第2章 检测与变送3流量PPT讲稿.ppt

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1、第2章 检测与变送3流量第1页，共71页，编辑于2022年，星期一2.4.1 2.4.1 基本概念基本概念2.4 2.4 流量的检测与变送流量的检测与变送流量（瞬时流量）：流量（瞬时流量）：单位时间内流过管道某一截面的流体的数量。累积流量（总流量）：累积流量（总流量）：某一时段内流过的流体的总合。瞬时流量在某一时段的累积量。体积流量 qvvA(m3/s）质量流量 qmqv vA（kg/s）体积流量 qv (m3）质量流量 qm （kg）瞬时流量总流量第2页，共71页，编辑于2022年，星期一质量流量质量流量(qm)：单位时间内流过某截面的流体的质量。单位时间内流过某截面的流体的质量。单位：单位

2、：(kg/s)体积流量体积流量(qv)：单位时间内流过某截面的流体的体积。单位时间内流过某截面的流体的体积。(工作工作状态下状态下)单位单位:(m3/s)qm=qv体积流量体积流量(qvn)：折算到标准的压力和温度下的体积流折算到标准的压力和温度下的体积流量。（量。（标准标准状态下）状态下）qvn=qm/n qvn=qv/n流量的表示方法：流量的表示方法：第3页，共71页，编辑于2022年，星期一v由于流体的密度受流体的由于流体的密度受流体的工作状态工作状态（如温度、压力）影（如温度、压力）影响。所以在用体积流量表示时，必须同时给出流体的压力响。所以在用体积流量表示时，必须同时给出流体的压力和

3、温度。和温度。v标准状态标准状态下的体积流量下的体积流量Q Qn n:在气体流量检测时，为了便于比较，常将在工在气体流量检测时，为了便于比较，常将在工作状态下测得的体积流量换算成标准状态下作状态下测得的体积流量换算成标准状态下（温度为温度为2020，压力为，压力为 760mmHg 760mmHg）的体积流量，）的体积流量，单位为单位为 Nm Nm3 3s s、NL NLs s、Nm Nm3 3h hvQ Qn n与与M M和和Q Q的关系的关系:第4页，共71页，编辑于2022年，星期一 1、体积流量体积流量检测的方法检测的方法 直接法直接法容积法容积法 v在单位时间内以标准固定体积对流动介质

4、连续不在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不断地进行度量，以排出流体固定容积数来计算流量断地进行度量，以排出流体固定容积数来计算流量。间接法间接法速度法速度法 v先测出管道内的平均流速，再乘以管道截面先测出管道内的平均流速，再乘以管道截面积求得流体的体积流量。积求得流体的体积流量。2.4.2 2.4.2 流量检测的主要方法和分类流量检测的主要方法和分类第5页，共71页，编辑于2022年，星期一节流式节流式检测方法检测方法v利用节流件前后的差压与流速之间的关系，通过差压值获得流体的流速。电磁式电磁式检测方法检测方法v导电流体在磁场中运动产生感应电势，感应电势的大小正比于流体的平均流速。旋涡式

5、旋涡式检测方法检测方法v流体在流动中遇到一定形状的物体会在其周围产生有规则的旋涡，旋涡释放的频率正比于流速。涡轮式涡轮式检测方法检测方法v流体对置于管内涡轮的作用力，使涡轮转动，其转动速度在一定流速范围内与管内流体的流速成正比。检测管内流速的方法：检测管内流速的方法：第6页，共71页，编辑于2022年，星期一变面积式变面积式检测方法检测方法v它是基于力平衡原理，通过在锥形管内的转子把流体的流速转换成转子的位移。声学式声学式检测方法检测方法v根据声波在流体中传播速度的变化可获得流体的流速。热学式热学式检测方法检测方法v利用加热体被流体的冷却程度与流速的关系来检测流速。检测管内流速的方法：检测管内

6、流速的方法：第7页，共71页，编辑于2022年，星期一直接法直接法v利用检测元件，使输出信号直接反映质量流量。利用检测元件，使输出信号直接反映质量流量。间接法间接法v用两个检测元件分别测出两个相应参数，通过运算间用两个检测元件分别测出两个相应参数，通过运算间接获取流体的质量流量。接获取流体的质量流量。补偿法补偿法v同时检测出体积流量和流体的温度、压力，应用有关公式同时检测出体积流量和流体的温度、压力，应用有关公式将被测流体的体积流量自动换算成标准状态下的体积流量，将被测流体的体积流量自动换算成标准状态下的体积流量，从而间接地得到质量流量。从而间接地得到质量流量。2、质量流量质量流量检测的方法检

7、测的方法第8页，共71页，编辑于2022年，星期一v容积式容积式流量计：流量计：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、皮椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、皮膜式流量计等；膜式流量计等；v差压式差压式流量计：流量计：节流式流量计、均速管流量计、靶节流式流量计、均速管流量计、靶式流量计、浮子（转子）流量计等；式流量计、浮子（转子）流量计等；v速度式速度式流量计：流量计：电磁流量计、涡轮流量计、超声波流电磁流量计、涡轮流量计、超声波流量计等；量计等；v质量质量流量计：流量计：直接式、间接式（推导式）。直接式、间接式（推导式）。3、流量测量的、流量测量的分类分类：第9页，共71页，编辑于2022年，星期一4、工艺流程

8、管道的、工艺流程管道的常用流速常用流速 低流速：小于低流速：小于1m/sv 流速流速 普通流速：普通流速：25m/s 高流速：大于高流速：大于10m/s 小管径：小管径：450mmv 管径管径 中管径：中管径：50150mm 大管径：大管径：150mm以上以上 微流量：小于微流量：小于60l/hv 流量流量 小流量：小流量：60l/h20m3/h 一般流量：一般流量：20100m3/h 大流量：大流量：100m3/h以上以上 流速、管道、流量的分类：流速、管道、流量的分类：第10页，共71页，编辑于2022年，星期一v组成：组成：节流装置和差压计，如下页图所示。节流装置和差压计，如下页图所示。

9、v作用：作用：节流装置把节流装置把 F F（流量）（流量）（差压）（差压）;差压计差压计 （差压）（差压）I I或P（标准电信号（标准电信号或气信号）2.4.3 2.4.3 差压式（节流式）流量计差压式（节流式）流量计第11页，共71页，编辑于2022年，星期一显示仪表显示仪表Q差压变送器差压变送器节流装置节流装置v原理：原理：基于流体流动的基于流体流动的节流原理节流原理，利用流体流经，利用流体流经节流装节流装置置时产生的时产生的压力差压力差而实现流量测量。而实现流量测量。v节流现象：节流现象：流体在流过节流装置时，在节流装置前后的管流体在流过节流装置时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产

10、生差异的现象称为节流现象。壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。P2P1第12页，共71页，编辑于2022年，星期一 节流装置是差压式流量传感器的流量敏感检测元件，是安节流装置是差压式流量传感器的流量敏感检测元件，是安装在流体流动的管道中的阻力元件。装在流体流动的管道中的阻力元件。常用的节流元件有：常用的节流元件有：孔板孔板、喷嘴喷嘴、文丘里管文丘里管。它们的结构。它们的结构形式、相对尺寸、技术要求、管道条件和安装要求等均已标形式、相对尺寸、技术要求、管道条件和安装要求等均已标准化，故又称准化，故又称标准节流元件标准节流元件。标准节流元件标准节流元件(a)(a)孔板；孔板；(b)(b)

11、喷嘴；喷嘴；(c)(c)文丘里管文丘里管 v节流装置节流装置（包括节流件和取压装置包括节流件和取压装置）第13页，共71页，编辑于2022年，星期一标准节流件标准节流件第14页，共71页，编辑于2022年，星期一节流装置节流装置喷嘴喷嘴成套节流装置成套节流装置GDGD结构高压节流装置结构高压节流装置第15页，共71页，编辑于2022年，星期一1 1、测量原理（流体力学）、测量原理（流体力学）-应用节流变压降原理测流量应用节流变压降原理测流量 在管道中流动的流体具有动能和静压能，一定条件下这两种形式的能量可以相互转换，但参加转换的能量总和不变。用节流元件测量流量时，流体流过节流装置前后产生压力差

12、p p(p p=p p1 1-p p2 2)，且流过的流量越大，节流装置前后的压差也越大，流量与压差之间存在一定关系，这就是差压式流量传感器测量原理。常数常数第16页，共71页，编辑于2022年，星期一 对不可压缩性的理想流体：对不可压缩性的理想流体：-伯努利方程伯努利方程-流体连续性方程流体连续性方程 ，P1P2 ，mA2/A1-体积膨胀校正系数 1 不可压缩流体不可压缩流体 重力重力hq第31页，共71页，编辑于2022年，星期一故故：转转子子流流量量计计是是以以定定压压降降、变变节节流流面面积积法法测量流量的。测量流量的。由由于于锥锥形形管管由由下下往往上上逐逐渐渐扩扩大大，所所以以S

13、S0 0是转子浮起的高度是转子浮起的高度h h的函数。的函数。hS0=k h根根据据转转子子浮浮起起的的高高度度h h 就就可可以以得得出出被被测测介介质的质的流量大小流量大小。测量原理测量原理S0线性特性线性特性第32页，共71页，编辑于2022年，星期一 2 2、玻璃玻璃转子流量计转子流量计v玻璃转子流量计，其玻璃转子流量计，其锥形管是由玻璃制锥形管是由玻璃制成，并在管壁上标成，并在管壁上标有流量刻度，因此有流量刻度，因此可以直接根据转子可以直接根据转子的高度进行读数；的高度进行读数；第33页，共71页，编辑于2022年，星期一 3 3、电远传电远传转子流量计转子流量计v电远传转子流量计在

14、转子上方安装一导磁棒，使差电远传转子流量计在转子上方安装一导磁棒，使差动变压器输出随转子位置变化。动变压器输出随转子位置变化。第34页，共71页，编辑于2022年，星期一v在转子在转子内内安装安装磁铁磁铁，锥形，锥形管管外外安装安装磁环磁环随转子上下随转子上下移动，触发显示。移动，触发显示。v在转子在转子内内安装安装磁铁磁铁，锥，锥形管形管外外安装安装双霍尔磁场传双霍尔磁场传感器感器，测出磁场的水平，测出磁场的水平分量和垂直分量，可确分量和垂直分量，可确定转子位置。定转子位置。4 4、电磁铁电磁铁转子流量计转子流量计第35页，共71页，编辑于2022年，星期一v利用利用流体遇到阻碍物后产生的旋

15、涡流体遇到阻碍物后产生的旋涡来测量流量。来测量流量。v旋涡式流量计有两类：旋涡式流量计有两类：旋进型旋涡流量计旋进型旋涡流量计和和卡门型旋涡流量卡门型旋涡流量计计（常称（常称涡街流量计涡街流量计）。）。v卡门涡街原理卡门涡街原理把一个旋涡发生体（如圆柱体、三角柱体等）把一个旋涡发生体（如圆柱体、三角柱体等）垂直插在管道中，当垂直插在管道中，当流体绕过旋涡发生体时会在其左右两侧后方交流体绕过旋涡发生体时会在其左右两侧后方交替产生旋涡，形成涡列替产生旋涡，形成涡列，且左右两侧旋涡的旋转方向相反。，且左右两侧旋涡的旋转方向相反。2.4.6 2.4.6 旋涡流量计（涡街流量计）旋涡流量计（涡街流量计）

16、第36页，共71页，编辑于2022年，星期一 1 1、检测原理、检测原理 一种是应用一种是应用自然振荡的卡门漩涡列原理；自然振荡的卡门漩涡列原理；另一种是应用另一种是应用强迫振荡的漩涡旋进原理。强迫振荡的漩涡旋进原理。2 2、仪器组成、仪器组成漩涡发生体漩涡发生体流体振动检测器流体振动检测器漩涡发生体漩涡发生体流体振动检测器流体振动检测器压电元件压电元件卡门漩涡卡门漩涡第37页，共71页，编辑于2022年，星期一当当两两列列旋旋涡涡的的间间距距h和和同同列列相相邻邻两两个个旋旋涡涡之之间间的的距距离离l 之之比比能能满满足足hl0.2180.218时时，所所产产生生的的涡涡街街是是稳稳定定的的

17、。满满足足如如下下关关系：系：f f 单侧旋涡发生频率单侧旋涡发生频率S St t 斯特劳哈尔系数斯特劳哈尔系数v v 流体平均流速流体平均流速d d 圆柱体直径圆柱体直径 A A1 1 管道中旋涡发生体处管道中旋涡发生体处 流通截面积。流通截面积。式中：式中：当当Re（雷诺数）（雷诺数）=21047106时，时，st=常数，则有：常数，则有：qv=f/K=Kf qv=A1v=A1Stfd fv 第38页，共71页，编辑于2022年，星期一3 3、应用特点、应用特点v管道内无可动部件，使用寿命长，压力损失较小。管道内无可动部件，使用寿命长，压力损失较小。v测量精度较高（约为测量精度较高（约为

18、0.50.51 1），量程比可达），量程比可达100:1100:1。v在一定的雷诺数范围内，几乎不受流体的温度、压力、密度、在一定的雷诺数范围内，几乎不受流体的温度、压力、密度、粘度等变化的影响粘度等变化的影响，故用水或空气标定的漩涡流量计可用于其，故用水或空气标定的漩涡流量计可用于其他液体和气体的流量测量而他液体和气体的流量测量而不需标定不需标定，尤其适用于大口径管道，尤其适用于大口径管道的流量测量。的流量测量。v安装时要求有足够的直管段长度，安装时要求有足够的直管段长度，上游和下游的直管段分别上游和下游的直管段分别要求不少于要求不少于20D20D和和5D5D，漩涡发生体的轴线应与管路轴线垂

19、直。，漩涡发生体的轴线应与管路轴线垂直。第39页，共71页，编辑于2022年，星期一旋进型旋进型卡门型卡门型各式涡街流量计各式涡街流量计第40页，共71页，编辑于2022年，星期一vv流体冲击涡轮叶流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，片，使涡轮旋转，涡轮的旋转速度涡轮的旋转速度随流量的变化而随流量的变化而变化，通过涡轮变化，通过涡轮外的磁电转换装外的磁电转换装置可将涡轮的旋置可将涡轮的旋转转换成电脉冲。转转换成电脉冲。1 1、检测原理、检测原理涡涡轮轮上上的的螺螺旋旋形形叶叶片片用用高高导导磁磁系系数数的的不不锈锈钢材料制成。钢材料制成。导导流流器器用用以以稳稳定流体的流向定流体的流向外外壳壳由由非

20、非导导磁磁的的不不锈锈钢钢制成制成2.4.7 2.4.7 涡轮流量计涡轮流量计第41页，共71页，编辑于2022年，星期一输出脉冲频率输出脉冲频率 f 与被测流量与被测流量 qv 之间的关系：之间的关系：=2 f Nqv N仪表常数仪表常数NS-线性关系线性关系第42页，共71页，编辑于2022年，星期一 2 2、涡轮流量计的应用特点、涡轮流量计的应用特点v涡轮转速不用轴输出，没有齿轮传动误差和密封问题，因而涡轮流量计测量精度高精度高（可达0.2级），耐高压耐高压（静压可达50MPa）。v输出信号为频率信号，不易受干扰，便于远传。v反应迅速，可测脉动流量。v流量与涡轮转速之间成线性关系线性关系

21、，量程比一般为10:1，主要用于中小口径的流量检测。v仅适用洁净的被测介质，通常在涡轮前要安装过滤装置。v流量计前后需有一定的直管段长度，一般上游侧和下游侧的直管段长度要求在10D和5D以上。v在常温下用水标定，当介质的密度和粘度发生变化时需重新标定或进行补偿。第43页，共71页，编辑于2022年，星期一vv导体在磁场中切割磁力线，会产生电动势（导体在磁场中切割磁力线，会产生电动势（导体在磁场中切割磁力线，会产生电动势（导体在磁场中切割磁力线，会产生电动势（右手定则右手定则）。）。）。）。vv可以检测可以检测可以检测可以检测具有一定电导率具有一定电导率具有一定电导率具有一定电导率的酸、碱、盐溶

22、液，腐蚀性液体以及的酸、碱、盐溶液，腐蚀性液体以及的酸、碱、盐溶液，腐蚀性液体以及的酸、碱、盐溶液，腐蚀性液体以及含有固体颗粒的的液体测量。含有固体颗粒的的液体测量。含有固体颗粒的的液体测量。含有固体颗粒的的液体测量。2.4.8 2.4.8 电磁流量计电磁流量计1 1、基本原理、基本原理2 2、工作原理、工作原理v流体在磁场中切割磁力线产生感应电势：流体在磁场中切割磁力线产生感应电势：E=BVD 当当B、D一定时，一定时，Evqv B-磁场磁通密度；磁场磁通密度；D-导管内径；导管内径；E-感应电势感应电势第44页，共71页，编辑于2022年，星期一v由由测量管测量管和和转换器转换器两两部分部

23、分组成组成。v测量管两侧分别绕有马测量管两侧分别绕有马鞍形的励磁线圈。鞍形的励磁线圈。v为了避免直流磁场产生为了避免直流磁场产生的直流感应电势使电极的直流感应电势使电极周围导电液体电解，导周围导电液体电解，导致电极表面极化而减小致电极表面极化而减小感应电势，一般采用感应电势，一般采用交交流励磁流励磁。3 3、电磁流量计的结构、电磁流量计的结构第45页，共71页，编辑于2022年，星期一4 4、应用特点、应用特点v压力损失极小（管道中无节流件）；压力损失极小（管道中无节流件）；v只能测导电的流体，只能测导电的流体，不能测量气体、蒸汽及石油制品等的流不能测量气体、蒸汽及石油制品等的流量量；v输出电

24、流与体积流量成输出电流与体积流量成线性关系线性关系，并且不受液体的温度、压力、，并且不受液体的温度、压力、密度、粘度等参数的影响（密度、粘度等参数的影响（非接触测量非接触测量）；）；v量程比一般为量程比一般为10:110:1，精度较高的可达，精度较高的可达100:1100:1；v测量口径范围大，可以从测量口径范围大，可以从1mm1mm到到2m2m以上；以上；v测量精度一般优于测量精度一般优于0.50.5；v反应迅速，可以测量脉动流量；反应迅速，可以测量脉动流量；v由于感应电势数值很小，后级采用高放大倍数的放大器，由于感应电势数值很小，后级采用高放大倍数的放大器，很容很容易受外界电磁场干扰的影响

25、易受外界电磁场干扰的影响。第46页，共71页，编辑于2022年，星期一电磁流量计电磁流量计第47页，共71页，编辑于2022年，星期一2.4.9 2.4.9 椭圆齿轮流量计（容积式椭圆齿轮流量计（容积式)v容积式流量计系直读累积式流体流量计，由容积式流量计系直读累积式流体流量计，由有一对椭圆齿轮有一对椭圆齿轮转子的计量室转子的计量室、密封联轴器密封联轴器、计数机构计数机构组成。组成。1 1、流量计组成、流量计组成v被测流体由左向右流动，椭圆齿轮在差压被测流体由左向右流动，椭圆齿轮在差压P=P1P2作用下，作用下，齿轮交替地（或同时）受力矩作用，保持椭圆齿轮不断地旋转。齿轮交替地（或同时）受力矩

26、作用，保持椭圆齿轮不断地旋转。2 2、工作原理、工作原理v转子每旋转一周，就转子每旋转一周，就排出四个排出四个由椭圆齿轮由椭圆齿轮与外壳围成的半月形与外壳围成的半月形空腔的空腔的流体体积流体体积(4V)。v在在V一定的情况下，只要测出流量计的转速一定的情况下，只要测出流量计的转速n就可以计算出被就可以计算出被测流体的流量：测流体的流量：q=4Vn第48页，共71页，编辑于2022年，星期一3 3、使用特点、使用特点v测量精度较高，积算精度可达测量精度较高，积算精度可达0.20.20.50.5，有的甚至，有的甚至能达到能达到0.10.1；量程比一般为；量程比一般为 10:1 10:1；测量口径在

27、；测量口径在 10 10150mm150mm左右。左右。v适宜测量较高粘度的液体流量适宜测量较高粘度的液体流量，在正常的工作范围内，在正常的工作范围内，温度和压力对测量结果的影响很小。温度和压力对测量结果的影响很小。v安装方便，对仪表前、后直管段长度没有严格要求。安装方便，对仪表前、后直管段长度没有严格要求。v对仪表制造、装配的精度要求高，传动机构也比较复对仪表制造、装配的精度要求高，传动机构也比较复杂。杂。v要求在流量计前安装过滤器。要求在流量计前安装过滤器。被测介质中不能含有固体被测介质中不能含有固体颗粒，更不能夹杂机械物。颗粒，更不能夹杂机械物。v不适宜测量较大的流量。不适宜测量较大的流

28、量。第49页，共71页，编辑于2022年，星期一容积式流量计容积式流量计椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计凸轮式刮板流量计凸轮式刮板流量计（活动壁为两对刮板）（活动壁为两对刮板）第50页，共71页，编辑于2022年，星期一2.4.10 2.4.10 超声波流量计超声波流量计v超声波流量测量属于超声波流量测量属于非接触式测量非接触式测量。v组成：组成：在管道壁上反向安装两对超声波换能器。T1、T2-发送器发送器 R1、R2-接收器接收器第51页，共71页，编辑于2022年，星期一v测量基理测量基理：声波在不同流速的流体中传播的速度不同。声波在不同流速的流体中传播的速度不同。v测量方式：测量方式：传播时

29、间法传播时间法、旋涡法、多普勒效应法等。、旋涡法、多普勒效应法等。v工作过程：工作过程：超声波流量计通过发射超声波，穿过流动的流体，被接收后，经过信号处理反映出流体的流速。根据流速便能算出流量。qvvC-声波在静止流体中的传播速度声波在静止流体中的传播速度第52页，共71页，编辑于2022年，星期一超声波流量计超声波流量计第53页，共71页，编辑于2022年，星期一应用特点：应用特点：v超声波流量计属非接触式测量非接触式测量，不会影响被测流体的流动状况。测量液体流量精度可达0.2级，测量气体流量精度可达0.5级。量程范围可达201。v要求流体清洁，以避免对超声波束的干扰。测量管前后要有足够长的

30、直管段，以保证流速均匀保证流速均匀。v流速沿管道的分布情况会影响测量结果，超声波流量计所测得的流速与实际平均流速之间存在一定差异，而且与雷诺数有关，需要进行修正。第54页，共71页，编辑于2022年，星期一v检测方法主要有三大类：检测方法主要有三大类：直接式：直接式：直接检测流体的质量流量；直接检测流体的质量流量；间接式（推导式）：间接式（推导式）：通过体积流量计和密通过体积流量计和密度计的组合来测量质量流量。度计的组合来测量质量流量。补偿式：补偿式：同时检测出体积流量和流体的温度、同时检测出体积流量和流体的温度、压力，应用有关公式求出流体的密度或将被压力，应用有关公式求出流体的密度或将被测流

31、体的体积流量自动地换算成标准状态下测流体的体积流量自动地换算成标准状态下的体积流量，从而间接地确定质量流量。的体积流量，从而间接地确定质量流量。2.4.11 2.4.11 质量流量计质量流量计第55页，共71页，编辑于2022年，星期一1.1.直接式质量流量检测直接式质量流量检测v直接式质量流量检测方法：由由孔板和定量泵组合实现的差压式方法；孔板和定量泵组合实现的差压式方法；由两个用弹簧连接的涡轮构成的涡轮转矩式方法；由两个用弹簧连接的涡轮构成的涡轮转矩式方法；应用应用麦纳斯效应麦纳斯效应的检测方法；的检测方法；基于基于科里奥利力科里奥利力的检测方法。的检测方法。v基于科氏力的质量流量检测方法

32、最为成熟，基于科氏力的质量流量检测方法最为成熟，根据此原理构成的科氏力质量流量计应用已十分广泛。第56页，共71页，编辑于2022年，星期一v科氏力质量流量检测的原理是利用两管的摆动相位差来反映科氏力质量流量检测的原理是利用两管的摆动相位差来反映流经该流经该U形管的质量流量。形管的质量流量。v科氏力质量流量计有直管、弯管、单管、双管等多种形式。目科氏力质量流量计有直管、弯管、单管、双管等多种形式。目前应用最多的要算是双弯管型。前应用最多的要算是双弯管型。（1）科里奥利力检测质量流量的基本原理）科里奥利力检测质量流量的基本原理第57页，共71页，编辑于2022年，星期一测测量量原原理理：利利用用

33、流流体体在在直直线线运运动动的的同同时时，处处于于一一个个旋旋转转系系中中，产产生与质量流量成正比的科里奥利力。生与质量流量成正比的科里奥利力。F Fc c=2=2vAvAx x 式中式中,A A为管道的流通内截面积。为管道的流通内截面积。质量流量质量流量q qm m=vA=vA 当密度为当密度为的流体以恒定速度的流体以恒定速度v v在管道内流动时，任何一在管道内流动时，任何一段长度为段长度为x x的管道都受到一个大小为的管道都受到一个大小为F Fc c的切向科里奥利力，的切向科里奥利力，即即 F Fc c=2=2qqm mx x 工工作作原原理理：直直接接或或间间接接测测量量在在旋旋转转管管

34、道道中中流流动动流流体体所所产产生生的的科里奥利力科里奥利力就可以测得质量流量。就可以测得质量流量。第58页，共71页，编辑于2022年，星期一科里奥利力测量方法：科里奥利力测量方法：用光学或电磁学方法测出该力所引起的用光学或电磁学方法测出该力所引起的扭曲量以求得质量流量。扭曲量以求得质量流量。或或 为扭转角；为扭转角；K Ks s为扭转弹性系数；为扭转弹性系数；为振动角速度；为振动角速度；r r为为U U形管跨度半径；形管跨度半径；t t为流体质点流经为流体质点流经U U形管中心平面的时间差。形管中心平面的时间差。流体密度测量：流体密度测量：当管道充满流体时，流体也成为转动系的组成部当管道充

35、满流体时，流体也成为转动系的组成部分，流体密度不同，管道的振动频率会因此而有所改变，而分，流体密度不同，管道的振动频率会因此而有所改变，而密度与频密度与频率有一个固定的非线性关系率有一个固定的非线性关系，因此科里奥利质量流量传感器也可，因此科里奥利质量流量传感器也可测量流体密度。测量流体密度。第59页，共71页，编辑于2022年，星期一（2）热量式质量流量计）热量式质量流量计v测量基理：测量基理：基于流体中热传递热传递和 热转移热转移与流体质量流量的关系。v组成组成：主要由两部分即主管路和主要由两部分即主管路和 旁路管测量传感器系统组成旁路管测量传感器系统组成 v工作原理：工作原理：当qm0时

36、，两热敏电阻阻值相 等，测量桥路平衡，无信号输出。当qm0时，加热器线圈均匀地加热气流，上游测温元件的温度，下游测温元件的温度，使得两热敏电阻阻值不等，测量桥路有不平衡电压信号输出。q qm mK*T/CK*T/CP P 或 TTC CP P*q*qm m/K/K加热器线圈均匀地加热气流 加热器线圈均匀地加热气流 加热器线圈均匀地加热气流 T-两热敏电阻的温差 CP-气体的定压比热容 K-常数第60页，共71页，编辑于2022年，星期一（1 1）差差压压式式流流量量计计与与密密度度计组合方式计组合方式 差差压压式式流流量量传传感感器器的的输输出出信信号号是是差差压压信信号号，它它正正比比于于

37、，若若与与密密度度传传感感器器的的输输出出信信号号进进行行乘乘法法运运算算后后再再开开方方即即可可得得到到质质量量流量。即流量。即2.2.间接式质量流量检测间接式质量流量检测第61页，共71页，编辑于2022年，星期一（2 2）体积式流量计与密度计组合方式）体积式流量计与密度计组合方式 能能直直接接用用来来测测量量管管道道中中的的体体积积流流量量q qv v的的传传感感器器有有电电磁磁流流量量传传感感器器、涡涡轮轮流流量量传传感感器器、超超声声波波流流量量传传感感器器等等，利利用用这这些些传传感感器器的的输输出出信信号号与与密密度度传传感感器器的的输输出出信信号号进进行行乘乘法法运算即可得到质

38、量流量。运算即可得到质量流量。即即 K1qvK2=Kqm 第62页，共71页，编辑于2022年，星期一v差压式流量计输出信号差压式流量计输出信号与与qv2成正比，而体积成正比，而体积式流量计输出信号与式流量计输出信号与qv成正比，将这两个成正比，将这两个信号进行除法运算信号进行除法运算后也可得到质量流后也可得到质量流量。量。（3 3）差压式流量计与体积式流量计组合方式）差压式流量计与体积式流量计组合方式第63页，共71页，编辑于2022年，星期一3.3.补偿式质量流量检测补偿式质量流量检测v同时测出流体的体积同时测出流体的体积流量、温度和压力值，流量、温度和压力值，根据根据已知的被测流体已知的

39、被测流体的密度与温度、压力的密度与温度、压力之间的关系，之间的关系，求出流求出流体在工作状态下的密体在工作状态下的密度，并进一步自动换度，并进一步自动换算成质量流量。算成质量流量。第64页，共71页，编辑于2022年，星期一补偿式质量流量检测补偿式质量流量检测v这种检测方法除了要保证体积流量、温度、压力各参数这种检测方法除了要保证体积流量、温度、压力各参数的测量精度外，还要有正确的的测量精度外，还要有正确的密度与温度、压力之间密度与温度、压力之间的数学模型的数学模型。v目前，数学模型主要有以下几种形式目前，数学模型主要有以下几种形式对于对于不可压缩的液体不可压缩的液体，流体的密度主要与温，流体

40、的密度主要与温度有关。度有关。对于低压气体，可认为符合理想气体状态方对于低压气体，可认为符合理想气体状态方程，则气体的密度为程，则气体的密度为 第65页，共71页，编辑于2022年，星期一2.4.12 2.4.12 流量检测及仪表的特点流量检测及仪表的特点v流量检测方法及仪表的种类很多流量检测方法及仪表的种类很多现在已有上百种流量检测方法及仪表。现在已有上百种流量检测方法及仪表。主要原因是因为流量检测对象的复杂性和多样性。主要原因是因为流量检测对象的复杂性和多样性。不同的检测仪表适用于一定的被测介质和范围，所以流不同的检测仪表适用于一定的被测介质和范围，所以流量检测仪表的选择除了要满足流量测量

41、范围外，还要明量检测仪表的选择除了要满足流量测量范围外，还要明确仪表的其他使用条件。确仪表的其他使用条件。v在使用流量检测仪表时，被测流量必须在规定的量程在使用流量检测仪表时，被测流量必须在规定的量程比范围之内，否则将会有很大的测量误差。比范围之内，否则将会有很大的测量误差。第66页，共71页，编辑于2022年，星期一2.4.13 2.4.13 流量仪表的选用流量仪表的选用选择流量仪表要考虑的主要因素选择流量仪表要考虑的主要因素选择流量仪表要考虑的主要因素选择流量仪表要考虑的主要因素：流体特性（物性参数和流动参数）、化学性质、流体特性（物性参数和流动参数）、化学性质、脏污结垢脏污结垢影响最大的是：密度和粘度影响最大的是：密度和粘度使用环境：是否会腐蚀使用环境：是否会腐蚀安装条件安装条件：第67页，共71页，编辑于2022年，星期一流量仪表的流量仪表的安装安装第68页，共71页，编辑于2022年，星期一差压变送器安装流量仪表安装第69页，共71页，编辑于2022年，星期一ABB仪表第70页，共71页，编辑于2022年，星期一罗斯蒙特罗斯蒙特Rosemount第71页，共71页，编辑于2022年，星期一