流量检测(2)

2013-8-15 核工程检测技术 30
MKULC2100 系列电磁流量计
2013-8-15
核工程检测技术
31
MKULC2100系列电磁流量计性能特点：
测量介质：导电介质 流速范围：0.3~10m/s 测量精度：0.5%FS 1.0%FS 显示方式：LCD显示瞬时流量，累积流量。 介质温度：0－70℃；0－90℃；0－150℃（可选） 压力：1.6Mpa；2.5Mpa；6.4Mpa；16Mpa；25Mpa；32Mpa 输出信号：频率输出0－2kHz；电压输出1－5V；电流输出4-20mA； RS-485串行接口 断电数据保存时间：10年 电源：220VAC±15% 24VDC±5%（可选） 平均无故障工作时间：MTBF=30000h 防护等级：IP67、IP68（只适用于分体型） 衬里材料：聚氨脂橡胶、氯丁橡胶、聚四氟乙烯、F46。 电极材料：316L，哈氏合金HB；哈氏合金HC；特殊材料 （如：钛、钽、铂等稀有金属材料）。
2013-8-15 核工程检测技术 33
(5)为了保证被测液体流速的对称，变送器前应有一定长度 的直管段。上游测如有弯头、三通等，加5倍管径的直 管段；如有阀门，加10倍管径的直管段。 (6)信号线应单独穿入接地钢管，绝不能和电源线穿在一个 钢管里。信号线一定要用屏蔽线，长度不大于30m。 (7)被测液体的流动方向应为变送器规定的方向，否则仪表 将没有输出。被测液体流速最低不低于仪表量程的10％， 最高不超过10m/s。当测量能严重磨损衬里的液体时，要 降低最大流速至3m/s。 (8)被测液体电导率的下限由转换器的输入阻抗决定。入阻 抗为100MΩ，被测液体的电导率不得低于10μΩ/cm。
2013-8-15
核工程检测技术
10
线圈输出的脉冲频率为
2 f f nz z 或 z 2
若qv为流体体积流量，F为流量计的有效通流面积，则
qv v0 F
z tan f qv 2 rF
2013-8-15 核工程检测技术 11
f 令 ， 称为仪表常数，则 qv
2013-8-15
核工程检测技术
6
(7)输出是频率信号 容易实现流量积算和定量控制，并且抗干扰等优点。 它可用于测量轻质油(汽油、煤油、柴油)、粘度低的润滑 油及腐蚀性不大的酸、碱溶液。仪表的口径为Φ400mm ∽Φ600mm，插人式可测管道直径Φ100mm∽Φ1000mm的 流量；流体中不能含有杂质．否则误差大，轴承磨损快， 仪表寿命低，故仪表前最好装过滤器；不适于测粘废大的 液体。
2013-8-15
核工程检测技术
3
在典型的层流或紊流分布的情况下，圆管截面上流速 的分布是有规律的，K为确定的值，但在阀门、弯头等局 部阻力件后流速分布变得非常不规则，K值很难确定，而 且通常是不稳定的。因此速度式流量测量方法的一个共同 特点是，测量结果的准确度不但取决于仪表本身的准确度， 而见与流速在管道截面上的分布情况有关。 为了使测量时的流速分布与仪表分度时的流速分布相 一致，仪表要求在其前后有足够的直管段或加装整流器， 以使流体进入仪表前速度分布就达到典型的层流和紊流的 速度分布，如图所示。
2013-8-15 核工程检测技术 25
3. 电磁流量计
（一）测量原理及结构 电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理制成的一种流 量计。当被测导电流体在磁场中沿垂直磁力线方向流动而 切割磁力线时，在对称安装在流通管道两侧的电极上将产 生感应电势，此电势与流速成正比。
2013-8-15
核工程检测技术
26
2013-8-15
核工程检测技术
14
显示仪表 涡轮流量计的显示仪表实际上是一个脉冲频率测 量和计数的仪表，它将涡轮流量变送器输出的单位时 间内的脉冲数和一段时间内的脉冲总数按瞬时流量和 累计流量显示出来。
2013-8-15
核工程检测技术
15
2. 涡街流量计 优点: 涡街流量计测量精度较高；量程比宽,可达100:1； 使用寿命长，压力损失小，安装与维护比较方便；测量 几乎不受流体参数变化的影响，用水或空气标定后的流 量计无须校正即可用于其它介质的测量；易与数字仪表 或计算机接口,对气体、液体和蒸汽介质均适用。 缺点: 流体流速分布情况和脉动情况将影响测量准确度， 因此适用于紊流流速分布变化小的情况，并要求流量计 前后有足够长的直管段。
2013-8-15
核工程检测技术
20
（四）涡街流量计的使用与安装 1 流量系数
qv D2 d d K 1 1.25 f 4St D
流量计的量程范围、线性、复现性等均取决于流量系 数K的特性。从上式可以看出，流量系数K的特性取决于斯 特罗哈尔数St。不同的漩涡发生体型式就有不同的斯特罗 哈尔数。一般具有如下规律 (1)雷诺数在临界值只ReD以上的话．斯特罗哈尔数St值 的变化不超过±1％，这时ReD值大约为5000∽10000。 St的复现性误差一般小于± 0.2％；
2013-8-15
核工程检测技术
21
(2)雷诺数低于ReD时线性变坏，这就决定了保证精度的 最低流速。小口径涡街流量计的最低流速要大些； (3)被测流体粘度大时最低流速要大．否则雷诺数在ReD 以下就不能进行测量； (4)由于流体温度变化而引起粘度变化时，要保证最低流 速时雷诺数大于ReD。
2013-8-15
qv
N

ξ与流量的关系曲线
2013-8-15
核工程检测技术
13
（四）涡轮流量计的特点和使用 优点:
其测量精度高,复现性和稳定性均好；量程范围宽， 量程比可达(10～20):1,刻度线性；耐高压，压力损失；对 流量变化反应迅速，可测脉动流量；抗干扰能力强，信号 便于远传及与计算机相连。 缺点: 制造困难，成本高。 场合: 通常涡轮流量计主要用于量精度要求高、流量变化 快的场合，还用作标定其他流量的标准仪表。
核工程检测技术
22
2 压力损失 在涡街流量计中游涡发生体占去流通截面的一部分，所 以有节流作用，又由于产生游涡，都使得实际流体的流动产 生能量损失．表现为压力损失。与其他一些流量计比较，压 力损失是小的。 3 安装
(1)为了保证测量精度，流量计安装位臵的前后应有必要 的直管段 上游侧如有缩径阻力件时要有15D的直管 段；如有同平面弯头时要有20D的直管段；如果有阀门 要有50D的直管段。下游侧的直管段应为5D以上；
2013-8-15 核工程检测技术 32
（四）电磁流量计的安装和使用 (1)电磁流量计应安装在没有强电磁场的外境，附近不应有 大的用电设备； (2)应将变送器的“地”与被测液体和转换器的“地”用一根 导 线连接起来，并用接地线将其深埋地下，接地电阻应 小，接地点不应有地电流； (3)为了保证变送器中没有沉积物或气泡积存，变送器最好 垂垂直安装，被测流体自下而上流动。如条件不允许也 应使变送器低于出口管，以免积存气体。应保证测量电 极在同水平线上； (4)为方便检修变送器和仪表调零，变送器应加旁路管，这 样可以使变送器充满不流动的被测液体，便于仪表调零。
2013-8-15
核工程检测技术
23
(2)涡街流量计可以水平、垂直或其他位臵安装，但测量液体时如果是 垂直安装，应使液体自下向上流动，以保证管路中总是充满液体； (3)要安装于没有冲击和振动的管线上 对于蒸汽管路由于可能有冲击 和振动，因而要安装支架。虽然涡街流量计的结构比其他多数流量 计耐冲击和振动，但还是应尽量安装在冲击和振动都小的地方； (4)周围温度和气体条件也应考虑 应尽量避免周围有高温热辐射源， 也应避开环境温度变化大的地方。如难以避免，则应采取隔热措 施。另外要尽量避免周围有腐蚀性气体： (5)虽然防水型涡街流量计具有相当好的防水结构，但也不要浸没在水 中使用。
核工程检测技术
第五章 流 量 检 测
2013-8-15
核工程检测技术
2
第二节 速度式流量计
一、速度式流量测量方法概述 速度式流量测量方法是以直接测量管道内流体流速作 为流量测量的依据。若测得的是管道截面上的平均流速v， 则流体的体积流量qv＝vA，A为管道截面积。若测得的是管 道截面上的某一点流速vr则流体体积流量qv＝Kgvr A，K为 截面上的平均流速与被测点流速的比值，它与管道内流速分 布有关。
2013-8-15
核工程检测技术
24
4 涡街流量计使用范围的计算
(1)量程的计算 一般测量液体时流速范围是(0.38∽6)m/s， 测量气体外流速范围为(4∽60)m/s。 (2)二次仪表的调整
qv f qv K
根据仪表标定时取得的ξ值(脉冲数／升)和仪表最 大流量qv(升／抄)，可算出最大流量时送入二次仪表的 脉冲频率。利用数字频率计将音频信号发生器的输出频 率调至对应最大流量时送人入二次仪表的脉冲频率数， 当送入二次仪表这个频率时．二次仪表的输出应为最大 流量值。
电磁流量计原理图
2013-8-15 核工程检测技术 27
电磁流量计的结构如图所示：
2013-8-15
核工程检测技术
28
（二）流体流量方程
1 D E 2 qv D u E 4 4B k
B —为磁感应强度 ； D —管道内径 ； u —流体平均流速； E —感应电势。 K —电磁流量计的仪表常数。
2013-8-15 核工程检测技术 16
（一）涡街流量计原理 在均匀流动的流体中,垂直地插入一个具有非流线型 截面的柱体,称为漩涡发生体，则在其两侧会产生旋转方 向相反、交替出现的漩涡，并随着流体流动，在下游形 成两列不对称 “卡门涡街” 。
2013-8-15
核工程检测技术
17
涡街流量计
2013-8-15 核工程检测技术 18
（二）体积流量方程
qv uA
D fd
2
4St
d 1 1.25 D
ƒ—漩涡产生的频率； u—流体流速； d—直径漩涡发生体的特征尺寸； St—斯特罗哈尔数； D —管道内径 ； A —在漩涡发生体处的流通截面积 。
2013-8-15
核工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ检测技术
19
（三）漩涡频率的测量图 图为三角柱体涡街检测器原理示意图，在三角柱体的迎 流面对称地嵌入两个热敏电阻组成桥路的两臂，以恒定电流 加热使其温度稍高于流体，在交替产生的漩涡的作用下，两 个电阻被周期地冷却，使其阻值改变，阻值的变化由桥路测 出，即可测得漩涡产生频率，从而测出流量。
2013-8-15 核工程检测技术 4
圆管内速度分布图
2013-8-15 核工程检测技术 5
1. 涡轮流量计 (一)涡轮流量计的性能 (1)精度高 基本误差在±0.25％∽±1.5％之间； (2)量程比大 一般为10：1； (3)惯性小 时间常数为毫秒级； (4)耐压高 被测介质的静压可高达10MPa； (5)使用温度范围广 有的型号可侧－200℃的低温介质 的流量，有的可测400℃度的介质的流量； (6)压力损失小 一般为0.02MPa；
2013-8-15
核工程检测技术
8
使轴 用承 寿的 命性 长能 短好 的坏 关是 键涡 。轮 流 量 计
2013-8-15
涡轮流量计结构
核工程检测技术 9
（三）流量方程
涡轮运动的稳态公式
v0 tan r

v0
为涡轮的角速度 为作用于涡轮上的流体速度 为涡轮叶片的平均半径
r
为叶片对涡轮轴线的倾角
2013-8-15
核工程检测技术
29
（三）电磁流量计的特点及应用 优点： 压力损失小，适用于含有颗粒、悬浮物等流体的流量测量； 可以用来测量腐蚀性介质的流量；流量测量范围大；流量计的 管径小到1mm，大到2m以上；测量精度为0.5-1.5级；电磁流 量计的输出与流量呈线性关系；反应迅速，可以测量脉动流量。 缺点： 被测介质必须是导电的液体，不能用于气体、蒸汽及石 油制品的流量测量；流速测量下限有一定限度；工作压力 受到限制。结构也比较复杂，成本较高。
2013-8-15
核工程检测技术
7
（二）工作原理及结构 原理
涡轮流量计实质上为一零功率输出的涡轮机，当被 测流体通过时，冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，在一定的
流量范围内、一定的流体速度下，涡轮的转速与流体的
平均流速成正比，通过磁电转换装臵将涡轮转速变成电 脉冲信号，以推导出被测流体的瞬时流量和累积流量。
z tan 2 rF
理论上，仪表常数 仅与仪表结构有关，但实际 上 值受很多因素的影响。例如，由轴承摩擦及电磁阻 力矩变化产生的影响；涡轮与流体之间粘性摩擦阻力矩 的影响，以及由于速度沿管截面分布不同的影响。
2013-8-15
核工程检测技术
12
在一定时间间隔内流体流 过的总量qv。与输出总脉冲N 之间的关系为：