第3章 过程参数检测与变送-4 流量检测仪表
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平方函数反馈法
∆p = f (q) = q ,当ϕ（•） f (•), KA =∞ = 由图a）可知： 1 有 Ir = f (•)q = q ϕ(•)
2
⋅
由图b）可知：
当 0 ↑→If ↑→VS1通→ R7 // R2 < R2 → I f ↑↑→VS2通 I → R8 //( R4 + R3 + R7 // R2 ) ↑→ I f ↑↑↑ ⋅ ⋅ ⋅最 形 如 c) 终 成 图 所 的 方 数 即: 示 平 函 ,
ξ —比例系数； ρ —流体密度
当重力大于浮力→ F (下坠力） v' g(ρ ' − ρ) = 1
力 速 ； g —重 加 度 子 积 v' —转 体 ；
ρ' —转子材料密度
当 1 = F2时 转 处 平 位 h,则 F ， 子 于 衡 置 有
ρ' − ρ qv = Aψh ρ
A —转子 量的 构参 ； 流 结 数
q → ∆p → (4 ~ 20mA⋅ DC,1 ~ 5V ⋅ DC,0.2 ~ 1Kgf / cm2
2）流量孔板的工作原理
2ρ∆p qm = cs = K ∆p 4 1− β
K = cs 2ρ 1− β 4
其中：
ρ —流体密度 β, s —孔板的尺寸参数
C —流出系数，由实验确定。
3)开放运算及其实现
(2)
qv = kf
为结构常数 k
当 为圆柱 时： t = 0.21 当为三 角柱时 St = 0.16;当为方 ： 柱 S ; 时 St = 0.17 ：
3)频率f的测量: 应力检测法:
旋涡→杠端→压电元件产生正弦信号→方波脉冲信 号→脉冲计数器
应力检测放大整形电路如下图（图3-53）
涡街流量计实例
2 ∆p f = ϕ(I r ) = I r2 ,也即I0 = I f (反馈动圈电流) '
调整R3 ~ R6可改变各分段的转折点A, B, C, D 调整R7 ~ R10可改变各分段的斜率 .
差压流量计实例
节流装置实例
2、其它类型的流量检测 1） 靶式流量计
1—圆形靶片；2—靶杆 ； 3—弹性支撑。 靶片受力
ψ —流量系数；
h —转 子的 置量 输 位 或 出量
重要结论:转子流量计的流量与位置呈线性关系.
转子流量计实例
3)旋涡流量计(涡街流量计)
(1)结构图(图3-51) 实验研究表明：当 h = 0.281 时，旋涡呈稳定现象。则：
l
f = St
v1 d
v1 —流速（m/ s); d —迎流面最大宽度； St = “斯特拉哈尔数”
流量检测
在工程中，所谓流量是指在单位时间内流过工艺管道的流体数 量，表以q。它的单位可以根据不同的流量测量原理和实际需要，有 下列三种表示方法． 1.体积流量qV(m3／h或l／m等) 2.重量流量qG(kgf／h) 3.质量流量qM(kg/h)
1、基于差压原理的流量检测
1）节流装置—孔板、喷嘴、文丘利管
其中： F—靶片受力（N） ρ —流体密度（Kg / m3 );
v —流 速 （ / s); 体 度 m SB —靶 面 （ 2 ); 片 积 m k —比 系 。 例 数
F = k υ 2 SB 2
ρ
经过推导,有:
qv = 4.512KD( 1
β
1
− β)
F
ρ
qm = 4.512KD(
β
− β ) ρF = ρqv
其中：
系数 k —流体 ; 内径 mm); （ D —管道 d ρ = , d为靶片直径 D
ห้องสมุดไป่ตู้由此可见:被测流量与靶片受力呈平方关系,需设置开方 电路方能实现线性关系.
靶式流量计实例
2) 当p > p → F (上托力） ξ 转子流量计 =
1 2 2
ρv2
2
s'
v —环 形面 处 质平 速 ； 积 介 均 度 s' —最 截 积； 大 面
∆p = f (q) = q ,当ϕ（•） f (•), KA =∞ = 由图a）可知： 1 有 Ir = f (•)q = q ϕ(•)
2
⋅
由图b）可知：
当 0 ↑→If ↑→VS1通→ R7 // R2 < R2 → I f ↑↑→VS2通 I → R8 //( R4 + R3 + R7 // R2 ) ↑→ I f ↑↑↑ ⋅ ⋅ ⋅最 形 如 c) 终 成 图 所 的 方 数 即: 示 平 函 ,
ξ —比例系数； ρ —流体密度
当重力大于浮力→ F (下坠力） v' g(ρ ' − ρ) = 1
力 速 ； g —重 加 度 子 积 v' —转 体 ；
ρ' —转子材料密度
当 1 = F2时 转 处 平 位 h,则 F ， 子 于 衡 置 有
ρ' − ρ qv = Aψh ρ
A —转子 量的 构参 ； 流 结 数
q → ∆p → (4 ~ 20mA⋅ DC,1 ~ 5V ⋅ DC,0.2 ~ 1Kgf / cm2
2）流量孔板的工作原理
2ρ∆p qm = cs = K ∆p 4 1− β
K = cs 2ρ 1− β 4
其中：
ρ —流体密度 β, s —孔板的尺寸参数
C —流出系数，由实验确定。
3)开放运算及其实现
(2)
qv = kf
为结构常数 k
当 为圆柱 时： t = 0.21 当为三 角柱时 St = 0.16;当为方 ： 柱 S ; 时 St = 0.17 ：
3)频率f的测量: 应力检测法:
旋涡→杠端→压电元件产生正弦信号→方波脉冲信 号→脉冲计数器
应力检测放大整形电路如下图（图3-53）
涡街流量计实例
2 ∆p f = ϕ(I r ) = I r2 ,也即I0 = I f (反馈动圈电流) '
调整R3 ~ R6可改变各分段的转折点A, B, C, D 调整R7 ~ R10可改变各分段的斜率 .
差压流量计实例
节流装置实例
2、其它类型的流量检测 1） 靶式流量计
1—圆形靶片；2—靶杆 ； 3—弹性支撑。 靶片受力
ψ —流量系数；
h —转 子的 置量 输 位 或 出量
重要结论:转子流量计的流量与位置呈线性关系.
转子流量计实例
3)旋涡流量计(涡街流量计)
(1)结构图(图3-51) 实验研究表明：当 h = 0.281 时，旋涡呈稳定现象。则：
l
f = St
v1 d
v1 —流速（m/ s); d —迎流面最大宽度； St = “斯特拉哈尔数”
流量检测
在工程中，所谓流量是指在单位时间内流过工艺管道的流体数 量，表以q。它的单位可以根据不同的流量测量原理和实际需要，有 下列三种表示方法． 1.体积流量qV(m3／h或l／m等) 2.重量流量qG(kgf／h) 3.质量流量qM(kg/h)
1、基于差压原理的流量检测
1）节流装置—孔板、喷嘴、文丘利管
其中： F—靶片受力（N） ρ —流体密度（Kg / m3 );
v —流 速 （ / s); 体 度 m SB —靶 面 （ 2 ); 片 积 m k —比 系 。 例 数
F = k υ 2 SB 2
ρ
经过推导,有:
qv = 4.512KD( 1
β
1
− β)
F
ρ
qm = 4.512KD(
β
− β ) ρF = ρqv
其中：
系数 k —流体 ; 内径 mm); （ D —管道 d ρ = , d为靶片直径 D
ห้องสมุดไป่ตู้由此可见:被测流量与靶片受力呈平方关系,需设置开方 电路方能实现线性关系.
靶式流量计实例
2) 当p > p → F (上托力） ξ 转子流量计 =
1 2 2
ρv2
2
s'
v —环 形面 处 质平 速 ； 积 介 均 度 s' —最 截 积； 大 面