《流量检测仪表》课件.ppt

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1、4.7 其它流量计其它流量计转子流量计涡轮流量计涡街流量计弯管流量计超声波流量计冲板式流量计4.7.1 转子流量计转子流量计 又称恒压降变面积流量计，适用于中小流量。检测原理检测原理 流体在锥形管中自下而上流动，其中的浮子（转子）将稳定在某一个位置。A0环状流通面积；AS浮力面积（最大）信号转换信号转换 转子流量计根据显示方式的不同可分为两类：直接指示型的转子流量计电远传转子流量计转子流量计转子流量计LZ系列金属管浮子流量计系列金属管浮子流量计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量的检测；结构简单，使用方便，工作可靠，仪表前直管段长度要求不高；基本误差约为仪

2、表量程的12%，量程比可达101；易受工作介质密度，粘度，纯净度等影响注意节流孔板与转子的区别：a.恒压降 b.b.变截面 4.7.2 涡轮流量计涡轮流量计涡轮流量计是从叶轮流量计（水表）基础上发展起来的；涡轮流量计是从叶轮流量计（水表）基础上发展起来的；当流体流经涡轮时，由于流体的冲击作用，将使涡轮发生旋，转动的频率当流体流经涡轮时，由于流体的冲击作用，将使涡轮发生旋，转动的频率 与流量等相关；与流量等相关；测量出叶轮的转速或频率，就可确定流过管道的流体流量和总量。测量出叶轮的转速或频率，就可确定流过管道的流体流量和总量。涡轮流量计主要由涡轮、导流器、磁电感应转换器、放大与信号变换。涡轮流量

3、计主要由涡轮、导流器、磁电感应转换器、放大与信号变换。磁电感应转换器是将涡轮转换成电脉冲数，这是涡轮流量计的关键部分。磁电感应转换器是将涡轮转换成电脉冲数，这是涡轮流量计的关键部分。叶轮用磁性的不锈钢做，管道外装上传感器，它由磁钢和线圈组成。当叶轮用磁性的不锈钢做，管道外装上传感器，它由磁钢和线圈组成。当叶片转动时周期也改变检测器中磁路的磁阻，使通过感应线圈的磁通量随叶片转动时周期也改变检测器中磁路的磁阻，使通过感应线圈的磁通量随之变化。这样，在感应线圈的两端即感应出脉冲信号。之变化。这样，在感应线圈的两端即感应出脉冲信号。涡轮流量传感器结构示意图 1、一个设计和加工精良的涡轮转子2、流体推动

4、涡轮转子3、一副电磁脉冲发生器精度较高级，常作标准表。量程比较大10：1。适用于清洁介质（一般要装过滤器）。周围不能有强磁场。介质的密度、粘度变化对测量结果有影响。反应迅速，可测脉动流量。涡轮流量计涡轮流量计4.7.3 涡街流量计涡街流量计涡街流量计也称漩涡流量计漩涡流量计有两种：一种是应用自然振荡的卡门漩涡列原理而制成的称为卡门漩涡流量计；另一种是应用强迫振荡的漩涡旋进原理而制成的称为旋进式漩涡流量计60年代末期发展起来的一种较新的流量测量技术。一、检测原理一、检测原理涡街流量计实现流量测量的理论基础是流体力学中著名的“卡门涡街”原理。若在流体中垂直于流向放置一个圆柱体或棱柱体，在它下游两侧

5、就会交替出现漩涡，两侧漩涡的旋转方向相反，并轮流地从柱体上分离出来，这两排平行的非对称的漩涡列称为卡门涡街。漩涡发生体是漩涡流量计的核心。漩涡发生体的形状主要有圆柱形、方柱形和三角柱形，也有组合式的。卡门涡街卡门涡街圆柱体后漩涡发生的频率为：圆柱体后漩涡发生的频率为：V1、V分别为圆柱体两侧的分别为圆柱体两侧的 流体速度和管道流体的平流体速度和管道流体的平 均流速：均流速：m/s；d 圆柱体直径，圆柱体直径，m；m 管道流体的平均流速与圆柱体两侧流速之比。管道流体的平均流速与圆柱体两侧流速之比。m V/V1；如采用三角柱体作为旋涡发生体，其迎流面的边长或宽度如采用三角柱体作为旋涡发生体，其迎流

6、面的边长或宽度为为d，流体的体积流量，流体的体积流量Q为：为：漩涡频率的检测有很多，一般与漩涡发生体形状有关：热电丝圆柱体热敏电阻三角柱压电元件组合式超声波检测元件三角柱涡街流量计由涡街流量传感器和流量显示仪涡街流量计由涡街流量传感器和流量显示仪表两部分构成表两部分构成二、漩涡频率的检测在三角柱的两侧面各有相同的弹性金属膜片，内充硅油，旋涡在三角柱的两侧面各有相同的弹性金属膜片，内充硅油，旋涡引起的压力波动，使两膜片与柱体间构成的电容产生差动变化。引起的压力波动，使两膜片与柱体间构成的电容产生差动变化。其变化频率与旋涡产生的频率相对应，故检测由电容变化频率其变化频率与旋涡产生的频率相对应，故检

7、测由电容变化频率可推算出流量。可推算出流量。(1)电容检测法电容检测法常用涡街频率检测方法：常用涡街频率检测方法：在三角柱中央或其后部插入嵌有压电陶瓷片的杆，杆端为扁平片，在三角柱中央或其后部插入嵌有压电陶瓷片的杆，杆端为扁平片，产生旋涡引起的压力变化作用在杆端而形成弯矩，使压电元件出产生旋涡引起的压力变化作用在杆端而形成弯矩，使压电元件出现相应的电荷。此法技术上比较成熟，应用较多，已有系列化产现相应的电荷。此法技术上比较成熟，应用较多，已有系列化产品。品。(2)应力检测法应力检测法(3)热敏检测法热敏检测法 在圆柱体下端有一段空腔，被隔板分成两侧，中心位置有一根在圆柱体下端有一段空腔，被隔板

8、分成两侧，中心位置有一根细铂丝，它被加热到比所测流体温度略高细铂丝，它被加热到比所测流体温度略高10左右，并保持温左右，并保持温度恒定。产生旋涡引起的压力变化，流体向空控内流动，穿过度恒定。产生旋涡引起的压力变化，流体向空控内流动，穿过空腔将铂丝上的热量带走，铂丝温度下降，电阻值变小。其变空腔将铂丝上的热量带走，铂丝温度下降，电阻值变小。其变化频率与旋涡产生的频率相对应，故可通过测量铂丝阻值变化化频率与旋涡产生的频率相对应，故可通过测量铂丝阻值变化的频率来推算流量。的频率来推算流量。(4)超声检测法超声检测法 在柱体后设置横穿流体的超声波束，流体出现旋涡将使超声波由在柱体后设置横穿流体的超声波

9、束，流体出现旋涡将使超声波由于介质密度变化而折射或散射，使收到的声信号产生周期起伏，于介质密度变化而折射或散射，使收到的声信号产生周期起伏，经放大得到相应于流量变化的脉冲信号。经放大得到相应于流量变化的脉冲信号。涡街频率的检测方法（热阻丝）涡街频率的检测方法（热阻丝）圆柱体表面开有导压孔，与圆柱体内部空腔相通空腔由隔圆柱体表面开有导压孔，与圆柱体内部空腔相通空腔由隔板分成两部分，在隔板的中央部分有板分成两部分，在隔板的中央部分有小孔，在小孔中装有检测小孔，在小孔中装有检测流体流动的铂电阻丝流体流动的铂电阻丝三、涡街流量计的选用三、涡街流量计的选用涡街流量计适用于测量液体、气体、蒸汽的单相介质流

10、量，涡街流量计适用于测量液体、气体、蒸汽的单相介质流量，满管式涡街流量计管径范围满管式涡街流量计管径范围 25mm250mm插入式管径范围插入式管径范围 2502000mm。主要技术性能是：主要技术性能是：雷诺数范围雷诺数范围21047106，介质温度介质温度40+300，介质压力介质压力0，介质流速：介质流速：空气空气 560 m/s，蒸汽，蒸汽 670 m/s，水，水 7m/s，涡街流量计的特点精度高精度高%。量程比量程比100：120：1。几乎不受流体性几乎不受流体性质变化的影响化的影响结构构简单。频率率输出，便于数字化出，便于数字化测量，量，f f与与v v成正比。成正比。涡街流量计4

11、.7.4 弯管流量计弯管流量计流体流过弯曲管道时，因流向改变，产生惯性离心力，弯管外侧压力Pg，会高于其内侧的压力Pd，形成压差P(PPgPd)原理原理流量实用方程为下：流量实用方程为下：或或弯管弯管流量计属于差压式流量测量流量计属于差压式流量测量系统，是利用流体离心力原理测系统，是利用流体离心力原理测量管道内介质流量的仪表，可用量管道内介质流量的仪表，可用于测量气体（焦炉煤气、高炉煤于测量气体（焦炉煤气、高炉煤气等干湿气体），蒸汽，液体各气等干湿气体），蒸汽，液体各种介质。种介质。弯管流量计由传感器，转换器压弯管流量计由传感器，转换器压差变送器及一些管道阀门组成，差变送器及一些管道阀门组成，

12、当流量测量需要温度、压力补偿当流量测量需要温度、压力补偿时还应配备压力变送器、温度变时还应配备压力变送器、温度变送器。送器。弯管流量计测量范围宽，重现性弯管流量计测量范围宽，重现性精度高，无附加压力损失，现场精度高，无附加压力损失，现场免维护，运行费用低，可实现温免维护，运行费用低，可实现温压实时补偿。压实时补偿。MLW-2000系列弯管流量计系列弯管流量计4.7.5 超声波流量计超声波流量计声波在静止流体中的传播速度与流动流体中的传播速度不同。超声波的接收和发射称换能器，换能器既可兼作声波的收和发，也可以分开进行。当前封闭管道用当前封闭管道用USF主要是传播时间法和多主要是传播时间法和多普勒

13、效应法普勒效应法F1发射的超声波先到达发射的超声波先到达 T11)频率差法频率差法 F1、F2 是完全相同的超声探头，安装在管壁外面，通过是完全相同的超声探头，安装在管壁外面，通过电子开关的控制，交替地作为超声波发射器与接收器用。首先电子开关的控制，交替地作为超声波发射器与接收器用。首先由由F1发射出第一个超声脉冲，它通过管壁、流体及另一侧管壁发射出第一个超声脉冲，它通过管壁、流体及另一侧管壁被被F2接收，此信号经放大后再次触发接收，此信号经放大后再次触发F1的驱动电路，使的驱动电路，使F1发射发射第二个声脉冲第二个声脉冲。紧接着，由紧接着，由F2发射超声脉冲，而发射超声脉冲，而F1作接收器，

14、作接收器，可以测得可以测得F1的脉冲重复频率为的脉冲重复频率为f1。同理可以测得。同理可以测得F2的脉冲重复的脉冲重复频率为频率为f2。顺流发射频率。顺流发射频率f1与逆流发射频率与逆流发射频率f 2的频率差的频率差 f与被与被测流速测流速v成正比成正比。F2F1 此法是通过测量顺流和逆流时超声脉冲的重复频率差去此法是通过测量顺流和逆流时超声脉冲的重复频率差去测量流速。测量流速。在单通道法中脉冲重复频率是在一个发射脉冲被接在单通道法中脉冲重复频率是在一个发射脉冲被接收器接收之后，立即发射出一个脉冲，这样以一定频率重复发收器接收之后，立即发射出一个脉冲，这样以一定频率重复发射射，对于顺流和逆流重

15、复发射频率为：，对于顺流和逆流重复发射频率为：多普勒效应是当声源和目标之间有相对运动，会多普勒效应是当声源和目标之间有相对运动，会引起声波在频率上的变化，这种频率变化正比于运动引起声波在频率上的变化，这种频率变化正比于运动的目标和静止的换能器之间的相对速度。的目标和静止的换能器之间的相对速度。2）多普勒法）多普勒法 多普勒法是利用声学多普勒原理确定流体流量多普勒法是利用声学多普勒原理确定流体流量 多普勒效应是奥地利物理学家多普勒效应是奥地利物理学家 Christian Doppler 1842年发现的，通过运动火车的鸣笛声音的高低与火年发现的，通过运动火车的鸣笛声音的高低与火车的速度有关系车的

16、速度有关系 当单色光束入射到运动体上某点时，光波在该点被运当单色光束入射到运动体上某点时，光波在该点被运动体散射，散射光频率与入射光频率相比，产生了正比于动体散射，散射光频率与入射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移，称为物体运动速度的频率偏移，称为多普勒频移多普勒频移。例：多普勒流量计测污水管道内的流体流量，若流体流速为例：多普勒流量计测污水管道内的流体流量，若流体流速为12，发送的声波和流体的流向夹角为，发送的声波和流体的流向夹角为45，发射波的频率为，发射波的频率为1MHz，超声波在水中的速度为，超声波在水中的速度为1482，求发射和接收信号之间，求发射和接收信号之间的频率差？

17、的频率差？已已知知：流流体体的的流流速速（可可视视为为散散射射质质点点的的流流速速），发发射射和和接接收收声声波波与与流流体体的的流流动动方方向向的的夹夹角角 ，超超声声波波在在静静止止水水中中的的传传播播速速度度，发发射射超超声声波波的的频频率率 。故多普勒超声波流量计的频移。故多普勒超声波流量计的频移 为为解解 多普勒超声波流量计的频移公式为多普勒超声波流量计的频移公式为 直式安装直式安装斜插式安装斜插式安装多普勒流量计 4.7.6 冲量式质量流量计 冲量式质量流量计用于测量自由落下的固体粉料的质量流量。冲量式流量计由冲量传感器及显示仪表组成。冲量传感器感受被测介质的冲力，经转换、放大等处理后输出与质量流量成比例的标准信号，其工作原理如图所示。1冲板；2冲板轴；3物料；4输送机