自动化技术与仪表-第三章检测仪表-第3.5节流量检测仪表分解优秀PPT.ppt

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1、3 检测仪表 3.检测仪表第5节 流量检测仪表 13 检测仪表 基本要求基本要求了解流量检测的重要意义了解流量检测的重要意义驾驭流量的基本概念及表示方法驾驭流量的基本概念及表示方法驾驭流量的测量方法和原理：节流式流量计、转驾驭流量的测量方法和原理：节流式流量计、转子流量计、涡街流量计、电磁流量计、靶式流量子流量计、涡街流量计、电磁流量计、靶式流量计、容积式流量计、质量流量计、涡轮番量计、计、容积式流量计、质量流量计、涡轮番量计、超声波流量计超声波流量计23 检测仪表 3.5.13.5.1概述概述 流量：是指单位时间内流淌介质流经管道流量：是指单位时间内流淌介质流经管道（或通道，统称流道）中某截

2、面的数量，（或通道，统称流道）中某截面的数量，也称瞬时流量。也称瞬时流量。累积流量：在某一段时间内流过的流体总和，累积流量：在某一段时间内流过的流体总和，即瞬时流量在某一段时间内的累积值，称即瞬时流量在某一段时间内的累积值，称为累积流量。为累积流量。1.1.定定定定义义义义33 检测仪表 体积流量体积流量 单位为单位为质量流量质量流量 单位为单位为关系：关系：累积总质量累积总质量Qm，单位，单位kg累积总体积累积总体积Qv，单位，单位m3累积总量累积总量Q流量又分为流量又分为体积流量和质量流量体积流量和质量流量 体积流量通常要体积流量通常要折算到折算到标准压力标准压力和和温度温度下的体积流量。

3、下的体积流量。（标准状态下标准状态下）43 检测仪表 流流体体的的密密度度受受流流体体的的工工作作状状态态（如如温温度度、压压力）影响。力）影响。对对于于液液体体，压压力力变变更更对对密密度度的的影影响响特特别别小小，一一般般可可以以忽忽视视不不计计。温温度度对对密密度度的的影影响响要要大大一一些些，一一般般温温度度每每变变更更1010时时，液液体体密密度度的的变变更更约约在在1%1%以以内内。所所以以当当温温度度变变更更不不是是很很大大，测测量量精精确确度度要要求不是很高的状况下，往往也可以忽视不计。求不是很高的状况下，往往也可以忽视不计。53 检测仪表 对对于于气气体体，密密度度受受温温度

4、度、压压力力变变更更影影响响较较大大，如如在在常常温温常常压压旁旁边边，温温度度每每变变更更1010，密密度度变变更更约约为为3%3%；压力每变更；压力每变更10kPa10kPa，密度约变更，密度约变更3%3%。因因此此在在测测量量气气体体流流量量时时，必必需需同同时时测测量量流流体体的的温温度和压力。度和压力。为为了了便便于于比比较较，常常将将在在工工作作状状态态下下测测得得的的体体积积流流量量换换算算成成标标准准状状态态下下（温温度度为为2020，压压力力为为101 101 325 325 PaPa）的的体体积积流流量量，用用符符号号qVNqVN表表示示，单单位位符符号号为为Nm3/sNm

5、3/s。63 检测仪表 2.流量检测方法的分类流量检测方法的分类（1）体积流量）体积流量 干脆法干脆法（容积法）：干脆测出（容积法）：干脆测出 在单位时间内以标准固定体积对流淌介质在单位时间内以标准固定体积对流淌介质连绵不断地进行度量，以排出流体固定容连绵不断地进行度量，以排出流体固定容积数来计算流量。积数来计算流量。椭圆齿轮椭圆齿轮 腰轮腰轮 刮板刮板 旋转活塞旋转活塞 精度较高精度较高73 检测仪表 间接法（速度法）：间接法（速度法）：测量平均流速测量平均流速节流式节流式 力学力学转子转子 力学力学涡轮涡轮 力学力学电磁电磁 电学电学超声波超声波 声学声学涡街涡街 力学力学热线风速热线风速

6、 热学热学激光多普勒激光多普勒 光学光学83 检测仪表（2）质量流量）质量流量干脆式：检测元件的输出干脆反映质量流量。干脆式：检测元件的输出干脆反映质量流量。科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计间接式：用两个检测元件分别测出两个相应间接式：用两个检测元件分别测出两个相应的参数，通过运算间接获得质量流量。的参数，通过运算间接获得质量流量。如：通过测量体积流量和密度来间接测量质如：通过测量体积流量和密度来间接测量质量流量。量流量。93 检测仪表 3.3.流量检测仪表的分类流量检测仪表的分类1.1.1.1.速度式流量计速度式流量计速度式流量计速度式流量计 以以测测量量流流体体在在管管道道内内的的流流

7、速速作作为为测测量量依依据来计算流量的仪表据来计算流量的仪表。2.2.2.2.容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计 以以单单位位时时间间内内所所排排出出流流体体的的固固定定容容积积数数目目作为测量依据来计算流量的仪表。作为测量依据来计算流量的仪表。3.3.3.3.质量流量计质量流量计质量流量计质量流量计 以以测测量量流流体体流流过过的的质质量量M M为为依依据据的的流流量量计计。质量流量计分干脆式和间接式两种。质量流量计分干脆式和间接式两种。依依据据被被测测量量分分类类103 检测仪表 3.5.2节流式流量计节流式流量计 节流式（也称差压式）流量计是基于流体流节流式（也称差压式）流

8、量计是基于流体流淌的节流原理，当流体流经节流元件（阻力淌的节流原理，当流体流经节流元件（阻力件）时，在节流元件两端产生差压，该差压件）时，在节流元件两端产生差压，该差压的大小与流量（流速）成正比。的大小与流量（流速）成正比。节流过程：流体流过阻力件流束的收缩造成节流过程：流体流过阻力件流束的收缩造成压力变更的过程，称为节流过程。压力变更的过程，称为节流过程。节流件：阻力件称为节流件；由此构成的流节流件：阻力件称为节流件；由此构成的流量计称为节流式流量计。量计称为节流式流量计。113 检测仪表 标准节流元件标准节流元件(a)(a)孔板；孔板；(b)(b)喷嘴；喷嘴；(c)(c)文丘里管文丘里管

9、作为流量测量的节流元件有标准节流元件和特作为流量测量的节流元件有标准节流元件和特殊节流元件，其中标准节流元件有标准孔板、殊节流元件，其中标准节流元件有标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管。标准喷嘴、标准文丘里管。123 检测仪表 其中孔板最简洁又最为典型，加工制造便利，其中孔板最简洁又最为典型，加工制造便利，在工业生产过程中常被接受。在工业生产过程中常被接受。标准节流装置依据规定的技术要求和试验数标准节流装置依据规定的技术要求和试验数据来设计、加工、安装，无需检测和标定，可以据来设计、加工、安装，无需检测和标定，可以干脆投产运用，并可保证流量测量的精度。干脆投产运用，并可保证流量测量的精度。133

10、 检测仪表（1 1）孔孔板板装装置置及及压压力、力、流流速速分分布布图图1.检测原理（主要探讨标准孔板的原理）检测原理（主要探讨标准孔板的原理）143 检测仪表 测测量量原原理理 流流体体流流过过节节流流装装置置前前后后产产生生压压力力差差p(p=p1-p2)p(p=p1-p2)，且且流流过过的的流流量量越越大大，节节流流装装置置前前后后的的压压差差也也越越大大，流流量量与与压压差差之之间间存存在在确确定定关关系系，这这就就是差压式流量传感器测量原理。是差压式流量传感器测量原理。153 检测仪表 孔板装置及压力、流速孔板装置及压力、流速分布图分布图要精确测量出截面要精确测量出截面、处的压处的压

11、力有困难，因为产生最低静压力力有困难，因为产生最低静压力p2p2的截面的截面的位置随着流速的的位置随着流速的不同会变更。不同会变更。因此，在孔板前后的管壁上选择因此，在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压点，来测量流体两个固定的取压点，来测量流体在节流装置前后的压力变更。在节流装置前后的压力变更。因而，所测得的压差与流量之间因而，所测得的压差与流量之间的关系，与测压点及测压方式的的关系，与测压点及测压方式的选择是紧密相关的。选择是紧密相关的。留意留意留意留意模型演示模型演示163 检测仪表（2 2）节流基本方程式）节流基本方程式 流流量量基基本本方方程程式式阐阐明明流流量量与与压压差差之之间间的

12、的定定量量关关系系。它它是是依依据据流流体体力力学中的伯努利方程和流体连续性方程式推导而得的。学中的伯努利方程和流体连续性方程式推导而得的。173 检测仪表（2 2）节流基本方程式）节流基本方程式可以看出：可以看出：可以看出：可以看出：要要知知道道流流量量与与压压差差的的准准确确关关系系，关关键键在在于于的的取值。取值。流量与压力差流量与压力差PP的平方根成正比。的平方根成正比。183 检测仪表 2.流量方程式的探讨流量方程式的探讨(1)流量系数流量系数（或流出系数（或流出系数C）与节流元件形式（与节流元件形式（m）、取压方式、）、取压方式、Re，管，管 道状况等有关。道状况等有关。193 检

13、测仪表 取压方式取压方式 取压方式取压方式(即取压点的位置即取压点的位置)不同不同,流量系数流量系数不同。不同。目前主要的取压方式有：角接取压、法兰目前主要的取压方式有：角接取压、法兰取压、取压、取压法取压法 雷诺数雷诺数 表示流体的流淌状态，对于给定的流体和表示流体的流淌状态，对于给定的流体和流淌条件，它反映了流体的流淌速度。流淌条件，它反映了流体的流淌速度。203 检测仪表 直径比直径比 只要直径比值确定，则流量系数只是雷诺数只要直径比值确定，则流量系数只是雷诺数的函数。的函数。管壁粗糙度管壁粗糙度 对于标准孔板的流量系数，角接取压法是在对于标准孔板的流量系数，角接取压法是在相对平均粗糙度

14、相对平均粗糙度K/D3810-4的管道中测定的管道中测定的，法兰取压法和的，法兰取压法和 取压法是在取压法是在K/D1010-4的管道中测定的，其中的管道中测定的，其中K是管道是管道内壁确定平均粗糙度。内壁确定平均粗糙度。213 检测仪表(2)可膨胀系数可膨胀系数对于不行压缩性流体，则对于不行压缩性流体，则=1=1；对于可压缩流体，例如各种气体及蒸气通过节流对于可压缩流体，例如各种气体及蒸气通过节流元件时，由于压力变更必定会引起密度元件时，由于压力变更必定会引起密度的变更，的变更，即即1212，这时在公式中应引入体积膨胀系数，这时在公式中应引入体积膨胀系数，可压缩性流体体积膨胀系数，可压缩性流

15、体体积膨胀系数小于小于1 1；223 检测仪表 (3)(3)节流件的开孔面积节流件的开孔面积 与材料的热膨胀系数与材料的热膨胀系数 管道和孔板的开孔直径一般是在管道和孔板的开孔直径一般是在2020时的值，时的值，当温度发生变更时，其直径也要变更。当温度发生变更时，其直径也要变更。孔板：孔板：管道：管道：233 检测仪表(4)流体密度流体密度 流量方程式中所用的密度是指被测介质在节流元流量方程式中所用的密度是指被测介质在节流元件前的工作状态（温度、压力）下的值。件前的工作状态（温度、压力）下的值。当工作时当工作时,实际流体密度与设计时不同时，应进实际流体密度与设计时不同时，应进行修正。行修正。式

16、中在右上角式中在右上角加加“”“”的符号表示的符号表示实际实际工作状态工作状态下的密度和流量，无上标下的密度和流量，无上标“”“”的表示设计值或的表示设计值或显示值。显示值。243 检测仪表（5）压力损失）压力损失 流体通过节流元件时，一部分能量用来克服摩流体通过节流元件时，一部分能量用来克服摩擦阻力和消耗在节流件后形成涡流上，而通过擦阻力和消耗在节流件后形成涡流上，而通过节流元件流体的静压力并不能完全复原，可按节流元件流体的静压力并不能完全复原，可按下式估算：下式估算：说明：说明：越小，越小，越大越大253 检测仪表 3.标准节流装置标准节流装置 节流装置包括节流件、取压装置和符合要求节流装

17、置包括节流件、取压装置和符合要求的前、后直管段。的前、后直管段。标准节流件标准节流件孔板孔板 标准取压装置标准取压装置直管段直管段孔板流量计孔板流量计263 检测仪表（1 1）标准节流元件）标准节流元件孔板孔板 标准孔板是一块具有与管道同心标准孔板是一块具有与管道同心圆形开孔的圆板，迎流一侧是有锋圆形开孔的圆板，迎流一侧是有锋利直角入口边缘的圆筒形孔，顺流利直角入口边缘的圆筒形孔，顺流的出口呈扩散的锥形。的出口呈扩散的锥形。结构简洁，加工便利，价格便宜。结构简洁，加工便利，价格便宜。压力损失较大，测量精度较低，压力损失较大，测量精度较低，只适用于干净流体介质，测量大只适用于干净流体介质，测量大

18、管径高温高压介质时，孔板易变管径高温高压介质时，孔板易变形。形。标准孔板标准孔板 273 检测仪表（2）节流装置的取压方式）节流装置的取压方式 依据节流装置取压口位置可将取压方式分为依据节流装置取压口位置可将取压方式分为理论取压、角接取压、法兰取压、径距取压与损失理论取压、角接取压、法兰取压、径距取压与损失取压五种取压五种:节流装置的取压方式节流装置的取压方式283 检测仪表 法法法法兰兰取取取取压压装置装置装置装置 目前广泛接受的是角接取压法，其次是法兰取压法。目前广泛接受的是角接取压法，其次是法兰取压法。法兰取压法结构较简洁，简洁装配，计算也便利，但精度法兰取压法结构较简洁，简洁装配，计算

19、也便利，但精度较角接取压法低些。较角接取压法低些。角接取压法比较简便，简洁实现环室取压，测量精度较高。角接取压法比较简便，简洁实现环室取压，测量精度较高。角接取角接取角接取角接取压压装置装置装置装置 293 检测仪表 标标准准孔孔板板接接受受角角接接取取压压法法和和法法兰兰取取压压法法，标标准准喷喷嘴嘴为角接取压法。为角接取压法。11管道法兰；管道法兰；22环室；环室；33孔板；孔板；44夹紧环夹紧环角接取角接取角接取角接取压压装置装置装置装置 303 检测仪表 节流（节流（差压差压）式流量检测系统结构示意图）式流量检测系统结构示意图 4.节流式流量计节流式流量计313 检测仪表 节流装置是将

20、被测流体的流量值变换成差压信号p，节流装置输出的差压信号由压力信号管路输送到差压变送器（或差压计）。由流量基本方程式可以看出，被测流量与差压p成平方根关系，对于干脆配用差压计显示流量时，流量标尺是非线性的，为了得到线性刻度，可加开方运算电路或加开方器。如差压流量变送器带有开方运算，变送器的输出电流就与流量成线性关系。显示仪表则显示流量的大小。323 检测仪表 1-1-节流元件节流元件 2-2-引压管路引压管路3-3-三组阀门三组阀门4-4-差压计差压计 节流式流量计组成与实物图节流式流量计组成与实物图 333 检测仪表 举例举例3.8一台节流式流量计，满量程为一台节流式流量计，满量程为10kg

21、/s,当流当流量为满刻度的量为满刻度的65%和和30%时，试求流量值时，试求流量值在标尺上的相应位置（距离标尺起始点），在标尺上的相应位置（距离标尺起始点），设标尺的总长度为设标尺的总长度为100mm。343 检测仪表 举例举例3.9一台节流式流量计，用于测量水蒸气流量，设一台节流式流量计，用于测量水蒸气流量，设计时的水蒸气密度为计时的水蒸气密度为8.93kg/m3。但实际运。但实际运用时被测介质的压力下降，使实际密度减小为用时被测介质的压力下降，使实际密度减小为8.12kg/m3。试求当流量计读数为。试求当流量计读数为8.5kg/s时，时，实际流量为多少？由于密度变更使流量计指示实际流量为多

22、少？由于密度变更使流量计指示值产生的相对误差为多少？。值产生的相对误差为多少？。353 检测仪表 节流式流量计的特点节流式流量计的特点结构简洁，工作牢靠结构简洁，工作牢靠管径管径D501000mm量程比量程比3：1几乎能测各种工况下的介质，几乎能测各种工况下的介质，但不能有脏污物，流体的雷诺数要大于某但不能有脏污物，流体的雷诺数要大于某个临界值。个临界值。标准孔板标准孔板363 检测仪表 5.5.节流式流量计节流式流量计的测量误差的测量误差 在在现现场场实实际际应应用用时时，往往往往具具有有比比较较大大的的测测量误差，有的甚至高达量误差，有的甚至高达10102020。不仅需要合理的选型、准确的

23、设计、计算和不仅需要合理的选型、准确的设计、计算和加工制造，更要注意正确的安装、维护和符合使用加工制造，更要注意正确的安装、维护和符合使用条件等，才能保证差压式流量计有足够的实际测量条件等，才能保证差压式流量计有足够的实际测量精度。精度。注意注意注意注意373 检测仪表（1 1 1 1）误差产生的缘由）误差产生的缘由）误差产生的缘由）误差产生的缘由被测流体工作状态的变动。被测流体工作状态的变动。节流装置安装不正确。节流装置安装不正确。孔板入口边缘的磨损。孔板入口边缘的磨损。导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象差压计安装或运用不正确差压计安装或运用不正确383

24、 检测仪表 导压管要正确地安装，防止堵塞与渗漏，否则会导压管要正确地安装，防止堵塞与渗漏，否则会引起较大的测量误差。对于不同的被测介质，导压管引起较大的测量误差。对于不同的被测介质，导压管的安装亦有不同的要求，下面分类探讨。的安装亦有不同的要求，下面分类探讨。测量液体流量时的取压测量液体流量时的取压点位置点位置 测量液体流量时的连接图测量液体流量时的连接图11节流装置；节流装置；22引压导管；引压导管；33放空阀；放空阀；44平衡平衡阀；阀；55差压变送器；差压变送器；66贮气罐；贮气罐；77切断阀切断阀（2 2 2 2）导压管的安装）导压管的安装）导压管的安装）导压管的安装393 检测仪表

25、a)a)取压点应当位于节流装置的下半部，与水平线夹角取压点应当位于节流装置的下半部，与水平线夹角为为004545。b)b)引压导管最好垂直向下，如条件不许可，导压管亦应引压导管最好垂直向下，如条件不许可，导压管亦应下倾确定坡度（至少下倾确定坡度（至少120120110110），使气泡易于排出。），使气泡易于排出。c)c)在引压导管的管路中，应有排气的装置。在引压导管的管路中，应有排气的装置。测量液体的流量时，应当使两根导压管内都充测量液体的流量时，应当使两根导压管内都充溢同样的液体而无气泡，以使两根导压管内的液溢同样的液体而无气泡，以使两根导压管内的液体密度相等。体密度相等。403 检测仪表

26、测量气体流量时。测量气体流量时。测量气体流量时。测量气体流量时。a)a)取压点应在节流装置的上半取压点应在节流装置的上半部。部。b)b)引压导管最好垂直向上，引压导管最好垂直向上，至少亦应向上倾斜确定的坡度，至少亦应向上倾斜确定的坡度，以使引压导管中不滞留液体。以使引压导管中不滞留液体。c)c)假如差压计必需装在假如差压计必需装在节流装置之下，则需加装节流装置之下，则需加装贮液罐和排放阀，如图所贮液罐和排放阀，如图所示。示。测量气体流量时的连接图测量气体流量时的连接图11节流装置；节流装置；22引压导管；引压导管；33差压变送器；差压变送器；44贮液罐；贮液罐；55排放阀排放阀413 检测仪表

27、 测量蒸汽的流量测量蒸汽的流量时，要实现上述的基时，要实现上述的基本原则，必需解决蒸本原则，必需解决蒸汽冷凝液的等液位问汽冷凝液的等液位问题，以消退冷凝液液题，以消退冷凝液液位的凹凸对测量精度位的凹凸对测量精度的影响。常见的接法的影响。常见的接法见图所示。见图所示。测量蒸汽流量的连接图测量蒸汽流量的连接图11节流装置；节流装置；22凝液罐；凝液罐；33引压导管；引压导管；44排放阀；排放阀；55差压变送器；差压变送器；66平衡阀平衡阀423 检测仪表 隔离罐的两种形式隔离罐的两种形式测量腐蚀性（或因易测量腐蚀性（或因易凝固不适宜干脆进入差凝固不适宜干脆进入差压计）的介质流量时，压计）的介质流量

28、时，必需实行隔离措施。常必需实行隔离措施。常用的两种隔离罐形式如用的两种隔离罐形式如图所示。图所示。433 检测仪表 3.5.3转子流量计转子流量计 又称恒压降变面积流量计，适用又称恒压降变面积流量计，适用 于中小流量。于中小流量。1.检测原理检测原理 流体在锥形管中自下而上流淌，流体在锥形管中自下而上流淌，其中的浮子（转子）将稳定在其中的浮子（转子）将稳定在 某一个位置。某一个位置。模型演示模型演示df443 检测仪表 浮子受力分析：浮子受力分析：A0环状流通面积；环状流通面积；Af浮子面积（最大）浮子面积（最大）阻力系数阻力系数df453 检测仪表 浮子受力分析：浮子受力分析：A0环状流通

29、面积；环状流通面积；Af浮子面积（最大）浮子面积（最大）df463 检测仪表 2.对流量方程各参数的探讨对流量方程各参数的探讨 流量系数流量系数 流量系数与锥形管的锥度，浮子的几何形流量系数与锥形管的锥度，浮子的几何形态以及被测流体的雷诺数等因素有关态以及被测流体的雷诺数等因素有关。流体密度流体密度 流量刻度与流体密度有关，出厂时流体是流量刻度与流体密度有关，出厂时流体是用在标准状态（用在标准状态（20，760mmHg）下用水）下用水和空气进行标定的，若运用的流体密度不和空气进行标定的，若运用的流体密度不一样，须要进行刻度修正。一样，须要进行刻度修正。473 检测仪表-转子流量计的刻度换算转子

30、流量计的刻度换算 转子流量计是一种非通用性仪表，出厂转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时其刻度需单独标定。仪表厂在工业标准状时其刻度需单独标定。仪表厂在工业标准状态下，以空气标定测量气体流量的仪表；以态下，以空气标定测量气体流量的仪表；以水标定测量液体流量的仪表。水标定测量液体流量的仪表。若被测介质不是水或空气，则流量计的若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，必需对指示值与实际流量值之间存在差别，必需对流量指示值依据实际被测介质的密度、温度、流量指示值依据实际被测介质的密度、温度、压力等参数的具体状况进行刻度修正。压力等参数的具体状况进行刻度修正。液体介质：液体介质

31、：气体介质气体介质 483 检测仪表 3.信号转换信号转换 转子流量计依据显示方式的不同可分为两类：转子流量计依据显示方式的不同可分为两类：干脆指示型的转子流量计干脆指示型的转子流量计 电远传转子流量计电远传转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计主要有玻璃管转子流量计：由玻主要有玻璃管转子流量计：由玻璃锥形管、转子和支撑结构组成。璃锥形管、转子和支撑结构组成。流量示值刻在锥形管上流量示值刻在锥形管上 。493 检测仪表-电远传式转子流量计电远传式转子流量计电远传式转子流量计电远传式转子流量计将反映流量大小的转子高度将反映流量大小的转子高度h h转换为电信号，适合于转换为电信号，适合

32、于远传，进行显示或记录。远传，进行显示或记录。LZDLZD系列电远传式转子流量计主要由系列电远传式转子流量计主要由流量变送流量变送及及电动电动显示显示两部分组成。两部分组成。503 检测仪表 转换原理转换原理 若将转子流量计的转子与若将转子流量计的转子与差动变压器的铁芯连接起来，差动变压器的铁芯连接起来，使转子随流量变化的运动带动使转子随流量变化的运动带动铁芯一起运动，那么，就可以铁芯一起运动，那么，就可以将流量的大小转换成输出感应将流量的大小转换成输出感应电势的大小。电势的大小。（1 1 1 1）流量变送部分）流量变送部分）流量变送部分）流量变送部分 差动变压器结构差动变压器结构513 检测

33、仪表（2 2 2 2）电动显示部分）电动显示部分）电动显示部分）电动显示部分LTDLTD系列电远传转子流量计系列电远传转子流量计523 检测仪表 4.转子流量计的特点转子流量计的特点 主要适用于中小管径、较低雷诺数的中小流主要适用于中小管径、较低雷诺数的中小流量的检测；量的检测；结构简洁，运用便利，工作牢靠，仪表前直结构简洁，运用便利，工作牢靠，仪表前直管段长度要求不高；管段长度要求不高；基本误差约为仪表量程的基本误差约为仪表量程的12%，量程比可，量程比可达达101；易受工作介质密度，粘度，纯净度等影响易受工作介质密度，粘度，纯净度等影响533 检测仪表 3.5.4 3.5.4 涡街流量计涡

34、街流量计也称漩涡流量计也称漩涡流量计(1)(1)涡街流量计原理涡街流量计原理 在匀整流淌的流体中在匀整流淌的流体中,垂直地插入一垂直地插入一个具有非流线型截面的柱体个具有非流线型截面的柱体,称为漩涡发称为漩涡发生体，是漩涡流量计的核心。生体，是漩涡流量计的核心。漩涡发生体的形态主要有漩涡发生体的形态主要有基本漩涡发基本漩涡发生体（圆柱形、方柱形和三角柱形），也生体（圆柱形、方柱形和三角柱形），也有组合式的。有组合式的。543 检测仪表 3.5.4 3.5.4 涡街流量计涡街流量计也称漩涡流量计也称漩涡流量计(1)(1)涡街流量计原理涡街流量计原理 在漩涡发生体两侧会产生旋转方向相在漩涡发生体两

35、侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡，并随着流体流淌，反、交替出现的漩涡，并随着流体流淌，在下游形成两列不对称的在下游形成两列不对称的“卡门涡街卡门涡街”。553 检测仪表(1)(1)涡涡街流量街流量计计原理原理 在确定的雷诺数Re范围内，体积流量qv与旋涡的频率f成线性关系。只要测出旋涡的频率f就能求得流过流量计管道流体的体积流量qv。563 检测仪表 其其体积流量体积流量方程式方程式为为:漩涡产生的频率；漩涡产生的频率；vv流体流速；流体流速；dd直径漩涡发生体的特征尺寸；直径漩涡发生体的特征尺寸；StSt斯特劳哈尔数；斯特劳哈尔数；DD管道内径管道内径 ；A A0 0在漩涡发生体处的在漩

36、涡发生体处的流通截面积流通截面积AA管道的管道的截面积截面积单列旋涡产生的单列旋涡产生的频率频率f为为:573 检测仪表 涡街流量计频率检测原理涡街流量计频率检测原理(2)(2)漩涡频率测量漩涡频率测量漩涡频率的检测方法有很多，一般与漩涡发生体漩涡频率的检测方法有很多，一般与漩涡发生体形态有关。形态有关。热电丝热电丝圆柱体圆柱体583 检测仪表 热敏电阻热敏电阻三角柱三角柱在三角柱体的迎流面对称地嵌入两个热敏电阻在三角柱体的迎流面对称地嵌入两个热敏电阻组成桥路的两臂，以恒定电流加热使其温度稍组成桥路的两臂，以恒定电流加热使其温度稍高于流体，在交替产生的漩涡的作用下，两个高于流体，在交替产生的漩

37、涡的作用下，两个电阻被周期地冷却，使其阻值变更，阻值的变电阻被周期地冷却，使其阻值变更，阻值的变更由桥路测出，即可测得漩涡产生的频率，从更由桥路测出，即可测得漩涡产生的频率，从而测出流量。而测出流量。压电元件压电元件组合组合式式超声波检测元件超声波检测元件三角柱三角柱593 检测仪表(3)(3)涡街流量计的特点涡街流量计的特点优点优点:涡街流量计测量精度较高；量程比宽涡街流量计测量精度较高；量程比宽,可达可达30:130:1；频率输出，便于数字化测量，频率输出，便于数字化测量，f f与与v v成正比；成正比；运用寿命长，压力损失小，安装与维护比较便利；运用寿命长，压力损失小，安装与维护比较便利

38、；测量几乎不受流体参数变更的影响，用水或空气标测量几乎不受流体参数变更的影响，用水或空气标定后的流量计无须校正即可用于其它介质的测量；定后的流量计无须校正即可用于其它介质的测量；易与数字仪表或计算机接口易与数字仪表或计算机接口,对气体、液体和蒸汽介对气体、液体和蒸汽介质均适用。质均适用。缺点缺点:流体流速分布状况和脉动状况将影响测量精确度，流体流速分布状况和脉动状况将影响测量精确度，因此适用于紊流流速分布变更小的状况，并要求流因此适用于紊流流速分布变更小的状况，并要求流量计前后有足够长的直管段。量计前后有足够长的直管段。603 检测仪表 涡街和旋进流量计涡街和旋进流量计613 检测仪表 3.5

39、.5 3.5.5 电磁流量计电磁流量计(1)(1)检测原理检测原理法拉第电磁感应原理法拉第电磁感应原理 当被测导电流体在磁场中沿垂直磁力线方当被测导电流体在磁场中沿垂直磁力线方向流淌而切割磁力线时，在对称安装在流通管向流淌而切割磁力线时，在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，此电势与流道两侧的电极上将产生感应电势，此电势与流速成正比。速成正比。623 检测仪表 流体流量方程流体流量方程为：为：BB为磁感应强度为磁感应强度 ；D D管道内径管道内径 ；vv流体平均流速；流体平均流速；E E感应电势。感应电势。感应电势感应电势大小为：大小为：633 检测仪表（2）电磁流量计的结构）电磁流

40、量计的结构磁路系统磁路系统测量管量管电极：测量感应电势电极：测量感应电势衬里衬里外壳外壳转换电路转换电路643 检测仪表 MKULC2100 MKULC2100系列电磁流量计系列电磁流量计 653 检测仪表（3）电磁流量计的特点）电磁流量计的特点测量导管中无可动部件，压力损失小，并可测测量导管中无可动部件，压力损失小，并可测含有杂物、悬浮物等流体的流量。含有杂物、悬浮物等流体的流量。只要流体导电，流量与流体的温度、压力、密只要流体导电，流量与流体的温度、压力、密度、粘度无关。度、粘度无关。量程比较宽量程比较宽10：1。反应速度快。反应速度快。电磁流量计电磁流量计663 检测仪表 注意注意注意注

41、意只能用来测量导电液体的流量，如测量酸、碱、盐溶只能用来测量导电液体的流量，如测量酸、碱、盐溶液以及含有固体颗粒（例如泥浆）或纤维液体的流量。液以及含有固体颗粒（例如泥浆）或纤维液体的流量。且导电率要求不小于水的导电率。且导电率要求不小于水的导电率。不能测量气体、蒸汽、石油制品、非导电液体等的流不能测量气体、蒸汽、石油制品、非导电液体等的流量。量。要引入高放大倍数的放大器，会造成测量系统很复杂、要引入高放大倍数的放大器，会造成测量系统很复杂、成本高，并且易受外界电磁场的干扰。成本高，并且易受外界电磁场的干扰。使用中要注意维护，防止电极与管道间绝缘的破坏。使用中要注意维护，防止电极与管道间绝缘的

42、破坏。安装时要远离一切磁源。不能有振动。安装时要远离一切磁源。不能有振动。673 检测仪表 补充：靶式流量计补充：靶式流量计 在在流流体体通通过过的的管管道道中中，垂垂直直于于流流淌淌方方向向插插上上一一块块圆圆盘盘形形的的靶靶。流流体体通通过过时时对对靶靶片片产产生生推推力力，经经杠杠杆杆系系统产生力矩。力矩（力）与流量的平方近似成正比。统产生力矩。力矩（力）与流量的平方近似成正比。靶靶式式流流量量计计适适用用于于测测量量粘粘稠稠性性及及含含少少量量悬悬浮浮固固体体的液体。的液体。683 检测仪表 3.5.6容积式流量计容积式流量计 常见的容积式流量计：椭圆齿轮番常见的容积式流量计：椭圆齿轮

43、番量计、腰轮量计、腰轮(罗茨罗茨)流量计、刮板流流量计、刮板流量计、活塞式流量计、湿式流量计量计、活塞式流量计、湿式流量计及皮囊式流量计等。及皮囊式流量计等。1.检测原理：使被测流体充溢具有确检测原理：使被测流体充溢具有确定容积的空间，然后再把这部分流定容积的空间，然后再把这部分流体从出口排出，依据单位时间内排体从出口排出，依据单位时间内排出的流体体积可干脆确定体积流量。出的流体体积可干脆确定体积流量。693 检测仪表（1 1）椭圆齿轮番量计）椭圆齿轮番量计椭圆齿轮番量计工作原理：椭圆齿轮番量计工作原理：703 检测仪表 检测原理检测原理在流入口流体压力作用下使转子转动，在流入口流体压力作用下

44、使转子转动，随着转子的转动，使流体从流入口流向随着转子的转动，使流体从流入口流向流出口。流出口。设转子与流量计壳体之间的容积已知，设转子与流量计壳体之间的容积已知，则通过测量转子的转速，就可得知流体则通过测量转子的转速，就可得知流体流经流量计的流量；假如测出转子转过流经流量计的流量；假如测出转子转过的次数，就可获得流体的总体积。的次数，就可获得流体的总体积。模型演示模型演示713 检测仪表（2）腰轮番量计腰轮番量计腰轮番量计又称罗茨流量计，其工作原理与腰轮番量计又称罗茨流量计，其工作原理与椭圆齿轮番量计相同。腰轮番量计的转子是椭圆齿轮番量计相同。腰轮番量计的转子是一对不带齿的腰形轮，在转动过程

45、依靠两齿一对不带齿的腰形轮，在转动过程依靠两齿和壳体之间的空间推移。和壳体之间的空间推移。723 检测仪表 椭圆齿轮番量计椭圆齿轮番量计刮板流量计刮板流量计 733 检测仪表 2.容积式流量计的工作特性容积式流量计的工作特性 容积式流量计的工作特性与流体的粘度、容积式流量计的工作特性与流体的粘度、密度以及工作温度、压力等因素有关，相密度以及工作温度、压力等因素有关，相对来说，粘度的影响要大一些对来说，粘度的影响要大一些。3.信号转换信号转换 就地显示就地显示 远传显示远传显示 743 检测仪表 4.容积式流量计的工作特点容积式流量计的工作特点精度高，可达精度高，可达0.20.5%。主要主要测高

46、粘度流体，高粘度流体，测总流量。流量。量程比量程比10：1。对直管段无要求。直管段无要求。小流量小流量时泄漏大，使泄漏大，使读数偏低。数偏低。被被测流体要求清流体要求清洁，否，否则易堵或磨易堵或磨损。753 检测仪表 3.5.7质量流量计质量流量计 质量流量的检测方法主要有三大类质量流量的检测方法主要有三大类：干脆式干脆式间接式间接式补偿式补偿式 763 检测仪表（1 1）干脆式质量流量计）干脆式质量流量计科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计 科科里里奥奥利利质质量量流流量量传传感感器器是是利利用用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，产产生生与与质质量量

47、流流量量成成正正比比的的科科里里奥奥利利力力而而制制成的一种干脆式质量流量传感器。成的一种干脆式质量流量传感器。773 检测仪表 科里奥利力分析图科里奥利力分析图 当质量为m的质点在对P轴作角速度为旋转的管道内移动时，如图所示，质点具有两个重量的加速度及相应的加速度力：783 检测仪表 法法向向加加速速度度:即即向向心心加加速速度度a ar r，其其量量值值为为2 2r r，方向朝向方向朝向P P轴。轴。切切向向加加速速度度:即即科科里里奥奥利利加加速速度度a at t,其其量量值值为为2v2v，方方向向与与a ar r垂垂直直。由由于于复复合合运运动动，在在质质点点的的a at t方方向向上

48、上作作用用着着科科里里奥奥利利力力为为2vm2vm，而而管管道道对对质质点点作用着一个反向力，其值为作用着一个反向力，其值为-2vm-2vm。793 检测仪表 当密度为的流体以恒定速度v在管道内流淌时，任何一段长度为x的管道都受到一个大小为Fc的切向科里奥利力，即 Fc=2 vA 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。803 检测仪表 因为质量流量因为质量流量q qm m=vAvA，所以，所以 Fc=2qmx 基于上式，如干脆或间接测量在旋转管道中流淌流体所产生的科里奥利力就可以测得质量流量，这就是科里奥利质量流量传感器的工作原理。813 检测仪表 然而，通过旋转运动

49、产生科里奥利力实现起来比较困难，目前常利用两管摇摆的相位差来反映流经U型管的流量。科氏力的演示试验（教材191图3.137）823 检测仪表 科里奥利质量流量传感器结构原理图科里奥利质量流量传感器结构原理图 然而，通过旋转运动产生科里奥利力实现起来比较困难，目前的传感器均接受振动的方式来产生，下图是科里奥利质量流量传感器结构原理图。833 检测仪表 流流量量传传感感器器的的测测量量管管道道是是两两根根两两端端固固定定平平行行的的U U形形管管，在在两两个个固固定定点点的的中中间间位位置置由由驱驱动动器器施施加加产产生生振振动动的的激激励励能能量量，在在管管内内流流淌淌的的流流体体产产生生科科里

50、里奥奥利利力力，使使测测量量管管两两侧侧产产生生方方向向相相反反的的扭扭曲曲。位位于于U U形形管管的的两两个个直直管管管管端端的的两两个个检检测测器器用用光光学学或或电电磁磁学学方法检测扭曲量以求得质量流量。方法检测扭曲量以求得质量流量。843 检测仪表（2）间接式质量流量计）间接式质量流量计 间接式质量流量计事实上就是组合式质量间接式质量流量计事实上就是组合式质量流量计，它是在管道上串联多个流量计，它是在管道上串联多个(常见的是常见的是两个两个)检测元件检测元件(或仪表或仪表)，建立各自的输出，建立各自的输出信号与流体的体积流量、密度等之间的关信号与流体的体积流量、密度等之间的关系，通过组