自动检测技术及仪表控制系统课件(第六章)上课讲义.ppt

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1、自动检测技术及仪表控制系统课件(第六章)流量测量技术和仪表的应用领域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、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）等蒸汽）及含能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等生物技术 交通运输 环保工程 空气污染空气污染(烟废气排放烟废气排放 )、水污染、水污染管道输送 6.1 流量检测的基本概念流量的概念和单位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流体的

2、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。此流量又称瞬可认为在此期间的流动是稳定的。此流量又称瞬时流量。时流量。流体数量以体积表示称为体积流量，流体数量以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。质量表示称为质量流量。单位：m3/s单位：Kg/s6.1 流量检测的基本概念累积流量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流量或流过总量，它是体积流量或质量流量在该段时间中

3、的积分，表示为：时间中的积分，表示为：单位：m3单位：Kg6.1 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及流量计分类流量检测方法可以归为流量检测方法可以归为体积流量检测体积流量检测和和质量流量检质量流量检测测两种方式，前者测得流体的体积流量值，后者可两种方式，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。以直接测得流体的质量流量值。测量流量的仪表称为测量流量的仪表称为流量计流量计，测量流体总量的仪表，测量流体总量的仪表称为称为计量表或总量计计量表或总量计。流量计通常由流量计通常由一次装置一次装置和和二次仪表二次仪表组成。一次装置组成。一次装置安装于流道的内部或外部

4、，根据流体与之相互作用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，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。应的流量值大小。6.1 流量检测的基本概念流量计的分类流量计的分类体积流量计体积流量计容积式流量计容积式流量计差压式流量计差压式流量计速度式流量计速度式流量计质量流量计质量流量计推导式质量流量计推导式质量流量计直接式质量流量计直接式质量流量计类型类型测量原理测量原理主要仪表主要仪表工作原理工作原理 速度式速度式流量计流量计测量流体在管测

5、量流体在管道内的流速道内的流速差压流量计差压流量计应用流体动压能和静压能转换的原理检应用流体动压能和静压能转换的原理检测流量测流量转子流量计转子流量计应用改变节流面积的方法检测流量应用改变节流面积的方法检测流量涡轮流量计涡轮流量计 采采用用多多叶叶片片的的转转子子（涡涡轮轮）感感受受流流体体平平均流速从而推导出流量或总量的仪表均流速从而推导出流量或总量的仪表电磁流量计电磁流量计根据法拉第电磁感应定律制成的测量导根据法拉第电磁感应定律制成的测量导电液体的仪表电液体的仪表 容积式容积式流量计流量计 测量单位时间测量单位时间内所排出的流内所排出的流体固定容积的体固定容积的数目数目椭圆齿轮流量计椭圆齿

6、轮流量计活塞式流量计活塞式流量计质量式质量式流量计流量计 测量单位时间测量单位时间内所排出的流内所排出的流体的质量体的质量角动量式角动量式陀螺式陀螺式科里奥利式科里奥利式6.1 流量检测的基本概念特性特性1 1：流量范围及范围度：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。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，一般表达为某数与达为某数与 1 1 之比，流

7、量计范围度的大小受仪表之比，流量计范围度的大小受仪表的原理与结构所限制。的原理与结构所限制。6.1 流量检测的基本概念特性特性2 2：测量精确度和误差：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。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，可以参照有关规定合成，这种合成的估算很复杂，可以参照有关规定计

8、算。计算。6.1 流量检测的基本概念特性特性3 3：压力损失：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，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。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各种流量计的压力损失大小是仪表选型的一个重要指标。指标。6.2体积流量检测方法1 1、容积式流量计、容积式流量计容积式流量计是直接根据容积式流量计是直接根据排出体积排出体积进行流量累计的进行流量累计的仪表，它利用仪表，它利用运动元件的往复次数运动元件的往复次数或或转速与流体的转速与

9、流体的连续排出量成比例连续排出量成比例对被测流体进行连续的检测。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，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。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：组成：容积式流量计由测量室、运动部件、传动和显示部容积式流量计由测量室、运动部件、传动和显示部件组成。件组成。它的测量主体为具有固定标准

10、容积的测量室，测量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。室由流量计内部的运动部件与壳体构成。按运动部件分类：按运动部件分类：往复运动和旋转运动两种形式。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。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。量计、腰轮流量计等。6.2 体积流量检测方法(1)(1)椭圆齿轮流量计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。齿轮和

11、仪表壳体构成。6.2 体积流量检测方法两个椭圆齿轮两个椭圆齿轮 A A、B B在进出口流体压力差的作用下，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。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。的固定容积内的流体一份份地排出。齿轮的转数可以通过机械的或其他的方式测出，从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。而可以得知流体总流量。两个齿轮每转动一圈，流量计将排出两个齿轮每转动一圈，流量计将排出 4 4 个半月形个半月形

12、容积的流体。通过椭圆齿轮流量计的流体总量可表容积的流体。通过椭圆齿轮流量计的流体总量可表示为：示为：Q=4nVQ=4nV0 06.2 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。椭圆齿轮流量计适用于高粘度液体的测量。流量计基本误差为流量计基本误差为0.2%0.5%；范围度为范围度为10:1；工作温度要低于工作温度要低于120，以防止齿轮卡死。，以防止齿轮卡死。在使用时要注意防止齿轮的磨损与腐蚀，以延长仪在使用时要注意防止齿轮的磨损与腐蚀，以延长仪表寿命。表寿命。6.2 体积流量检测方法(2)(2)腰轮流量计腰轮流量计与椭圆齿轮流量计类似与椭圆齿轮流量计类似工作原理如图所示：工作原理如

13、图所示：6.2体积流量检测方法(3)(3)皮膜式家用煤气表皮膜式家用煤气表结构简单、维护方便、价廉、精确度结构简单、维护方便、价廉、精确度2%2%6.2 体积流量检测方法容积式流量计的安装与使用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。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。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。于流量计下游。为维护方便需

14、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。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；仪表要定期清洗规定范围时应对流量值进行修正；仪表要定期清洗和检定。和检定。6.2 体积流量检测方法2 2、差压式流量计、差压式流量计差压式流量计基于在流通管道上设置流动阻力件，差压式流量计基于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

15、差与流体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。求得流体流量。最常用的差压式流量计是由产生差压的装置和差压最常用的差压式流量计是由产生差压的装置和差压计组合而成。计组合而成。产生差压的装置有多种型式，包括节流装置：如孔产生差压的装置有多种型式，包括节流装置：如孔板、喷嘴、文丘利管等，以及动压管、均速管、弯板、喷嘴、文丘利管等，以及动压管、均速管、弯管等。其他型式的差压式流量计还有靶式流量计、管等。其他型式的差压式流量计还有靶式流量计、浮子流量计等。浮子流量计等。差压式流量计基于流体在通过设

16、置于流通管道上的流差压式流量计基于流体在通过设置于流通管道上的流动阻力件时产生的压力差与流体流量之间的确定关系，通动阻力件时产生的压力差与流体流量之间的确定关系，通过测量差压值求得流体流量。过测量差压值求得流体流量。1.1.节流式流量计节流式流量计1-1-节流元件节流元件 2-2-引压管路引压管路3-3-三阀组三阀组 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 流体流动的伯努利方程就是流体运动的能量方程，其含义是：在流体流体流动的伯努利方程就是流体运动的能量方程，其含义是：在流体运动过程中，不同性质的机械能可以相互转换，但总的机械能守恒。运动过程中，不同性质的机械能

17、可以相互转换，但总的机械能守恒。差压式流量计正是利用了压能与动能的转换和守恒原理而测量流量的，差压式流量计正是利用了压能与动能的转换和守恒原理而测量流量的，它由节流装置、引压管路、差压计和流量显示器它由节流装置、引压管路、差压计和流量显示器4 4部分组成，部分组成，节流现象与节流装置节流现象与节流装置 节流现象：节流现象：在管道中安装节流装置，由于流通截面的变化，节流装在管道中安装节流装置，由于流通截面的变化，节流装置前后流体的静压力不同，此压差与流体的流量有关，流量越大，压置前后流体的静压力不同，此压差与流体的流量有关，流量越大，压差越大。只要设法求出静压差值，就可求出流量的大小。利用这一现

18、差越大。只要设法求出静压差值，就可求出流量的大小。利用这一现象制成的流量计称差压式流量计或节流式流量计。象制成的流量计称差压式流量计或节流式流量计。节流装置节流装置：包括节流元件和取压装置。包括节流元件和取压装置。节流元件：节流元件：直接安装在流经封闭管道的流体中的阻力元件，使流体产直接安装在流经封闭管道的流体中的阻力元件，使流体产生局部收缩。常用的节流元件有孔板、喷嘴和文丘里管。生局部收缩。常用的节流元件有孔板、喷嘴和文丘里管。6.2 体积流量检测方法流体流动的伯努利方程流体流动的伯努利方程:流体流动的连续性方程流体流动的连续性方程:能量守恒能量守恒质量守恒质量守恒2.2.流量基本方程式流量

19、基本方程式 根据流体力学的伯努利方程和流体的连续性方程，可以推导出根据流体力学的伯努利方程和流体的连续性方程，可以推导出流量与压差之间的流量方程式，即：流量与压差之间的流量方程式，即：流流量量系系数数，与与节节流流装装置置结结构构、取取压压方方式式、孔孔口口截截面面积积与与管管道道截面积之比、雷诺数截面积之比、雷诺数ReRe、孔口边缘锐度、管壁粗糙度等因素有关；孔口边缘锐度、管壁粗糙度等因素有关；膨膨胀胀校校正正系系数数，对对不不可可压压缩缩液液体体为为1 1，对对可可压压缩缩流流体体11，使使用用时查阅有关手册；时查阅有关手册；节流装置的开孔截面积；节流装置的开孔截面积；节流装置前后实际测得

20、的压差；节流装置前后实际测得的压差；节流装置前的流体密度。节流装置前的流体密度。差压式流量计差压式流量计测量对象：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；测量对象：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温；工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温；管径方面：从几毫米到几米；管径方面：从几毫米到几米；流动条件：亚音速流、临界流、脉动流流动条件：亚音速流、临界流、脉动流历史悠久、技术成熟、应用最广泛。历史悠久、技术成熟、应用最广泛。节流式特点：节流式特点：结构简单、使用寿命长，适应能力强，结构简单、使用寿命长，适应能力强，几乎能测量各种工况下的流量。几乎能测量各

21、种工况下的流量。差压式流量计 孔板引压管差压计差压式流量计分类表差压式流量计分类表 分类原则分类原则 分分 类类 类类 型型 按产生差压按产生差压的作用原理的作用原理分类分类1 1）节流式；）节流式；2 2）动压头式；）动压头式；3 3）水力阻力式；）水力阻力式；4 4）离心式；）离心式；5 5）动压增益式；）动压增益式；6 6）射流式）射流式按结构形式按结构形式分类分类1 1）标准孔板；）标准孔板；2 2）标准喷嘴；）标准喷嘴；3 3）经典文丘里管；）经典文丘里管；4 4）文丘里）文丘里喷嘴；喷嘴；5 5）锥形入口孔板；）锥形入口孔板；6 6）1/41/4圆孔板；圆孔板；7 7）圆缺孔板；）

22、圆缺孔板；8 8）偏心孔板；）偏心孔板；9 9）楔形孔板；）楔形孔板；1010）整体（内藏）孔板；）整体（内藏）孔板；1111）线性孔板；线性孔板；1212）环形孔板；）环形孔板；1313）道尔管；）道尔管；1414）罗洛斯管；）罗洛斯管；1515）弯管；）弯管；1616）可换孔板节流装置；）可换孔板节流装置；1717）临界流节流装置）临界流节流装置按用途分类按用途分类1 1）标准节流装置；）标准节流装置；2 2）低雷诺数节流装置；）低雷诺数节流装置；3 3）脏污流节流）脏污流节流装置；装置；4 4）低压损节流装置；）低压损节流装置；5 5）小管径节流装置；）小管径节流装置；6 6）宽范）宽范

23、围度节流装置；围度节流装置；7 7）临界流节流装置；）临界流节流装置；差压式流量计组成差压式流量计组成节流装置节流装置：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与流量成开方关系。流量成开方关系。引压导管引压导管：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送器。器。差压变送器差压变送器：产生的差压转换为标准电信号（：产生的差压转换为标准电信号（4-20mA4-20mA）。）。标准节流元件标准节流元件标准孔板标准孔板结构简单，安装方便，适合大流量的测量结构简单，安装方便，适合大流量的测量标准喷嘴标准喷嘴标准文丘里管标准文

24、丘里管结构复杂，压力损失比孔板小结构复杂，压力损失比孔板小节流式流量计节流式流量计结构图1-夹持件夹持件6差压变送器差压变送器2节流件节流件7防冻式隔离器防冻式隔离器3针型阀针型阀8法兰法兰4支撑杆支撑杆9螺栓螺栓5导压管导压管10管道管道一体化差压式流量计节流孔板与节流装置a.a.流体必须是牛顿流体，在物理学和热力学上是均流体必须是牛顿流体，在物理学和热力学上是均匀的、单相的，或者可认为是单相的流体匀的、单相的，或者可认为是单相的流体 。b.b.流体必须充满管道和节流装置且连续流动，流流体必须充满管道和节流装置且连续流动，流经节流件前流动应达到充分紊流，流束平行于管道经节流件前流动应达到充分

25、紊流，流束平行于管道轴线且无旋转，流经节流件时不发生相变。轴线且无旋转，流经节流件时不发生相变。c.c.流动是稳定的或随时间缓变的流动是稳定的或随时间缓变的 。节流装置节流装置 标准节流装置的适用条件标准节流装置的适用条件标准节流元件的结构形式标准节流元件的结构形式a.a.标准孔板标准孔板 标准孔板是一块具有与管道同标准孔板是一块具有与管道同心圆形开孔的圆板，迎流一侧是有心圆形开孔的圆板，迎流一侧是有锐利直角入口边缘的圆筒形孔，顺锐利直角入口边缘的圆筒形孔，顺流的出口呈扩散的锥形。流的出口呈扩散的锥形。结构简单，加工方便，价格便宜结构简单，加工方便，价格便宜 压力损失较大，测量精度较低，压力损

26、失较大，测量精度较低，只适用于洁净流体介质，测量大管只适用于洁净流体介质，测量大管径高温高压介质时，孔板易变形。径高温高压介质时，孔板易变形。标准孔板 孔板流量计示意图简易可换孔板节流装置普通可换孔板节流装置高级可换孔板节流装置b.b.标准喷嘴标准喷嘴 标准喷嘴是一种以管道轴线为中心线的旋转对称体，主标准喷嘴是一种以管道轴线为中心线的旋转对称体，主要由入口圆弧收缩部分与出口圆筒形喉部组成，要由入口圆弧收缩部分与出口圆筒形喉部组成，有有ISAl932ISAl932喷喷嘴和长径喷嘴两种型式嘴和长径喷嘴两种型式。ISA1932喷嘴长径喷嘴喷嘴c.c.文丘里管文丘里管 文丘里管有两种标准型式：经典文丘

27、里管与文丘里管有两种标准型式：经典文丘里管与文丘里喷嘴。文丘里管压力损失最低，有较高文丘里喷嘴。文丘里管压力损失最低，有较高的测量精度，对流体中的悬浮物不敏感，可用的测量精度，对流体中的悬浮物不敏感，可用于污脏流体介质的流量测量，在大管径流量测于污脏流体介质的流量测量，在大管径流量测量方面应用的较多。但尺寸大、笨重，加工困量方面应用的较多。但尺寸大、笨重，加工困难，成本高，一般用在有特殊要求的场合。难，成本高，一般用在有特殊要求的场合。文丘利管LGWT-T文丘利式差压流量计节流装置的取压方式节流装置的取压方式 根据节流装置取压口位置可将取压方式分为根据节流装置取压口位置可将取压方式分为理论取压

28、、角接取压、法兰取压、径距取压与损理论取压、角接取压、法兰取压、径距取压与损失取压五种失取压五种:节流装置的取压方式节流装置的取压方式法法法法兰兰取取取取压压装置装置装置装置 目前广泛采用的是角接取压法，其次是法兰取压法。目前广泛采用的是角接取压法，其次是法兰取压法。角接取压法比较简便，容易实现环室取压，测量精度较高。角接取压法比较简便，容易实现环室取压，测量精度较高。法兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度法兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取压法低些。较角接取压法低些。角接取角接取角接取角接取压压装置装置装置装置 环室取压环室取压 单独钻孔取压单独钻孔取压 法

29、兰取压法兰取压 环室取压环室取压 标准孔板取压方式标准孔板取压方式 标准喷嘴取压方式标准喷嘴取压方式 取压方式测量管道条件测量管道条件 测量管道截面应为圆形，节流件及取压装置安装测量管道截面应为圆形，节流件及取压装置安装在两圆形直管之间。节流件附近管道的圆度应符合标在两圆形直管之间。节流件附近管道的圆度应符合标准中的具体规定。准中的具体规定。当现场难以满足直管段的最小长度要求或有扰当现场难以满足直管段的最小长度要求或有扰动源存在时，可考虑在节流件前安装流动整流器，动源存在时，可考虑在节流件前安装流动整流器，以消除流动的不对称分布和旋转流等情况。安装位以消除流动的不对称分布和旋转流等情况。安装位

30、置和使用的整流器型式在标准中有具体规定。置和使用的整流器型式在标准中有具体规定。非标准节流装置非标准节流装置a.1/4圆喷嘴b.锥形入口孔板c.圆缺孔板6.2 体积流量检测方法(1)(1)节流式流量计节流式流量计优点：结构简单，无可动部件；可靠性较高；复现优点：结构简单，无可动部件；可靠性较高；复现性能好；适应性较广，它适用于各种工况下的单相性能好；适应性较广，它适用于各种工况下的单相流体，适用的管道直径范围宽，可以配用通用差压流体，适用的管道直径范围宽，可以配用通用差压计；装置已标准化。计；装置已标准化。缺点：安装要求严格；流量计前后要求较长直管段；缺点：安装要求严格；流量计前后要求较长直管

31、段；测量范围窄，一般范围度为测量范围窄，一般范围度为3:1 3:1；压力损失较大；压力损失较大；对于较小直径的管道测量比较困难对于较小直径的管道测量比较困难 ；精确度不够；精确度不够高高(1%2%)。6.2 体积流量检测方法(2)(2)靶式流量计靶式流量计在管流中垂直于流动方向在管流中垂直于流动方向安装一圆盘形阻挡件，称安装一圆盘形阻挡件，称之为之为“靶靶”。流体经过时，。流体经过时，由于受阻将对靶产生作用由于受阻将对靶产生作用力，此作用力与流速之间力，此作用力与流速之间存在着一定关系。通过测存在着一定关系。通过测量靶所受作用力，可以求量靶所受作用力，可以求出流体流量。出流体流量。6.2 体积

32、流量检测方法特点：特点：靶式流量计结构比较简单，维护方便，不易堵塞，靶式流量计结构比较简单，维护方便，不易堵塞，适于测量高粘度、高脏污及有悬浮固体颗粒介质的适于测量高粘度、高脏污及有悬浮固体颗粒介质的流量。流量。其缺点是压力损失大，测量精度不太高。目前靶式其缺点是压力损失大，测量精度不太高。目前靶式流量计的配用管径为流量计的配用管径为15200mm系列，正常情况下系列，正常情况下测量精确度可达测量精确度可达1%，范围度为，范围度为3:1。6.2 体积流量检测方法(3)(3)浮子流量计浮子流量计浮子流量计也是利用浮子流量计也是利用节流原理节流原理测量流体的流量，测量流体的流量，但它的差压值基本保

33、持不变，是通过节流面积的但它的差压值基本保持不变，是通过节流面积的变化反映流量的大小，故又称变化反映流量的大小，故又称恒压降变截面恒压降变截面流量流量计，也有称作转子流量计。计，也有称作转子流量计。浮子流量计可以测量多种介质的流量，更适用于浮子流量计可以测量多种介质的流量，更适用于中小管径、中小流量和较低雷诺数的流量测量。中小管径、中小流量和较低雷诺数的流量测量。转子流量计基本上由两部分组成：一个是由下往转子流量计基本上由两部分组成：一个是由下往上逐渐扩大的锥形管；另一个是放在锥形管内可上逐渐扩大的锥形管；另一个是放在锥形管内可自由运动的转子。自由运动的转子。6.2 体积流量检测方法与差压流量

34、计与差压流量计的区别？的区别？在节流面积不变的条件下，在节流面积不变的条件下，以节流元件前后的压差变化以节流元件前后的压差变化来反映流量的大小来反映流量的大小转子流量计玻璃转子流量计玻璃转子流量计1、接管2、螺帽3、“0”型密封圈4、下止5、浮子6、锥管7、标尺度8、上止档测量原理测量原理变面积法的基本流量方程式，由分析转子的受力情况推导出来。变面积法的基本流量方程式，由分析转子的受力情况推导出来。作用在转子上的力有：作用在转子上的力有：转子本身垂直向下的重力转子本身垂直向下的重力F1 流体对转子所产生的垂直向上的浮力流体对转子所产生的垂直向上的浮力F2 流体作用在转子上的向上冲力流体作用在转

35、子上的向上冲力F3根据转子的平衡条件，可得：根据转子的平衡条件，可得：在在P一定的情况下，流过转子流量计的流量和转子与锥形管间环隙一定的情况下，流过转子流量计的流量和转子与锥形管间环隙面积面积A0有关有关.由于锥形管由下往上逐渐扩大，所以由于锥形管由下往上逐渐扩大，所以A0是与转子浮起的高度是与转子浮起的高度有关的。有关的。流量方程式流量方程式根据转子浮起的高度可以判断被测介质的流量大小，表示为：根据转子浮起的高度可以判断被测介质的流量大小，表示为：其中：其中：与转子形状、尺寸、材料、流体流动状态有关。当转子的材料和与转子形状、尺寸、材料、流体流动状态有关。当转子的材料和形状尺寸确定后，流体的

36、流量与流体的密度有关，因此，流量计的刻形状尺寸确定后，流体的流量与流体的密度有关，因此，流量计的刻度特性与被测流体的工况有密切关系。度特性与被测流体的工况有密切关系。转子流量计的指示值修正修修正正原原因因：转转子子流流量量计计是是一一种种非非标标准准化化仪仪表表，可可按按照照实实际际被被测测介介质质进进行行刻刻度度。仪仪表表为为便便于于成成批批生生产产，是是在在工工业业基基准准状状态态（20，0.10133MPa）下下用用水水或或空空气气作作为为介介质质进进行行刻刻度度的的。所所以以，在在实实际际使使用用时时，如如果果被被测测介介质质的的密密度度和和工工作作状状态态不不同同，必必须须对对流流量

37、量指指式式值值按按照实际被测介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行修正。照实际被测介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行修正。液体流量测量时的修正液体流量测量时的修正 被测介质为水时，被测介质为水时，如如果果使使用用时时被被测测介介质质不不是是水水，则则由由于于密密度度的的不不同同必必须须对对流流量量刻刻度度进进行行修修正正或或重重新新标标定定。对对一一般般液液体体介介质质来来说说，温温度度和和压压力力的的改改变变对对密密度度的的影影响响不不大大。如如果果被被测测介介质质的的粘粘度度与与水水的的粘粘度度相相差差不不大大（不不超超过过0.03PaS），），可近似认为可近似认为 是常数，则

38、有是常数，则有液体流量的修正液体流量测量时的修正将上两式相除，整理后得：转转子子流流量量计计用用来来测测量量气气体体时时，制制造造厂厂是是在在工工业业基基准准状状态态（293K，0.10133MPa绝绝对对压压力力）下下用用空空气气进进行行标标定定的的。对对于于非非空空气气介介质质在在不同于上述基准状态下测量时，要进行校正。不同于上述基准状态下测量时，要进行校正。已已知知仪仪表表显显示示刻刻度度为为Q0，要要计计算算实实际际工工作作介介质质流流量量时时，可可按按下下式式修正：修正：气体流量测定时的修正气体流量测定时的修正蒸汽流量测量时的换算蒸汽流量测量时的换算 转转子子流流量量计计用用来来测测

39、量量水水蒸蒸气气流流量量时时，若若将将蒸蒸汽汽流流量量换换算算为为水水流流量量，可可按按下式计算：下式计算：用一个用水标定的转子流量计来测量苯的流量，流量计的读数用一个用水标定的转子流量计来测量苯的流量，流量计的读数为为28 m28 m3 3/h/h，已知转子密度为，已知转子密度为7920 kg/m7920 kg/m3 3的不锈钢，苯的密度为的不锈钢，苯的密度为0.831 kg/L0.831 kg/L，求苯的实际流量是多少？，求苯的实际流量是多少？例例已知：已知：s s=1 kg/L=1 kg/L，y y=0.831 kg/L=0.831 kg/L，z z=7.92=7.92 kg/Lkg/L

40、，Q Q0 0=28 m=28 m3 3/h/h，代入修正公式可得：，代入修正公式可得：解所以苯的实际流量是所以苯的实际流量是31.08m31.08m3 3/h/h。6.2 体积流量检测方法浮子流量计安装示意浮子流量计安装示意6.2 体积流量检测方法特点：特点：结构简单，使用维护方便，对仪表前后直管段长结构简单，使用维护方便，对仪表前后直管段长度要求不高，压力损失小而且恒定，测量范围比度要求不高，压力损失小而且恒定，测量范围比较宽，刻度为线性。较宽，刻度为线性。浮子流量计测量精确度为浮子流量计测量精确度为22%左右。但仪表测量左右。但仪表测量受被测介质的密度、粘度、温度、压力、纯净度受被测介质

41、的密度、粘度、温度、压力、纯净度影响，还受安装位置的影响。影响，还受安装位置的影响。6.2 体积流量检测方法3 3、速度式流量计、速度式流量计速度式流量计的测量原理均基于与流体流速有关的速度式流量计的测量原理均基于与流体流速有关的各种物理现象，仪表的输出与流速有确定的关系，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。即可知流体的体积流量。典型的速度式流量计：典型的速度式流量计：涡轮流量计涡轮流量计涡街流量计涡街流量计电磁流量计电磁流量计超声流量计超声流量计6.2 体积流量检测方法(1)(1)涡轮流量计涡轮流量计可以测量气体、液体流量，但要求被测介质洁净，可以测量气体、液体

42、流量，但要求被测介质洁净，并且不适用于粘度大的液体测量。并且不适用于粘度大的液体测量。它的测量精度较高，一般为它的测量精度较高，一般为 0.5 0.5 级，在小范围内级，在小范围内误差可以误差可以0.1%0.1%；由于仪表刻度为线性，范围度；由于仪表刻度为线性，范围度可达可达(10-20)(10-20):1:1；输出频率信号便于远传及与计；输出频率信号便于远传及与计算机相连；仪表有校宽的工作温度范围算机相连；仪表有校宽的工作温度范围(-200-400(-200-400)，可耐较高工作压力，可耐较高工作压力(10MPa)(10MPa)。缺点缺点:制造困难，成本高。制造困难，成本高。场合场合:通常

43、涡轮流量计主要用于量精度要求高、流量变通常涡轮流量计主要用于量精度要求高、流量变化快的场合，还用作标定其他流量的标准仪表。化快的场合，还用作标定其他流量的标准仪表。6.2 体积流量检测方法6.2 体积流量检测方法(2)(2)涡街流量计涡街流量计属旋涡流量计类型，它是利用流体振荡的原理进行属旋涡流量计类型，它是利用流体振荡的原理进行流量测量。流量测量。当流体流过非流线型阻挡体时会产生稳定的旋涡列，当流体流过非流线型阻挡体时会产生稳定的旋涡列，旋涡的产生频率与流体流速有着确定的对应关系，旋涡的产生频率与流体流速有着确定的对应关系，测量频率的变化，就可以得知流体的流量。测量频率的变化，就可以得知流体

44、的流量。涡街流量计涡街流量计6.2 体积流量检测方法涡街流量计的组成及流量方程式涡街流量计的组成及流量方程式涡街流量计的测量主体是旋涡发生体。旋涡发生体是一个具有非流涡街流量计的测量主体是旋涡发生体。旋涡发生体是一个具有非流线型截面的柱体垂直插于流通截面内。当流体流过旋涡发生体时，线型截面的柱体垂直插于流通截面内。当流体流过旋涡发生体时，在发生体两侧会交替地产生旋涡，并在它的下游形成两列不对称的在发生体两侧会交替地产生旋涡，并在它的下游形成两列不对称的旋涡列。旋涡列。当每两个旋涡之间的纵向距离当每两个旋涡之间的纵向距离 h h 和涡列间横向距离和涡列间横向距离 L L 满足一定的满足一定的关系

45、，即关系，即 h/L=0.281 h/L=0.281 时，这两个旋涡列将是稳定的，称之为时，这两个旋涡列将是稳定的，称之为“卡门涡街卡门涡街”。稳定的旋涡产生频率。稳定的旋涡产生频率 f f 与旋涡发生体处的流速与旋涡发生体处的流速 v v 有有确定的关系：确定的关系：6.2 体积流量检测方法三角柱体涡街检测器原理示意图三角柱体涡街检测器原理示意图旋涡频率采用热敏电阻检测方式，在三角柱体的迎流面对称旋涡频率采用热敏电阻检测方式，在三角柱体的迎流面对称地嵌入两个热敏电阻，通入恒定电流加热电阻，使其温度稍地嵌入两个热敏电阻，通入恒定电流加热电阻，使其温度稍高于流体，在交替产生的旋涡的作用下，两个电

46、阻被周期地高于流体，在交替产生的旋涡的作用下，两个电阻被周期地冷却，使其阻值改变，阻值的变化由桥路测出，即可测得旋冷却，使其阻值改变，阻值的变化由桥路测出，即可测得旋涡产生频率，从而测知流量。涡产生频率，从而测知流量。6.2体积流量检测方法涡街流量计的特点：涡街流量计的特点：涡街流量计适用于气体、液体和蒸汽介质的流量测涡街流量计适用于气体、液体和蒸汽介质的流量测量，其测量几乎不受流体参数（温度、压力、密度、量，其测量几乎不受流体参数（温度、压力、密度、粘度）变化的影响。粘度）变化的影响。涡街流量计在仪表内部无可动部件，使用寿命长；涡街流量计在仪表内部无可动部件，使用寿命长；压力损失小；输出为频

47、率信号；有较宽的范围度压力损失小；输出为频率信号；有较宽的范围度 30:1；测量精度也比较高，为；测量精度也比较高，为0.5%1%。它是一种正在得到广泛应用的流量仪表。它是一种正在得到广泛应用的流量仪表。不足：流体流速分布情况和脉动情况将影响测量准不足：流体流速分布情况和脉动情况将影响测量准确度，旋涡发生体被沾污也会引起误差。确度，旋涡发生体被沾污也会引起误差。6.2 体积流量检测方法(3)(3)电磁流量计电磁流量计对于具有导电性的液体介对于具有导电性的液体介质，可以用电磁流量计测质，可以用电磁流量计测量流量。电磁流量计基于量流量。电磁流量计基于电磁感应原理，导电流体电磁感应原理，导电流体在磁

48、场中垂直于磁力线方在磁场中垂直于磁力线方向流过，在流通管道两侧向流过，在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，的电极上将产生感应电势，感应电势的大小与流体速感应电势的大小与流体速度有关，通过测量此电势度有关，通过测量此电势可求得流体流量。可求得流体流量。电磁流量计原理图电磁流量计原理图MKULC2100MKULC2100系列电磁流量计系列电磁流量计 电磁流量计智能旋进流量器智能旋进流量器(1)(1)测量原理和结构测量原理和结构 电磁流量计是基于电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理法拉第电磁感应原理制成的一种流量计。制成的一种流量计。当被测导电流体在磁场中沿垂直磁力线方向流动而切割磁力线当被测导电流

49、体在磁场中沿垂直磁力线方向流动而切割磁力线时，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，此电势与流速成正比。电势与流速成正比。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 ；uu流体平均流速；流体平均流速；EE感应电势。感应电势。测量介质：导电介质测量介质：导电介质流速范围：流速范围：0.310m/s测量精度：测量精度：0.5%FS1.0%FS显示方式：显示方式：LCD显示瞬时流量，累积流量。显示瞬时流量，累积流量。介质温度：介质温度：070；090；0150（可选）（可选）压力：压力：1.6

50、Mpa；2.5Mpa；6.4Mpa；16Mpa；25Mpa；32Mpa输出信号：频率输出输出信号：频率输出02kHz，电压输出，电压输出15V，电流输出，电流输出4-20mA；RS-485串行接口串行接口断电数据保存时间：断电数据保存时间：10年年电源：电源：220VAC15%24VDC5%（可选）（可选）平均无故障工作时间：平均无故障工作时间：MTBF=30000h防护等级：防护等级：IP67、IP68（只适用于分体型）（只适用于分体型）衬里材料：聚氨脂橡胶、氯丁橡胶、聚四氟乙烯、衬里材料：聚氨脂橡胶、氯丁橡胶、聚四氟乙烯、F46。电极材料：电极材料：316L，哈氏合金，哈氏合金HB；哈氏合