過程控制流量檢測

1、3.5 流量測量流量測量 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 n3.5.1概論概論 n3.5.2差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 1.1.測量原理及節(jié)流裝置測量原理及節(jié)流裝置 2.2.節(jié)流裝置的流量方程節(jié)流裝置的流量方程 3.3.壓差式流量計(jì)的組成壓差式流量計(jì)的組成 4.4.壓差式流量計(jì)的使用壓差式流量計(jì)的使用 n3.5.3轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 1.1.測量原理及流量公式測量原理及流量公式 2.2.轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn) n3.5.4電磁式流量計(jì)電磁式流量計(jì) 1.1.測量原理測量原理 2. 2.電磁式流量計(jì)的特點(diǎn)電磁式流量計(jì)的特點(diǎn) 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 3.3.電磁式流量計(jì)的安裝使用電磁式流量計(jì)的安裝使用 n3.

2、5.5其他流量計(jì)其他流量計(jì) 1.1.靶式流量計(jì)靶式流量計(jì) 2.2.橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì) 3.3.渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì) 3.5.1概述概述 3.5.1概述概述 mv qq 3.5.1概述概述 測量流體流量的儀表。 ：測量流體總量的儀表。 3.5.1概述概述 以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù) 來計(jì)算流量的儀表 以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的 數(shù)目作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。 以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。 質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。 分 類 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 是基于流體流動(dòng)的節(jié) 流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn) 流量測量的。 通

3、常是由能將被測流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的節(jié)流裝置 和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的流量值顯示出來的差壓計(jì)以 及顯示儀表所組成。 壓差式流量計(jì)的核心部件是壓差式流量計(jì)的核心部件是節(jié)流裝置節(jié)流裝置，它包括：節(jié)流，它包括：節(jié)流 元件、取壓裝置以及其前后管段。元件、取壓裝置以及其前后管段。 1.節(jié)流裝置節(jié)流裝置 當(dāng) 要求壓力損失較小時(shí),可采用噴嘴、文丘里管等 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 2.2.取壓裝置取壓裝置 n（a a）角接取壓）角接取壓 （b b）法蘭取壓）法蘭取壓 （c c）徑距取壓圖）徑距取壓圖 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)孔板取壓方式標(biāo)準(zhǔn)孔板取壓方式 n （1 1）角接取壓）角接

4、取壓 取壓點(diǎn)分別位于節(jié)流元件前后端取壓點(diǎn)分別位于節(jié)流元件前后端 面處。適用于孔板和噴嘴兩種節(jié)流裝置。它又分面處。適用于孔板和噴嘴兩種節(jié)流裝置。它又分 為環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓兩種方法。為環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓兩種方法。 n （2 2）法蘭取壓）法蘭取壓 在距節(jié)流元件前后端面各在距節(jié)流元件前后端面各1 1英寸英寸 （25.4mm25.4mm）的位置上垂直鉆孔取壓，僅適用于孔）的位置上垂直鉆孔取壓，僅適用于孔 板。板。 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 3.節(jié)流件前后的直管段節(jié)流件前后的直管段 直管段的長度隨阻力件的形式、節(jié)流件的幾何形狀和直徑直管段的長度隨阻力件的形式、節(jié)流件的幾何形狀和直徑

5、 比值不同而異。在設(shè)計(jì)時(shí)，最短直管段長度：比值不同而異。在設(shè)計(jì)時(shí)，最短直管段長度： 孔板、噴嘴和文丘里噴嘴所要求的最短直管段孔板、噴嘴和文丘里噴嘴所要求的最短直管段 長度見下表長度見下表 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 孔板裝置及壓力、流速分布圖 要準(zhǔn)確測量出截面、處的 壓力有困難，因?yàn)楫a(chǎn)生最低靜壓 力p2的截面的位置隨著流速 的不同會(huì)改變。因此是在孔板前 后的管壁上選擇兩個(gè)固定的取壓 點(diǎn)，來測量流體在節(jié)流裝置前后 的壓力變化。因而所測得的壓差 與流量之間的關(guān)系，與測壓點(diǎn)及 測壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。 3.5.

6、2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基 本流量公式。它是根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連 續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的。 0 0 2 2 v m qAp qAp n 根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程，可以推導(dǎo)得出節(jié)根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程，可以推導(dǎo)得出節(jié) 流式流量計(jì)的流量方程，也就是差壓和流量之間流式流量計(jì)的流量方程，也就是差壓和流量之間 的定量關(guān)系式：的定量關(guān)系式： n 為流量系數(shù)為流量系數(shù) 為可膨脹性系數(shù)為可膨脹性系數(shù) n A0為節(jié)流件的開孔面積為節(jié)流件的開孔面積 n 為節(jié)流裝置前的流體密度為節(jié)流裝置前的流體密度 n P節(jié)流裝置前后實(shí)際測得的壓差節(jié)流裝置前后實(shí)際

7、測得的壓差 要知道流量與壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于的取值。 流量與壓力差P的平方根成正比。 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 流量系數(shù)流量系數(shù) 主要與節(jié)流裝置的主要與節(jié)流裝置的型式型式、取壓方式取壓方式、流體的流動(dòng)狀態(tài)流體的流動(dòng)狀態(tài) （如雷諾數(shù)）和（如雷諾數(shù)）和管道條件管道條件等因素有關(guān)。因此，是一個(gè)影響因等因素有關(guān)。因此，是一個(gè)影響因 素復(fù)雜的綜合性參數(shù)，也是節(jié)流式流量計(jì)能否準(zhǔn)確測量流量素復(fù)雜的綜合性參數(shù)，也是節(jié)流式流量計(jì)能否準(zhǔn)確測量流量 的關(guān)鍵所在，雷諾數(shù)大于某一數(shù)值（界限雷諾數(shù)）時(shí)，的關(guān)鍵所在，雷諾數(shù)大于某一數(shù)值（界限雷諾數(shù)）時(shí)， 值值 可認(rèn)為是一常數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，可以從有關(guān)手冊

8、中查可認(rèn)為是一常數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，可以從有關(guān)手冊中查 出；對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其值要由實(shí)驗(yàn)方法確定。出；對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其值要由實(shí)驗(yàn)方法確定。 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 膨脹系數(shù)膨脹系數(shù) 用來校正流體的可壓縮性，它與節(jié)流件前后壓力用來校正流體的可壓縮性，它與節(jié)流件前后壓力 的相對(duì)變化量、流體的等熵指數(shù)等因素的相對(duì)變化量、流體的等熵指數(shù)等因素 有關(guān)，其取值范圍小于等于有關(guān)，其取值范圍小于等于1 。對(duì)于不可壓縮。對(duì)于不可壓縮 性流體，性流體，1 ；對(duì)于可壓縮性流體，則；對(duì)于可壓縮性流體，則 1 。應(yīng)用時(shí)可以查閱有關(guān)手冊而得。應(yīng)用時(shí)可以查閱有關(guān)手冊而得。 3.5.2 差壓式流量計(jì)

9、差壓式流量計(jì) （3 3）差壓式流量計(jì)的組成）差壓式流量計(jì)的組成 n差壓式流量計(jì)由差壓式流量計(jì)由節(jié)流裝置節(jié)流裝置、引壓、引壓 管路和差壓變送器（差壓計(jì)）組成。管路和差壓變送器（差壓計(jì)）組成。 n節(jié)流裝置用于產(chǎn)生壓力差；導(dǎo)壓節(jié)流裝置用于產(chǎn)生壓力差；導(dǎo)壓 管是連接節(jié)流裝置與差壓計(jì)的管線，管是連接節(jié)流裝置與差壓計(jì)的管線， 用來傳導(dǎo)差壓信號(hào)；差壓計(jì)用來測量用來傳導(dǎo)差壓信號(hào)；差壓計(jì)用來測量 壓差信號(hào)，并把此壓差轉(zhuǎn)換成流量指壓差信號(hào)，并把此壓差轉(zhuǎn)換成流量指 示記錄下來。示記錄下來。 差壓式流量計(jì)的組成 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 節(jié)流裝置的安裝與使用： 必須保

10、證節(jié)流裝置的開孔和管道的軸線同心,并使 節(jié)流裝置端面與管道的軸線垂直。 在節(jié)流裝置前后長度為兩倍于管徑(2D)的一段管道 內(nèi)壁上,不應(yīng)有凸出物和明顯的粗糙或不平現(xiàn)象。 3.5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 測蒸汽測蒸汽一體化孔板質(zhì)量流量計(jì)一體化孔板質(zhì)量流量計(jì) 3.5.3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) n 組成組成 由下往上逐漸擴(kuò)大的由下往上逐漸擴(kuò)大的錐形管錐形管 放在錐形管內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的放在錐形管內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 n 被測被測流體由流體由錐形管錐形管下端進(jìn)入下端進(jìn)入，流經(jīng)流經(jīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 與錐形管之間的與錐形管之間的環(huán)隙環(huán)隙，再，再從上端流出從上端流出 n 當(dāng)流體流過的時(shí)候，位于錐形管中的轉(zhuǎn)當(dāng)流體流

11、過的時(shí)候，位于錐形管中的轉(zhuǎn) 子受到向上的一個(gè)力，使其浮起。當(dāng)這子受到向上的一個(gè)力，使其浮起。當(dāng)這 個(gè)力正好等于轉(zhuǎn)子重量減去流體對(duì)轉(zhuǎn)子個(gè)力正好等于轉(zhuǎn)子重量減去流體對(duì)轉(zhuǎn)子 的浮力，此時(shí)轉(zhuǎn)子就停浮在一定的高度的浮力，此時(shí)轉(zhuǎn)子就停浮在一定的高度 上上 3.5.3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) （1）測量原理及流量公式）測量原理及流量公式 轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測量 方法。 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理圖 3.5.3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 若流體流量突然由小變大時(shí)，若流體流量突然由小變大時(shí)， 作用在轉(zhuǎn)子上的向上的力就加作用在轉(zhuǎn)子上的向上的力就加 大，轉(zhuǎn)子上升，環(huán)隙增大，即大，轉(zhuǎn)子上升，環(huán)隙增大，即

12、流通面積增大。隨著環(huán)隙的增流通面積增大。隨著環(huán)隙的增 大，使流體流速變慢，流體作大，使流體流速變慢，流體作 用在轉(zhuǎn)子上的向上力也就變小。用在轉(zhuǎn)子上的向上力也就變小。 這樣，轉(zhuǎn)子在一個(gè)新的高度上這樣，轉(zhuǎn)子在一個(gè)新的高度上 重新平衡。轉(zhuǎn)子在錐形管中平重新平衡。轉(zhuǎn)子在錐形管中平 衡位置的高低衡位置的高低 h h 與被測介質(zhì)與被測介質(zhì) 的流量大小相對(duì)應(yīng)。的流量大小相對(duì)應(yīng)。 3.5.3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) n 轉(zhuǎn)子的平衡關(guān)系轉(zhuǎn)子的平衡關(guān)系 n V V為轉(zhuǎn)子的體積；為轉(zhuǎn)子的體積；t t和和f f分別為轉(zhuǎn)子和流體的分別為轉(zhuǎn)子和流體的 密度；密度；g g為重力加速度；為重力加速度；PP為轉(zhuǎn)子前后的壓差；為轉(zhuǎn)

13、子前后的壓差； A A為轉(zhuǎn)子的最大截面積為轉(zhuǎn)子的最大截面積 () tf VgpA 3.5.3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) n 轉(zhuǎn)子和錐形管間的環(huán)隙面積相當(dāng)于節(jié)流式流量計(jì)轉(zhuǎn)子和錐形管間的環(huán)隙面積相當(dāng)于節(jié)流式流量計(jì) 的節(jié)流孔面積，但它是變化的，并與轉(zhuǎn)子高度的節(jié)流孔面積，但它是變化的，并與轉(zhuǎn)子高度h h 成近似的線性關(guān)系，因此，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量公成近似的線性關(guān)系，因此，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量公 式可以表示為式可以表示為 2 v f qhp 2 () tf f Vg h A 2 () tff m Vg qh A 流量與轉(zhuǎn)子高度流量與轉(zhuǎn)子高度h h成線性關(guān)系成線性關(guān)系 式中的其它參數(shù)為常數(shù)式中的其它參數(shù)為常數(shù) 式中

14、：式中：為儀表常數(shù)；為儀表常數(shù)；h h為轉(zhuǎn)子浮起的高度。為轉(zhuǎn)子浮起的高度。 3.5.3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) （2 2）轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)）轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要適合于檢測中小管徑、較轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要適合于檢測中小管徑、較 低雷諾數(shù)的中小流量；低雷諾數(shù)的中小流量； 流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，工作可靠，流量計(jì)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；儀表前直管段長度要求不高； 流量計(jì)的基本誤差約為儀表量程的土流量計(jì)的基本誤差約為儀表量程的土2 2； 流量計(jì)的測量精度易受被測介質(zhì)密度、粘流量計(jì)的測量精度易受被測介質(zhì)密度、粘 度、溫度、壓力、純凈度、安裝質(zhì)量等的影響。度、溫度

15、、壓力、純凈度、安裝質(zhì)量等的影響。 3.5.3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 3.5.3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的外形結(jié)構(gòu)圖 3.5.4電磁流量計(jì)電磁流量計(jì) 能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（例如泥 漿）或纖維液體的流量。 電磁流量計(jì)原理 （1 1） 測量原理測量原理 x EKBDv 2 4 v D qv 4 vx D qE BK 流量和電壓流量和電壓E E成線性關(guān)系，測得成線性關(guān)系，測得E E就可以就可以 求得流量的大小。求得流量的大小。 3.5.4電磁流量計(jì)電磁流量計(jì) n 只要是導(dǎo)電的，被測流體可以是含有顆粒、懸浮物等，只要是導(dǎo)電的，被測流體可以是含有顆粒、懸浮物等， 也可以

16、是酸、堿、鹽等腐蝕性物質(zhì)；也可以是酸、堿、鹽等腐蝕性物質(zhì)； n 流量計(jì)的輸出電流與體積流量成線性關(guān)系，并且不受液流量計(jì)的輸出電流與體積流量成線性關(guān)系，并且不受液 體的溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響；體的溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響； n 測量口徑范圍大，可以從測量口徑范圍大，可以從lmm到到2m以上，特別適用于以上，特別適用于lm 以上口徑的水流量測量；測量精度一般優(yōu)于以上口徑的水流量測量；測量精度一般優(yōu)于0.5級(jí)；級(jí)； n 電磁流量計(jì)反應(yīng)迅速，可以測量脈動(dòng)流量；電磁流量計(jì)反應(yīng)迅速，可以測量脈動(dòng)流量； n 測量導(dǎo)管內(nèi)無可動(dòng)或突出于管道內(nèi)部的部件，因而壓力測量導(dǎo)管內(nèi)無可動(dòng)或突出于管道內(nèi)

17、部的部件，因而壓力 損失極??；損失極?。?（2 2）電磁流量計(jì)的特點(diǎn)：）電磁流量計(jì)的特點(diǎn)： 3.5.4電磁流量計(jì)電磁流量計(jì) n 可以水平安裝，也可以垂直安裝，但要求液體充滿管道；可以水平安裝，也可以垂直安裝，但要求液體充滿管道； n 直管段要求：前直管段要求：前10D10D，后，后5D5D以上；以上； n 遠(yuǎn)離磁場；遠(yuǎn)離磁場； n 變送器前后管道有時(shí)帶有較大的雜散電流，一般要把變送變送器前后管道有時(shí)帶有較大的雜散電流，一般要把變送 器前后器前后1 11.5m1.5m處和變送器外殼連接在一起，共同接地。處和變送器外殼連接在一起，共同接地。 （3 3）電磁流量計(jì)的電磁流量計(jì)的安裝安裝 (a) 一體

18、式 (夾裝) (b) 分體式（法蘭安裝） 電磁流量計(jì)外形圖 電磁流量傳感器由測量管組件、磁路系統(tǒng)、電極等部分組成，如圖4.69所 示，測量管上下裝有勵(lì)磁線圈，通以勵(lì)磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管。一對(duì) 電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢。 3.5.5 其他流量計(jì)其他流量計(jì) n 一、靶式流量計(jì)一、靶式流量計(jì) 便于某些黏度較高或含有懸浮物介質(zhì)的流量檢測。 半導(dǎo)體應(yīng)變片式靶式流量變送器 1靶；2輸出力杠桿； 3推桿； 4懸臂塊； R1R4半導(dǎo)體應(yīng)變片 3.5.5 其他流量計(jì)其他流量計(jì) 圖4.24 橢圓齒輪流量計(jì) 1-表頭；2-聯(lián)軸耦合器；3-上蓋；4-測量主體；5-橢圓齒輪；6-軸 3.5.5 其他流量計(jì)其他流量計(jì) n 橢圓齒輪流量計(jì)的原理示意圖橢圓齒輪流量計(jì)的原理示意圖 n 隨著橢圓齒輪不斷旋轉(zhuǎn)，流體就一次次被計(jì)量室分割、并以計(jì)隨著橢圓齒輪不斷旋轉(zhuǎn)，流體就一次次被計(jì)量室分割、并以計(jì) 量室為單位從入口排到出口。從（量室為單位從入口排到出口。從（a a）到（）到（d d）再到（）再到（a a），橢），橢 圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)1 12 2圓周，剛好排出圓周，剛好排出2 2個(gè)計(jì)量室體積的被測流體，個(gè)計(jì)量室體積的被測流體， 所以，橢圓齒輪轉(zhuǎn)一周將排出所以，橢圓齒輪轉(zhuǎn)一周將排出4 4個(gè)計(jì)量室體積的被測流體。即個(gè)計(jì)量室體積的被測流體。即 通過橢圓齒輪流量計(jì)的累積流量通過橢圓齒輪流量計(jì)的累積