第五章_流量檢測

1、第五章第五章 流量檢測流量檢測 流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過管道某截面流體的體積或質(zhì)量。前者稱為體積流量，后者稱為質(zhì)量流量。 在一段時(shí)間內(nèi)流過的流體的量稱總量，即瞬時(shí)流量對時(shí)間的累積。 測量總量的儀表叫作流體計(jì)量表或流量計(jì)。 本章介紹差壓式、容積式、速度式、振動(dòng)式和電磁式流量計(jì)。 5.1 5.1 流量的測量方法流量的測量方法 n液體和氣體統(tǒng)稱為流體。用液體和氣體統(tǒng)稱為流體。用 QvQv表示體積表示體積流量，用流量，用QmQm表示質(zhì)量流量，表示質(zhì)量流量，表示流體表示流體的密度，則二者之間的關(guān)系為：的密度，則二者之間的關(guān)系為： n在時(shí)間在時(shí)間t t內(nèi)，流體流過管道某截面的總體內(nèi)，流體流過管道某截面的總體

2、積流量為：積流量為：n總質(zhì)量流量為總質(zhì)量流量為： VmQQdtQQtVV0dtQQtmm0 5.1 5.1 流量的測量方法流量的測量方法 n流量測量方法如下：流量測量方法如下：n一、節(jié)流差壓法一、節(jié)流差壓法n二、容積法二、容積法 n三、速度法三、速度法 n四、流體阻力法四、流體阻力法 n五、流體振動(dòng)法五、流體振動(dòng)法n六、質(zhì)量流量測量六、質(zhì)量流量測量 1 1、間接式、間接式 2 2、直接式直接式 5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) n 差壓式流量計(jì)又叫節(jié)流式流量計(jì)，主要有差壓式流量計(jì)又叫節(jié)流式流量計(jì)，主要有兩大部分組成：節(jié)流裝置和差壓計(jì)。兩大部分組成：節(jié)流裝置和差壓計(jì)。 n5.2.1 5.

3、2.1 節(jié)流裝置的工作原理節(jié)流裝置的工作原理n 流體流經(jīng)節(jié)流裝置（如孔板）時(shí)的節(jié)流現(xiàn)流體流經(jīng)節(jié)流裝置（如孔板）時(shí)的節(jié)流現(xiàn)象如圖所示。象如圖所示。 5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n 在水平管道裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板，當(dāng)流體流經(jīng)孔在水平管道裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板，當(dāng)流體流經(jīng)孔板時(shí)的流束及壓力分布情況如圖所示。板時(shí)的流束及壓力分布情況如圖所示。 5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n從圖中分析可得如下兩點(diǎn)結(jié)論：從圖中分析可得如下兩點(diǎn)結(jié)論： 1.1.流束收縮流束收縮 2.2.靜壓差靜壓差p p產(chǎn)生產(chǎn)生 n5.2.2 5.2.2 流量方程流量方程 n對于不可壓縮流體的體積流量其基本方程式為對于不可壓縮流體的體

4、積流量其基本方程式為n質(zhì)量流量基本方程式為質(zhì)量流量基本方程式為 )(2210ppFQV)(2210ppFQm5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n對上述方程處理后，可得到工程上實(shí)用流量方程式:n。 pmDpdQV2201252.001252.0pmDpdQm2201252. 001252. 05.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n5.2.3 5.2.3 流量系數(shù)的確定流量系數(shù)的確定 主要是流量系數(shù)，與節(jié)流裝置的形式、取壓方式、雷諾數(shù)、節(jié)流裝置開口截面比和管道內(nèi)壁粗糙度等有關(guān)5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n圖是標(biāo)準(zhǔn)孔板的流量系數(shù)圖是標(biāo)準(zhǔn)孔板的流量系數(shù)，流體雷諾數(shù)，流體雷諾數(shù)Re

5、Re和孔板截面和孔板截面比比m m的實(shí)驗(yàn)關(guān)系曲線。的實(shí)驗(yàn)關(guān)系曲線。n圖是標(biāo)準(zhǔn)孔板在雷諾數(shù)大于界限雷諾數(shù)圖是標(biāo)準(zhǔn)孔板在雷諾數(shù)大于界限雷諾數(shù)ReRek k時(shí)的流量系時(shí)的流量系數(shù)隨數(shù)隨m m值變化的關(guān)系曲線。值變化的關(guān)系曲線。 5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n5.2.4 5.2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置n全套標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置如圖所示。全套標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置如圖所示。 5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n標(biāo)準(zhǔn)孔板及標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖所示。標(biāo)準(zhǔn)孔板及標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖所示。 5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n5.2.5 5.2.5 取壓方式取壓方式n以孔板為例，各種取壓方式的取壓孔位置

6、如圖以孔板為例，各種取壓方式的取壓孔位置如圖 所示。所示。 5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n5.2.6 5.2.6 差壓計(jì)差壓計(jì)n一、雙波紋管差壓計(jì)n主要由兩個(gè)波紋管、量程彈簧、扭力管及外殼 等部分組成。 5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n二、膜片式差壓計(jì)二、膜片式差壓計(jì)n 主要由差壓測主要由差壓測 量室、三通導(dǎo)壓閥量室、三通導(dǎo)壓閥 和差動(dòng)變壓器三部和差動(dòng)變壓器三部 分組成。分組成。 5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n5.2.7 5.2.7 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的安裝要求標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的安裝要求n一、節(jié)流件的開孔和管道同心，端面與管道的一、節(jié)流件的開孔和管道同心，端面與管道的

7、軸線垂直；軸線垂直；n二、導(dǎo)壓管盡量按最短距離敷設(shè)在二、導(dǎo)壓管盡量按最短距離敷設(shè)在3 350m50m之內(nèi)；之內(nèi)； 三、測量液體流量時(shí)，應(yīng)將差壓計(jì)安裝在低于三、測量液體流量時(shí)，應(yīng)將差壓計(jì)安裝在低于 節(jié)流裝置處，如圖所示；節(jié)流裝置處，如圖所示；n四、測量氣體流量時(shí)，應(yīng)將差壓計(jì)安裝在高于四、測量氣體流量時(shí)，應(yīng)將差壓計(jì)安裝在高于 節(jié)流裝置處；如圖所示；節(jié)流裝置處；如圖所示； 5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)5.2 5.2 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)n五、測量粘性的、腐蝕性的或易燃的流體流量時(shí)，五、測量粘性的、腐蝕性的或易燃的流體流量時(shí)，應(yīng)安裝隔離器，如圖所示；應(yīng)安裝隔離器，如圖所示；n六、測量蒸

8、汽流量時(shí)，差壓計(jì)和節(jié)流裝置之間的六、測量蒸汽流量時(shí)，差壓計(jì)和節(jié)流裝置之間的相對配置和測量液體流量相同。相對配置和測量液體流量相同。 5.3 5.3 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì) n5.3.1 5.3.1 橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)n工作原理如圖所示。它適合于測量中小流量，工作原理如圖所示。它適合于測量中小流量，其最大口徑為其最大口徑為250mm250mm。 5.3 5.3 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)n5.3.2 5.3.2 腰輪流量計(jì)腰輪流量計(jì)n工作原理如圖所示，它可測量液體和氣體，測工作原理如圖所示，它可測量液體和氣體，測液體的口徑為液體的口徑為1010600mm600mm；測氣體的口徑為；測氣

9、體的口徑為1515 250mm250mm，即可測小流量也可測大流量。，即可測小流量也可測大流量。 5.3 5.3 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)n5.3.3 5.3.3 旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)n工作原理如圖所示。它具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可工作原理如圖所示。它具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、精度高和受粘度影響小等特點(diǎn)，適合測小靠、精度高和受粘度影響小等特點(diǎn)，適合測小流量液體。流量液體。 5.3 5.3 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)n5.3.4 5.3.4 刮板式流量計(jì)刮板式流量計(jì)n工作原理如圖所示。具有測量精度高、量程比工作原理如圖所示。具有測量精度高、量程比大、受流體粘度影響小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪大、受流

10、體粘度影響小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪音均小等特點(diǎn)，適合測量中等到較大的流量。音均小等特點(diǎn)，適合測量中等到較大的流量。 5.4 5.4 速度式流量計(jì)速度式流量計(jì) n5.4.1 5.4.1 葉輪式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)n 自來水表就是典型自來水表就是典型 的葉輪式流量計(jì)，其結(jié)的葉輪式流量計(jì)，其結(jié) 構(gòu)如圖所示，它也可以構(gòu)如圖所示，它也可以 測量氣體流量。測量氣體流量。 5.4 5.4 速度式流量計(jì)速度式流量計(jì)n5.4.2 5.4.2 渦輪式流量計(jì)渦輪式流量計(jì) 5.5 5.5 振動(dòng)式流量計(jì)振動(dòng)式流量計(jì) n5.5.1 5.5.1 旋渦流量計(jì)旋渦流量計(jì) n一、工作原理一、工作原理n當(dāng)兩旋渦列之間的距離當(dāng)兩旋渦列之

11、間的距離h h 和同列的兩個(gè)旋渦之和同列的兩個(gè)旋渦之 間的距離間的距離L L滿足公式滿足公式h/L=0.281h/L=0.281時(shí)，非對稱的旋時(shí)，非對稱的旋渦列就能保持穩(wěn)定。此時(shí)旋渦的頻率渦列就能保持穩(wěn)定。此時(shí)旋渦的頻率f f與流體與流體的流速的流速v v及旋渦發(fā)生體的寬度及旋渦發(fā)生體的寬度d d有如上關(guān)系有如上關(guān)系 dvStf 5.5 5.5 振動(dòng)式流量計(jì)振動(dòng)式流量計(jì)n二、旋渦頻率的檢測二、旋渦頻率的檢測n旋渦頻率的檢測是通過旋渦檢測器來實(shí)現(xiàn)的，旋渦頻率的檢測是通過旋渦檢測器來實(shí)現(xiàn)的，常用的有兩種形式：圓柱形和三棱柱形。常用的有兩種形式：圓柱形和三棱柱形。 n圓柱形檢測器和圓柱形檢測器和三棱

12、柱形檢測器如圖所示。三棱柱形檢測器如圖所示。 5.5 5.5 振動(dòng)式流量計(jì)振動(dòng)式流量計(jì)n5.5.2 5.5.2 旋進(jìn)式旋渦流量計(jì)旋進(jìn)式旋渦流量計(jì) 5.6 5.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì) n電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理工作的流量儀電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理工作的流量儀表。它能測量具有一定電導(dǎo)率的液體體積流量。表。它能測量具有一定電導(dǎo)率的液體體積流量。n5.6.1 5.6.1 電磁流量計(jì)的工作原理電磁流量計(jì)的工作原理n原理圖如示，電勢差與流速關(guān)系為原理圖如示，電勢差與流速關(guān)系為n BDvU 5.6 5.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)5.6 5.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)n由上式可得 ，則體積流量為n5.6

13、.2 5.6.2 電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)n電磁流量計(jì)由外殼、電磁流量計(jì)由外殼、激勵(lì)線圈及磁軛、電激勵(lì)線圈及磁軛、電極和極和 測量導(dǎo)管四部測量導(dǎo)管四部分組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如分組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。圖所示。 BDUv UBDvDQv4425.6 5.6 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)5.7 5.7 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì) n5.7.1 5.7.1 時(shí)間差法測量流量時(shí)間差法測量流量 n時(shí)間差法就是測量超聲波脈沖順流和逆時(shí)間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。流時(shí)傳播的時(shí)間差。n則求出時(shí)差為則求出時(shí)差為 cossin/1ucDtcossin/2ucDtucDctgttt2212tDtgcu

14、225.7 5.7 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)n求出時(shí)差法的基本流量方程為求出時(shí)差法的基本流量方程為 n5.7.2 5.7.2 多普勒頻移法測量流量多普勒頻移法測量流量 一、工作原理及特點(diǎn)一、工作原理及特點(diǎn) n二、基本流量方程式二、基本流量方程式 ttgDcQ2450112cos2fcufff5.7 5.7 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)n由式可知，多普勒頻移由式可知，多普勒頻移f f 與發(fā)射頻率與發(fā)射頻率 f f1 1 及及流體流速流體流速u u成正比，與介質(zhì)的傳聲速度成正比，與介質(zhì)的傳聲速度c c成反比。成反比。n容積流量容積流量Q Q與多普勒頻移與多普勒頻移f f 的關(guān)系為的關(guān)系為n三、結(jié)構(gòu)及測

15、量電路三、結(jié)構(gòu)及測量電路 n1.1.換能器及其結(jié)構(gòu)換能器及其結(jié)構(gòu) n2.2.檢測儀表及其線路檢測儀表及其線路 ffScuSQcos21 5.8 5.8 質(zhì)量流量的測量質(zhì)量流量的測量 n質(zhì)量流量計(jì)主要有三大類：推導(dǎo)式、直接式和質(zhì)量流量計(jì)主要有三大類：推導(dǎo)式、直接式和 補(bǔ)償式。補(bǔ)償式。 n5.8.1 5.8.1 推導(dǎo)式質(zhì)量流量測量推導(dǎo)式質(zhì)量流量測量n一、一、 檢測器與密度計(jì)組合的形式檢測器與密度計(jì)組合的形式n原理如圖所示，原理如圖所示，n質(zhì)量流量表達(dá)式為質(zhì)量流量表達(dá)式為 vvmQKQKxyQ225.8 5.8 質(zhì)量流量的測量質(zhì)量流量的測量5.8 5.8 質(zhì)量流量的測量質(zhì)量流量的測量n二、體積流量計(jì)與密度計(jì)的組合形式二、體積流量計(jì)與密度計(jì)的組合形式n以渦輪流量計(jì)與密度計(jì)組合而成的質(zhì)量流量計(jì)以渦輪流量計(jì)與密度計(jì)組合而成的質(zhì)量流量計(jì)工作原理如圖，表達(dá)式為工作原理如圖，表達(dá)式為 vmQKxyQ5.8 5.