測量超聲波脈沖順流和逆流時(shí)傳播的時(shí)間差10.2.6 10.2.6 超聲

60、波流量計(jì)超聲波流量計(jì)v 如圖10-27所示，在管道上、下游相距L處分別安裝兩對超聲波發(fā)射器(T1、T2)和接收器(R1、R2)。設(shè)聲波在靜止流體中的傳播速度為c，為管道內(nèi)徑D，流體的流速為u，則當(dāng)T1按順流方向、T2按逆流方向發(fā)射超聲波時(shí)，可求得流量流量 (10-43)uDuAqv2410.2.6 10.2.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)2) 多普勒法測量原理多普勒法測量原理v 根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源和觀察者之間有相對運(yùn)動時(shí)，觀察者所感受到的聲頻率將不同于聲源所發(fā)出的頻率，這個(gè)頻率的變化量與兩者之間的相對速度成正比. 體積流量體積流量 (10-50)dvffcAuAqcos2110.2.6 10