第5章 流量檢測(5.2)

1、5.3 容積式流量計n工作原理：在一定容積的空間里充滿的液體，隨流量計內(nèi)部的運動元件的移動而被送出出口，測量這種送出流體的次數(shù)就可以求出通過流量計的流體體積。n優(yōu)點：測量精度高，被測流體粘度影響小，不要求前后直管段。n缺點：對介質(zhì)的清潔度要求較高，不允許有固體顆粒雜質(zhì)流過流量計。5.3.1 橢圓齒輪流量計n每轉(zhuǎn)一周，四個相同月牙形腔（測量室）被形成、被封閉、每轉(zhuǎn)一周，四個相同月牙形腔（測量室）被形成、被封閉、被傳送、被卸出。兩個齒輪共送出被傳送、被卸出。兩個齒輪共送出4個個標準容積標準容積的流體。的流體。n粘度愈大的介質(zhì)，從齒輪和計量空間隙中泄漏出去的泄漏量粘度愈大的介質(zhì)，從齒輪和計量空間隙中

2、泄漏出去的泄漏量 愈小，因此被測介質(zhì)的粘度愈大，對測量愈有利。愈小，因此被測介質(zhì)的粘度愈大，對測量愈有利。n適合于測適合于測量中小流量中小流量，其最量，其最大口徑為大口徑為250mm。5.3.2 腰輪流量計n腰輪流量計又稱羅茨流量計，其工作原理與橢圓腰輪流量計又稱羅茨流量計，其工作原理與橢圓齒輪流量計相同。腰輪流量計的轉(zhuǎn)子是一對不帶齒輪流量計相同。腰輪流量計的轉(zhuǎn)子是一對不帶齒的腰形輪，在轉(zhuǎn)動過程依靠套在殼體外的與腰齒的腰形輪，在轉(zhuǎn)動過程依靠套在殼體外的與腰輪同軸上的嚙合齒輪來完成驅(qū)動。輪同軸上的嚙合齒輪來完成驅(qū)動。n可測量液體和氣可測量液體和氣體，測液體的口體，測液體的口徑為徑為10600mm

3、；測氣體的口徑為測氣體的口徑為15250mm，既，既可測小流量也可可測小流量也可測大流量測大流量。5.3.3 旋轉(zhuǎn)活塞式流量計n工作原理如圖所工作原理如圖所示。它具有結(jié)構示。它具有結(jié)構簡單、工作可靠、簡單、工作可靠、精度高和受粘度精度高和受粘度影響小等特點，影響小等特點，適合測小流量液適合測小流量液體。體。 5.3.4 刮板式流量計n具有測量精度高、量程比大、受流體粘度影響小，具有測量精度高、量程比大、受流體粘度影響小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動和噪音均小等特點，適合測量中等運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動和噪音均小等特點，適合測量中等到較大的流量。到較大的流量。 5.4 速度式流量計5.4.1 葉輪式流量計n一一定范圍內(nèi)

4、，葉輪定范圍內(nèi)，葉輪的轉(zhuǎn)速與流體的平的轉(zhuǎn)速與流體的平均流速成正比，通均流速成正比，通過磁電轉(zhuǎn)換裝置將過磁電轉(zhuǎn)換裝置將葉輪轉(zhuǎn)速變成電脈葉輪轉(zhuǎn)速變成電脈沖信號，以推導出沖信號，以推導出被測流體的瞬時流被測流體的瞬時流量和累積流量。量和累積流量。5.4.2 渦輪式流量計n使用場合：通使用場合：通常渦輪流量計常渦輪流量計主要用于量精主要用于量精度要求高、流度要求高、流量變化快的場量變化快的場合，還用作標合，還用作標定其他流量的定其他流量的標準儀表。標準儀表。/vqfK（取決于測量儀表的結(jié)構）5.5 振動式流量計n流體振動流量計是上世紀流體振動流量計是上世紀60年代末期發(fā)展起來年代末期發(fā)展起來的一種較新

5、的流量測量技術。它具有如下一些的一種較新的流量測量技術。它具有如下一些特點：特點：可得到與流量成正比的頻率輸出信號可得到與流量成正比的頻率輸出信號；被測流體本身就是振動體，無機械可動部件，被測流體本身就是振動體，無機械可動部件，幾乎不受流體組成、密度、粘度、壓力等因素幾乎不受流體組成、密度、粘度、壓力等因素的影響；所以，該測量方法越來越受到人們的的影響；所以，該測量方法越來越受到人們的重視。重視。5.5.1 旋渦流量計n旋渦流量計又稱渦街流量計，其測量方法基于流體力學中旋渦流量計又稱渦街流量計，其測量方法基于流體力學中的卡門渦街原理。的卡門渦街原理。n把一個旋渦發(fā)生體（如圓柱體、三角柱體等非流

6、線型對稱把一個旋渦發(fā)生體（如圓柱體、三角柱體等非流線型對稱物體）垂直插在管道中，當流體繞過旋渦發(fā)生體時會在其物體）垂直插在管道中，當流體繞過旋渦發(fā)生體時會在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋渦，形成渦列，且左右兩側(cè)旋渦左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋渦，形成渦列，且左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種 渦列就稱為卡門渦街。渦列就稱為卡門渦街。 5.5.1 旋渦流量計n由于漩渦之間的相互影響，其形成通常是不穩(wěn)由于漩渦之間的相互影響，其形成通常是不穩(wěn)定的。馮定的。馮.卡門對渦列的穩(wěn)定條件進行了研究，卡門對渦列的穩(wěn)定條件進行了研究，于于1911年得到結(jié)論：只有當兩漩渦列之間的距年得到結(jié)論：只有當兩漩渦列

7、之間的距離離h和同列的兩漩渦之間的距離和同列的兩漩渦之間的距離L之比滿足：之比滿足：n時，時，所產(chǎn)生的渦街所產(chǎn)生的渦街n 才是穩(wěn)定的。才是穩(wěn)定的。0.281hL5.5.1 旋渦流量計n流體流過圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率為：流體流過圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率為：n其中其中St是與雷諾數(shù)有關的無量綱數(shù)，稱為是與雷諾數(shù)有關的無量綱數(shù)，稱為斯特斯特羅哈爾數(shù)羅哈爾數(shù)。n則體積流量為：則體積流量為：0.21tvvfSddvqAv5.5.1 旋渦流量計n旋渦頻率的檢測旋渦頻率的檢測p旋渦頻率的檢測是通過旋渦檢測器來實現(xiàn)的，常用的有旋渦頻率的檢測是通過旋渦檢測器來實現(xiàn)的，常用的有兩種形式：圓柱形和三棱柱形。兩種形式：

8、圓柱形和三棱柱形。 p圓柱形檢測器和三棱柱形檢測器如圖所示。圓柱形檢測器和三棱柱形檢測器如圖所示。 5.5.1 旋渦流量計n如果將鉑電阻絲加熱到高于如果將鉑電阻絲加熱到高于 流體溫度的某溫度值，則當流體流過鉑電阻絲流體溫度的某溫度值，則當流體流過鉑電阻絲時，就會帶走熱量，改變其溫度，也即改變其時，就會帶走熱量，改變其溫度，也即改變其電阻值。當圓柱體上方產(chǎn)生一個旋渦時，則流電阻值。當圓柱體上方產(chǎn)生一個旋渦時，則流體從上導壓孔進入，由下導壓孔流出，又一次體從上導壓孔進入，由下導壓孔流出，又一次通過鉑電阻絲，又改變一次它的電阻值。由此通過鉑電阻絲，又改變一次它的電阻值。由此可知：電阻值變化與流動變化

9、相對應，也既與可知：電阻值變化與流動變化相對應，也既與旋渦的頻率相對應。所以，可由檢測鉑電阻絲旋渦的頻率相對應。所以，可由檢測鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率，進而得到流量值。電阻變化頻率得到渦頻率，進而得到流量值。5.5.2 旋進式旋渦流量計5.6 電磁流量計n電磁流量計是根據(jù)電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律制成的一種測量制成的一種測量導電液體導電液體體積流量的儀表。體積流量的儀表。n5.6.1 電磁流量計的工作原理電磁流量計的工作原理 在均勻磁場中，垂直于磁場方向有一個直徑為在均勻磁場中，垂直于磁場方向有一個直徑為D的管的管道。管道由不導磁材料制成，當導電的液體在導管中流

10、道。管道由不導磁材料制成，當導電的液體在導管中流動時，導電液體切割磁力線，因而在磁場及流動方向垂動時，導電液體切割磁力線，因而在磁場及流動方向垂直的方向上產(chǎn)生感應電動勢，如安裝一對電極，則電極直的方向上產(chǎn)生感應電動勢，如安裝一對電極，則電極間產(chǎn)生和流速成比例的電位差。間產(chǎn)生和流速成比例的電位差。BDvU 244vDDqvUB 5.6.2 電磁流量計的結(jié)構n電磁流量計由電磁流量計由外殼、激勵線外殼、激勵線圈及磁軛、電圈及磁軛、電極和極和測量導管測量導管四部分組成，四部分組成，內(nèi)部結(jié)構如圖內(nèi)部結(jié)構如圖所示。所示。5.7 質(zhì)量流量的測量 n在工業(yè)生產(chǎn)中，由于物料平衡，熱平衡以及儲存、在工業(yè)生產(chǎn)中，由

11、于物料平衡，熱平衡以及儲存、經(jīng)濟核算等所需要的都是質(zhì)量，并非體積。經(jīng)濟核算等所需要的都是質(zhì)量，并非體積。n質(zhì)量流量計主要類型：推導式、直接式和補償式。質(zhì)量流量計主要類型：推導式、直接式和補償式。 5.7.1 5.7.1 推導式質(zhì)量流量測量推導式質(zhì)量流量測量n一般是采用體積流量計和密度計的組合，實現(xiàn)質(zhì)量一般是采用體積流量計和密度計的組合，實現(xiàn)質(zhì)量流量的測量。常見的組合方式主要有流量的測量。常見的組合方式主要有3種種。5.7 質(zhì)量流量的測量 一、一、 檢測器與密度計組合的形式檢測器與密度計組合的形式n原理如圖所示，原理如圖所示，n質(zhì)量流量表達式為質(zhì)量流量表達式為 22mvvqxyKqK q2vq5

12、.7 質(zhì)量流量的測量二、體積流量計與密度計的組合形式二、體積流量計與密度計的組合形式n以渦輪流量計與密度計組合而成的質(zhì)量流量計工作原以渦輪流量計與密度計組合而成的質(zhì)量流量計工作原理如圖，表達式為理如圖，表達式為 mvqxyK q5.7 質(zhì)量流量的測量三、三、 檢測器與體積流量計組合的形式檢測器與體積流量計組合的形式 n工作原理如圖所示。工作原理如圖所示。n表達式為表達式為 2vmvvqxqKK qyq2vq5.7.2 直接式質(zhì)量流量測量一、科里奧利質(zhì)量流量計一、科里奧利質(zhì)量流量計n當質(zhì)量當質(zhì)量m的質(zhì)點以速度的質(zhì)點以速度v在對在對P軸作角速度為軸作角速度為 旋轉(zhuǎn)的管旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動時，質(zhì)點具有兩個分量的加速度及相應的加速道內(nèi)移動時，質(zhì)點具有兩個分量的加速度及相應的加速度力。度力。n法向加速度法向加速度：即向心加速度：即向心加速度ar，其量值為，其量值為2 r ，方向朝，方向朝向向P軸。軸。n切向加速度切向加速度at：即科里奧利加速度，其量值為：即科里奧利加速度，其量值為2 v ，方，方向與向與ar垂直。垂直。5.7.2 直接式質(zhì)量流量測量科里奧利力：n當密度為的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度v流動時，任何一段長度x 的管道都受到一個切向的科里奧利力Fc的作用。n因此，測得科里奧利力就可得到質(zhì)量流量。2cFvm22cmFv A xx Q 5.7.