现代检测技术(15.2.1)--流量测量方法(2015新版)

检测技术基础
流量检测方法
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常用流量检测方法
四大过程参数：温度、压力、流量和物位。流量检 测最为复杂：流体物性的复杂性和流动状态的复杂性。
常用流量检测方法：体积流量检测、质量流量检测 。
流量检测技术示例：差压式流量计、电磁式流量计 、质量流量计等。
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流量的基本概念
质量流量：单位时间内通过某截面的流体的质量
式中
￲ qm =
rvdA
A
qm
——质量流量（ kg/s ）
A —— 截面积
v —— 截面 A 中某一微元面积 dA 上的流速
ρ —— 截面 A 中某一微元面积 dA 上的流体密度
累计质量流量：在一段时间内通过某截面的流体质量
总量
￲ m =
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常用体积流量检测方法
4. 漩涡式检测方法：流体在流动中遇到一定形状的物 体，会在其周围产生有规则的漩涡，漩涡释放的频 率正比于流速。包括：卡门涡街流量计和旋进式漩 涡流量计
卡门涡街流量计的原理：
（ 1 ）流速大于一定值 （ 2 ）柱体两侧产生旋转相
号。克服单一低频矩形波励磁方式所产生的浆液噪声和流
动噪声，提高了仪表的稳定性。
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电磁式流量计
电磁式流量计的优缺点：
优点：
（ 1 ）传感器部分结构简单 （ 2 ）可测量脏污介质、腐蚀性介质、悬浊性固液两相
流 （ 3 ）一般只需用水标定 （ 4 ）量程范围宽、动态特性好、口径范围宽
流量的基本概念
体积流量：单位时间内通过某截面的流体的体积
式中
￲ qV =
vdA
A
qV
——体积流量（ m3/s ）
A —— 截面积
v —— 截面 A 中某一微元面积 dA 上的流速
累计体积流量：在一段时间内通过某截面的流体体积
￲ V =
t2 t1
qV
dt
V —— 累计体积流量（ m3 ）
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经节流件时，流道截面突然
缩小，流束形成局部收缩，
使得流速加快。根据能量守
恒定律，流体压力能和动能
可以相互转换。流速加快，
Байду номын сангаас
必然导致静压力 p 降低。根
据流体力学推导，静压差
Δp 的大小与流体流量有关
。
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常用体积流量检测方法
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3. 变面积式检测方法：基于力平衡原理，通过设置在 锥形管内的转子，把流体的流速转换成转子的位移 ，再通过各种位移传感器转换为电信号。
转子流量计的特点： （ 1 ）适合中小管径，较低雷诺数的 中小流量 （ 2 ）结构简单，使用方便，工作可 靠 （ 3 ）基本误差约为量程的 ±2% （ 4 ）测量精度易受被测介质密度、 黏度、温度、压力、纯净度、安装质 量等的影响
反、交替出现的漩涡 （ 3 ）柱体周围和下游流体产生有规律的振动 （ 4 ）振动频率与流速成正比
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常用体积流量检测方法
5. 涡轮式检测方法：流体作用于管内涡轮，使其转动
，转动速度在一定流速范围内与管内流体的流速成
正比。通过涡轮外的磁电转换装置将涡轮的旋转转
t2 t1
qmdt
m —— 累计质量流量（ kg ）
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常用体积流量检测方法
1. 节流式检测方法：利用节流件前后的差压与流速之
间的关系，通过差压值获得流体的流速并进一步获
得流量。使用量居首位的流量计。
差压式流量计测量原理：
水平测量管中安装一个
孔径小的节流件，当流体流
6. 声学式检测方法：根据声波在流体中传播速度的变 化，获得流体的流速。超声波流量计。
传感器2
B1
B2
v
L
v
θ
D
传感器1
电路
传感器2
超声波测流量原理图
v
=
c2 2L
Dt
传感器1 超声波传感器安装位置
v
￲
c2
2D tanq
Dt
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常用体积流量检测方法
7. 电磁流量计：根据法拉第电磁感应定律，导体在磁
化成电脉冲。
涡轮流量计的优缺点：
（ 1 ）高精度： ±0.25%~ ±0.5%
（ 2 ）重复性好，数字量输出，抗
干扰强
（ 3 ）口径范围宽，适用高压测量
（ 4 ）需要定期校验
（ 5 ）不适用较高黏度介质，清洁
度要求高
（ 6 ）不适用脉冲流、多相流
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常用体积流量检测方法
（ 3 ）低频矩形波励磁，图（ c ）（ d ）（ e ）励磁频率 为工频的 1/2~1/32 。口径越小，所需频率越高。主流产品 ，零点稳定性好、抗工频干扰、体积小、励磁功率低、传 感器与转换器便于一体化等优点。
（ 4 ）双频矩形波励磁，图（ f ）低频矩形波上叠加高频
矩形波。采样得到低频、高频感应电动势反映两种流量信
常用体积流量检测方法
2. 容积法：由仪表壳体和活动壁组成流体的计量室。 设计量室的容积为 V0 、当活动壁旋转 n 次时，流体 流过的体积总量为 n V0 。
测量精度： 0.2%~0.5% ，最高可达 0.1% ，口径：
10~150mm
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常用体积流量检测方法
场中运动、切割磁力线时，导体的两端将产生感生
电动势 :
e = BLv
经证明，只要管道内流速分布为轴对称分 布，两电极间将产生感生电动势：
e = kBDv
v ——管道截面上的平均流速（m）/；s
k ——常系数，无量纲；
D——测量管直径（）m ；
B——磁感应强度（T）。
通过管道的体积流量为 :qv
=
pD 4k
不足：
e B
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电磁式流量计
电磁式流量计的励磁类别：
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电磁式流量计
（ 1 ）直流励磁，图（ a ）利用永磁体或直流电源给传感 器励磁绕组供电，适用于测量液态金属流量，例如液态钾 、钠等
（ 2 ）交流工频励磁，图（ b ）利用工频正弦波电源给传 感器励磁绕组供电，易受电磁干扰、零点漂移影响，逐步 被低频矩形波励磁方式代替。但在测量固液两相流体时， 没有浆液噪声、信号波动严重等问题，市场上尚存在。