第5章流量檢測ppt課件

1、第第5 5章章 流量檢測流量檢測n流量的測量方法流量的測量方法n差壓式流量計差壓式流量計n容積式流量計容積式流量計n速度式流量計速度式流量計n振動式流量計振動式流量計n電磁流量計電磁流量計n超聲波流量計超聲波流量計n質(zhì)量流量的測量質(zhì)量流量的測量第第5章章 流量檢測流量檢測 流量是指單位時間內(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。 在一段時間內(nèi)流過的流體的量稱總量，即瞬時流量對時間的累積。 測量總量的儀表叫作流體計量表或流量計。 本章介紹差壓式、容積式、速度式、振動式和電磁式流量計。 轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計 旋渦式流量計旋渦式流量計 電磁流量計電磁流量計 超聲波流量計

2、超聲波流量計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表示體積流量，表示體積流量，用用QmQm表示質(zhì)量流量，表示質(zhì)量流量，表示流體的密度，則二表示流體的密度，則二者之間的關(guān)系為：者之間的關(guān)系為： n在時間在時間t t內(nèi)，流體流過管道某截面的總體積流內(nèi)，流體流過管道某截面的總體積流量為：量為：n總質(zhì)量流量為：總質(zhì)量流量為： VmQQtQQtVVd0tQQtmmd0 5.1 5.1 流量的測量方法流量的測量方法 流量測量方法如下：流量測量方法如下：一、節(jié)流差壓法一、節(jié)流差壓法二、容積法二、容積法 三、速度法三、速度法 四、流體阻力法四、流體阻

3、力法 五、流體振動法五、流體振動法六、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、直接式討論題討論題p.181-183p.181-183）: :n1. 什么是流量？什么是流量計？舉出什么是流量？什么是流量計？舉出兩個使用流量計的實例。兩個使用流量計的實例。n2. 測量體積流量的常用方法有哪幾種？測量體積流量的常用方法有哪幾種？各自的基本原理是什么？各自的基本原理是什么？5.2 差壓式流量計差壓式流量計 n差壓式流量計又叫節(jié)流式流量計，主要有兩大差壓式流量計又叫節(jié)流式流量計，主要有兩大部分組成：節(jié)流裝置和差壓計。部分組成：節(jié)流裝置和差壓計。 n5.2.1 5.2.1 節(jié)

4、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)流裝置如孔板時的節(jié)流現(xiàn)象如流體流經(jīng)節(jié)流裝置如孔板時的節(jié)流現(xiàn)象如圖示。圖示。 5.2 差壓式流量計差壓式流量計n在水平管道裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板，當(dāng)流體流經(jīng)孔板時在水平管道裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板，當(dāng)流體流經(jīng)孔板時的流束及壓力分布情況如圖示。的流束及壓力分布情況如圖示。 5.2 差壓式流量計差壓式流量計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：n 流束收縮流束收縮 n 靜壓差靜壓差pp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

5、式為 )(2210ppFQV)(2210ppFQm5.2 差壓式流量計差壓式流量計n對上述方程處理后，可得到工程上實用流量方對上述方程處理后，可得到工程上實用流量方程式程式n5.2.3 5.2.3 流量系數(shù)的確定流量系數(shù)的確定 n 主要是流量系數(shù)主要是流量系數(shù)，與節(jié)流裝置的形式、，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)。道內(nèi)壁粗糙度等有關(guān)。 pmDpdQV2201252.001252.0pmDpdQm2201252. 001252. 05.2 差壓式流量計差壓式流量計n圖是標(biāo)準(zhǔn)圖是標(biāo)準(zhǔn)孔板的流孔板的流量系數(shù)量系數(shù)，流

6、體雷諾流體雷諾數(shù)數(shù)ReRe和孔和孔板截面比板截面比m m的實驗的實驗關(guān)系曲線。關(guān)系曲線。n圖是標(biāo)準(zhǔn)圖是標(biāo)準(zhǔn)孔板在雷孔板在雷諾數(shù)大于諾數(shù)大于界限雷諾界限雷諾數(shù)數(shù)RekRek時時的流量系的流量系數(shù)隨數(shù)隨m m值值變化的關(guān)變化的關(guān)系曲線。系曲線。 5.2 差壓式流量計差壓式流量計n5.2.4 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)流裝置如圖示。全套標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置如圖示。 5.2 差壓式流量計差壓式流量計n標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板及標(biāo)準(zhǔn)噴及標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的結(jié)構(gòu)嘴的結(jié)構(gòu)如圖示。如圖示。 5.2 差壓式流量計差壓式流量計n5.2.5 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如圖以孔板為例，各種取壓方式的取壓孔

7、位置如圖示。示。 5.2 差壓式流量計差壓式流量計n5.2.6 差壓計差壓計n一、雙波紋一、雙波紋管差壓計管差壓計n主要由兩個主要由兩個波紋管、量波紋管、量程彈簧、扭程彈簧、扭力管及外殼力管及外殼 等部分組成。等部分組成。 5.2 差壓式差壓式 流量計流量計n二、膜片式差壓計二、膜片式差壓計n主要由差壓測量室、主要由差壓測量室、三通導(dǎo)壓閥三通導(dǎo)壓閥n 和差動變壓器三和差動變壓器三部部n 分組成。分組成。 5.2 差壓式流量計差壓式流量計n5.2.7 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，端面與管道一、節(jié)流件的開孔和管道同心，端面與管道的軸線垂直。的軸線垂直。

8、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350m之內(nèi)。之內(nèi)。 n三、測量液體流量時，應(yīng)將差壓計安裝在低三、測量液體流量時，應(yīng)將差壓計安裝在低于節(jié)流裝置處，如圖示。于節(jié)流裝置處，如圖示。n四、測量氣體流量時，應(yīng)將差壓計安裝在高四、測量氣體流量時，應(yīng)將差壓計安裝在高于節(jié)流裝置處，如圖示。于節(jié)流裝置處，如圖示。 5.2 差壓式流量計差壓式流量計5.2 差壓式流量計差壓式流量計n五、測量粘性的、五、測量粘性的、腐蝕性的或易燃腐蝕性的或易燃的流體流量時，的流體流量時，應(yīng)安裝隔離器，應(yīng)安裝隔離器，如圖示。如圖示。n六、測量蒸汽流六、測量蒸汽流量時，差壓計和量時，差壓計和節(jié)流裝置之間的

9、節(jié)流裝置之間的相對配置和測量相對配置和測量液體流量相同。液體流量相同。 5.3 5.3 容積式流量計容積式流量計 n5.3.1 橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計n工作原理如圖示。它適合于測量中小流量，其工作原理如圖示。它適合于測量中小流量，其最大口徑為最大口徑為250mm。 5.3 容積式流量計容積式流量計n5.3.2 腰輪流量計腰輪流量計n工作原理如圖示，它可測量液體和氣體，測液工作原理如圖示，它可測量液體和氣體，測液體的口徑為體的口徑為10600mm；測氣體的口徑為；測氣體的口徑為15250mm，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 容積式流量計容積式流量計n5.3.

10、3 旋轉(zhuǎn)活旋轉(zhuǎn)活塞式流量計塞式流量計n工作原理如圖工作原理如圖所示。它具有所示。它具有結(jié)構(gòu)簡單、工結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、精度作可靠、精度高和受粘度影高和受粘度影響小等特點(diǎn)，響小等特點(diǎn)，適合測小流量適合測小流量液體。液體。 5.3 容積式流量計容積式流量計n5.3.4 刮板式流量計刮板式流量計n工作原理如圖示。具工作原理如圖示。具有測量精度高、量程有測量精度高、量程比大、受流體粘度影比大、受流體粘度影響小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振響小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動和噪音均小等特點(diǎn)，動和噪音均小等特點(diǎn)，適合測量中等到較大適合測量中等到較大的流量。的流量。 5.4 速度式速度式 流量計流量計 n5.4.1 葉輪式葉輪式流量計流

11、量計n自來水表就是自來水表就是典型的葉輪式典型的葉輪式流量計，其結(jié)流量計，其結(jié)構(gòu)如圖示。它構(gòu)如圖示。它也可以測量氣也可以測量氣體流量。體流量。 5.4 速度式流量計速度式流量計 n5.4.2 渦輪式流量計渦輪式流量計5.5 振動式流量計振動式流量計 n5.5.1 旋渦流量計旋渦流量計 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)兩旋渦列之間的距離h和同列的兩個旋渦和同列的兩個旋渦之間的距離之間的距離L滿足公式滿足公式h/L=0.281時，非對時，非對稱的旋渦列就能保持穩(wěn)定。此時旋渦的頻稱的旋渦列就能保持穩(wěn)定。此時旋渦的頻率率f與流體的流速與流體的流速v及旋渦發(fā)生體的寬度及旋渦發(fā)生體的寬度

12、d有有如上關(guān)系如上關(guān)系 dvStf 5.5 振動式流量計振動式流量計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：圓柱形和三現(xiàn)的，常用的有兩種形式：圓柱形和三棱柱形。棱柱形。 n圓柱形檢測器和三棱柱形檢測器如圖示。圓柱形檢測器和三棱柱形檢測器如圖示。 5.5 振動式流量計振動式流量計n5.5.2 旋進(jìn)式旋渦流量計旋進(jìn)式旋渦流量計 5.6 5.6 電磁流量計電磁流量計 n電磁流量計是基于電磁感應(yīng)原理工作的流量儀電磁流量計是基于電磁感應(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

13、電導(dǎo)率的液體體積流量。n5.6.1 5.6.1 電磁流量計的工作原理電磁流量計的工作原理n原理如圖示，電勢差與流速關(guān)系為原理如圖示，電勢差與流速關(guān)系為n BDvU 5.6 電磁流量計電磁流量計n由上式可得由上式可得 ，則體積流量為，則體積流量為n5.6.2 5.6.2 電磁流量計的結(jié)構(gòu)電磁流量計的結(jié)構(gòu)n 電磁流量計由外殼、激勵線圈及磁軛、電電磁流量計由外殼、激勵線圈及磁軛、電極和測量導(dǎo)管四部分組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所極和測量導(dǎo)管四部分組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。示。 BDUv UBDvDQv442 變壓器型電磁流量計變壓器型電磁流量計5.7 超聲波流量計超聲波流量計 n5.7.1 時間差法測量流量

14、時間差法測量流量 n時間差法就是測量超聲波脈沖順流和逆時間差法就是測量超聲波脈沖順流和逆流時傳播的時間差。流時傳播的時間差。n則求出時差為則求出時差為 cossin/1ucDtcossin/2ucDtucDttt221ctg2tDcu2tg25.7 超聲波流量計超聲波流量計n求出時差法的基本流量方程為求出時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、一、工作原理及特點(diǎn)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 tDcQtg4502112cos2fcufff5.7 超聲波流量計超聲波流量計n由式可知，多普勒頻移由式可知，多普勒頻移f

15、f 與發(fā)射頻率與發(fā)射頻率 f1 f1 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)量流量計主要有三質(zhì)量流量計主要有三大類：推導(dǎo)式、直接大類：推導(dǎo)式、直接式和補(bǔ)償式。式和補(bǔ)償式。 n5.8.1 5.8.1 推導(dǎo)式質(zhì)量推導(dǎo)式質(zhì)量流量測量流量測量n一、一、 檢測器與密檢測器與密度計組合的形式度計組合的形式n原理如圖示原理如圖示n質(zhì)量流量表達(dá)式為質(zhì)量流量表達(dá)式為 VVmQKQKxyQ225.8 質(zhì)量流量的測量質(zhì)量流量的測量n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示原理如圖示