流量检测及功能介绍-37页PPT文档资料

3.4.1 流量的概念与检测方法
1.流量的概念 工业上的“流量”通常是指在单位时间内流过 管道某截面流体的体积或质量.前者称为体积 流量(qv),后者称为质量流量(qm).
关系： qm qv
在一段时间内流过截面的流体总量称为累积流量，累积流 量时流量对时间的积分，即
Qq dt
2. 流量的检测方法
Ka为流量系数，需实验确定
特点 结构简单，适于测量高粘度、高脏污的流量。压力损
失大，测量精度不高。
标定：在保证实验条件下，通过挂重物产生的力代替靶在工
作时所受流体的作用力而进行流量计的标定。用此方法还可以
进行零点和量程的调整、仪表的校验。
5.浮子流量计 节流式
•原理：也是利用节流原理测量流体的流量，但 它的差压值基本保持不 变，是通过节流面积的变化反映流量的大小，故又称恒压降变截面流量计， 也有称作转子流量计。 •适用范围：可测量液体、气体等多种介质的流量，特别是中小管径、中 小流量和较低雷诺数的流量测量。 •特点：结构简单，使用维护方便，对仪表前后直管段长度要求不高，压 力损失小而且恒定，测量范围比较宽，刻度为线性。浮子流量计测量精度 为±2%左右。但仪表测量受被测介质的密度、粘度、温度、压力、纯净 度影响，还受安装位置的影响。
（1）体积流量检测方法：容积法（单位时间内排出流体的固 定体积数）,速度法（管道内的平均流速乘以管道面积）差压 式；
容积式有椭圆齿轮式、腰轮式和皮膜式 差压式有节流式、均速管、弯管、靶式和浮子等 速度式有涡轮、涡街、电磁和超声波流量计等
（2）质量流量检测法：间接法（体积流量乘以密度）和直接 法（仪表直接测得）。
直读式浮子流量计主要由玻璃锥管、 浮子和支撑结构组成。流量表尺直接刻在 锥管上，由浮子位置高度读出流量值。
远传式浮子流量计可采用金属锥形管， 它的信号远传方式有电动和气动两种类型， 测量转换机构将浮子的移动转换为电信号 或气信号进行远传及显示。
电远传浮子流量计工作原理 1-浮子 2-锥管 3-连动杆 4-铁心 5-差动线圈
解： T 027 23 0 293 T 27 43 0 313 p 0 9.0 8k6Pap 9.0 8 6 4.0 9 3 1.4 0k7 9Pa
q V q V 0
p 0 T 0 12 9.0 0 8 3 6 1 1.8 3 1 /9 2 .8 8.9 m 1 3 /h
(2)浮子流量计的使用和安装
a.浮子流量计的刻度换算
浮子流量计是一种非通用性仪表，出厂时需单个标定刻度。 测量液体的流量计用常温水标定，测量其他的浮子流量计 用常温常压的空气标定。在实际测量时，如果被测介质不 是水或空气，则流量计的指示值与实际流量值之间存在差
别，因此，要对其进行刻度换算修正。
对对于于气一体般介液质体，介质当，气当体温的度温和度压力、变压化力时与，标流准体的状粘态度不变同化 时不，会超也过要1修0m正Pa为·s，：只需进行密度校正。根据前述流量方程式，
对圆柱、三角柱、方柱： St 0.2、 1 0.1、 6 0.17
灵巧型涡街流量变送器
3.直接式质量流量计（科氏流量计）（图2－50）
实验图示说明：a) 水静止、管摆动； b) 、c) 水流动、管摆动，出水侧 的摆动先于入水侧；出水侧摆动的 相位超前入水侧；相位差→质量流 量
双弯管型（图2－51）：水按箭头 流入、流出；A、B、C三处各按一 组压电换能器：A处加交变电压， B、C检测振动幅度→相位差→4～ 20mA →质量流量
3.4 流量的检测与变送
• 生产过程中要检测各种流体的流量，以节约能源、改进产 品质量。
• 随着工业技术的发展，要求流量测量的精度更高；测量的 流体从单相的液体、气体到混相流体；测量条件从高温到 低温，从高压到低压；另外有高粘度的流体还有低粘度的 流体，流动状态有层流、紊流和脉动流。因此流量的测量 非常复杂多样，用一种测量方法根本不可能完成所有流量 的测量。
2. 速度式流量计
1)差压式流量计
差压式流量计也称节流式流量计 工作原理：在流通管道上设置流动阻力件，流体通过阻力件时将产生压力 差，此压力差与流体流量之间有确定的数值关系，通过测量差压值可以求 得流体流量。 组成：产生差压的装置和差压计 产生差压的装置：节流件（孔板、喷嘴、文丘利管等）；动压管、均速管、 弯管等；靶和浮子等。 1.节流式流量计 可测量液体、气体、或蒸汽
2.4.2 典型流量检测仪表 1. 容积式流量计
原理:原理：利用运动元件的往复次数或转速与流体的连续 排出量成比例对被测流体进行连续的检测。主要用于测量 累积流量。
椭圆齿轮流量计 qv 4nV
特点：适用于高粘度液体的测量。流量计基本误差为±0.2%~±0.5%。 范围度为10：1；工作温度要低于120℃，以防止齿轮卡死。在实用时 要注意防止齿轮的磨损与腐蚀，以延长仪表寿命。 (2)腰轮流量计 原理与椭圆齿轮流量计相同。为减小两转子的磨损， 在壳体外与腰轮同轴的齿轮作为传递转动力矩之用，因此比椭圆齿轮 能保持长期稳定性。 特点：可以测量液体和气体，也可以测高粘度流体。基本误差为 ±0.2%~±0.5%，范围度为10：1；工作温度要低于120℃，压力损失小 于0.02MPa
对于非空气气体介质，由于ρf >> ρ’或ρ0，上式可简化为：
Ρ0为标定状态下空气密度； ρ’为测量时气体密度
例：某转子流量计测二氧化碳气的流量，测量时被测气体的 温度是40℃，压力是49.03kPa（表压力），若流量计的读数 为120m3/h，问实际流量是多少？
已知标定时绝对压力P=98.06kPa,t=20℃,此时二氧化碳 的重度为18.07N/m3, 空气的重度为11.82N/m3
节流式流量计中产生差压的装置称节流装置，其主体是一个局部 收缩的阻力件，称为节流元件。通过节流元件改变流体流通截面，从而在 节流元件前后形成压力差。
节流装置分类：标准节流装置和非标准节流装置两大类。 标准节流装置的型式已经标准化，在规定了取压方式和前后 直管段长度、流体的种类和流动条件下，有标准的流量—差 压关系；而非标准节流装置由于使用条件差异大，故没有标 准化，用于解决脏污和高粘度流量的测量。
节流式流量计的特点是结构简单，无可动部件；可靠 性高，复现性能好；适用性较广，它适用于各种工况下的单 相流体，适用的管道直径范围宽，可以配用通用差压计；装 置又标准化。其缺点是安装要求严格；流量计前后要求较长 的直管段；测量范围窄，一般范围度为3：1；压力损失较大； 对于较小直径的管道测量比较困难(D<50mm)；精度不够高 (±1%~±2%)。
可以得到修正式为：
qV qV0
p0T0 pT0
其中p， 、T为测量时的气体 和的 温压 度力 ；
式ρ’为中被q’分 p测v为0、 介被别 T质测0为 密1介为 度0质标 .1；3的kρ实P准 0为际(a标绝 状 流定量对 介态 ；质q压 密v时 0为度力 流的 ；压 量2ρ） f计气 为9力 .标3浮1和 体 定子6K 和刻密的 度度温流。度 量；
(1)涡轮流量计的构成和流量方程式 结构
涡壳 轴 磁电轮体 承转：换和：器测导前：量流将后涡元件导轮件上的流，转装速件由有转导：滚换
磁料片片使由锈由组的动来为铁芯气推和电产和而动偏系制呈，涡非钢四成旋轴支信生流闭下离数成螺流轮导材片，涡承撑号的量合转铁较 ， 旋 体 转。磁计。动芯磁 料 互 用 ， 或 转正力的当时时高 轴 形 作 动系 制 相 以 使 滑 动对线壳叶，磁的 芯 或 用数 成 垂 去 流 动 的着穿体轮叶路叶过，在片的不 上 直 于较 ， 直 掉 体 轴 涡轮线经被正磁锈 装 形 叶高导的来平承轮，圈叶测对阻钢 有 的 片片永 中 流 着 变的流直流行，。和久 的 体 铁 化材数叶，不件片中于用空磁 铁 的 芯 最 轴大，线此流时线动圈。中磁通发生很大的
qm为质量流量，单位㎏/s；M为流体质量，㎏；t为时间， s；ρ为流体密度，kg/m3 ；v为流体平均流速，m/s；A 为流通截面积，㎡。 体积流量 单位时间内通过的流体的体积
qV为体积流量，m3 /s；V为流体体积，m3 。 重量流量 单位时间内通过的流体的重量
qw
dwgv
dt
A
qw为重量流量，N/s；w为流体重量，N 。
p T 0
1.0 4 2 9 7 9 1.0 3 8 /9 7 .8
三、速度式流量计
测量原理是基于与流体速度有关的各种物理现象，仪表 的输出与流速有确定的关系，即可知流体的体积流量。种类 很多，各有特点和适用范围。 1.涡轮流量计
涡轮流量计是利用安装在管道中可以自由转动的叶轮感 受流体的速度变化，从而测定管道内的流体流量。
此式给出了流量与浮子高度之间的关系，这个关系近 似线性。
流量系数α与流体粘度、浮子形式、锥管与浮子的直径 比及流速分布等有关，每种流量计有相应的界限雷诺数， 在低于此值情况下， α不再是常数。流量计应工作在α为常 数的范围，即大于一定的雷诺数。
分类：采用玻璃锥管的直读式浮子流量 计和采用金属锥管的远传式浮子流量计。
2. 差压流量计
1)流量孔板
流体流经孔板时，流束断面变化，流速显著增加，因而动能增加，为保证 能量守恒，故静压力减小，流体流经孔板后，断面逐渐增加恢复到原来的 状态，流速逐渐降低为原来值，静压力回升，但由于能量损失-部分用于摩 擦、撞击和涡流，所以压力有损失，不能回到原来的值。
流量方程
根据柏努利方程和流体连续性方程 对于不可压缩流体 其体积流量为:
4.靶式流量计
原理 其变换元件为一个形状简单的靶（一般是一个薄圆 盘），流体在流动中受到阻力而在靶的前后形成静压差，靶
上所受流体的作用力与流速之间存在着一定的关系。通过测
量作用力可知流速，从而确定流量。
流量方程式
D2d2 F
qV A0vka d
2
υ 为流体通过环隙截面的流速；ρ为流体的密度；F为作用力；