流量檢測及儀表

3.3流量檢測及儀表1、差壓式流量計2、轉(zhuǎn)子流量計3、橢圓齒輪番量計4、電磁流量計5、漩渦流量計6、質(zhì)量流量計7、其它流量檢測方法幾個概念瞬時流量：指單位時間內(nèi)流經(jīng)管道某截面的流體數(shù)量的大小。總量或累積流量：指瞬時流量在某一段時間內(nèi)流過管道的流體的總和。流量測量的任務(wù)：依據(jù)測量目的，被測流體的種類、狀態(tài)、測量場所等條件，探討各種相應(yīng)的測量方法，并保證流量值的正確傳遞。流量的表示方式以體積表示的瞬時流量用Q

表示，單位為m3/s;以體積表示的累積流量用Qv表示，單位為m3質(zhì)量流量以質(zhì)量表示的瞬時流量用M表示，單位為kg/s以質(zhì)量表示的累積流量用Mv

表示，單位為kg體積流量ρ表示流體密度流量檢測的主要方法和分類

流量檢測方法有很多，就測量原理而言，可以分為干脆測量法和間接測量法兩類。干脆測量法：干脆測量出管道中的體積流量或質(zhì)量流量。間接測量法：通過測量出流體的(平均)流速，結(jié)合管道的截面積、流體的密度及工作狀態(tài)等參數(shù)計算得出。3.3.2差壓式流量計

差壓式流量計也稱為節(jié)流式流量計，它是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中流量測量最成熟、最常用的方法之一。差壓式流量計是基于流體流淌的節(jié)流原理，即在管道中安裝一個比管道截面小比并帶孔的阻件，當流體流過該阻件的孔時，由于流體流束的收縮而使流速加快、靜壓力降低，其結(jié)果是在阻件前后產(chǎn)生一個較大的壓差。標準節(jié)流件包括標準孔板、標準噴嘴和標準文丘里管。(a)標準孔板(b)噴嘴(c)文丘里管壓差的大小與流體流速的大小有關(guān)，流速愈大，差壓也愈大，因此只要測出差壓就可以推算出流速，進而可以計算出流體的流量。假如通過壓差變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標準信號，則可供顯示、記錄或限制。(a)標準孔板(b)噴嘴(c)文丘里管123節(jié)流原理流淌流體的能量有兩種形式：靜壓能和動能。流體由于有壓力而具有靜壓能，又由于有流淌速度而具有動能，這兩種形式的能量在確定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。流速靜壓流量方程123流速靜壓依據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程，可以推導(dǎo)得出節(jié)流式流量計的流量方程，也就是差壓和流量之間的定量關(guān)系式：α為流量系數(shù)ε為可膨脹性系數(shù)A0為節(jié)流件的開孔面積ρ為節(jié)流裝置前的流體密度ΔP:節(jié)流裝置前后實際測得的壓差

流量與壓力差的平方根成正比差壓式流量計

測量對象：流體方面，單相、混相、干凈、臟污；工作狀態(tài)：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫；管徑方面：從幾毫米到幾米；節(jié)流式特點：結(jié)構(gòu)簡潔、運用壽命長，適應(yīng)實力強，幾乎能測量各種工況下的流量。差壓式流量計

孔板引壓管差壓計應(yīng)用特殊廣泛。差壓式流量計組成節(jié)流裝置：安裝于管道中產(chǎn)生差壓，節(jié)流件前后的差壓與

流量成開方關(guān)系。引壓導(dǎo)管：取節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的差壓，傳送給差壓變送器。差壓變送器：產(chǎn)生的差壓轉(zhuǎn)換為標準電信號（4-20mA）。差壓式流量計3.3.3轉(zhuǎn)子流量計在工業(yè)生產(chǎn)中常常遇到小流量的測量，因其流體的流速低，這就要求測量儀表有較高的靈敏度，才能保證確定的精度。轉(zhuǎn)子流量計特殊適宜于測量管徑50mm以下管道的流量，測量的流量可小到每小時幾升。h轉(zhuǎn)子流量計主要由兩個部分組成：一是由下往上漸漸擴大的錐形管（通常用透亮玻璃制成）二是放在錐形管內(nèi)可自由運動的轉(zhuǎn)子。測量原理：被測流體由錐形管下端進入，流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)隙，再從上端流出。當流體流過的時候，位于錐形管中的轉(zhuǎn)子受到向上的一個力，使其浮起。當這個力正好等于轉(zhuǎn)子重量減去流體對轉(zhuǎn)子的浮力，此時轉(zhuǎn)子就停浮在確定的高度上。平衡的高度h與流體的流量成對應(yīng)關(guān)系?？装辶髁坑嫞汗?jié)流面積不變流量變更壓差發(fā)生變更轉(zhuǎn)子流量計：壓差不變流量變更節(jié)流面積發(fā)生變更h：轉(zhuǎn)子浮起的高度；ф：儀表常數(shù)。

轉(zhuǎn)子流量計種類

浮子流量計有兩大類型：接受玻璃錐管的直讀式浮子流量計和接受金屬錐管的遠傳式浮子流量計。①直讀式浮子流量計主要由玻璃錐管、轉(zhuǎn)子和支撐結(jié)構(gòu)組成。流量標尺干脆刻在錐管上，由轉(zhuǎn)子位置高度讀出流量值。用于現(xiàn)場測量。玻璃轉(zhuǎn)子流量計②遠傳式浮子流量計可接受金屬錐形管，它的信號遠傳方式有電動和氣動兩種類型，測量轉(zhuǎn)換機構(gòu)將轉(zhuǎn)子的位移轉(zhuǎn)換為電信號或氣信號進行遠傳及顯示，圖為電遠傳浮子流量計工作原理。其轉(zhuǎn)換機構(gòu)為差動變壓器組件，用于測量轉(zhuǎn)子的位移。3.3.4橢圓齒輪番量計基本工作原理“一碗一碗”計量V轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，就排出四個由橢圓齒輪與外殼圍成的半月形空腔的流體體積(4V)。在半月形體積V確定的狀況下，只要測出流量計的轉(zhuǎn)速n就可以計算出被測流體的流量。流量方程特點和要求計量精度高，一般可達0.2～0.5級，有的甚至能達到0.1級；一般只適用于10～150mm的中小口徑；容積式流量計對被測流體的粘度變更不敏感，特殊適合于測量高粘度的流體（例如重油、樹脂等）甚至糊狀物的流量，但要求被測介質(zhì)干凈，不含固體顆粒，所以一般狀況下，流量計前要裝過濾器。由于受零件變形的影響，容積式流量計一般不宜在高溫或低溫下運用。3.3.5電磁流量計適用場合可以檢測具有確定電導(dǎo)率的酸、堿、鹽溶液，腐蝕性液體以及含有固體顆粒的的液體測量，但不能檢測氣體、蒸汽和非導(dǎo)電液體的流量。流量公式當導(dǎo)電的流體在磁場中以垂直方向流淌而切割磁力線時，就會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與磁場的強度、流體的速度和流體垂直切割磁力線的有效長度成正比：式中：Ex為感應(yīng)電勢；K為比例系數(shù)；B為磁場強度；D為管道直徑；v為垂直于磁力線的流體流淌速度；ф為儀表常數(shù)在管道直徑D已經(jīng)確定，磁場強度B維持不變時，流體的體積流量與磁感應(yīng)電勢成線性關(guān)系。利用上述原理制成的流量檢測儀表稱為電磁流量計。測量導(dǎo)管內(nèi)無可動或突出于管道內(nèi)部的部件，因而壓力損失微小；只要是導(dǎo)電的，被測流體可以是含有顆粒、懸浮物等，也可以是酸、堿、鹽等腐蝕性物質(zhì)；流量計的輸出電流與體積流量成線性關(guān)系，并且不受液體的溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響；電磁流量計的量程比一般為10:1，精度較高的量程比可達100:1；測量口徑范圍大，可以從lmm到2m以上，特殊適用于lm以上口徑的水流量測量；測量精度一般優(yōu)于0.5級；電磁流量計反應(yīng)快速，可以測量脈動流量；電磁流量計的特點電磁流量計主要缺點：被測流體必需是導(dǎo)電的，不能小于水的電導(dǎo)率；不能測量氣體、蒸汽和石油制品等的流量；由于襯里材料的限制，一般運用溫度為0～200℃；因電極嵌裝在測量導(dǎo)管上的，使工作壓力限制(一般≤0.25MPa）。3.3.6渦輪番量計基本工作原理流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度隨流量的變更而變更，通過渦輪外的磁電轉(zhuǎn)換裝置可將渦輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電脈沖。SN渦輪番量測量原理圖流體通過渦輪番量計時推動渦輪轉(zhuǎn)動，渦輪葉片周期性地掃過磁鋼，使磁路磁阻發(fā)生周期性地變更，線圈感應(yīng)產(chǎn)生的溝通電信號頻率與渦輪轉(zhuǎn)速成正比，即與流速成正比。渦輪番量計的流量方程式為：ωqv儀表常數(shù)ξ與流量計的渦輪結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。在流量計的運用范圍內(nèi)，ξ值保持為常數(shù)，使流量與轉(zhuǎn)速接近線性關(guān)系。ω為角頻率。渦輪番量計的特點及運用渦輪番量計可以測量氣體、液體流量，但要求被測介質(zhì)干凈，并且不適用于粘度大的液體測量。安裝便利，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與葉片間不需密封和齒輪傳動機構(gòu)，因而測量精度高，可達到0.5級以上，在小范圍內(nèi)誤差可以≤±0.1％；因為基于磁電感應(yīng)的轉(zhuǎn)換原理，使渦輪番量計具有較高的反應(yīng)速度，可測脈動流量；由于流量與渦輪轉(zhuǎn)速之間成線性關(guān)系，儀表刻度可為線性，范圍度可達（10～20）：1，主要用于中小口徑的流量檢測；輸出頻率信號便于遠傳及與計算機相連，儀表有較寬的工作溫度范圍（-200～400℃），可耐較高工作壓力（＜10MPa）。渦輪番量變送器-GRLWGY將渦輪番量傳感器與顯示儀表配套組成智能渦輪番量計。傳感器具有精度高，重復(fù)性好，壽命長操作簡潔等特點?？蓮V泛應(yīng)用于石油，化工，冶金，造紙等行業(yè)測量液體的體積瞬時流量和體積總量。3.3.7漩渦流量計基本工作原理把一個漩渦發(fā)生體（非流線型對稱物體）垂直插在管道中，當流體繞過漩渦發(fā)生體時會在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦，形成渦列，該漩渦列就稱為卡曼渦街。只有當兩列漩渦的間距h與同列中相鄰漩渦的間距l(xiāng)滿足為h／l＝0.281條件時，卡曼渦列才是穩(wěn)定的。且穩(wěn)定漩渦產(chǎn)生的頻率f與流體流速v成正比，與柱體的特征尺寸d（漩渦發(fā)生體的迎面最大寬度）成反比，即：流量方程St稱為斯特勞哈爾數(shù)（無因次數(shù)），St主要與漩渦發(fā)生體的形態(tài)和雷諾數(shù)有關(guān)。在雷諾數(shù)為5000～150000的范圍內(nèi)，St基本上為一常數(shù)。如圓柱體St＝0.21、三角柱體St=0.16，而旋渦發(fā)生體寬度d也是定值，因此，旋渦產(chǎn)生的頻率?與流體的平均流速υ成正比。所以，只要測得旋渦的頻率?就可以得到流體的流速υ，進而可求得體積流量。漩渦頻率的檢測方法：熱敏檢測法、電容檢測法、壓力檢測法、超聲檢測法等。渦街流量計輸出信號（頻率）不受流體物性和組分變更的影響，僅與旋渦發(fā)生體形態(tài)和尺寸以及流體的雷諾數(shù)有關(guān)。渦街流量計適用于氣體、液體和蒸汽介質(zhì)的流量測量，其測量幾乎不受流體參數(shù)（溫度、壓力、密度、粘度）變更的影響。渦街流量計的特點是在儀表內(nèi)部無可動部件，運用壽命長；壓力損失小，尤其適用于大口徑管道的流量測量；輸出為頻率信號，測量精度比較高，可為0.5級或1.0級。它是一種正在得到廣泛應(yīng)用的新型流量儀表。渦街流量計特點及運用插入式渦街流量計LWGY渦輪番量計質(zhì)量流量測量儀表通常可分為兩大類：干脆式質(zhì)量流量計和間接式質(zhì)量流量計。干脆式質(zhì)量流量計是干脆輸出與質(zhì)量流量相對應(yīng)的信號，以反映質(zhì)量流量的大小。間接式質(zhì)量流量計接受密度或溫度、壓力補償?shù)姆椒?，在測量體積流量的同時，測量流體的密度或流體的溫度、壓力值，再通過運算求得質(zhì)量流量?，F(xiàn)在帶有微處理器的流量傳感器均可實現(xiàn)這一功能，這種儀表又稱為推導(dǎo)式質(zhì)量流量計。3.4.8質(zhì)量流量計科里奧利力質(zhì)量流量計(干脆式質(zhì)量流量計)基本工作原理（試驗）將充水軟管（水不流淌）兩端懸掛，使其中段下垂成U形，靜止時，U形的兩管處于同一平面，并垂直于地面，左右擺時，兩管同時彎曲，照舊保持在同一曲面如圖a。若將軟管與水源相接，使水由一端流入，從另一端流出（如圖b和c）。當U形管受外力作用向右左搖擺時，它將發(fā)生扭曲。扭曲的方向總是出水側(cè)的搖擺要早于入水側(cè)；隨著質(zhì)量流量的增加，這種現(xiàn)象變得更加明顯，出水側(cè)搖擺相位超前于入水側(cè)更多。利用科氏力構(gòu)成的質(zhì)量流量計有直管、彎管、單管、雙管等多種形式。雙彎管型（最常見）它由兩根金屬U形管組成，其端部連通并與被測管路相連?？评飱W利力質(zhì)量流量計這就是科氏力質(zhì)量流量的檢測原理，它利用兩管