自动检测技术及仪表控制系统课件(第六章)
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–齿轮的转数可以通过机械的或其他的方式测出，从 而可以得知流体总流量。
–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。通过椭圆齿轮流量计的流体总量可表 示为： Q = 4nV0
6.2 体积流量检测方法
• 椭圆齿轮流量计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。 – 在使用时要注意防止齿轮的磨损与腐蚀，以延长仪 表寿命。
流量测量技术和仪表的应用领域
工业生产过程 能源计量 一次能源（煤炭、原油、瓦斯气、石油气、天然气）
二次能源（电力、焦炭、煤气、成品油、液化石油气、 蒸汽）及含能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等
环保工程 空气污染(烟废气排放 )、水污染 交通运输 管道输送 生物技术
6.1 流量检测的基本概念
• 流量的概念和单位
–流体的流量是指在短暂时间内流过某一流通截面 的流体数量与通过时间之比，该时间足够短以致 可认为在此期间的流动是稳定的。此流量又称瞬 时流量。
–流体数量以体积表示称为体积流量，流体数量以 质量表示称为质量流量。
Qv
dV dt
vA
单位：m3/s
Qm dM vA 单位：Kg/s
dt
6.1 流量检测的基本概念
6.2 体积流量检测方法
• 1、容积式流量计 –容积式流量计是直接根据排出体积进行流量累计的 仪表，它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。 –容积式流量计可以计量各种液体和气体的累积流量， 由于这种流量计可以精密测量体积量，所以其类型 包括从小型的家用煤气表到大容积的石油和天然气 计量仪表，广泛地用作管理和贸易的手段。
6.2 体积流量检测方法
• 组成： –容积式流量计由测量室、运动部件、传动和显示部 件组成。 –它的测量主体为具有固定标准容积的测量室，测量 室由流量计内部的运动部件与壳体构成。
• 按运动部件分类： –往复运动和旋转运动两种形式。 • 往复运动式有家用煤气表、活塞式油量表等。 • 旋转运动式有旋转活塞式流量计、椭圆齿轮流 量计、腰轮流量计等。
• 特性2：测量精确度和误差 –流量计的精确度用误差表示。流量计在出厂时均要 进行标定，仪表所标出的精确度为基本误差。 –在现场使用中由于偏离标定条件会带来附加误差. –流量计的实际测量精确度为基本误差与附加误差的 合成，这种合成的估算很复杂，可以参照有关规定 计算。
6.1 流量检测的基本概念
• 特性3：压力损失 –安装在流通管道中的流量计实际上是一个阻力件， 流体在通过流量计时将产生压力损失，这会带来一 定的能源消耗。 –各种流量计的压力损失大小是仪表选型的一个重要 指标。
• 累积流量 –在某段时间内流体通过的体积或质量总量称为累积 流量或流过总量，它是体积流量或质量流量在该段 时间中的积分，表示为：
V t qvdt M.1 流量检测的基本概念
• 流量检测方法及流量计分类 –流量检测方法可以归为体积流量检测和质量流量检 测两种方式，前者测得流体的体积流量值，后者可 以直接测得流体的质量流量值。 –测量流量的仪表称为流量计，测量流体总量的仪表 称为计量表或总量计。 –流量计通常由一次装置和二次仪表组成。一次装置 安装于流道的内部或外部，根据流体与之相互作用 关系的物理定律产生一个与流量有确定关系的信号， 这种一次装置亦称流量传感器。二次仪表则给出相 应的流量值大小。
6.2 体积流量检测方法
• (2)腰轮流量计 –与椭圆齿轮流量计类似 –工作原理如图所示：
6.2 体积流量检测方法
• (3)皮膜式家用煤气表 –结构简单、维护方便、价廉、精确度±2%
6.2 体积流量检测方法
• 容积式流量计的安装与使用 –流量计的安装地点应满足技术性能规定的条件，仪 表在安装前必须进行检定。 –多数容积式流量计可以水平安装，也可以垂直安装。 –在流量计上游要加装过滤器，调节流量的阀门应位 于流量计下游。为维护方便需设置旁通管路。 –安装时要注意流量计外壳上的流向标志应与被测流 体的流动方向一致。 –仪表在使用过程中被测流体应充满管道，并工作在 仪表规定的流量范围内；当粘度、温度等参数超过 规定范围时应对流量值进行修正；仪表要定期清洗 和检定。
第六章 流量检测
31 流量检测的基本概念 2 体积流量检测方法 3 质量流量检测方法简介
6.1 流量检测的基本概念
• 流量检测 –在生产过程中，为了有效地进行操作、控制和监督， 需要检测各种流体的流量。 –物料总量的计量也是经济核算和能源管理的重要依 据。 –流量检测仪表是发展生产，节约能源，改进产品质 量，提高经济效益和管理水平的重要工具，是工业 自动化仪表与装置中的重要仪表之一。
6.1 流量检测的基本概念
• 流量计的分类 –体积流量计 • 容积式流量计 • 差压式流量计 • 速度式流量计 –质量流量计 • 推导式质量流量计 • 直接式质量流量计
类型
测量原理
速度式 测量流体在管 流量计 道内的流速
容积式 流量计
测量单位时间 内所排出的流 体固定容积的 数目
质量式
测量单位时间 内所排出的流
6.2 体积流量检测方法
• (1)椭圆齿轮流量计 –椭圆齿轮流量计的测量本体由一对相互啮合的椭圆 齿轮和仪表壳体构成。
6.2 体积流量检测方法
–两个椭圆齿轮 A、B在进出口流体压力差的作用下， 交替地相互驱动，并各自绕轴作非匀角速度的转动。
–在转动过程中连续不断地将充满在齿轮与壳体之间 的固定容积内的流体一份份地排出。
6.1 流量检测的基本概念
• 特性1：流量范围及范围度 –流量计的流量范围指可测最大流量和最小流量所 限定的范围。在这个范围内，仪表在正常使用条 件下示值误差不超过最大允许误差。 –最大流量与最小流量的比值称为范围度，一般表 达为某数与 1 之比，流量计范围度的大小受仪表 的原理与结构所限制。
6.1 流量检测的基本概念
流量计 体的质量
主要仪表 差压流量计
工作原理
应用流体动压能和静压能转换的原理检 测流量
转子流量计 应用改变节流面积的方法检测流量
涡轮流量计
采用多叶片的转子（涡轮）感受流体平 均流速从而推导出流量或总量的仪表
电磁流量计
根据法拉第电磁感应定律制成的测量导 电液体的仪表
椭圆齿轮流量计
活塞式流量计
角动量式 陀螺式 科里奥利式
–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。通过椭圆齿轮流量计的流体总量可表 示为： Q = 4nV0
6.2 体积流量检测方法
• 椭圆齿轮流量计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。 – 在使用时要注意防止齿轮的磨损与腐蚀，以延长仪 表寿命。
流量测量技术和仪表的应用领域
工业生产过程 能源计量 一次能源（煤炭、原油、瓦斯气、石油气、天然气）
二次能源（电力、焦炭、煤气、成品油、液化石油气、 蒸汽）及含能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等
环保工程 空气污染(烟废气排放 )、水污染 交通运输 管道输送 生物技术
6.1 流量检测的基本概念
• 流量的概念和单位
–流体的流量是指在短暂时间内流过某一流通截面 的流体数量与通过时间之比，该时间足够短以致 可认为在此期间的流动是稳定的。此流量又称瞬 时流量。
–流体数量以体积表示称为体积流量，流体数量以 质量表示称为质量流量。
Qv
dV dt
vA
单位：m3/s
Qm dM vA 单位：Kg/s
dt
6.1 流量检测的基本概念
6.2 体积流量检测方法
• 1、容积式流量计 –容积式流量计是直接根据排出体积进行流量累计的 仪表，它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。 –容积式流量计可以计量各种液体和气体的累积流量， 由于这种流量计可以精密测量体积量，所以其类型 包括从小型的家用煤气表到大容积的石油和天然气 计量仪表，广泛地用作管理和贸易的手段。
6.2 体积流量检测方法
• 组成： –容积式流量计由测量室、运动部件、传动和显示部 件组成。 –它的测量主体为具有固定标准容积的测量室，测量 室由流量计内部的运动部件与壳体构成。
• 按运动部件分类： –往复运动和旋转运动两种形式。 • 往复运动式有家用煤气表、活塞式油量表等。 • 旋转运动式有旋转活塞式流量计、椭圆齿轮流 量计、腰轮流量计等。
• 特性2：测量精确度和误差 –流量计的精确度用误差表示。流量计在出厂时均要 进行标定，仪表所标出的精确度为基本误差。 –在现场使用中由于偏离标定条件会带来附加误差. –流量计的实际测量精确度为基本误差与附加误差的 合成，这种合成的估算很复杂，可以参照有关规定 计算。
6.1 流量检测的基本概念
• 特性3：压力损失 –安装在流通管道中的流量计实际上是一个阻力件， 流体在通过流量计时将产生压力损失，这会带来一 定的能源消耗。 –各种流量计的压力损失大小是仪表选型的一个重要 指标。
• 累积流量 –在某段时间内流体通过的体积或质量总量称为累积 流量或流过总量，它是体积流量或质量流量在该段 时间中的积分，表示为：
V t qvdt M.1 流量检测的基本概念
• 流量检测方法及流量计分类 –流量检测方法可以归为体积流量检测和质量流量检 测两种方式，前者测得流体的体积流量值，后者可 以直接测得流体的质量流量值。 –测量流量的仪表称为流量计，测量流体总量的仪表 称为计量表或总量计。 –流量计通常由一次装置和二次仪表组成。一次装置 安装于流道的内部或外部，根据流体与之相互作用 关系的物理定律产生一个与流量有确定关系的信号， 这种一次装置亦称流量传感器。二次仪表则给出相 应的流量值大小。
6.2 体积流量检测方法
• (2)腰轮流量计 –与椭圆齿轮流量计类似 –工作原理如图所示：
6.2 体积流量检测方法
• (3)皮膜式家用煤气表 –结构简单、维护方便、价廉、精确度±2%
6.2 体积流量检测方法
• 容积式流量计的安装与使用 –流量计的安装地点应满足技术性能规定的条件，仪 表在安装前必须进行检定。 –多数容积式流量计可以水平安装，也可以垂直安装。 –在流量计上游要加装过滤器，调节流量的阀门应位 于流量计下游。为维护方便需设置旁通管路。 –安装时要注意流量计外壳上的流向标志应与被测流 体的流动方向一致。 –仪表在使用过程中被测流体应充满管道，并工作在 仪表规定的流量范围内；当粘度、温度等参数超过 规定范围时应对流量值进行修正；仪表要定期清洗 和检定。
第六章 流量检测
31 流量检测的基本概念 2 体积流量检测方法 3 质量流量检测方法简介
6.1 流量检测的基本概念
• 流量检测 –在生产过程中，为了有效地进行操作、控制和监督， 需要检测各种流体的流量。 –物料总量的计量也是经济核算和能源管理的重要依 据。 –流量检测仪表是发展生产，节约能源，改进产品质 量，提高经济效益和管理水平的重要工具，是工业 自动化仪表与装置中的重要仪表之一。
6.1 流量检测的基本概念
• 流量计的分类 –体积流量计 • 容积式流量计 • 差压式流量计 • 速度式流量计 –质量流量计 • 推导式质量流量计 • 直接式质量流量计
类型
测量原理
速度式 测量流体在管 流量计 道内的流速
容积式 流量计
测量单位时间 内所排出的流 体固定容积的 数目
质量式
测量单位时间 内所排出的流
6.2 体积流量检测方法
• (1)椭圆齿轮流量计 –椭圆齿轮流量计的测量本体由一对相互啮合的椭圆 齿轮和仪表壳体构成。
6.2 体积流量检测方法
–两个椭圆齿轮 A、B在进出口流体压力差的作用下， 交替地相互驱动，并各自绕轴作非匀角速度的转动。
–在转动过程中连续不断地将充满在齿轮与壳体之间 的固定容积内的流体一份份地排出。
6.1 流量检测的基本概念
• 特性1：流量范围及范围度 –流量计的流量范围指可测最大流量和最小流量所 限定的范围。在这个范围内，仪表在正常使用条 件下示值误差不超过最大允许误差。 –最大流量与最小流量的比值称为范围度，一般表 达为某数与 1 之比，流量计范围度的大小受仪表 的原理与结构所限制。
6.1 流量检测的基本概念
流量计 体的质量
主要仪表 差压流量计
工作原理
应用流体动压能和静压能转换的原理检 测流量
转子流量计 应用改变节流面积的方法检测流量
涡轮流量计
采用多叶片的转子（涡轮）感受流体平 均流速从而推导出流量或总量的仪表
电磁流量计
根据法拉第电磁感应定律制成的测量导 电液体的仪表
椭圆齿轮流量计
活塞式流量计
角动量式 陀螺式 科里奥利式