自动检测技术-6 流量检测 (1)

腰轮流量计工作原理
化学工业出版社
6.2.1 容积式流量计
▪ 3）皮膜式家用煤气表
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
家用煤气表结构示意
化学工业出版社
齿轮流量计
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
化学工业出版社
双转子流量计
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
螺杆式双转子流量计
化学工业出版社
凸轮式刮板流量计
自动检测技术及仪表控制系统 第二 版
6 流量检测
化学工业出版社
Contents
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
6.1 流量检测基本概念 6.2 体积流量检测方法 6.3 质量流量检测方法 6.4 流量标准装置
化学工业出版社
6.1.1 流量的概念和单位
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
❖ 流量：短暂时间内流过某一流通截面的流体数量与通过时
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6.2.2 差压式流量计
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
间之比，该时间足够短以至可认为在此期间的流动是稳定
的。
❖ 体积流量： qV
dV dt
vA
质量流量：qm
dM dt
vA
❖ 流体平均流速
v'
v qV
dA
A
AA
❖ 累积流量
V t qV dt
M t qmdt
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自动检测技术及仪表控制系统 第二版
6.1.2 流量测量涉及的流体力学基本概念
推导式质量流量计 质量流量计
直接式质量流量计
体积流量经密度补偿或温度、压力补偿求得质量流量等 科里奥利流量计、热式流量计、冲量式流量计等
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自动检测技术及仪表控制系统 第二版
6.1.2 流量检测方法及流量计分类
❖ 6.1.2.2 流量计的测量特性 ▪ 1）流量方程式：流量与流量计输出信号之间的关系 ▪ 2）仪表系数：单位流体流过流量计时流量计发出的脉 冲数 K N /V 流出系数：实际流量与理想流量的比值 C qm / q 'm ▪ 3）流量范围及范围度 ▪ 4）测量精确度和误差 ▪ 5）压力损失
对于光滑管段 Re＜1000 流体为稳定的层流
1000＜Re＜2000 流体为不稳定的层流
Re＞2000 流体的流动状态为湍流
层流：粘滞流体，流速不大，管径较细，粘滞系数大。流体分层 流动，各层的流速均沿管轴方向，彼此并不混杂而只作相对滑动。
湍流：流速超过一定的限度时，流体不再分层流动，而是出现各 个方向的紊乱流动，形成许多漩涡。
6.2.2 差压式流量计
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❖ 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。
❖ 产生差压的装置： ▪ 孔板、喷嘴、文丘利管 ▪ 动压管、均速管、弯管
❖ 其它型式： ▪ 靶式流量计、浮子流量计
❖ 黏度：动力黏度 du ，运动黏度
dy
❖ 压缩系数： k 1 V V P
❖ 膨胀系数： 1 V
V T
❖ 雷诺数： Re u D uD
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自动检测技术及仪表控制系统 第二版
雷诺数Re
无量纲系数。表征流体流动状态的一个参数
Re
v
r
：流体的密度 r：管道半径 ：流体的粘滞系数
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自动检测技术及仪表控制系统 第二版
4、误差：qv＝V－Vε Vε ：泄漏量
△
1
V0
k(1 V / qV )
qv
流量较小时， Vε＝ qv，即流过仪表的流量全部泄漏，Vε/qv＝1，△→(－∞)随 着流量的增大，Vε不变， qv远大于Vε时，Vε/qv→0， △为一常数。
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❖ 6.2.1.2 几种容积式流量计 ▪ 1）椭圆齿轮流量计
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▪ 进出口液体压力差驱动齿轮，两个齿轮每转动一圈， 流量计将排出4个半月形容积的流体。
V＝4nV0
V0为半月形体积，n为转数
化学工业出版社
6.2.1 容积式流量计
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自动检测技术及仪表控制系统 第二版
▪ 2）腰轮流量计：原理与椭圆齿轮流量计相同，只是 一对测量转子是两个不带齿的腰形轮
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
6.1.2 流量测量涉及的流体力学基本概念
❖ 连续性方程： 1u1A1 2u2 A2
❖ 伯努利方程：
gZ1
p1
1
1 2
u12
gZ2
p2
2
1 2
u22
流体流动质量守恒及能量守恒
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自动检测技术及仪表控制系统 第二版
6.1.3 流量检测方法及流量计分类
压力损失曲线
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6.2.1 容积式流量计
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
❖ 6.2.1.3 容积式流量计的安装与使用 ▪ 被测介质的物性参数和工作状态 ▪ 安装地点应满足技术性能规定的条件 ▪ 流量计上游要加装过滤器 ▪ 定期清洗和检定
化学工业出版社
化学工业出版社
6.2.1 容积式流量计
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
❖ 6.2.1.1 容积式流量计的测量机构与流量公式
▪ 构成：测量室、运动部件、传动和显示部件
▪ 流量方程式：
Q nV
▪ 体积总量=固定容积×某时间间隔内经过流量计排出流 体的固定容积数
化学工业出版社
6.2.1 容积式流量计
❖ 6.1.2.1 流量检测方法及流量计分类 ▪ 检测方法：体积流量检测，质量流量检测 ▪ 流量计：由流量传感器和二次仪表构成
类别
仪表名称
容积式流量计
椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、皮膜式流量计等
体积流量计
差压式流量计
节流式流量计、均速管流量计、弯管流量计、靶式流量计、 浮子流量计等
速度式流量计 涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
化学工业出版社
凹线式刮板流量计
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
特性： 容积法测量具有较高的精度，固定容积可以精密测量。 误差来源：泄漏。间隙间的泄漏，是由于运动部件（齿轮、腰轮 等）与器壁间的间隙产生的。 ＊流量愈大，泄漏愈大。 ＊粘度的影响：粘度与误差成反比。粘度十分高时，几乎无泄漏， 误差为0；粘度低时，误差较大，受密度和润滑性的影响。 ＊粘度同压力损失间的关系：流体的压力损失随流量的增大而增 大。粘度较高时，压损随流量值成比例，流量一定时，粘度愈高， 压损愈大。