流量檢測(cè)課件

第6章流量檢測(cè)及儀表流量是過程控制中的主要參數(shù)之一。6.1流量測(cè)量的基本知識(shí)一、定義1、瞬時(shí)流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過某一截面的流體數(shù)量。2、體積流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過的體積，qv。單位為m3／s3、質(zhì)量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過的質(zhì)量，qm。單位為kg／s質(zhì)量流量與體積流量的關(guān)系：qm＝ρ

qvρ為流體密度。3、平均流量：流過的總量除以時(shí)間。

第6章流量檢測(cè)及儀表流量是過程控制中的主要參數(shù)之一。14、積分流量（累積流量）：一段時(shí)間內(nèi)流過某一截面流體的總量，是瞬時(shí)流量對(duì)該段時(shí)間的積分。瞬時(shí)流量與累積流量的關(guān)系：注意：求質(zhì)量流量時(shí)，由于流體的密度受流體工作狀態(tài)的影響，在用體積流量表示時(shí)，要給出流體的壓力和溫度。對(duì)于液體，壓力變化對(duì)密度的影響非常小，一般可以忽略不計(jì)；溫度對(duì)密度的影響要大一些，一般溫度每變化10℃，液體的密度變化約在1％以內(nèi)。4、積分流量（累積流量）：一段時(shí)間內(nèi)流過某一截面流體的總量，2二、流量測(cè)量方法1、按輸出信號(hào)分脈沖信號(hào)輸出，例：渦輪流量計(jì)，渦街流量計(jì)模擬信號(hào)輸出，例：差壓流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)2、按測(cè)量原理分容積法:利用液體單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)通過固定體積的數(shù)目。橢圓齒輪流量計(jì),腰輪流量計(jì)，刮板式流量計(jì)速度法:以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流動(dòng)速度作為測(cè)量依據(jù)的儀表。差壓流量計(jì)，渦輪流量計(jì)，渦街流量計(jì)，電磁流量計(jì)，超聲波流量計(jì)。質(zhì)量式：以測(cè)量流體質(zhì)量作為測(cè)量依據(jù)的儀表二、流量測(cè)量方法1、按輸出信號(hào)分3三、常用術(shù)語1、流量范圍流量量程，流量計(jì)的量程比。2、額定流量規(guī)定性能或最佳性能3、流量計(jì)特性曲線4、流量系數(shù)實(shí)際流量與理論流量的比值5、儀表系數(shù)單位體積流量對(duì)應(yīng)的信號(hào)脈沖數(shù)6、重復(fù)性連續(xù)多次測(cè)量同一流量給出相同結(jié)果的能力7、線性度整個(gè)量程上的特性曲線偏離最佳擬合直線的程度三、常用術(shù)語1、流量范圍4四、常用的物理參數(shù)1、流體密度

液體，氣體，壓力溫度的影響不同2、流體粘度

是t，p的函數(shù)，溫度上升，液體粘度下降，氣體粘度上升。動(dòng)力粘度（兩個(gè)相距1m，面積1m2，相對(duì)速度1m/s移動(dòng)時(shí)相互作用力），運(yùn)動(dòng)粘度（動(dòng)力粘度/流體密度）3、絕熱指數(shù)及等熵指數(shù)pvk=常熟4、雷諾數(shù)Re

流體流動(dòng)的慣性力與粘性力之比Re<2320，層流Re>2320，紊流魯?shù)婪颉た藙谛匏顾?、常用的物理參?shù)1、流體密度液體，氣體，壓力溫度的影5流體在細(xì)管中的流動(dòng)形式可分為層流和紊流兩種。所謂層流(laminarflow)就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線平行于管軸時(shí)的流動(dòng)。所謂紊流(turbulentflow)就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線相對(duì)混亂的流動(dòng)。利用雷諾數(shù)可以判斷流動(dòng)的形式。如果雷諾數(shù)小于某一值時(shí)，可判斷為層流，而大于此值時(shí)則判斷為紊流。流體在細(xì)管中的流動(dòng)形式可分為層流和紊流兩種。6在層流流動(dòng)狀態(tài)下，流速分布是以管軸為中心線的軸對(duì)稱拋物線分布。在紊流流動(dòng)狀態(tài)下，管內(nèi)流速同樣是以管中心線軸對(duì)稱的分布，但是其分布呈指數(shù)曲線形式。在層流流動(dòng)狀態(tài)下，流速分布是以管軸為中心線的軸對(duì)稱拋物線分布7三、流量測(cè)量系統(tǒng)四部分傳感器：將流量Q（qm或qV）轉(zhuǎn)換成與流量有關(guān)的某個(gè)物理量，如差壓、速度等。信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置：將輸出量轉(zhuǎn)成電信號(hào)。顯示積算裝置：直接顯示瞬時(shí)流量或?qū)λ矔r(shí)流量積分得到累積流量。三、流量測(cè)量系統(tǒng)傳感器：將流量Q（qm或qV）轉(zhuǎn)換成與流量有86.2容積式流量計(jì)一、工作原理：如果使流體以固定的、已知大小的體積V逐次從流量計(jì)中排放流出，則計(jì)數(shù)單位時(shí)間內(nèi)排放次數(shù)就可以求得通過儀器的體積流量。這就是容積法的工作原理：qv＝nV

常用的容積流量計(jì)：標(biāo)準(zhǔn)體積管、橢圓齒輪流量計(jì)，腰輪流量計(jì)，刮板式流量計(jì)，濕式氣體流量計(jì)等6.2容積式流量計(jì)一、工作原理：如果使流體以固定的、9橢圓齒輪流量計(jì)：是一種常見的容積式流量計(jì)。適合于測(cè)量粘度較大的純凈液體的累積流量。精度高0.3%~0.5%，但加工復(fù)雜，成本高，齒輪容易磨損。

齒輪旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)一周，排出

份齒輪和儀表殼體之間形成的月牙空腔容積的液體。因此只有測(cè)出齒輪的轉(zhuǎn)速就能知道流體的容積流量。橢圓形齒輪標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量室奧巴爾容積流量計(jì)?4橢圓齒輪流量計(jì)：是一種常見的容積式流量計(jì)。適合于測(cè)10每個(gè)循環(huán)周期流量計(jì)送出的流體體積為V0,在t時(shí)間內(nèi)，流量計(jì)工作循環(huán)周期數(shù)為n,則總量為V=nV0若每個(gè)循環(huán)周期時(shí)間長(zhǎng)度為t0，重復(fù)頻率為f0，則單位時(shí)間內(nèi)流量為每個(gè)循環(huán)周期流量計(jì)送出的流體體積為V0,在t時(shí)間內(nèi)，流量計(jì)工111、優(yōu)點(diǎn)準(zhǔn)確度最高；0.1%-0.5%安裝條件對(duì)精度沒有影響；測(cè)量范圍寬；流量量程比5:1-30:1使用方便。2、缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，適用于小口徑儀表慣性較大，動(dòng)態(tài)特性不好（儀表有可動(dòng)部分）存在漏油量，有測(cè)量誤差，小流量不精確。適合測(cè)量高粘性液體流量二、容積式流量計(jì)的測(cè)量特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)二、容積式流量計(jì)的測(cè)量特點(diǎn)121）容積式流量計(jì)使用時(shí)要加濾網(wǎng)，儀表處加旁路，便于清掃。2）被測(cè)液體混有氣體時(shí)，要加裝氣體分離裝置。3）注意被測(cè)流體的溫度。三、容積式流量計(jì)使用時(shí)注意1）容積式流量計(jì)使用時(shí)要加濾網(wǎng)，儀表處加旁路，便于清掃。三、13腰輪流量計(jì)工作原理如圖示，它可測(cè)量液體和氣體，測(cè)液體的口徑為10～600mm；測(cè)氣體的口徑為15～250mm，即可測(cè)小流量也可測(cè)大流量。腰輪流量計(jì)14第6章流量檢測(cè)-課件156.3速度式流量計(jì)一工作原理：直接測(cè)量管道內(nèi)流體的速度測(cè)流量。如測(cè)得是平均流速，則容積流量，如測(cè)得是某點(diǎn)流速v，則體積流量，K為平均流速與被測(cè)點(diǎn)流速的比值。1）注意事項(xiàng)：因使用平均流速，故其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度不僅與儀表本身有關(guān)，而且與截面上的流速分布情況有關(guān)。因此在測(cè)量?jī)x表前后有足夠長(zhǎng)的直管段或加裝整流器。2）要充分了解被測(cè)流體的速度分布。常用種類差壓式，渦輪式，渦街式，電磁式，超聲波式，熱式。6.3速度式流量計(jì)一工作原理：直接測(cè)量管道內(nèi)流體的速16二、漩渦流量計(jì)（渦街）液體，氣體，蒸汽1發(fā)展歷史：是70年代發(fā)展起來的一種新型流量計(jì)。它適用于氣體流量和液體流量測(cè)量。儀表的精確度高（達(dá)±1.0％），量程比寬（B=30：1），輸出線性好。它輸出頻率信號(hào)，抗干擾性能好，便于遠(yuǎn)距離傳輸。渦街流量計(jì)由檢測(cè)器和轉(zhuǎn)換器組成。2工作原理：漩渦流量計(jì)是利用流體流過阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過測(cè)量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的。二、漩渦流量計(jì)（渦街）液體，氣體，蒸汽173、卡門渦街(1911,馮.卡門）：在流動(dòng)的流體中放置一根其軸線與流向垂直的非流線性柱形體(加三角柱、圓柱等)，稱之為漩渦發(fā)生體，見圖。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時(shí)，會(huì)在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示不對(duì)稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街。4、渦街穩(wěn)定的條件h可通過以柱體特征尺寸d保證3、卡門渦街(1911,馮.卡門）：在流動(dòng)的流體中放置一根其185、漩渦發(fā)生的頻率：St斯特勞哈爾數(shù)。它是以柱體特征尺寸d計(jì)算流體雷諾數(shù)Re的函數(shù)，在500～150000范圍內(nèi)基本不變。St對(duì)于柱體0.2,對(duì)于三角體0.16。是阻流體處平均流速。6、體積流量與頻率之間的關(guān)系：5、漩渦發(fā)生的頻率：196、旋渦發(fā)生頻率f的檢測(cè)方法熱檢法、差壓法1)熱檢法：圓柱體漩渦發(fā)生體的鉑絲電阻在圓柱體空腔內(nèi)。流體通過電阻絲時(shí)帶走熱量，從而改變它的阻值。阻值的變化與漩渦的頻率相對(duì)應(yīng)。6、旋渦發(fā)生頻率f的檢測(cè)方法熱檢法、差壓法1)熱檢法：20三角柱迎流面中間對(duì)稱嵌入兩個(gè)熱敏電阻，其中通恒定電流，以這兩個(gè)熱敏電阻為電橋的兩臂當(dāng)三角柱兩側(cè)交替發(fā)生漩渦時(shí)，發(fā)生漩渦處由于流速降低，換熱條件變差，這側(cè)熱敏電阻溫度升高，阻值變小，在電橋?qū)蔷€就輸出電壓脈沖，與漩渦頻率對(duì)應(yīng)，進(jìn)而得到流量值。2）超聲式，見教材p1383）應(yīng)力式三角柱迎流面中間對(duì)稱嵌入兩個(gè)熱敏電阻，當(dāng)三角柱兩側(cè)交替217、渦街流量計(jì)的特點(diǎn)及安裝（1）頻率只與流速有關(guān)，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，不受流體性質(zhì)（壓力、溫度、粘度和密度等）的影響。（2）測(cè)量精度高，誤差約為1級(jí)，重復(fù)性約±0.5級(jí)，不存在零點(diǎn)漂移的問題。（3）壓力損失小，流量測(cè)量范圍寬。渦街流量計(jì)特別適于大口徑管道的流量測(cè)量。使用時(shí)前面要有20D長(zhǎng)，后面要有5D長(zhǎng)的直管段，管段的內(nèi)壁上要光滑，創(chuàng)造此條件可能有困難。7、渦街流量計(jì)的特點(diǎn)及安裝22第6章流量檢測(cè)-課件23

旋渦式流量計(jì)旋渦式流量計(jì)24二、渦輪流量計(jì)1組成：兩部分：變送器和指示積算器。1）變送器將流量轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信號(hào)輸出。2）指示積算器接受變送器輸出的脈沖信號(hào)。將其轉(zhuǎn)換、放大、運(yùn)算、邏輯計(jì)數(shù)，顯示瞬時(shí)流量和累積總量。

二、渦輪流量計(jì)25

1）變送器的結(jié)構(gòu)：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換器，如圖所示。殼體和導(dǎo)流器由不導(dǎo)磁材料制成。導(dǎo)流器的作用是支承葉輪并導(dǎo)直流體的流動(dòng)，以減少流體自旋及渦漩的干擾。

渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)

1—渦輪；2—支承；3—永久磁鋼；4—感應(yīng)線圈；

5—?dú)んw；6—導(dǎo)流器2、渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理1）變送器的結(jié)構(gòu)：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換器，如圖所示。殼261－緊固件；2－殼體；3－前導(dǎo)向體；4－止推片；5－葉輪；6－電磁感應(yīng)式信號(hào)檢測(cè)器；7－軸承；8－后導(dǎo)向體渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)1－緊固件；2－殼體；3－前導(dǎo)向體；4－止推片；5－葉輪；6272)工作原理：（1）在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過時(shí)，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流速成正比。（2）渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦輪上導(dǎo)磁的葉片順次接近管壁上的線圈，改變線圈磁回路的磁阻，使線圈磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生與流量成正比的脈沖信號(hào)。（3）將此脈沖轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)給出瞬時(shí)流量信號(hào)，累積得到累計(jì)流量，同時(shí)。這種將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)的方法叫磁阻法。2)工作原理：283、流量和脈沖信號(hào)的轉(zhuǎn)換公式（1）流量一轉(zhuǎn)速:

（2）轉(zhuǎn)速-頻率

f=zn(z,渦輪葉片數(shù)n，渦輪轉(zhuǎn)速)(3)流量－頻率（4）儀表常數(shù)——儀表常數(shù)意義:單位體積流量輸出的脈沖數(shù)。ζ值為常數(shù)嗎？

3、流量和脈沖信號(hào)的轉(zhuǎn)換公式（1）流量一轉(zhuǎn)速:（2）轉(zhuǎn)速29a注意：從理論上說，在一定條件（流體性質(zhì)、狀態(tài)、變送器結(jié)構(gòu)、流量一定）下，ζ是一個(gè)常數(shù)。當(dāng)上述條件變化時(shí)，ζ值也隨之變化，見P140圖。

因?yàn)樯鲜鰲l件都將能影響到式中的參數(shù)C。

b實(shí)際上，渦輪流量計(jì)出廠時(shí)，ζ值由廠家根據(jù)適用的流體標(biāo)定給出。a注意：從理論上說，在一定條件（流體性質(zhì)、狀態(tài)、變送器結(jié)構(gòu)304渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)和使用特點(diǎn):1）精度高；0.2%-1.0%，可作流量的標(biāo)準(zhǔn)儀表2)量程比10：13）動(dòng)態(tài)性能好；時(shí)間常數(shù)為1-50ms，可測(cè)脈動(dòng)流4）線性好，抗干擾強(qiáng)；注意：1）儀表允許的使用特性在曲線的平直部分。ζ的線性度±0.5%，復(fù)現(xiàn)性±0.1%。2）儀表前后要有直管段。前15D，后5D。防止管內(nèi)流速分布不均勻的影響。。3）儀表前加濾網(wǎng)，防止雜質(zhì)進(jìn)入。使用時(shí)不超過規(guī)定的最高工作溫度，壓力和轉(zhuǎn)速。水平安裝，加逆止閥。4渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)和使用31第6章流量檢測(cè)-課件32三、超聲波流量計(jì)1、工作原理：超聲波脈沖在流體中向上游流和向下游的傳播速度不同（疊加了流體流速），故可根據(jù)超生波向上、下游傳播速度之差測(cè)得流體的流速。2測(cè)速度之差法：時(shí)差法(測(cè)量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播速度不同而引起的時(shí)間差)、相差法(測(cè)量超聲波在順、逆流中傳播的相位差)頻差法（是目前常用的測(cè)量方法）。三、超聲波流量計(jì)331)時(shí)差法靜止流體中的聲速為c，流體速度為v，發(fā)送器與接收器之間的距離為L(zhǎng)，則傳播時(shí)間差為:當(dāng)c>>v時(shí)c>1000m/s1)時(shí)差法342）相差法如發(fā)送器發(fā)出的是連續(xù)正弦波，則上、下游接收到的波的相位差：但流體的聲速c隨溫度而變化(0.2%/℃)，因此造成誤差，須采用流體溫度補(bǔ)償裝置。2）相差法353）頻率法(工業(yè)用)（1）好處：可消除聲速的影響。（2）頻差和流量的關(guān)系Δf與管道直徑的平均速度vD有關(guān)，流量與管道截面的平均速度V有關(guān)，二者有系數(shù)的差別。超聲波通路上的平均流速，沿管道直徑上的平均流速3）頻率法(工業(yè)用)（2）頻差和流量的關(guān)系Δf與管道36

超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)376.4差壓式流量測(cè)量方法1、工作原理：伯努利定律，通過測(cè)量流體流動(dòng)過程中產(chǎn)生的差壓來測(cè)量流速或流量。2、種類：畢托管、均速管、節(jié)流變壓降流量計(jì)。流體伯努利方程6.4差壓式流量測(cè)量方法1、工作原理：伯努利定律，通38流速分布數(shù)學(xué)模型1、層流狀態(tài)流速分布數(shù)學(xué)模型1、層流狀態(tài)392、紊流狀態(tài)流速分布-尼古拉茲模型n與雷諾數(shù)有關(guān)表6-1兩點(diǎn)法單點(diǎn)法2、紊流狀態(tài)流速分布-尼古拉茲模型n與雷諾數(shù)有關(guān)表6-1兩點(diǎn)40一、畢托管1、差壓和流速關(guān)系（1）不可壓縮流體：按照伯努利方程，畢托管頭部流速v，全壓p0，靜壓p關(guān)系有：對(duì)可壓縮流體：1－ε：可壓縮性校正系數(shù)，流體為液體時(shí)ε＝0（2）（3）由于各種誤差存在，流速和差壓的公式還要乘以校正系數(shù)α。標(biāo)準(zhǔn)畢托管為1一、畢托管對(duì)可壓縮流體：（2）（3）由于各種誤差存在，流速412、畢托管的結(jié)構(gòu)1）對(duì)畢托管部件尺寸有要求；2）測(cè)量時(shí)必須將畢托管固定，3）畢托管探頭的軸線必須與管道中心軸線平行，4）前后要有足夠長(zhǎng)的直管段形成典型流速分布2、畢托管的結(jié)構(gòu)1）對(duì)畢托管部件尺寸有要求；2）測(cè)量時(shí)必須將42第6章流量檢測(cè)-課件433、平均流速的測(cè)量(1)畢托管只能測(cè)管道某一點(diǎn)的流速，并不是平均流速。(2)在層流中，平均流速?gòu)墓鼙谒闫馂閥=0.2929R處(3)紊流由于截面的流速與雷諾數(shù)有關(guān)，故用實(shí)驗(yàn)法在截面上取若干個(gè)測(cè)點(diǎn)處,確定平均流速.P146推薦用“對(duì)數(shù)－線性”方法確定測(cè)點(diǎn)位置。圓形取3或5個(gè)，位置見書，各點(diǎn)權(quán)值相同。矩形取26個(gè)，位置也見書，各點(diǎn)的權(quán)值不同。3、平均流速的測(cè)量圓形取3或5個(gè)，位置見書，各點(diǎn)權(quán)值相同。441、起因：（1）畢托管的問題：用實(shí)驗(yàn)法求平均流速，計(jì)算繁瑣，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，且只應(yīng)用于穩(wěn)定工況及大口徑流量計(jì)。（2）均速管（阿牛巴）可自動(dòng)平均各測(cè)點(diǎn)得到的差壓，求取截面的平均流速和體積流量。二、均速管1、起因：二、均速管45全壓孔檢測(cè)桿全壓均值管靜壓引壓管靜壓孔全壓孔檢測(cè)桿全壓均值管靜壓引壓管靜壓孔461)均速管的迎流面上有四個(gè)取壓孔，測(cè)取此四點(diǎn)的全壓，取平均后被引出；此四孔的位置用切比雪夫數(shù)值積分法確定r1/R=±0.4597,r2/R=±0.8881(r為取壓孔距管道中心的距離）2）另一壓力由均速管背流面的管道中心處取得3）用上兩壓力差代表平均流速和體積流量。2、均速管的工作過程4）均速管流量公式：流量系數(shù)，制造廠給出Ψ修正系數(shù)（規(guī)定的雷諾數(shù)、結(jié)構(gòu)和流體狀態(tài)），KRe雷諾數(shù)偏離的修正系數(shù)，Kε可壓縮修正系數(shù)，Kψ流體狀態(tài)修正系數(shù)1)均速管的迎流面上有四個(gè)取壓孔，測(cè)取此四點(diǎn)的全壓，取平均后471）其前直管段7-24D，后直管段3-4D2）D=25~2500mm，工作壓力<=5MPa,工作溫度<=400℃,雷諾數(shù)>104,流速要求，氣體5m/s,液體0.5m/s，蒸汽9m/s以上。2）均速管的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，價(jià)格低，壓力損失小，適用管徑范圍寬。缺點(diǎn)：差壓輸出小，靈敏度低，量程比?。?：1），很難用于帶塵氣流的測(cè)量。3、均速管的使用及特點(diǎn)3、均速管的使用及特點(diǎn)48三、節(jié)流變壓降流量計(jì)節(jié)流流量計(jì)（占整個(gè)流量?jī)x表的70％）如果在管道中安置一個(gè)固定的阻力件，它的中間是一個(gè)比管道截面小的孔，當(dāng)流體流過該阻力件的小孔時(shí)，由于流體流束的收縮而使流速加快、靜壓力降低，其結(jié)果是在阻力件前后產(chǎn)生一個(gè)較大的壓力差。它與流量的大小有關(guān)。常用的節(jié)流裝置：孔板、噴嘴、文丘利管三、節(jié)流變壓降流量計(jì)節(jié)流流量計(jì)（占整個(gè)流量?jī)x表的70％）常用49第6章流量檢測(cè)-課件501、檢測(cè)原理1、檢測(cè)原理51第6章流量檢測(cè)-課件52第6章流量檢測(cè)-課件532、流量公式1）不可壓縮流體的流量公式流量系數(shù)流出系數(shù)β=d/D節(jié)流件開口面積2、流量公式1）不可壓縮流體的流量公式流量系數(shù)流出系數(shù)β=542）可壓縮流體將公式中ρ使用節(jié)流前的流體密度ρ

1，將可壓縮性對(duì)流量的影響流速膨脹系數(shù)ε來修正(不可壓縮流體ε＝1）故流量公式可統(tǒng)一寫為：2）可壓縮流體將公式中ρ使用節(jié)流前的流體密度ρ1，554、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置和節(jié)流件前后直管段（節(jié)流件前10D，后5D）三部分組成。上游第二阻流件下游第一阻流件直管段上游第一阻流件節(jié)流件4、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置和節(jié)流561)開孔直徑d>=12.5mm根據(jù)計(jì)算得到，測(cè)量在上游端進(jìn)行，最好是在四個(gè)大致相等的角度上測(cè)量直徑，求其平均值。要求各個(gè)單測(cè)值與平均值之差在0.05%范圍內(nèi)。2)孔板進(jìn)口圓筒形部分應(yīng)與管道同心安裝。3)孔板進(jìn)口邊緣應(yīng)是嚴(yán)格的直角，不能有毛刺和可見的反光。1、標(biāo)準(zhǔn)孔板e(cuò)Ed1、標(biāo)準(zhǔn)孔板e(cuò)Ed574)e的尺寸：0.005D<e<0.02D5)孔板厚度E滿足e<E<0.05D6)在各處測(cè)得的E值之間的最大差值和各處測(cè)得的e值之間的最大差值均不得超過0.001D;7)孔板必須與管道軸線垂直安裝，其偏差不超過±10。8）若E小于0.02D,則可以不做成450±150的圓錐形出口，這樣的孔板用于測(cè)量雙向流動(dòng)的流體，但這時(shí)要求下游端面的表面粗糙度和邊緣尖銳度必須與上游端面的相同9）孔板加工過程中，不得使用刮刀和砂布進(jìn)行修刮和打磨。4)e的尺寸：0.005D<e<0.02D582、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置1)角接取壓：角接取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓兩種。環(huán)室取壓的前后環(huán)室在節(jié)流件的兩邊。單獨(dú)鉆孔取壓可以鉆在法蘭上，也可以鉆在法蘭之間的夾緊環(huán)上2、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置1)角接取壓：角接取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆592)法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之間的距離均為25.4±0.8mm（1inch)。取壓孔開在孔板上下游側(cè)的法蘭上．2)法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之603)徑距取壓(D-D/2)：取壓孔只有一對(duì)，上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1D±0.1D，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔極下游端面的距離為0.5D。3)徑距取壓(D-D/2)：取壓孔只有一對(duì)，上游側(cè)取壓孔的軸61第6章流量檢測(cè)-課件625、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的壓力損失

壓力損失的產(chǎn)生是由于當(dāng)流體通過節(jié)流件時(shí)因流束突然收縮和擴(kuò)大造成渦流及能量損失。孔板的壓力損失大于噴嘴。β愈小，壓力損失愈大?？装搴蛧娮炜捎每装蹇捎孟率浇?、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的壓力損失

壓力損失的產(chǎn)生是由于當(dāng)流636、流量測(cè)量的溫度、壓力補(bǔ)償舉例p201，6、流量測(cè)量的溫度、壓力補(bǔ)償舉例p201，64四、彎管流量計(jì)當(dāng)穩(wěn)定的流體通過彎管時(shí)，由于改變了流體的方向而產(chǎn)生離心力，在離心力的作用下，沿著彎管中心徑向曲率軸線存在壓力梯度。彎管內(nèi)外壁上產(chǎn)生壓力差。管內(nèi)流體流量與壓力差的平方根成正比。RD四、彎管流量計(jì)當(dāng)穩(wěn)定的流體通過彎管時(shí)，由于改變了流體的方向而65第6章流量檢測(cè)-課件66使用特點(diǎn)石油、化工、電力、冶金、鋼鐵管徑10mm~2000mm大范圍管道中測(cè)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐高溫，高壓，磨損，可在惡劣環(huán)境中使用量程比10:1，精度1級(jí)無壓力損耗前5D,后2D直管段使用特點(diǎn)石油、化工、電力、冶金、鋼鐵676.5質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)通常可分為兩大類：直接式質(zhì)量流量計(jì)和間接式〔推導(dǎo)式〕質(zhì)量流量計(jì)。直接式質(zhì)量流量計(jì)直接輸出與質(zhì)量流量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，反映質(zhì)量流量的大小。間接式質(zhì)量流量計(jì)采用密度或溫度、壓力補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ丛跍y(cè)量體積流量的同時(shí)，測(cè)量流體的密度，或者測(cè)量流體的溫度、壓力值，按一定的數(shù)學(xué)模型自動(dòng)換算出相應(yīng)的密度值，再將密度值與體積流量值相乘可求得質(zhì)量流量。6.5質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)通常可分為兩大類：68科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生與流體質(zhì)量流量成正比的科里奧利力這個(gè)原理制成的一種直接式質(zhì)量流量?jī)x表。一、直接式質(zhì)量流量計(jì)1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生與流體質(zhì)量69U形管兩直管端先后通過振動(dòng)中心平面的時(shí)間差U形管扭轉(zhuǎn)變形彈性系數(shù)U形管彎曲半徑如何測(cè)得？△t與流體密度、粘度及壓力溫度無關(guān)，無需補(bǔ)償U(kuò)形管兩直管端先后通過振動(dòng)中心平面的時(shí)間差U形管扭轉(zhuǎn)變形彈性70優(yōu)點(diǎn)：科氏質(zhì)量流量計(jì)適用于密度較大或粘度較高的各種流體，含有固體物的漿液和含有微量氣體的液體，以及有足夠密度的高壓氣體（否則不夠靈敏）；前后不必設(shè)置長(zhǎng)的直管段；量程比高100:1；測(cè)量精度高。缺點(diǎn)：對(duì)震動(dòng)敏感，對(duì)抗震防震要求高；不適合低密度介質(zhì)和低壓氣體；不適用于大管道150mm以下；優(yōu)點(diǎn)：71利用流體熱交換原理構(gòu)成的流量計(jì)稱為熱式質(zhì)量流量計(jì)。其工作機(jī)理是利用外熱源對(duì)被測(cè)流體加熱，測(cè)量因流體流動(dòng)造成的溫度場(chǎng)變化，從而測(cè)得流體的質(zhì)量流量。2、熱式質(zhì)量流量計(jì)利用流體熱交換原理構(gòu)成的流量計(jì)稱為熱式質(zhì)量流量計(jì)。其工作機(jī)理72熱式流量計(jì)適用于微小流量測(cè)量。當(dāng)需要測(cè)量較大流量時(shí)，要采用分流方法，僅測(cè)一小部分流量，再求得全流量。熱式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力損失小。其缺點(diǎn)是靈敏度低，測(cè)量時(shí)還要進(jìn)行溫度補(bǔ)償加熱器功率流體定壓比熱加熱器前后溫差恒定功率法恒定溫差法熱式流量計(jì)適用于微小流量測(cè)量。當(dāng)需要測(cè)量較大流量時(shí)，要736.6其他流量計(jì)一、轉(zhuǎn)子流量計(jì)1、組成罩殼玻璃椎管浮子密封填料連結(jié)法蘭6.6其他流量計(jì)一、轉(zhuǎn)子流量計(jì)1、組成罩殼玻璃椎管浮子742、檢測(cè)原理轉(zhuǎn)子流量計(jì)兩端用法蘭或螺紋連接的方式垂直的安裝在測(cè)量管路上。當(dāng)被測(cè)流體自下而上流過流量計(jì)時(shí)，流體作用于浮子，使浮子受到向上的作用力，作用力大小與浮子上下游兩側(cè)的壓力差及有效作用面積有關(guān)。因此在儀表結(jié)構(gòu)、流體一定的情況下，浮子懸浮的高度就代表了被測(cè)流量2、檢測(cè)原理753、刻度的修正4、特點(diǎn)α浮子形狀、尺寸、流體性質(zhì)等有關(guān)的流量系數(shù)A0流通面積。C與錐度有關(guān)的比例系數(shù)H浮子高度被測(cè)流體壓力，溫度不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，或被測(cè)流體不是水或空氣時(shí)，需修正3、刻度的修正4、特點(diǎn)α浮子形狀、尺寸、流體性質(zhì)等有關(guān)的流量76玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量標(biāo)尺刻度在管壁上，直接讀數(shù)。金屬錐管轉(zhuǎn)子流量計(jì)不透明介質(zhì)，高溫高壓介質(zhì)，需指示遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子位移的檢測(cè)采用差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子的上端與差動(dòng)變壓器活動(dòng)銜鐵相連，轉(zhuǎn)子的位移由管外的差動(dòng)變壓器轉(zhuǎn)換成電壓且與流量大小相對(duì)應(yīng)。測(cè)量精度易受介質(zhì)密度、粘度、溫度、壓力、安裝質(zhì)量等影響。轉(zhuǎn)子（浮子）流量計(jì)的使用玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子（浮子）流量計(jì)的使用77靶式流量計(jì)于六十年代開始應(yīng)用于工業(yè)流量測(cè)量，主要用于解決高粘度、低雷諾數(shù)流體的流量測(cè)量。其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，不易堵塞，適用于測(cè)量高粘度、高臟污及有懸浮固體顆粒介質(zhì)的流量。缺點(diǎn)是壓力損失較大，測(cè)量精度不太高。

二、靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)于六十年代開始應(yīng)用于工業(yè)流量測(cè)量，主要78流體經(jīng)過時(shí)，由于受阻使靶受到一推力作用，此作用力與流速之間存在著一定關(guān)系。靶連接在變送器主杠桿的一端，經(jīng)變送器將靶上所受推力轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電流信號(hào)輸出，測(cè)此電流即可得到流體流量。流體經(jīng)過時(shí)，由于受阻使靶受到一推力作用，此作用力與流速之間存79可見：只要用傳感器測(cè)得靶上的作用力，就可實(shí)現(xiàn)流量的電測(cè)量。如：應(yīng)變式靶式流量計(jì)就是將流體作用在靶上的力通過傳力桿傳給彈性圓筒，使之變形，桶壁產(chǎn)生的應(yīng)變通過桶壁上粘貼的應(yīng)變片電橋轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)與電流成對(duì)應(yīng)關(guān)系?？梢姡褐灰脗鞲衅鳒y(cè)得靶上的作用力，就可實(shí)現(xiàn)流量的電測(cè)量。80三、電磁流量計(jì)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,測(cè)量導(dǎo)電液體。1工作原理：均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向直徑為D管道。當(dāng)導(dǎo)電液體流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，在磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)和流速成比例。三、電磁流量計(jì)1工作原理：均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向直徑為812、體積流量和流速的關(guān)系或者

K電磁流量計(jì)的儀表常數(shù)，D、B一定，K為常數(shù)，電勢(shì)和體積流量為線性關(guān)系。2、體積流量和流速的關(guān)系823．電磁流量計(jì)的特點(diǎn)(1)無可動(dòng)部件和插入管道的阻流件，故壓力損失小(2)測(cè)量范圍大，管徑可從1mm–2m，量程（0.5-10m/s)(3)反應(yīng)靈敏．可測(cè)雙相流及脈動(dòng)流量．(4）之前要有長(zhǎng)度5～10倍管道直徑的直管段（5）工作溫度不超過2000C，壓力不過高．(6)被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)電的，不能測(cè)氣體、蒸汽及石油產(chǎn)品等。3．電磁流量計(jì)的特點(diǎn)83第6章流量檢測(cè)-課件846.7流量標(biāo)準(zhǔn)容器流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是實(shí)現(xiàn)對(duì)流量?jī)x表標(biāo)定或校驗(yàn)的設(shè)備。為使各制造廠家生產(chǎn)的各類流量?jī)x表的流量量值統(tǒng)一，并達(dá)到一定的測(cè)量精確度，需要對(duì)新制造或使用中的流量?jī)x表進(jìn)行標(biāo)定或校驗(yàn)。

6.7流量標(biāo)準(zhǔn)容器流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是實(shí)現(xiàn)對(duì)流量?jī)x85靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置

靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置86標(biāo)準(zhǔn)體積管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置

標(biāo)準(zhǔn)體積管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置87鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置

鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置88本章小結(jié)p170本章小結(jié)p17089第6章流量檢測(cè)及儀表流量是過程控制中的主要參數(shù)之一。6.1流量測(cè)量的基本知識(shí)一、定義1、瞬時(shí)流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過某一截面的流體數(shù)量。2、體積流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過的體積，qv。單位為m3／s3、質(zhì)量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過的質(zhì)量，qm。單位為kg／s質(zhì)量流量與體積流量的關(guān)系：qm＝ρ

qvρ為流體密度。3、平均流量：流過的總量除以時(shí)間。

第6章流量檢測(cè)及儀表流量是過程控制中的主要參數(shù)之一。904、積分流量（累積流量）：一段時(shí)間內(nèi)流過某一截面流體的總量，是瞬時(shí)流量對(duì)該段時(shí)間的積分。瞬時(shí)流量與累積流量的關(guān)系：注意：求質(zhì)量流量時(shí)，由于流體的密度受流體工作狀態(tài)的影響，在用體積流量表示時(shí)，要給出流體的壓力和溫度。對(duì)于液體，壓力變化對(duì)密度的影響非常小，一般可以忽略不計(jì)；溫度對(duì)密度的影響要大一些，一般溫度每變化10℃，液體的密度變化約在1％以內(nèi)。4、積分流量（累積流量）：一段時(shí)間內(nèi)流過某一截面流體的總量，91二、流量測(cè)量方法1、按輸出信號(hào)分脈沖信號(hào)輸出，例：渦輪流量計(jì)，渦街流量計(jì)模擬信號(hào)輸出，例：差壓流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)2、按測(cè)量原理分容積法:利用液體單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)通過固定體積的數(shù)目。橢圓齒輪流量計(jì),腰輪流量計(jì)，刮板式流量計(jì)速度法:以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流動(dòng)速度作為測(cè)量依據(jù)的儀表。差壓流量計(jì)，渦輪流量計(jì)，渦街流量計(jì)，電磁流量計(jì)，超聲波流量計(jì)。質(zhì)量式：以測(cè)量流體質(zhì)量作為測(cè)量依據(jù)的儀表二、流量測(cè)量方法1、按輸出信號(hào)分92三、常用術(shù)語1、流量范圍流量量程，流量計(jì)的量程比。2、額定流量規(guī)定性能或最佳性能3、流量計(jì)特性曲線4、流量系數(shù)實(shí)際流量與理論流量的比值5、儀表系數(shù)單位體積流量對(duì)應(yīng)的信號(hào)脈沖數(shù)6、重復(fù)性連續(xù)多次測(cè)量同一流量給出相同結(jié)果的能力7、線性度整個(gè)量程上的特性曲線偏離最佳擬合直線的程度三、常用術(shù)語1、流量范圍93四、常用的物理參數(shù)1、流體密度

液體，氣體，壓力溫度的影響不同2、流體粘度

是t，p的函數(shù)，溫度上升，液體粘度下降，氣體粘度上升。動(dòng)力粘度（兩個(gè)相距1m，面積1m2，相對(duì)速度1m/s移動(dòng)時(shí)相互作用力），運(yùn)動(dòng)粘度（動(dòng)力粘度/流體密度）3、絕熱指數(shù)及等熵指數(shù)pvk=常熟4、雷諾數(shù)Re

流體流動(dòng)的慣性力與粘性力之比Re<2320，層流Re>2320，紊流魯?shù)婪颉た藙谛匏顾?、常用的物理參?shù)1、流體密度液體，氣體，壓力溫度的影94流體在細(xì)管中的流動(dòng)形式可分為層流和紊流兩種。所謂層流(laminarflow)就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線平行于管軸時(shí)的流動(dòng)。所謂紊流(turbulentflow)就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線相對(duì)混亂的流動(dòng)。利用雷諾數(shù)可以判斷流動(dòng)的形式。如果雷諾數(shù)小于某一值時(shí)，可判斷為層流，而大于此值時(shí)則判斷為紊流。流體在細(xì)管中的流動(dòng)形式可分為層流和紊流兩種。95在層流流動(dòng)狀態(tài)下，流速分布是以管軸為中心線的軸對(duì)稱拋物線分布。在紊流流動(dòng)狀態(tài)下，管內(nèi)流速同樣是以管中心線軸對(duì)稱的分布，但是其分布呈指數(shù)曲線形式。在層流流動(dòng)狀態(tài)下，流速分布是以管軸為中心線的軸對(duì)稱拋物線分布96三、流量測(cè)量系統(tǒng)四部分傳感器：將流量Q（qm或qV）轉(zhuǎn)換成與流量有關(guān)的某個(gè)物理量，如差壓、速度等。信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置：將輸出量轉(zhuǎn)成電信號(hào)。顯示積算裝置：直接顯示瞬時(shí)流量或?qū)λ矔r(shí)流量積分得到累積流量。三、流量測(cè)量系統(tǒng)傳感器：將流量Q（qm或qV）轉(zhuǎn)換成與流量有976.2容積式流量計(jì)一、工作原理：如果使流體以固定的、已知大小的體積V逐次從流量計(jì)中排放流出，則計(jì)數(shù)單位時(shí)間內(nèi)排放次數(shù)就可以求得通過儀器的體積流量。這就是容積法的工作原理：qv＝nV

常用的容積流量計(jì)：標(biāo)準(zhǔn)體積管、橢圓齒輪流量計(jì)，腰輪流量計(jì)，刮板式流量計(jì)，濕式氣體流量計(jì)等6.2容積式流量計(jì)一、工作原理：如果使流體以固定的、98橢圓齒輪流量計(jì)：是一種常見的容積式流量計(jì)。適合于測(cè)量粘度較大的純凈液體的累積流量。精度高0.3%~0.5%，但加工復(fù)雜，成本高，齒輪容易磨損。

齒輪旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)一周，排出

份齒輪和儀表殼體之間形成的月牙空腔容積的液體。因此只有測(cè)出齒輪的轉(zhuǎn)速就能知道流體的容積流量。橢圓形齒輪標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量室奧巴爾容積流量計(jì)?4橢圓齒輪流量計(jì)：是一種常見的容積式流量計(jì)。適合于測(cè)99每個(gè)循環(huán)周期流量計(jì)送出的流體體積為V0,在t時(shí)間內(nèi)，流量計(jì)工作循環(huán)周期數(shù)為n,則總量為V=nV0若每個(gè)循環(huán)周期時(shí)間長(zhǎng)度為t0，重復(fù)頻率為f0，則單位時(shí)間內(nèi)流量為每個(gè)循環(huán)周期流量計(jì)送出的流體體積為V0,在t時(shí)間內(nèi)，流量計(jì)工1001、優(yōu)點(diǎn)準(zhǔn)確度最高；0.1%-0.5%安裝條件對(duì)精度沒有影響；測(cè)量范圍寬；流量量程比5:1-30:1使用方便。2、缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，適用于小口徑儀表慣性較大，動(dòng)態(tài)特性不好（儀表有可動(dòng)部分）存在漏油量，有測(cè)量誤差，小流量不精確。適合測(cè)量高粘性液體流量二、容積式流量計(jì)的測(cè)量特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)二、容積式流量計(jì)的測(cè)量特點(diǎn)1011）容積式流量計(jì)使用時(shí)要加濾網(wǎng)，儀表處加旁路，便于清掃。2）被測(cè)液體混有氣體時(shí)，要加裝氣體分離裝置。3）注意被測(cè)流體的溫度。三、容積式流量計(jì)使用時(shí)注意1）容積式流量計(jì)使用時(shí)要加濾網(wǎng)，儀表處加旁路，便于清掃。三、102腰輪流量計(jì)工作原理如圖示，它可測(cè)量液體和氣體，測(cè)液體的口徑為10～600mm；測(cè)氣體的口徑為15～250mm，即可測(cè)小流量也可測(cè)大流量。腰輪流量計(jì)103第6章流量檢測(cè)-課件1046.3速度式流量計(jì)一工作原理：直接測(cè)量管道內(nèi)流體的速度測(cè)流量。如測(cè)得是平均流速，則容積流量，如測(cè)得是某點(diǎn)流速v，則體積流量，K為平均流速與被測(cè)點(diǎn)流速的比值。1）注意事項(xiàng)：因使用平均流速，故其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度不僅與儀表本身有關(guān)，而且與截面上的流速分布情況有關(guān)。因此在測(cè)量?jī)x表前后有足夠長(zhǎng)的直管段或加裝整流器。2）要充分了解被測(cè)流體的速度分布。常用種類差壓式，渦輪式，渦街式，電磁式，超聲波式，熱式。6.3速度式流量計(jì)一工作原理：直接測(cè)量管道內(nèi)流體的速105二、漩渦流量計(jì)（渦街）液體，氣體，蒸汽1發(fā)展歷史：是70年代發(fā)展起來的一種新型流量計(jì)。它適用于氣體流量和液體流量測(cè)量。儀表的精確度高（達(dá)±1.0％），量程比寬（B=30：1），輸出線性好。它輸出頻率信號(hào)，抗干擾性能好，便于遠(yuǎn)距離傳輸。渦街流量計(jì)由檢測(cè)器和轉(zhuǎn)換器組成。2工作原理：漩渦流量計(jì)是利用流體流過阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過測(cè)量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的。二、漩渦流量計(jì)（渦街）液體，氣體，蒸汽1063、卡門渦街(1911,馮.卡門）：在流動(dòng)的流體中放置一根其軸線與流向垂直的非流線性柱形體(加三角柱、圓柱等)，稱之為漩渦發(fā)生體，見圖。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時(shí)，會(huì)在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示不對(duì)稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街。4、渦街穩(wěn)定的條件h可通過以柱體特征尺寸d保證3、卡門渦街(1911,馮.卡門）：在流動(dòng)的流體中放置一根其1075、漩渦發(fā)生的頻率：St斯特勞哈爾數(shù)。它是以柱體特征尺寸d計(jì)算流體雷諾數(shù)Re的函數(shù)，在500～150000范圍內(nèi)基本不變。St對(duì)于柱體0.2,對(duì)于三角體0.16。是阻流體處平均流速。6、體積流量與頻率之間的關(guān)系：5、漩渦發(fā)生的頻率：1086、旋渦發(fā)生頻率f的檢測(cè)方法熱檢法、差壓法1)熱檢法：圓柱體漩渦發(fā)生體的鉑絲電阻在圓柱體空腔內(nèi)。流體通過電阻絲時(shí)帶走熱量，從而改變它的阻值。阻值的變化與漩渦的頻率相對(duì)應(yīng)。6、旋渦發(fā)生頻率f的檢測(cè)方法熱檢法、差壓法1)熱檢法：109三角柱迎流面中間對(duì)稱嵌入兩個(gè)熱敏電阻，其中通恒定電流，以這兩個(gè)熱敏電阻為電橋的兩臂當(dāng)三角柱兩側(cè)交替發(fā)生漩渦時(shí)，發(fā)生漩渦處由于流速降低，換熱條件變差，這側(cè)熱敏電阻溫度升高，阻值變小，在電橋?qū)蔷€就輸出電壓脈沖，與漩渦頻率對(duì)應(yīng)，進(jìn)而得到流量值。2）超聲式，見教材p1383）應(yīng)力式三角柱迎流面中間對(duì)稱嵌入兩個(gè)熱敏電阻，當(dāng)三角柱兩側(cè)交替1107、渦街流量計(jì)的特點(diǎn)及安裝（1）頻率只與流速有關(guān)，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，不受流體性質(zhì)（壓力、溫度、粘度和密度等）的影響。（2）測(cè)量精度高，誤差約為1級(jí)，重復(fù)性約±0.5級(jí)，不存在零點(diǎn)漂移的問題。（3）壓力損失小，流量測(cè)量范圍寬。渦街流量計(jì)特別適于大口徑管道的流量測(cè)量。使用時(shí)前面要有20D長(zhǎng)，后面要有5D長(zhǎng)的直管段，管段的內(nèi)壁上要光滑，創(chuàng)造此條件可能有困難。7、渦街流量計(jì)的特點(diǎn)及安裝111第6章流量檢測(cè)-課件112

旋渦式流量計(jì)旋渦式流量計(jì)113二、渦輪流量計(jì)1組成：兩部分：變送器和指示積算器。1）變送器將流量轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信號(hào)輸出。2）指示積算器接受變送器輸出的脈沖信號(hào)。將其轉(zhuǎn)換、放大、運(yùn)算、邏輯計(jì)數(shù)，顯示瞬時(shí)流量和累積總量。

二、渦輪流量計(jì)114

1）變送器的結(jié)構(gòu)：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換器，如圖所示。殼體和導(dǎo)流器由不導(dǎo)磁材料制成。導(dǎo)流器的作用是支承葉輪并導(dǎo)直流體的流動(dòng)，以減少流體自旋及渦漩的干擾。

渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)

1—渦輪；2—支承；3—永久磁鋼；4—感應(yīng)線圈；

5—?dú)んw；6—導(dǎo)流器2、渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理1）變送器的結(jié)構(gòu)：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換器，如圖所示。殼1151－緊固件；2－殼體；3－前導(dǎo)向體；4－止推片；5－葉輪；6－電磁感應(yīng)式信號(hào)檢測(cè)器；7－軸承；8－后導(dǎo)向體渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)1－緊固件；2－殼體；3－前導(dǎo)向體；4－止推片；5－葉輪；61162)工作原理：（1）在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過時(shí)，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流速成正比。（2）渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦輪上導(dǎo)磁的葉片順次接近管壁上的線圈，改變線圈磁回路的磁阻，使線圈磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生與流量成正比的脈沖信號(hào)。（3）將此脈沖轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)給出瞬時(shí)流量信號(hào)，累積得到累計(jì)流量，同時(shí)。這種將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)的方法叫磁阻法。2)工作原理：1173、流量和脈沖信號(hào)的轉(zhuǎn)換公式（1）流量一轉(zhuǎn)速:

（2）轉(zhuǎn)速-頻率

f=zn(z,渦輪葉片數(shù)n，渦輪轉(zhuǎn)速)(3)流量－頻率（4）儀表常數(shù)——儀表常數(shù)意義:單位體積流量輸出的脈沖數(shù)。ζ值為常數(shù)嗎？

3、流量和脈沖信號(hào)的轉(zhuǎn)換公式（1）流量一轉(zhuǎn)速:（2）轉(zhuǎn)速118a注意：從理論上說，在一定條件（流體性質(zhì)、狀態(tài)、變送器結(jié)構(gòu)、流量一定）下，ζ是一個(gè)常數(shù)。當(dāng)上述條件變化時(shí)，ζ值也隨之變化，見P140圖。

因?yàn)樯鲜鰲l件都將能影響到式中的參數(shù)C。

b實(shí)際上，渦輪流量計(jì)出廠時(shí)，ζ值由廠家根據(jù)適用的流體標(biāo)定給出。a注意：從理論上說，在一定條件（流體性質(zhì)、狀態(tài)、變送器結(jié)構(gòu)1194渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)和使用特點(diǎn):1）精度高；0.2%-1.0%，可作流量的標(biāo)準(zhǔn)儀表2)量程比10：13）動(dòng)態(tài)性能好；時(shí)間常數(shù)為1-50ms，可測(cè)脈動(dòng)流4）線性好，抗干擾強(qiáng)；注意：1）儀表允許的使用特性在曲線的平直部分。ζ的線性度±0.5%，復(fù)現(xiàn)性±0.1%。2）儀表前后要有直管段。前15D，后5D。防止管內(nèi)流速分布不均勻的影響。。3）儀表前加濾網(wǎng)，防止雜質(zhì)進(jìn)入。使用時(shí)不超過規(guī)定的最高工作溫度，壓力和轉(zhuǎn)速。水平安裝，加逆止閥。4渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)和使用120第6章流量檢測(cè)-課件121三、超聲波流量計(jì)1、工作原理：超聲波脈沖在流體中向上游流和向下游的傳播速度不同（疊加了流體流速），故可根據(jù)超生波向上、下游傳播速度之差測(cè)得流體的流速。2測(cè)速度之差法：時(shí)差法(測(cè)量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播速度不同而引起的時(shí)間差)、相差法(測(cè)量超聲波在順、逆流中傳播的相位差)頻差法（是目前常用的測(cè)量方法）。三、超聲波流量計(jì)1221)時(shí)差法靜止流體中的聲速為c，流體速度為v，發(fā)送器與接收器之間的距離為L(zhǎng)，則傳播時(shí)間差為:當(dāng)c>>v時(shí)c>1000m/s1)時(shí)差法1232）相差法如發(fā)送器發(fā)出的是連續(xù)正弦波，則上、下游接收到的波的相位差：但流體的聲速c隨溫度而變化(0.2%/℃)，因此造成誤差，須采用流體溫度補(bǔ)償裝置。2）相差法1243）頻率法(工業(yè)用)（1）好處：可消除聲速的影響。（2）頻差和流量的關(guān)系Δf與管道直徑的平均速度vD有關(guān)，流量與管道截面的平均速度V有關(guān)，二者有系數(shù)的差別。超聲波通路上的平均流速，沿管道直徑上的平均流速3）頻率法(工業(yè)用)（2）頻差和流量的關(guān)系Δf與管道125

超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)1266.4差壓式流量測(cè)量方法1、工作原理：伯努利定律，通過測(cè)量流體流動(dòng)過程中產(chǎn)生的差壓來測(cè)量流速或流量。2、種類：畢托管、均速管、節(jié)流變壓降流量計(jì)。流體伯努利方程6.4差壓式流量測(cè)量方法1、工作原理：伯努利定律，通127流速分布數(shù)學(xué)模型1、層流狀態(tài)流速分布數(shù)學(xué)模型1、層流狀態(tài)1282、紊流狀態(tài)流速分布-尼古拉茲模型n與雷諾數(shù)有關(guān)表6-1兩點(diǎn)法單點(diǎn)法2、紊流狀態(tài)流速分布-尼古拉茲模型n與雷諾數(shù)有關(guān)表6-1兩點(diǎn)129一、畢托管1、差壓和流速關(guān)系（1）不可壓縮流體：按照伯努利方程，畢托管頭部流速v，全壓p0，靜壓p關(guān)系有：對(duì)可壓縮流體：1－ε：可壓縮性校正系數(shù)，流體為液體時(shí)ε＝0（2）（3）由于各種誤差存在，流速和差壓的公式還要乘以校正系數(shù)α。標(biāo)準(zhǔn)畢托管為1一、畢托管對(duì)可壓縮流體：（2）（3）由于各種誤差存在，流速1302、畢托管的結(jié)構(gòu)1）對(duì)畢托管部件尺寸有要求；2）測(cè)量時(shí)必須將畢托管固定，3）畢托管探頭的軸線必須與管道中心軸線平行，4）前后要有足夠長(zhǎng)的直管段形成典型流速分布2、畢托管的結(jié)構(gòu)1）對(duì)畢托管部件尺寸有要求；2）測(cè)量時(shí)必須將131第6章流量檢測(cè)-課件1323、平均流速的測(cè)量(1)畢托管只能測(cè)管道某一點(diǎn)的流速，并不是平均流速。(2)在層流中，平均流速?gòu)墓鼙谒闫馂閥=0.2929R處(3)紊流由于截面的流速與雷諾數(shù)有關(guān)，故用實(shí)驗(yàn)法在截面上取若干個(gè)測(cè)點(diǎn)處,確定平均流速.P146推薦用“對(duì)數(shù)－線性”方法確定測(cè)點(diǎn)位置。圓形取3或5個(gè)，位置見書，各點(diǎn)權(quán)值相同。矩形取26個(gè)，位置也見書，各點(diǎn)的權(quán)值不同。3、平均流速的測(cè)量圓形取3或5個(gè)，位置見書，各點(diǎn)權(quán)值相同。1331、起因：（1）畢托管的問題：用實(shí)驗(yàn)法求平均流速，計(jì)算繁瑣，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，且只應(yīng)用于穩(wěn)定工況及大口徑流量計(jì)。（2）均速管（阿牛巴）可自動(dòng)平均各測(cè)點(diǎn)得到的差壓，求取截面的平均流速和體積流量。二、均速管1、起因：二、均速管134全壓孔檢測(cè)桿全壓均值管靜壓引壓管靜壓孔全壓孔檢測(cè)桿全壓均值管靜壓引壓管靜壓孔1351)均速管的迎流面上有四個(gè)取壓孔，測(cè)取此四點(diǎn)的全壓，取平均后被引出；此四孔的位置用切比雪夫數(shù)值積分法確定r1/R=±0.4597,r2/R=±0.8881(r為取壓孔距管道中心的距離）2）另一壓力由均速管背流面的管道中心處取得3）用上兩壓力差代表平均流速和體積流量。2、均速管的工作過程4）均速管流量公式：流量系數(shù)，制造廠給出Ψ修正系數(shù)（規(guī)定的雷諾數(shù)、結(jié)構(gòu)和流體狀態(tài)），KRe雷諾數(shù)偏離的修正系數(shù)，Kε可壓縮修正系數(shù)，Kψ流體狀態(tài)修正系數(shù)1)均速管的迎流面上有四個(gè)取壓孔，測(cè)取此四點(diǎn)的全壓，取平均后1361）其前直管段7-24D，后直管段3-4D2）D=25~2500mm，工作壓力<=5MPa,工作溫度<=400℃,雷諾數(shù)>104,流速要求，氣體5m/s,液體0.5m/s，蒸汽9m/s以上。2）均速管的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，價(jià)格低，壓力損失小，適用管徑范圍寬。缺點(diǎn)：差壓輸出小，靈敏度低，量程比?。?：1），很難用于帶塵氣流的測(cè)量。3、均速管的使用及特點(diǎn)3、均速管的使用及特點(diǎn)137三、節(jié)流變壓降流量計(jì)節(jié)流流量計(jì)（占整個(gè)流量?jī)x表的70％）如果在管道中安置一個(gè)固定的阻力件，它的中間是一個(gè)比管道截面小的孔，當(dāng)流體流過該阻力件的小孔時(shí)，由于流體流束的收縮而使流速加快、靜壓力降低，其結(jié)果是在阻力件前后產(chǎn)生一個(gè)較大的壓力差。它與流量的大小有關(guān)。常用的節(jié)流裝置：孔板、噴嘴、文丘利管三、節(jié)流變壓降流量計(jì)節(jié)流流量計(jì)（占整個(gè)流量?jī)x表的70％）常用138第6章流量檢測(cè)-課件1391、檢測(cè)原理1、檢測(cè)原理140第6章流量檢測(cè)-課件141第6章流量檢測(cè)-課件1422、流量公式1）不可壓縮流體的流量公式流量系數(shù)流出系數(shù)β=d/D節(jié)流件開口面積2、流量公式1）不可壓縮流體的流量公式流量系數(shù)流出系數(shù)β=1432）可壓縮流體將公式中ρ使用節(jié)流前的流體密度ρ

1，將可壓縮性對(duì)流量的影響流速膨脹系數(shù)ε來修正(不可壓縮流體ε＝1）故流量公式可統(tǒng)一寫為：2）可壓縮流體將公式中ρ使用節(jié)流前的流體密度ρ1，1444、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置和節(jié)流件前后直管段（節(jié)流件前10D，后5D）三部分組成。上游第二阻流件下游第一阻流件直管段上游第一阻流件節(jié)流件4、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置和節(jié)流1451)開孔直徑d>=12.5mm根據(jù)計(jì)算得到，測(cè)量在上游端進(jìn)行，最好是在四個(gè)大致相等的角度上測(cè)量直徑，求其平均值。要求各個(gè)單測(cè)值與平均值之差在0.05%范圍內(nèi)。2)孔板進(jìn)口圓筒形部分應(yīng)與管道同心安裝。3)孔板進(jìn)口邊緣應(yīng)是嚴(yán)格的直角，不能有毛刺和可見的反光。1、標(biāo)準(zhǔn)孔板e(cuò)Ed1、標(biāo)準(zhǔn)孔板e(cuò)Ed1464)e的尺寸：0.005D<e<0.02D5)孔板厚度E滿足e<E<0.05D6)在各處測(cè)得的E值之間的最大差值和各處測(cè)得的e值之間的最大差值均不得超過0.001D;7)孔板必須與管道軸線垂直安裝，其偏差不超過±10。8）若E小于0.02D,則可以不做成450±150的圓錐形出口，這樣的孔板用于測(cè)量雙向流動(dòng)的流體，但這時(shí)要求下游端面的表面粗糙度和邊緣尖銳度必須與上游端面的相同9）孔板加工過程中，不得使用刮刀和砂布進(jìn)行修刮和打磨。4)e的尺寸：0.005D<e<0.02D1472、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置1)角接取壓：角接取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓兩種。環(huán)室取壓的前后環(huán)室在節(jié)流件的兩邊。單獨(dú)鉆孔取壓可以鉆在法蘭上，也可以鉆在法蘭之間的夾緊環(huán)上2、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置1)角接取壓：角接取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆1482)法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之間的距離均為25.4±0.8mm（1inch)。取壓孔開在孔板上下游側(cè)的法蘭上．2)法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之1493)徑距取壓(D-D/2)：取壓孔只有一對(duì)，上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1D±0.1D，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔極下游端面的距離為0.5D。3)徑距取壓(D-D/2)：取壓孔只有一對(duì)，上游側(cè)取壓孔的軸150第6章流量檢測(cè)-課件1515、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的壓力損失

壓力損失的產(chǎn)生是由于當(dāng)流體通過節(jié)流件時(shí)因流束突然收縮和擴(kuò)大造成渦流及能量損失?？装宓膲毫p失大于噴嘴。β愈小，壓力損失愈大。孔板和噴嘴可用孔板可用下式近似5、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的壓力損失

壓力損失的產(chǎn)生是由于當(dāng)流1526、流量測(cè)量的溫度、壓力補(bǔ)償舉例p201，6、流量測(cè)量的溫度、壓力補(bǔ)償舉例p201，153四、彎管流量計(jì)當(dāng)穩(wěn)定的流體通過彎管時(shí)，由于改變了流體的方向而產(chǎn)生離心力，在離心力的作用下，沿著彎管中心徑向曲率軸線存在壓力梯度。彎管內(nèi)外壁上產(chǎn)生壓力差。管內(nèi)流體流量與壓力差的平方根成正比。RD四、彎管流量計(jì)當(dāng)穩(wěn)定的流體通過彎管時(shí)，由于改變了流體的方向而154第6章流量檢測(cè)-課件155使用特點(diǎn)石油、化工、電力、冶金、鋼鐵管徑10mm~2000mm大范圍管道中測(cè)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐高溫，高壓，磨損，可在惡劣環(huán)境中使用量程比10:1，精度1級(jí)無壓力損耗前5D,后2D直管段使用特點(diǎn)石油、化工、電力、冶金、鋼鐵1566.5質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)通常可分為兩大類：直接式質(zhì)量流量計(jì)和間接式〔推導(dǎo)式〕質(zhì)量流量計(jì)。直接式質(zhì)量流量計(jì)直接輸出與質(zhì)量流量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，反映質(zhì)量流量的大小。間接式質(zhì)量流量計(jì)采用密度或溫度、壓力補(bǔ)償?shù)姆椒?，即在測(cè)量體積流量的同時(shí)，測(cè)量流體的密度，或者測(cè)量流體的溫度、壓力值，按一定的數(shù)學(xué)模型自動(dòng)換算出相應(yīng)的密度值，再將密度值與體積流量值相乘可求得質(zhì)量流量。6.5質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)通?？煞譃閮纱箢悾?57科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生與流