流量檢測儀表

1、1第第9章章流量流量檢測儀表檢測儀表2基本要求基本要求v了解流量檢測的重要意義了解流量檢測的重要意義v掌握流量的基本概念及表示方法掌握流量的基本概念及表示方法v掌握流量的測量方法和原理：節(jié)流式流量計、轉(zhuǎn)掌握流量的測量方法和原理：節(jié)流式流量計、轉(zhuǎn)子流量計、渦街流量計、電磁流量計、靶式流量子流量計、渦街流量計、電磁流量計、靶式流量計、容積式流量計、質(zhì)量流量計、渦輪流量計、計、容積式流量計、質(zhì)量流量計、渦輪流量計、超聲波流量計超聲波流量計39.19.1流量檢測基礎(chǔ)知識流量檢測基礎(chǔ)知識 v流量：流量：是指單位時間內(nèi)流動介質(zhì)流經(jīng)管道是指單位時間內(nèi)流動介質(zhì)流經(jīng)管道（或通道，統(tǒng)稱流道）中某截面的數(shù)量，（或通

2、道，統(tǒng)稱流道）中某截面的數(shù)量，也稱也稱瞬時流量瞬時流量。v累積流量：累積流量：在某一段時間內(nèi)流過的流體總在某一段時間內(nèi)流過的流體總和，即瞬時流量在某一段時間內(nèi)的累積值，和，即瞬時流量在某一段時間內(nèi)的累積值，稱為稱為累積流量累積流量。4v體積流量體積流量 單位為單位為v質(zhì)量流量質(zhì)量流量 單位為單位為AvvdAvAqsm3AmvAdAvvAqskg關(guān)系：關(guān)系：mvqq累積總質(zhì)量累積總質(zhì)量Qm ，單位，單位kg累積總體積累積總體積Qv，單位，單位m3累積總量累積總量Q9.1.1體積流量和質(zhì)量流量體積流量和質(zhì)量流量 體積流量通常要折算到標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度下的體積流量。體積流量通常要折算到標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度下的

3、體積流量。（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）5 流體的密度受流體的工作狀態(tài)（如溫度、壓流體的密度受流體的工作狀態(tài)（如溫度、壓力）影響。力）影響。 對于液體，對于液體，壓力壓力變化對密度的影響非常小，變化對密度的影響非常小，一般可以忽略不計。一般可以忽略不計。 溫度溫度對密度的影響要大一對密度的影響要大一些，一般溫度每變化些，一般溫度每變化1010時，液體密度的變化約時，液體密度的變化約在在1%1%以內(nèi)。所以當(dāng)溫度變化不是很大，測量準(zhǔn)確以內(nèi)。所以當(dāng)溫度變化不是很大，測量準(zhǔn)確度要求不是很高的情況下，往往也可以忽略不計。度要求不是很高的情況下，往往也可以忽略不計。6 對于氣體對于氣體，密度受密度受溫度、壓力變

4、化影響較大溫度、壓力變化影響較大，如如在常溫常壓附近，溫度每變化在常溫常壓附近，溫度每變化1010，密度變化約為，密度變化約為3%3%；壓力每變化；壓力每變化10kPa10kPa，密度約變化，密度約變化3%3%。 因此在測量氣體流量時，必須同時測量流體的溫因此在測量氣體流量時，必須同時測量流體的溫度和壓力。度和壓力。 為了便于比較，常將在工作狀態(tài)下測得的體積流為了便于比較，常將在工作狀態(tài)下測得的體積流量換算成量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（溫度為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（溫度為2020，壓力為，壓力為101 325 101 325 PaPa）的體積流量，用符號）的體積流量，用符號q qV NV N表示，單位符號為表示，

5、單位符號為NmNm3 3/s/s。 79.1.2流量檢測方法流量檢測方法1.體積流量體積流量 v直接法直接法 （容積法）：直接測出（容積法）：直接測出 在單位時間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對流動介質(zhì)連續(xù)不斷地在單位時間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對流動介質(zhì)連續(xù)不斷地進(jìn)行度量，以排出流體固定容積數(shù)來計算流量。進(jìn)行度量，以排出流體固定容積數(shù)來計算流量。 橢圓齒輪橢圓齒輪 腰輪腰輪 刮板刮板 旋轉(zhuǎn)活塞旋轉(zhuǎn)活塞 vq精度較高精度較高8v間接法（速度法）：間接法（速度法）： 測量平均流速測量平均流速節(jié)流式節(jié)流式 力學(xué)力學(xué)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 力學(xué)力學(xué)渦輪渦輪 力學(xué)力學(xué)電磁電磁 電學(xué)電學(xué)超聲波超聲波 聲學(xué)聲學(xué)渦街渦街 力學(xué)力學(xué)熱線風(fēng)速熱線

6、風(fēng)速 熱學(xué)熱學(xué)激光多普勒激光多普勒 光學(xué)光學(xué)vAqv92.質(zhì)量流量質(zhì)量流量v直接式：直接式：檢測元件的輸出直接反映質(zhì)量流量。檢測元件的輸出直接反映質(zhì)量流量?？评飱W利科里奧利質(zhì)量流量計質(zhì)量流量計v間接式：間接式：用兩個檢測元件分別測出兩個相應(yīng)用兩個檢測元件分別測出兩個相應(yīng)的參數(shù)，通過運(yùn)算間接獲取質(zhì)量流量。的參數(shù)，通過運(yùn)算間接獲取質(zhì)量流量。 如：如：通過測量體積流量和密度來間接測量質(zhì)通過測量體積流量和密度來間接測量質(zhì)量流量。量流量。109.2節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計 是基于流體流動的是基于流體流動的節(jié)流原理，當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流元件（阻力件）時，節(jié)流原理，當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流元件（阻力件）時，在節(jié)流元件兩端產(chǎn)

7、生差壓，該差壓的大小與流量在節(jié)流元件兩端產(chǎn)生差壓，該差壓的大小與流量（流速）成正比。（流速）成正比。v節(jié)流過程：節(jié)流過程：流體流過阻力件流束的收縮造成壓力流體流過阻力件流束的收縮造成壓力變化的過程，稱為變化的過程，稱為節(jié)流過程節(jié)流過程。v節(jié)流件：節(jié)流件：阻力件稱為阻力件稱為節(jié)流件節(jié)流件；由此構(gòu)成的流量計；由此構(gòu)成的流量計稱為稱為節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計。 11(a)(b)(c)高壓低壓入口部分漸縮部分喉部漸擴(kuò)部分標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件(a) (a) 孔板；孔板； (b) (b) 噴嘴；噴嘴； (c) (c) 文丘里管文丘里管 作為流量測量的節(jié)流元件有標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件和特作為流量測量的節(jié)流元件有標(biāo)

8、準(zhǔn)節(jié)流元件和特殊節(jié)流元件，其中標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件有殊節(jié)流元件，其中標(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)文丘里管標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、標(biāo)準(zhǔn)文丘里管。12 其中孔板最簡單又最為典型，加工制造方便，其中孔板最簡單又最為典型，加工制造方便，在工業(yè)生產(chǎn)過程中常被采用。在工業(yè)生產(chǎn)過程中常被采用。 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置按照規(guī)定的技術(shù)要求和試驗數(shù)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置按照規(guī)定的技術(shù)要求和試驗數(shù)據(jù)來設(shè)計、加工、安裝，無需檢測和標(biāo)定，可以據(jù)來設(shè)計、加工、安裝，無需檢測和標(biāo)定，可以直接投產(chǎn)使用，并可保證流量測量的精度。直接投產(chǎn)使用，并可保證流量測量的精度。 13（1 1）孔孔板板裝裝置置及及壓壓力、力、流流速速分分布布圖圖1.檢測原理檢測

9、原理（主要討論標(biāo)準(zhǔn)孔板的原理）（主要討論標(biāo)準(zhǔn)孔板的原理）14測量原理測量原理 流體流過節(jié)流裝置流體流過節(jié)流裝置前后前后產(chǎn)生壓力差產(chǎn)生壓力差p p(p p= =p p1 1- -p p2 2) )，且，且流過的流量越大，節(jié)流裝置前后流過的流量越大，節(jié)流裝置前后的壓差也越大的壓差也越大，流量與壓差之間存在一定關(guān)系，這，流量與壓差之間存在一定關(guān)系，這就是差壓式流量傳感器測量原理。就是差壓式流量傳感器測量原理。 15孔板裝置及壓力、流速孔板裝置及壓力、流速分布圖分布圖要準(zhǔn)確測量出截面要準(zhǔn)確測量出截面、處的壓處的壓力有困難，因為產(chǎn)生最低靜壓力力有困難，因為產(chǎn)生最低靜壓力p p2 2的截面的截面的位置隨著

10、流速的的位置隨著流速的不同會改變。不同會改變。因此，在孔板前后的管壁上選擇因此，在孔板前后的管壁上選擇兩個固定的取壓點(diǎn)，來測量流體兩個固定的取壓點(diǎn)，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化。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)及測壓方式的的關(guān)系，與測壓點(diǎn)及測壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。選擇是緊密相關(guān)的。16 流量基本方程式闡明流量基本方程式闡明流量與壓差之間的定量流量與壓差之間的定量關(guān)系關(guān)系。它是根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體。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。連續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的。 pAqpAqvm22001

11、7pAqpAqvm2200要知道流量與壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于要知道流量與壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于的的取值。取值。 流量與壓力差流量與壓力差PP的平方根成正比。的平方根成正比。182.流量方程式的討論流量方程式的討論(1)流量系數(shù)流量系數(shù)（或流出系數(shù)（或流出系數(shù)C） 與節(jié)流元件形式（與節(jié)流元件形式（m m）、取壓方式、）、取壓方式、ReRe，管，管 道情況等有關(guān)。道情況等有關(guān)。19v取壓方式取壓方式 取壓方式取壓方式( (即取壓點(diǎn)的位置即取壓點(diǎn)的位置) )不同不同, ,流量系數(shù)流量系數(shù)不同。不同。 目前主要的取壓方式有：角接取壓、法蘭取目前主要的取壓方式有：角接取壓、法蘭取壓、壓、 取壓法取壓

12、法 v雷諾數(shù)雷諾數(shù) 表示流體的流動狀態(tài)，對于給定的流體和流表示流體的流動狀態(tài)，對于給定的流體和流動條件，它反映了流體的流動速度。動條件，它反映了流體的流動速度。2DD eR20v直徑比直徑比 只要直徑比值一定，則流量系數(shù)只是雷諾數(shù)的只要直徑比值一定，則流量系數(shù)只是雷諾數(shù)的函數(shù)。函數(shù)。v管壁粗糙度管壁粗糙度 對于標(biāo)準(zhǔn)孔板的流量系數(shù)，角接取壓法是在相對于標(biāo)準(zhǔn)孔板的流量系數(shù)，角接取壓法是在相對平均粗糙度對平均粗糙度K/D3810-4的管道中測定的，的管道中測定的，法蘭取壓法和法蘭取壓法和 取壓法是在取壓法是在K/D1010-4的管道中測定的，其中的管道中測定的，其中K是管道內(nèi)壁絕對平均是管道內(nèi)壁絕對

13、平均粗糙度。粗糙度。2DD 21(2)可膨脹系數(shù)可膨脹系數(shù)對于不可壓縮性流體對于不可壓縮性流體，則，則=1=1；對于可壓縮流體，對于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過節(jié)流例如各種氣體及蒸氣通過節(jié)流元件時，由于壓力變化必然會引起密度元件時，由于壓力變化必然會引起密度的改變，的改變，即即1 12 2，這時在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)，這時在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)，可壓縮性流體體積膨脹系數(shù)，可壓縮性流體體積膨脹系數(shù)小于小于1 1； 22 (3)節(jié)流件的開孔面積節(jié)流件的開孔面積 與材料的熱膨脹系數(shù)與材料的熱膨脹系數(shù) 管道和孔板的開孔直徑一般是在管道和孔板的開孔直徑一般是在2020時的值，時的值， 當(dāng)溫

14、度發(fā)生變化時，其直徑也要變化。當(dāng)溫度發(fā)生變化時，其直徑也要變化。 孔板：孔板： 管道：管道：0A20120tddd20120tDDD23(4)流體密度流體密度 流量方程式中所用的密度是指被測介質(zhì)在節(jié)流元流量方程式中所用的密度是指被測介質(zhì)在節(jié)流元件前的工作狀態(tài)（溫度、壓力）下的值。件前的工作狀態(tài)（溫度、壓力）下的值。 當(dāng)工作時當(dāng)工作時, ,實際流體密度與設(shè)計時不同時，應(yīng)進(jìn)實際流體密度與設(shè)計時不同時，應(yīng)進(jìn)行修正。行修正。 式中在右上式中在右上角角加加“”“”的符號表示的符號表示實際實際工作狀態(tài)工作狀態(tài)下的密度和流量，無上標(biāo)下的密度和流量，無上標(biāo)“”“”的表示設(shè)計值或的表示設(shè)計值或顯示值顯示值。mm

15、qqvvqq24（5）壓力損失）壓力損失 流體通過節(jié)流元件時，一部分能量用來克服摩擦流體通過節(jié)流元件時，一部分能量用來克服摩擦阻力和消耗在節(jié)流件后形成渦流上，而通過節(jié)流阻力和消耗在節(jié)流件后形成渦流上，而通過節(jié)流元件流體的靜壓力并不能完全恢復(fù)，可按下式估元件流體的靜壓力并不能完全恢復(fù)，可按下式估算：算： 說明：說明：越小，越小， 越大越大ppp202011p253.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 節(jié)流裝置包括節(jié)流件、取壓裝置和符合要求節(jié)流裝置包括節(jié)流件、取壓裝置和符合要求的前、后直管段。的前、后直管段。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件孔板孔板 標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置直管段直管段孔板流量計孔板流量計26（1 1）

16、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件孔板孔板 標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊具有與管道同心標(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)是有銳圓形開孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴(kuò)散的錐形。的出口呈擴(kuò)散的錐形。 結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，價格便宜。結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，價格便宜。壓力損失較大，測量精度較低，壓力損失較大，測量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測量大只適用于潔凈流體介質(zhì)，測量大管徑高溫高壓介質(zhì)時，孔板易變管徑高溫高壓介質(zhì)時，孔板易變形。形。 標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板 27（2）節(jié)流裝置的取壓方式）節(jié)流裝置的取壓方式 根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置可將取壓方式分為根

17、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、法蘭取壓角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓、徑距取壓與與損失損失取壓取壓五種五種: 節(jié)流裝置的取壓方式節(jié)流裝置的取壓方式28 目前廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。目前廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。法蘭取壓法法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡單，容易裝配，計算也方便，但精度結(jié)構(gòu)較簡單，容易裝配，計算也方便，但精度較角接取壓法低些。較角接取壓法低些。角接取壓法角接取壓法比較簡便，容易實現(xiàn)環(huán)室取壓，測量精度較高。比較簡便，容易實現(xiàn)環(huán)室取壓，測量精度較高。29標(biāo)準(zhǔn)孔板采用角接取壓法和法蘭取壓法，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)孔板采用角接取壓法和法蘭取壓法

18、，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴為角接取壓法。為角接取壓法。11管道法蘭；管道法蘭；22環(huán)室；環(huán)室；33孔板；孔板；44夾緊環(huán)夾緊環(huán)30356421qp2p3p1節(jié)流裝置；2壓力信號管路；3差壓變送器；4電流信號傳輸線；5開方器；6顯示儀表節(jié)流（節(jié)流（差壓差壓）式流量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖）式流量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 4.節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計31 節(jié)流裝置是將被測流體的流量值變換成差壓信號節(jié)流裝置是將被測流體的流量值變換成差壓信號p p，節(jié)流，節(jié)流裝置輸出的差壓信號由壓力信號管路輸送到差壓變送器（或差壓裝置輸出的差壓信號由壓力信號管路輸送到差壓變送器（或差壓計）。由流量基本方程式可以看出，被測流量與差壓計）。由流量基

19、本方程式可以看出，被測流量與差壓p p成平方成平方根關(guān)系，對于直接配用差壓計顯示流量時，流量標(biāo)尺是非線性的，根關(guān)系，對于直接配用差壓計顯示流量時，流量標(biāo)尺是非線性的，為了得到線性刻度，可加開方運(yùn)算電路或加開方器。如差壓流量為了得到線性刻度，可加開方運(yùn)算電路或加開方器。如差壓流量變送器帶有開方運(yùn)算，變送器的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。變送器帶有開方運(yùn)算，變送器的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。顯示儀表則顯示流量的大小。顯示儀表則顯示流量的大小。 321- 1-節(jié)流元件節(jié)流元件 2- 2-引壓管路引壓管路3- 3-三組閥門三組閥門4- 4-差壓計差壓計 節(jié)流式流量計組成與實物圖節(jié)流式流量計組成與實物圖

20、 33舉例舉例9-1v一臺節(jié)流式流量計，滿量程為一臺節(jié)流式流量計，滿量程為10kg/s,當(dāng)流當(dāng)流量為滿刻度的量為滿刻度的65%和和30%時，試求流量值在時，試求流量值在標(biāo)尺上的相應(yīng)位置（距離標(biāo)尺起始點(diǎn)），設(shè)標(biāo)尺上的相應(yīng)位置（距離標(biāo)尺起始點(diǎn)），設(shè)標(biāo)尺的總長度為標(biāo)尺的總長度為100mm。34舉例舉例v一臺節(jié)流式流量計，用于測量水蒸氣流量，設(shè)計一臺節(jié)流式流量計，用于測量水蒸氣流量，設(shè)計時的水蒸氣密度為時的水蒸氣密度為8.93kg/m3。但實際使用時被。但實際使用時被測介質(zhì)的壓力下降，使實際密度減小為測介質(zhì)的壓力下降，使實際密度減小為8.12kg/m3。試求當(dāng)流量計試求當(dāng)流量計讀數(shù)為讀數(shù)為8.5kg/

21、s時，實際流量為多少？時，實際流量為多少？由于密度變化使流量計由于密度變化使流量計指示值指示值產(chǎn)生的相對誤差為產(chǎn)生的相對誤差為多少？多少？。mmqq35節(jié)流式流量計的特點(diǎn)節(jié)流式流量計的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠管徑管徑D501000mm量程比量程比3：1幾乎能測各種工況下的介質(zhì)，幾乎能測各種工況下的介質(zhì)， 但不能有臟污物，流體的雷諾數(shù)要大于某個臨但不能有臟污物，流體的雷諾數(shù)要大于某個臨界值。界值。標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板36節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計 在現(xiàn)場實際應(yīng)用時，往往具有比較大的測在現(xiàn)場實際應(yīng)用時，往往具有比較大的測量誤差，有的甚至高達(dá)量誤差，有的甚至高達(dá)10102020。 不僅需要

22、合理的選型、準(zhǔn)確的設(shè)計、計算和不僅需要合理的選型、準(zhǔn)確的設(shè)計、計算和加工制造，更要注意正確的安裝、維護(hù)和符合使用加工制造，更要注意正確的安裝、維護(hù)和符合使用條件等，才能保證差壓式流量計有足夠的實際測量條件等，才能保證差壓式流量計有足夠的實際測量精度。精度。 37被測流體工作狀態(tài)的變動。被測流體工作狀態(tài)的變動。節(jié)流裝置安裝不正確。節(jié)流裝置安裝不正確?？装迦肟谶吘壍哪p?？装迦肟谶吘壍哪p。導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象差壓計安裝或使用不正確差壓計安裝或使用不正確38 導(dǎo)壓管要正確地安裝，防止堵塞與滲漏，否則會導(dǎo)壓管要正確地安裝，防止堵塞與滲漏，否則會引起

23、較大的測量誤差。對于不同的被測介質(zhì)，導(dǎo)壓管引起較大的測量誤差。對于不同的被測介質(zhì)，導(dǎo)壓管的安裝亦有不同的要求，下面分類討論。的安裝亦有不同的要求，下面分類討論。測量液體流量時的取測量液體流量時的取壓點(diǎn)位置壓點(diǎn)位置 測量液體流量時的連接圖測量液體流量時的連接圖11節(jié)流裝置；節(jié)流裝置；22引壓導(dǎo)管；引壓導(dǎo)管；33放空閥；放空閥；44平衡平衡閥；閥；55差壓變送器；差壓變送器；66貯氣罐；貯氣罐；77切斷閥切斷閥39a) a) 取壓點(diǎn)應(yīng)該位于節(jié)流裝置的下半部，與水平線夾角取壓點(diǎn)應(yīng)該位于節(jié)流裝置的下半部，與水平線夾角為為0 04545。 b) b) 引壓導(dǎo)管最好垂直向下，如條件不許可，導(dǎo)壓管亦應(yīng)引壓導(dǎo)

24、管最好垂直向下，如條件不許可，導(dǎo)壓管亦應(yīng)下傾一定坡度（至少下傾一定坡度（至少120120110110），使氣泡易于排出。），使氣泡易于排出。 c) c) 在引壓導(dǎo)管的管路中，應(yīng)有排氣的裝置。在引壓導(dǎo)管的管路中，應(yīng)有排氣的裝置。 測量液體的流量時，應(yīng)該使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)都充測量液體的流量時，應(yīng)該使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)都充滿同樣的液體而無氣泡，以使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)的液滿同樣的液體而無氣泡，以使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)的液體密度相等。體密度相等。40 a) a) 取壓點(diǎn)應(yīng)在節(jié)流裝置的上半取壓點(diǎn)應(yīng)在節(jié)流裝置的上半部。部。 b) b) 引壓導(dǎo)管最好垂直向上，引壓導(dǎo)管最好垂直向上，至少亦應(yīng)向上傾斜一定的坡度，至少亦應(yīng)向上傾斜一定的坡

25、度，以使引壓導(dǎo)管中不滯留液體。以使引壓導(dǎo)管中不滯留液體。 c) c) 如果差壓計必須裝在如果差壓計必須裝在節(jié)流裝置之下，則需加裝節(jié)流裝置之下，則需加裝貯液罐和排放閥，如圖所貯液罐和排放閥，如圖所示。示。 測量氣體流量時的連接圖測量氣體流量時的連接圖11節(jié)流裝置；節(jié)流裝置；22引壓導(dǎo)管；引壓導(dǎo)管；33差壓變送器；差壓變送器；44貯液罐；貯液罐；55排放閥排放閥41 測量蒸汽的流測量蒸汽的流量時，要實現(xiàn)上述的量時，要實現(xiàn)上述的基本原則，基本原則，必須解決必須解決蒸汽冷凝液的等液位蒸汽冷凝液的等液位問題，問題，以消除冷凝液以消除冷凝液液位的高低對測量精液位的高低對測量精度的影響。常見的接度的影響。常

26、見的接法見圖所示。法見圖所示。測量蒸汽流量的連接圖測量蒸汽流量的連接圖11節(jié)流裝置；節(jié)流裝置；22凝液罐；凝液罐；33引壓導(dǎo)管；引壓導(dǎo)管；44排放閥；排放閥；55差壓變送器；差壓變送器；66平衡閥平衡閥42隔離罐的兩種形式隔離罐的兩種形式測量腐蝕性（或因測量腐蝕性（或因易凝固不適宜直接進(jìn)易凝固不適宜直接進(jìn)入差壓計）的介質(zhì)流入差壓計）的介質(zhì)流量時，必須采取隔離量時，必須采取隔離措施。常用的兩種隔措施。常用的兩種隔離罐形式如圖所示。離罐形式如圖所示。 439.3轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計 又稱又稱恒壓降變面積恒壓降變面積流量計，適用流量計，適用 于中小流量。于中小流量。1.檢測原理檢測原理 流體在錐形管

27、中自下而上流動，流體在錐形管中自下而上流動， 其中的浮子（轉(zhuǎn)子）將穩(wěn)定在其中的浮子（轉(zhuǎn)子）將穩(wěn)定在 某一個位置。某一個位置。df44浮子受力分析：浮子受力分析：A0環(huán)狀流通面積；環(huán)狀流通面積；Af浮子面積（最大）浮子面積（最大）阻力系數(shù)阻力系數(shù)22vAgVgVfffffffAgVv2fffvAgVAvAq200df45浮子受力分析：浮子受力分析：A0環(huán)狀流通面積；環(huán)狀流通面積；Af浮子面積（最大）浮子面積（最大）)tan2(42200fdhDAfffvAgVAvAq200tan00hDA fffvAgVhDvAq2tan00df462.轉(zhuǎn)子流量計的特點(diǎn)轉(zhuǎn)子流量計的特點(diǎn) 主要適用于中小管徑、較低

28、雷諾數(shù)的中小流量主要適用于中小管徑、較低雷諾數(shù)的中小流量的檢測；的檢測；結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，工作可靠，儀表前直管結(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；段長度要求不高；基本誤差約為儀表量程的基本誤差約為儀表量程的12%，量程比可，量程比可達(dá)達(dá)101；易受工作介質(zhì)密度，粘度，純凈度等影響易受工作介質(zhì)密度，粘度，純凈度等影響479.4 9.4 渦街流量計渦街流量計也稱也稱漩渦流量計漩渦流量計(1)(1)渦街流量計原理渦街流量計原理 在均勻流動的流體中在均勻流動的流體中,垂直地插入一個具有垂直地插入一個具有非流線型非流線型截面截面的柱體的柱體,稱為稱為漩渦發(fā)生體漩渦發(fā)生體，是漩渦流量

29、計的核心。是漩渦流量計的核心。漩渦發(fā)生體的形狀主要有漩渦發(fā)生體的形狀主要有基本漩渦發(fā)生體（圓柱形、基本漩渦發(fā)生體（圓柱形、方柱形和三角柱形），也有組合式的。方柱形和三角柱形），也有組合式的。489.4 9.4 渦街流量計渦街流量計也稱也稱漩渦流量計漩渦流量計(1)(1)渦街流量計原理渦街流量計原理 在在漩渦發(fā)生體漩渦發(fā)生體兩側(cè)會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反、交替出兩側(cè)會產(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現(xiàn)的漩渦，并隨著流體流動，在下游形成兩列不對稱的的 “卡門渦街卡門渦街” 。49(1)(1)渦街流量計原理渦街流量計原理 在一定的雷諾數(shù)在一定的雷諾數(shù)ReRe范圍內(nèi)，體積

30、流量范圍內(nèi)，體積流量q qv v與旋渦的與旋渦的頻率頻率f f成線性關(guān)系成線性關(guān)系。只要測出旋渦的頻率。只要測出旋渦的頻率f f就能求得就能求得流過流量計管道流體的體積流量流過流量計管道流體的體積流量q qv v。 50其其體積流量體積流量方程式方程式為為: :mdDSKDAAAmKffSmdDvAqttv220204,4,4 漩渦產(chǎn)生的頻率；漩渦產(chǎn)生的頻率；vv流體流速；流體流速；dd直徑漩渦發(fā)生體的特征尺寸；直徑漩渦發(fā)生體的特征尺寸； StSt斯特勞哈爾數(shù)；斯特勞哈爾數(shù)；DD管道內(nèi)徑管道內(nèi)徑 ；A A0 0在漩渦發(fā)生體處的在漩渦發(fā)生體處的流通截面積流通截面積AA管道的管道的截面積截面積dv

31、Sft單列旋渦產(chǎn)生的單列旋渦產(chǎn)生的頻率頻率f為為: :51渦街流量計頻率檢測原理渦街流量計頻率檢測原理(2) (2) 漩渦頻率測量漩渦頻率測量漩渦頻率的檢測方法有很多，一般與漩渦發(fā)生體形狀漩渦頻率的檢測方法有很多，一般與漩渦發(fā)生體形狀有關(guān)。有關(guān)。熱電絲熱電絲圓柱體圓柱體52熱敏電阻熱敏電阻三角柱三角柱在三角柱體的迎流面對稱地嵌入兩個熱敏電阻組成橋在三角柱體的迎流面對稱地嵌入兩個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，兩個電阻被周期地冷卻，交替產(chǎn)生的漩渦的作用下，兩個電阻被周期地冷卻，使其阻值改變，阻值的變

32、化由橋路測出，即可測得漩使其阻值改變，阻值的變化由橋路測出，即可測得漩渦產(chǎn)生的頻率，從而測出流量。渦產(chǎn)生的頻率，從而測出流量。壓電元件壓電元件組合組合式式超聲波檢測元超聲波檢測元件件三角柱三角柱53(3) (3) 渦街流量計的特點(diǎn)渦街流量計的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 渦街流量計測量精度較高；量程比寬渦街流量計測量精度較高；量程比寬, ,可達(dá)可達(dá)30:130:1； 頻率輸出，便于數(shù)字化測量，頻率輸出，便于數(shù)字化測量，f f與與v v成正比；成正比； 使用壽命長，壓力損失小，安裝與維護(hù)比較方便；使用壽命長，壓力損失小，安裝與維護(hù)比較方便； 測量幾乎不受流體參數(shù)變化的影響，用水或空氣標(biāo)測量幾乎不受流體參數(shù)

33、變化的影響，用水或空氣標(biāo)定后的流量計無須校正即可用于其它介質(zhì)的測量；定后的流量計無須校正即可用于其它介質(zhì)的測量； 易與數(shù)字儀表或計算機(jī)接口易與數(shù)字儀表或計算機(jī)接口, ,對氣體、液體和蒸汽介對氣體、液體和蒸汽介質(zhì)均適用。質(zhì)均適用。缺點(diǎn)缺點(diǎn): :流體流速分布情況和脈動情況將影響測量準(zhǔn)確度，流體流速分布情況和脈動情況將影響測量準(zhǔn)確度，因此適用于因此適用于紊流紊流流速分布變化小的情況，并要求流流速分布變化小的情況，并要求流量計前后有足夠長的直管段。量計前后有足夠長的直管段。54渦街和旋進(jìn)流量計渦街和旋進(jìn)流量計559.5 9.5 電磁流量計電磁流量計(1)(1)檢測原理檢測原理法拉第電磁感應(yīng)原理法拉第電

34、磁感應(yīng)原理 當(dāng)被測導(dǎo)電流體在磁場中沿垂直磁力線方向流動當(dāng)被測導(dǎo)電流體在磁場中沿垂直磁力線方向流動而切割磁力線時，在對稱安裝在流通管道兩側(cè)的電極而切割磁力線時，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，此電勢與流速成正比。上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此電勢與流速成正比。 56流體流量方程流體流量方程為：為： kEEBDvDqv4412BB為磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度 ； D D管道內(nèi)徑管道內(nèi)徑 ；vv流體平均流速；流體平均流速； EE感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢感應(yīng)電勢大小為：大小為： BDvE vDqv2457（2）電磁流量計的結(jié)構(gòu)）電磁流量計的結(jié)構(gòu)磁路系統(tǒng)磁路系統(tǒng)測量管測量管電極：測量感應(yīng)電勢電極：

35、測量感應(yīng)電勢襯里襯里外殼外殼轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路58 MKULC2100MKULC2100系列電磁流量計系列電磁流量計 59（3）電磁流量計的特點(diǎn)）電磁流量計的特點(diǎn)測量導(dǎo)管中無可動部件，壓力損失小，并可測測量導(dǎo)管中無可動部件，壓力損失小，并可測含有雜物、懸浮物等流體的流量。含有雜物、懸浮物等流體的流量。只要流體導(dǎo)電，流量與流體的溫度、壓力、密只要流體導(dǎo)電，流量與流體的溫度、壓力、密度、粘度無關(guān)。度、粘度無關(guān)。量程比較寬量程比較寬10：1。反應(yīng)速度快。反應(yīng)速度快。電磁流量計電磁流量計60u只能用來測量導(dǎo)電液體的流量，如測量酸、堿、鹽只能用來測量導(dǎo)電液體的流量，如測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（例

36、如泥漿）或纖維液體的流溶液以及含有固體顆粒（例如泥漿）或纖維液體的流量。且導(dǎo)電率要求不小于水的導(dǎo)電率。量。且導(dǎo)電率要求不小于水的導(dǎo)電率。u不能測量氣體、蒸汽、石油制品、非導(dǎo)電液體等的不能測量氣體、蒸汽、石油制品、非導(dǎo)電液體等的流量。流量。u要引入高放大倍數(shù)的放大器，會造成測量系統(tǒng)很復(fù)要引入高放大倍數(shù)的放大器，會造成測量系統(tǒng)很復(fù)雜、成本高，并且易受外界電磁場的干擾。雜、成本高，并且易受外界電磁場的干擾。u使用中要注意維護(hù)，防止電極與管道間絕緣的破壞。使用中要注意維護(hù)，防止電極與管道間絕緣的破壞。安裝時要遠(yuǎn)離一切磁源。不能有振動。安裝時要遠(yuǎn)離一切磁源。不能有振動。 619.6容積式流量計容積式流量

37、計 常見的容積式流量計：常見的容積式流量計：橢圓齒輪流量計、橢圓齒輪流量計、腰輪腰輪(羅茨羅茨)流量計、刮板流量計、活塞式流流量計、刮板流量計、活塞式流量計、濕式流量計及皮囊式流量計等。量計、濕式流量計及皮囊式流量計等。 1.檢測原理：檢測原理：使被測流體充滿具有一定容積使被測流體充滿具有一定容積的空間，然后再把這部分流體從出口排出，的空間，然后再把這部分流體從出口排出，根據(jù)單位時間內(nèi)排出的流體體積可直接確根據(jù)單位時間內(nèi)排出的流體體積可直接確定體積流量。定體積流量。62（1 1）橢圓齒輪流量計）橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計工作原理：橢圓齒輪流量計工作原理：63v檢測原理檢測原理在流入口流體壓力

38、作用下使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，隨在流入口流體壓力作用下使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，使流體從流入口流向流出著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，使流體從流入口流向流出口?？?。設(shè)轉(zhuǎn)子與流量計殼體之間的容積已知，則設(shè)轉(zhuǎn)子與流量計殼體之間的容積已知，則通過測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，就可得知流體流經(jīng)通過測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，就可得知流體流經(jīng)流量計的流量；如果測出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的次數(shù)，流量計的流量；如果測出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的次數(shù)，就可獲得流體的總體積。就可獲得流體的總體積。64（2） 腰輪流量計腰輪流量計腰輪流量計腰輪流量計又稱又稱羅茨流量計羅茨流量計，其工作原理與橢，其工作原理與橢圓齒輪流量計相同。腰輪流量計的轉(zhuǎn)子是一對圓齒輪流量計相同。腰輪流量計的轉(zhuǎn)子是一對不帶齒的

39、腰形輪，在轉(zhuǎn)動過程依靠兩齒和殼體不帶齒的腰形輪，在轉(zhuǎn)動過程依靠兩齒和殼體之間的空間推移。之間的空間推移。65橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計刮板流量計刮板流量計 662.容積式流量計的工作特點(diǎn)容積式流量計的工作特點(diǎn)精度高，可達(dá)精度高，可達(dá)0.20.5%。主要測高粘度流體，測總流量。主要測高粘度流體，測總流量。量程比量程比10：1。對直管段無要求。對直管段無要求。小流量時泄漏大，使讀數(shù)偏低。小流量時泄漏大，使讀數(shù)偏低。被測流體要求清潔，否則易堵或磨損。被測流體要求清潔，否則易堵或磨損。679.7質(zhì)量流量計質(zhì)量流量計 質(zhì)量流量的檢測方法主要有三大類質(zhì)量流量的檢測方法主要有三大類 ：直接式直接式間接式間

40、接式補(bǔ)償式補(bǔ)償式 68（1 1）直接式質(zhì)量流量計直接式質(zhì)量流量計科里奧利質(zhì)量流量計科里奧利質(zhì)量流量計 科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線運(yùn)動科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線運(yùn)動的同時，處于一個的同時，處于一個旋轉(zhuǎn)系中旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力而制成的一種直接式質(zhì)量流量傳感器。的科里奧利力而制成的一種直接式質(zhì)量流量傳感器。 69科里奧利力分析圖科里奧利力分析圖 當(dāng)質(zhì)量為當(dāng)質(zhì)量為m m的質(zhì)點(diǎn)在對的質(zhì)點(diǎn)在對P 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，如圖所示，質(zhì)點(diǎn)具有兩個分量的加速度道內(nèi)移動時，如圖所示，質(zhì)點(diǎn)具有兩個分量的加速度及相應(yīng)的加

41、速度力：及相應(yīng)的加速度力： 70 法向加速度法向加速度: : 即向心加速度即向心加速度a ar r， 其量值為其量值為2 2r r， 方向朝向方向朝向P P軸。軸。 切向加速度切向加速度: : 即科里奧利加速度即科里奧利加速度a at t, , 其量值其量值為為2v2v，方向與，方向與a ar r垂直。由于復(fù)合運(yùn)動，在質(zhì)點(diǎn)的垂直。由于復(fù)合運(yùn)動，在質(zhì)點(diǎn)的a at t方向上作用著科里奧利力為方向上作用著科里奧利力為2vm2vm，而管道對質(zhì)點(diǎn)，而管道對質(zhì)點(diǎn)作用著一個反向力，其值為作用著一個反向力，其值為-2vm-2vm。 71 當(dāng)密度為當(dāng)密度為的流體以恒定速度的流體以恒定速度v v在管道內(nèi)流動在管道

42、內(nèi)流動時，任何一段長度為時，任何一段長度為x x的管道都受到一個大小為的管道都受到一個大小為F Fc c的切向科里奧利力，的切向科里奧利力， 即即 Fc=2 vA x 式中式中, , A A為管道的流通內(nèi)截面積。為管道的流通內(nèi)截面積。 72因為質(zhì)量流量因為質(zhì)量流量q qm m= =vAvA，所以，所以 Fc=2qmx 基于上式，如直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管道中流基于上式，如直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管道中流動流體所產(chǎn)生的科里奧利力就可以測得質(zhì)量流量，動流體所產(chǎn)生的科里奧利力就可以測得質(zhì)量流量，這就是科里奧利質(zhì)量流量傳感器的工作原理。這就是科里奧利質(zhì)量流量傳感器的工作原理。 73 然而，通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生科里奧利力實現(xiàn)起來然而，通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生科里奧利力實現(xiàn)起來比較困難，目前常利用兩管擺動的相位差來反映流比較困難，目前常利用兩管擺動的相位差來反映流經(jīng)經(jīng)U U型管的流量。型管的流量?？剖狭Φ难菔緦嶒灒ń滩目剖狭Φ难菔緦嶒灒ń滩?91191圖圖3.1373.137）74科里奧利質(zhì)量流量傳感器結(jié)構(gòu)原理圖科里奧利質(zhì)量流量傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 目前的傳感器均采用振動的方式來產(chǎn)生，下圖是科里目