流量检测及功能介绍

➢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
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
dw dt
gv
A
qw为重量流量，N/s；w为流体重量，N 。
可以得到修正式为：
qV qV 0
p0T 0 pT0
其中，p、T 为测量时的气体的压力和温度；
式ρ’为中被q’分pv测为0、别介被T质为测0为密1介0度标1质.；3准的kρP实状0为a际(态绝标流时定对量介的压；质气q力密v0体为）度的流和；压量2ρ9f力计为3.标浮和16定子温K刻密度度度流。量；
（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）。
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。
根据浮子在锥管中的受力平衡条件，可以写出力平 衡公式：
式中，△p为差压；Af、Vf分别为浮子的截面积和
体积；ρf、ρ分别为浮子和流体的密度；g为重力加
速度。
将此式代入节流流量方程式
qV A0
2 p
则有：
式中，A0为环隙面积，它与浮子高度h对应；α为 流量系数。
对于小锥度锥管，近似有A0=ch，系数c与浮子和锥管的 几何形状及尺寸有关。流量方程式：
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
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。
(1)涡轮流量计的构成和流量方程式 ❖结构
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。
(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，
(1)测量原理及结构
结构：测量主体由一根自下向上扩大
的垂直锥管和一只可以沿锥管轴向上下移动 的浮子组成。流体由锥管的下端进入，经过 浮子与锥管的环隙从上端流出。
测量原理：浮子受力—重力、流体的
浮力和因节流作用而在浮子上下端面产生差 压形成的上升力。平衡时，浮子就稳定在一 定的位置上，流量增大时，环形截面中流速 增加，上下面的静压差增加，浮子向上浮起， 在新的位置处，环形流通截面增大，流速降 低，静压差减小，达到新的平衡，平衡位置 的高度与所通过的流量有对应的关系，这个 高度就代表流量值的大小。
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。
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%)。
qv F0
2
(P1
P2
)
质量流量方程为:
qm F0 2(P1 P2 )
工程上实用的流量方程
qv 0.01252 d 2
p 0.01252 m D2
p
qm 0.01252 d 2 p 0.01252 m D2 p
α－流量系数 ε-流体膨胀的校正系数。对于不可压缩流体ε＝1，
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
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： q m q v
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
Q q dt
2. 流量的检测方法
解： T0 273 20 293 T 273 40 313 p0 98.06kPa p 98.06 49.03 147.09kPa
qV qV 0
p0T0 120 98.06 31311.82 / 9.8 81.9m3 / h
pT0
147.09 29318.07 / 9.8
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:
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
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
qV
A0v ka
D2 d 2 d
2
F
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；
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
6.1.流量检测的基本概念
一、流量的概念和单位 1. 定义 流体流过一定截面的管道时所具有的数 量称为流量。 2.分类 瞬时流量（单位时间内通过的流体的量） 和累积流量（总流量，是指一段时间内通过流体 的数量）。流量的测量一般指瞬时流量。