靶式流量计

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0
则式⑦变为
q v q v0
0

--------------------⑧
对于气体，由于具有可压缩性，还要考虑标定（或刻度）状态和实际工 作状态不同造成的影响，即温度和压力的影响。可直接使用式⑧计算， 也可按流体和状态不同分两步修正，计算公式为
q v q v0
qv
D d F D（ ） d D 2
-------------④
式中 α ---靶式流量计的流量系数，

1
用靶径比
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Kt 注：若考虑靶的热胀冷缩，可对上式乘一修正系数 www.art-com.co.kr
备注
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力-气压 轴封膜 片结构 型 力-位移-电压
该结构流量计 出现较早，现 已很少使用， 在如防爆要求 严格，老设备 改造等特殊场 合仍被使用 此结构靶式流 量计在七八十 年代的主要结 构形式, 到90 年代出期已基 本不生产 此结构是90 年代中期发展 起来的，改变 了以往力的机 械模式的装换 方式 www.art-com.co.kr
力-应变-电压
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结构型
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信号转换形式
示意图
特点 提高了流量计的耐压 性能和密封可靠性,中 间环节减少, 消除了 力的传递误差, 提高 了测量精度。但对应 变计的耐温性能要求 有所提高,应变计的粘 接工艺要求更严格 解决了微小流量、宽 量程比、高温和高压 的测量要求。所测靶 力可在0.1 N到几百N 范围, 耐压能力可达 到42 MPa以上
备注
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挠性管 结构型
力-应变-电压
是轴封膜片应 变靶式流量计 的改进型, 将 前者的弹性体 和轴封膜片设 计成一体, 使 机构更为简化
扭力管 结构型
力-扭矩-电压
无
差压靶 结构型
力-差压
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理论清晰、结构简单、 一种新概念流 安装维修方便、测量 量测量仪表,综 精度高、性能可靠 合了节流装置 和靶式流量计 的优点, 克服 www.art-com.co.kr 了各自的缺点
工作原理
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由表格可知，作用于靶上的力可近似表示为： -----------------------2 式① 式中 F---作用于靶上的力，N ξ ---比例系数 3 ρ---被测介质的密度，kg/m ---环形流通截面中流体的平均流速，m/s Ab ---靶迎着来流方向的最大面积，即靶的受力面 积，㎡，它等于 Ab d2 -----------式②

qv



0
式中
qv
0
---靶式流量计在工作状态下，测量被测流体时的流量示值, m3 / S
3

--------------------------⑦
qv0 ---靶式流量计在标定状态下，测量标定流体时的流量示值, m / S

0
---靶式流量计在工作状态下，测量标定流体时的流量系数

0
3
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前言
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靶式流量计最早出现于20世纪60年代, 最初主 要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量问题。 我国于70年代开始开发该种仪表, 由于受当时技术水 平的限制, 主要有气动靶式流量计和矢量机构电动靶 式流量计两种类型。因为品种单一、调试繁琐、密封 不可靠、抗干扰能力差等原因, 致使靶式流量计在80 年代至90年代初几乎退出市场。随着电子技术的飞速 发展及新型传感器技术的涌现, 靶式流量计在测量精 度、抗干扰性、密封可靠性、校验调试等方面都有很 大进步, 重新获得了市场认可, 成为流量测量的常用设 备。
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2
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目录
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– 前言 – 工作原理
– 特点及分类
– 刻度换算
– 工作特性及测量误差
– 应用
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F=ξ
b
A

2
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d---靶的最大直径，m
8
4
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工作原理
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靶式流量计的体积流量为
qv
A
------------------------③
式中 A---靶式流量计的节流面积，即环形流通面积，㎡ 由图可知，它等于
流量系数
注：与节流装置不同，靶式流量计的临界雷诺系 数不仅与靶径比有关，还与管道口径有关使用时 Copyright © by ARTCOM PT All rights reserved. 18 需注意
靶式流量计的流量系数α 与雷诺数 Re 有关，也与管道口径D、靶径β 、把的 形状、靶腔的结构、靶和靶腔的加工准 确度、靶入口边缘的尖锐程度、靶和管 道的同心度即粗糙度有关，一般都是由 实验求出流量系数α 与 Re 、D、β 之间 的关系曲线，如图所示。 靶式流量计有临界雷诺系数 Remin 。当 ReD Remin 时，α 值基本保持恒定，是 流量计的实际测量范围；当 ReD Remin 时，作用在靶上的粘滞摩擦力影响显著 α 随 Re 变化而变化，难以保证测量准 确度。
---靶式流量计在标定状态下，测量标定流体时的流量系数
kg / m ---标定流体在标定状态下的密度，
16 kg / m ---标定流体在工作状态下的密度，
3
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3
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刻度换算
通可近似认为
A
D ---管道内径，m
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4
(D d ）
2 2
------ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-----------④
9
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工作原理
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联立式①~ ④ ，并整理得靶式流量计的体积流量计算 公式为
刻度换算
Logo 如无特殊说明，其标定状态默认为如下标准状态：温度T=293.16K，绝对压 力p=101325Pa。 对于液体，由于密度为常数，只需修正被测流体与标定流体不同造成的影响， D d F 则由式
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qv
D（
按照浮子流量计的推导原理的刻度换算公式为
qv
d

D
0
）
2
D
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特点及分类 靶式流量计的分类
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靶式流量计
冶金1304班 徐军 20131992
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d 表示，则流量计算公式为 D 1 F q D（ ） ------------ 2 ⑤
v

工作原理
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从上述计算过程可知，在被测流体的密度ρ，管道 直径D，靶径d和流量系数α 已知的情况下，只要测出靶 上受到的力F，即可求得通过流体的流量。在工业上一般 是通过转换器将此力信号转换成电信号或气信号进行测 量、显示、记录和远传。如应变片靶式流量计就是将流 体作用在靶上的力通过杠杆传给弹性圆筒，使之弯曲变 形。筒壁产生的应变通过筒壁上的应变片电桥转换成电 压信号，此电压信号与流量成对应关系。
产生位置
靶板正中心 靶板外沿
备注
在流量较大时前两 种力起主要作用， 而且它们是在同一 流动现象中出现， 二者方向一致，可 看作一个力。由于 靶是薄圆盘形，摩 擦力很小，其影响 可归入流量系数中
靶板周边
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前言
雷诺数
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根据流体力学中的定义，雷诺数是流体流动的惯性 力与粘滞力之比，表示为
式中 Re ---雷诺数，无量纲 ---整个截面上流体的平均流速，m/s L ---流体的特征长度，m ---流体运动粘度， ， m /s 流体动力粘度 流体密度
式中
p0 T 0
p0
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0
'
T
T0
p
---标定状态下的绝对压力，Pa ---工作状态下的绝对压力，Pa ---标定状态下的绝对温度，K ---工作状态下的绝对温度，K 3 kg / m ---被测气体在标定状态下的密度， 17
pT
0
' 0
-----------------⑨
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工作特性及测量误差
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靶式流量计的工作特性主要是通过流体标定实验获得，也可在保证重现实 验条件的前提下，通过干式标定获得，即利用重物产生的重力代替靶在工 作时所受流体的作用力进行流量计的标定。
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工作原理
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流体对靶的作用力：
力的性质 冲击力 静压差压力 粘滞摩擦力 产生原因
流体对靶的直接冲击 靶的背面存在漩涡造成抽吸效 应，使该处压力减小，靶前后 存在静压差 流体流经靶时，由于流体流通 截面缩小，流速增加，流体与 靶周边产生粘滞摩擦力
L L R
e

2
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工作原理
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靶式流量计工作原 理如图所示。靶式 流量计的测量元件 是一个放在管道中 心的圆形靶，靶与 管道间形成环形流 通面积。流体流动 时质点冲击到靶上，会使靶受力，并产生相应的微小位 移，这个力（或位移）就反映了流体流量的大小。通过 传感器测得靶上的作用力（或靶子的位移），就可实现 流量的测量。
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特点及分类 靶式流量计的特点
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•无可动部件，结构简单，不需要安装引压管和其他辅助管件， 安装维护方便，不宜堵塞。 •压力损失小，可用于小口径（0.0015~0.2mm）、低雷诺数 3 ( 1 ~ 5 ) ，弥补了标准节流装置难以应用的场合。 10 R 流体 e •测量下限低，量程比为3:1，基本误差为 1% •测量对象适用范围广： 主要用来测量管道中的低雷诺数、高粘度流体的流量 可测量含适量固体颗粒的浆液流量，如泥浆、纸浆、矿浆等 可测量脏污的流体，如污水、原油、高温油渣等 也可用来测量一般液体、气体和蒸汽的流量 若靶用耐腐蚀材料制造时，可测量腐蚀性介质流量 •仪器尚未标准化，需个别实流体标定才能保证仪器准确度 •高流速冲击靶板时，在其后会产生漩涡，使输出信号发生震 荡，影响信号稳定性，因此高流速测量对象慎用
结构型
特点及分类
信号转换形式
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特点 稳定性差、灵敏度低、 量程范围窄、耐压能力 低、调试繁琐, 安装现 场必须提供标准气源, 相关设备，投入大、维 护成本高 结构复杂、调试极其困 难、稳定性很差、易受 到振动干扰, 测量精度 和灵敏度低、量程范围 窄、耐压能力低 以电子技术为基础、以 应变测量为手段 测力, 测量精度提高。电子技 术的使用使结构简化可 靠性提高, 调试简单, 制 造成本和维护费用降低