6章-流量的测量解析优秀PPT.ppt

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1、6.16.1概述概述6.26.2差压式流量计差压式流量计6.36.3转子流量计转子流量计6.46.4靶式流量计靶式流量计6.56.5速度式流量速度式流量计计6.66.6容积式流量计容积式流量计6.76.7质量质量流量流量计计6.86.8流量校验系统流量校验系统6.96.9流量计的应用流量计的应用第第6 6章章 流量的测量流量的测量6.1 概述6.1.2 流量计的分类流量计的分类重点：流量的概念。难点：流量的计算公式。重点：流量的测量方法。难点：流量计的测量特性。6.1.1 流量的概念流量的概念6.1.1 基本概念基本概念1）流量定义）流量定义流量：流量：单位时间内流经管道单位时间内流经管道(通

2、道通道)中某截面的流淌介质的中某截面的流淌介质的数量数量体积流量体积流量 单位时间内通过某截面的流体的体积，用符号单位时间内通过某截面的流体的体积，用符号qv表表示，单位为示，单位为m3/s。定义式定义式:A：管道截面积：管道截面积 假如流体在该截面上的流速到处相等，则可简写为假如流体在该截面上的流速到处相等，则可简写为 质量流量质量流量 单位时间内通过某截面的流体的质量，用符号单位时间内通过某截面的流体的质量，用符号qm表示，表示，单位为单位为kgs。定义式定义式:假如流体在该截面上的密度和流速到处相等，则质假如流体在该截面上的密度和流速到处相等，则质量流量可简写为量流量可简写为 体积流量与

3、质量流量关系体积流量与质量流量关系流体总量流体总量 在某段时间内流体通过的体积或质量总量称为累积流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。量或流过总量。描述式：描述式：留意：留意：对于流淌体系，压力和温度的变更将引起流体密度的变对于流淌体系，压力和温度的变更将引起流体密度的变更。更。液体：液体：T=10 1气体：气体：T=10（或（或 p=10kg）32）流量检测计的构成、检测方法和分类）流量检测计的构成、检测方法和分类 构成构成 流量计通常由一次装置和二次仪表组成。流量计通常由一次装置和二次仪表组成。一次装置一次装置 安装于流道的内部或外部，依据流体与之相互作用安装于流道

4、的内部或外部，依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，一次装置亦称流量传感器。一次装置亦称流量传感器。二次仪表（显示仪表）二次仪表（显示仪表）接受一次装置的输出信号，给出相应的流量值大小。接受一次装置的输出信号，给出相应的流量值大小。方法分类方法分类流量流量检测检测体积体积流量流量质量质量流量流量干脆法干脆法(容积容积)间接法间接法 干脆法干脆法(推导法推导法)间接法间接法(速度速度)测定单位时间内排出的标测定单位时间内排出的标准固定体积的数量。准固定体积的数量。测定管道内流体平均流速，测定管道内流体平均流速，并乘以管道截

5、面积。并乘以管道截面积。检测元件输出信号干脆反映质检测元件输出信号干脆反映质量流量。量流量。同时测量两个相关参数，通过运同时测量两个相关参数，通过运算求取质量流量算求取质量流量 速度式速度式差压式差压式依据流体力学理论，通过截依据流体力学理论，通过截流元件前后压差反映流量。流元件前后压差反映流量。a.体积流量测量方法分类表体积流量测量方法分类表b.质量流量测量方法分类表质量流量测量方法分类表类类 别别仪表名称仪表名称体积体积流量流量计计容积式流容积式流量计量计椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、旋转活塞式等式流量计、旋转活塞式等差压式流差压式流量计量计节流

6、式流量计、均速管流量计、弯管节流式流量计、均速管流量计、弯管流量计、靶式流量计、浮子流量计等流量计、靶式流量计、浮子流量计等速度式流速度式流量计量计涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等计、超声波流量计等类类 别别仪表名称仪表名称质量质量流量流量计计间接式质间接式质量流量计量流量计体积流量经密度补偿或温度、体积流量经密度补偿或温度、压力补偿求得质量流量等压力补偿求得质量流量等直接式质直接式质量流量计量流量计科里奥利流量计、热式流量计、科里奥利流量计、热式流量计、冲量式流量计等冲量式流量计等6.1.2 流量计的测量特性流量计的测量特性（1）流量方程式）

7、流量方程式 表示流量与流量计输出信号之间表示流量与流量计输出信号之间关系的数学表达式，即关系的数学表达式，即（2）仪表系数）仪表系数K(频率型流量计流量特性的主要参数频率型流量计流量特性的主要参数)：定义为单位流体流过流量计时流量计发出的脉冲：定义为单位流体流过流量计时流量计发出的脉冲数。数。（3）流出系数）流出系数C：定义为实际流量与志向流量的比值。：定义为实际流量与志向流量的比值。（4）流量计的流量范围：可测最大流量和最小流量所限定的范围。（5）范围度：可测最大流量与最小流量的比值。（6）压力损失：安装在流通管道中的流量计事实上是一个阻力件，流体在通过流量计时将产生压力损失，这会带来确定的

8、能源损耗。6.2差压式流量计差压式流量计 差压式流量计是在流通管道上设置流淌阻差压式流量计是在流通管道上设置流淌阻力件，流体通过阻力件时将产生压力差，此压力件，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求得流体流量。测量差压值可以求得流体流量。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。和差压计组合而成。6.2.1节流式流量计测量原理 节流式流量计中产生差压的装置称节流装置，其主体是一个局部收缩的阻力件，称为节流元件。通过节流元件变更流体流通截面，从而在节流元

9、件前后形成压力差。节流式流量计的特点是结构简洁，无可动部件；牢靠性高，复现性能好；适用性较广，它适用于各种工况下的单相流体，适用的管道直径范围宽，可以配用通用差压计；装置又标准化。其缺点是安装要求严格；流量计前后要求较长的直管段；测量范围窄，一般范围度为3：1；压力损失较大；对于较小直径的管道测量比较困难(D2000，紊流；Re2000，层流。6.2.2节流装置 节流装置的安装运用节流装置的安装运用节流装置的安装运用节流装置的安装运用 必需保证节流装置的开孔和管道的轴线同心,并使节流装置端面与管道的轴线垂直。在节流装置前后长度为两倍于管径(2D)的一段管道内壁上,不应有凸出物和明显的粗糙或不平

10、现象。任何局部阻力(如弯管、三通管、闸阀等)均会引起流速在截面上重新分布,引起流量系数变更。所以在节流装置的上、下游必需配置确定长度的直管。标准节流装置(孔板、喷嘴),一般都用于直径D50mm的管道中。被测介质应充溢全部管道并且连续流淌。管道内的流束(流淌状态)应当是稳定的。被测介质在通过节流装置时应不发生相变。1.标准节流装置标准节流装置目前国际上规定的标准节流装置有：标准孔板标准孔板、标准喷标准喷嘴嘴、文丘利管文丘利管、文文丘利喷嘴丘利喷嘴和长径喷长径喷嘴嘴，常用的是前三种。前后直管段前后直管段节流元件节流元件取压装置取压装置标准孔板 1 孔板是一孔板是一块具有与管道同心具有与管道同心圆形

11、开孔的形开孔的圆板，迎板，迎流一流一侧是有是有锋利直角入口利直角入口边缘的的圆筒形孔，筒形孔，顺流的出流的出口呈口呈扩散的散的锥形。形。特点：结构简洁，加工便利，价格特点：结构简洁，加工便利，价格便宜。压力损失较大，测量精度较便宜。压力损失较大，测量精度较低，只适用于干净流体介质。低，只适用于干净流体介质。标准孔板要求：斜角F:300450间 d：不小于12.5mm=d/D：0.20.75间孔板厚度E：0.005D0.02D间端面平整，表面任何两点连线对垂直与中心线的平面斜率都应不小于1。上游边缘无划痕也无毛刺。2 喷喷嘴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，主要由入口圆弧收

12、缩部分与出口圆筒形喉部组成。3 文丘里管文丘里管特点：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，加工困难，成本高，一般用在有特殊要求的场合。入口圆柱圆锥形收缩段圆柱形喉部扩散段三种标准节流件特点比较：结构体积成本压力损失测量精度流体类型标准孔板简单小低较大较低清洁标准喷嘴复杂大较高较小较高高速蒸汽文丘里管复杂大最高最小最高脏污(大管径)2.非标准节流装置非标准节流装置（1）1/4圆喷嘴圆喷嘴 1/4圆喷嘴的开孔入口形态圆喷嘴的开孔入口形态是半径为是半径为r的的1/4圆弧，它主要用于低雷诺数下的圆弧，它主

13、要用于低雷诺数下的流量测量。流量测量。（2）锥形入口孔板）锥形入口孔板 锥形入口孔板与标准孔板锥形入口孔板与标准孔板形态相像，只是入口为形态相像，只是入口为45锥角，相当于一只倒装锥角，相当于一只倒装孔板。孔板。（3）圆缺孔板）圆缺孔板 圆缺孔板主要用于脏污、有气泡圆缺孔板主要用于脏污、有气泡析出或有固体微粒的液体流量测量，其开孔在管道析出或有固体微粒的液体流量测量，其开孔在管道截面的一侧，为弓形开孔。截面的一侧，为弓形开孔。（4）V内锥流量计内锥流量计 它是利用内置它是利用内置V形锥体在流形锥体在流场中引起的节流效应来测量流量。场中引起的节流效应来测量流量。6.2.3节流装置的其他辅件 1.

14、冷凝器冷凝器 被测流体是被测流体是蒸汽或湿气体时，蒸汽或湿气体时，在导压管内要积在导压管内要积存凝合水。为了存凝合水。为了使前后导压管内使前后导压管内液位高度保持不液位高度保持不变或相等，常接变或相等，常接受冷凝器。受冷凝器。2.集气器和沉降器集气器和沉降器 当被测介质为液体当被测介质为液体时，为防止液体中析出的时，为防止液体中析出的气体进入差压计，引起测气体进入差压计，引起测量误差，我们常在导压管量误差，我们常在导压管的最高处放置集气器。集的最高处放置集气器。集气器上有排气阀，可定期气器上有排气阀，可定期排出积存的气体。排出积存的气体。为了防止液体中析出的为了防止液体中析出的沉淀物堵塞导压管

15、，我们沉淀物堵塞导压管，我们又在导压管的最低处放置又在导压管的最低处放置沉降器及排污阀，以便定沉降器及排污阀，以便定期解除污物。期解除污物。差压计 +-3.隔离器隔离器 对于高粘度，对于高粘度，腐蚀性强，易冻结腐蚀性强，易冻结或易析出固体颗粒或易析出固体颗粒的液体，应接受隔的液体，应接受隔离器，将被测流体离器，将被测流体与差压计隔开。与差压计隔开。1.均速管流量计均速管流量计 一一般般在在测测量量管管的的迎迎流流方方向向开开有有对对称称的的两两对对总总压压检检出出孔孔，在在测测量量管管内内平平均均取取得得反反映映截截面面平平均均流流速速的的总总压压。静静压压检检出出孔孔则则面面对对下下游游，测

16、测得得流流体体静压由静压管引出。静压由静压管引出。6.2.4 其他差压式流量计 v原理 基于动压管测速原理发展而成的匀整的流场里，放置着一个固定不动的物体，紧靠物体前端流体被阻滞，并分两股绕过此物体，在阻滞的中心区域形成驻点，在驻点处流淌完全停止，流速为零。对驻点所在的一条线写伯努利方程（能量守恒定律）可得 测出压差就能得到流速驻点1.均速管流量计6.2.4 其他差压式流量计 v结构 是一个横跨管道的多孔动压管，其结构如图6-10所示。一般在测量管的迎流方向开有对称的两对总压测出孔，是4个面积相等的半环形和扁型区域，各孔测得的全压由于开口位置不同而不一样，在管内自动取平均后由内插管引出，在测量

17、管的中间位置背着来流方向开一测量静压的圆孔，由内插管引出静压。测压差可求管道截面的平均流速，从而实现测量流量的目的。v均速管的流量方程式为：式中D为管道内径；k为均速管流量系数，它与测量管的结构尺寸有关，是由试验确定的校正系数。v总压检出口的位置 总压的平均值确定了压差，而其与开口位置有关，一般规定总压检出口的位置（中心）与管道中心的距离分别为r2，3=0.4597R；r1，4=0.8881R，R为管道半径v特点 结构简洁，便于安装，价格便宜，压力损失小，能耗少，精确度及长期稳定性较好，其精确度可达1%，稳定度1%。均速管流量计尤其适用于大口径管道的流量测量。但它产生的差压信号较低，须要配用低

18、量程差压计。被测流体中不能含有固体粉尘和固体物，在测量脏污流体时，建议运用清洗流定时清洗。v原理 流体流经管道弯头时，受角加速度的作用而产生的离心力会在弯头的内半径与外半径之间形成压差，其平方根与流量成正比。v流量方程式 D为弯头内径，是入口和出口处直径的平均值，K为弯管的流量系数，与其结构参数和流体流速有关，需试验确定特点 结构简洁，安装修理便利，无附加的压力损失；对介质的要求低。缺点 产生的压差特殊小，是未标准化的仪表，只用于特殊的管道条件。2.弯管流量计2.弯管流量计弯管流量计 当流体通过管道弯头时，受到角加速的作用而产生的离离心力心力会在弯头的外半径侧与内半径侧之间形成压差。取压口开在

19、45角处，两个取压口要对准。6.3转子流量计转子流量计 转子流量计也是利用节流原理测量流体的流量，转子流量计也是利用节流原理测量流体的流量，但它的差压值基本保持不变，是通过节流面积的变但它的差压值基本保持不变，是通过节流面积的变更反映流量的大小，故又称恒压降变截面流量计，更反映流量的大小，故又称恒压降变截面流量计，也有称作浮子流量计。也有称作浮子流量计。返本章返本章书目书目1.转子流量计的工作原理转子流量计的工作原理6.3.1转子流量计的原理及结构 流量方程式6.3.1转子流量计的原理及结构转子流量计产品图转子流量计产品图返本节返本节书目书目返本章返本章书目书目 2.转子流量计的结构转子流量计

20、的结构（1）直读式转子流量计）直读式转子流量计 直读式转子流量计主要直读式转子流量计主要由玻璃锥形管、浮子、和支撑结构组成。流量标尺由玻璃锥形管、浮子、和支撑结构组成。流量标尺干脆刻在锥形管上，由浮子位置高度读出流量值。干脆刻在锥形管上，由浮子位置高度读出流量值。玻璃管转子流量计的锥形管刻度有流量刻度和百分玻璃管转子流量计的锥形管刻度有流量刻度和百分比刻度两种。比刻度两种。（2）远传式转子流量计）远传式转子流量计 远传式转子流量计可接远传式转子流量计可接受金属锥形管，它的信号远传方式有电动和气动两受金属锥形管，它的信号远传方式有电动和气动两种类型，测量转换机构将浮子的移动转换为电信号种类型，测

21、量转换机构将浮子的移动转换为电信号或气信号进行远传及显示。或气信号进行远传及显示。6.3.1转子流量计的原理及结构 返本节返本节书目书目返本章返本章书目书目1.刻度换算刻度换算转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时需单个转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时需单个标定刻度。测量液体的转子流量计用常温水标定，标定刻度。测量液体的转子流量计用常温水标定，测量气体的转子流量计用常温常压（测量气体的转子流量计用常温常压（20，1.01325105Pa）的空气标定。在实际测量时，）的空气标定。在实际测量时，假如被测介质不是水或常温常压下的空气，则流量假如被测介质不是水或常温常压下的空气，则流量计的指示值与实

22、际流量值之间存在差别，因此要对计的指示值与实际流量值之间存在差别，因此要对其进行刻度换算修正。其进行刻度换算修正。（1）液体流量的换算）液体流量的换算6.3.2转子流量计的刻度换算与量程调整 返本节返本节书目书目返本章返本章书目书目6.3.2转子流量计的刻度换算与量程调整 2）当被测气体及其工作压力、温度均与标定时不同时，有（2）气体流量的换算）气体流量的换算 1）当被测气体的工作压力和温度与标定条件相同时返本节返本节书目书目返本章返本章书目书目例例4-1 用一转子流量计测量用一转子流量计测量40，压力是，压力是55.66kPa（表压）的氧气流量，流量计读数为（表压）的氧气流量，流量计读数为1

23、00m3/h，流量计，流量计出厂前是在出厂前是在20，压力是，压力是101.32kPa（确定压力）下用（确定压力）下用空气标定的，问氧气的实际流量？（已知在标定条件下氧气空气标定的，问氧气的实际流量？（已知在标定条件下氧气密度密度1.331kg/m3，空气密度，空气密度1.205kg/m3，转子流量，转子流量计运用地区的大气压为计运用地区的大气压为101.32kPa）解：解：首先将压力换算成绝对压力，温度换算成开尔文温度：P0=101.32kPa p=(101.32+55.66)kPa=156.98 kPaT0=20+273.15=293.15K T=40+273.15=313.15Kqv0=

24、100m3/h2.量程调整量程调整当被测介质与标定介质相同，而转子材料用密度为f的材质代替密度为f的材质时，有例例4-2 现有一台用于测量水流量的转子流量计，测量范围为050m3/h，转子密度为2.7 g/cm3，欲将此流量计测量范围变更为0100 m3/h，需对转子做何调整？（已知水的密度为1.0g/cm3）解：解：f=7.8g/cm3例4-3：有一台用水刻度的转子流量计，浮子由密度为7900kg/m3不锈钢制成，用它来测量密度为 790kg/m3的某液体介质，当仪表读数为5 m3/h时，被测介质的实际流量为多少？6.3.3转子流量计的安装运用 1）工作环境温度低于60，防震、防晒、防雨淋，

25、便于操作。2）转子流量计应垂直安装在管道上，倾斜不得大于30，流体必需自下而上通过流量计。3）流量计前后应有截止阀，并安装旁通管道。仪表投运时，要先开旁路阀，再将前、后截止阀按依次缓慢开启，投入运行后，关闭旁路阀；仪表停运时，要先开旁路阀，再关截止阀。4）仪表前后应用五倍管道内径的直管段，有时要在仪表之前安装过滤器。安装运用规程：安装运用规程：6.4靶式流量计靶式流量计 在管道中垂直于流淌方向安装一圆盘形阻挡件，称之为“靶”。流体经过时，由于受阻将对靶产生作用力，此作用力与流速之间存在确定关系。通过测量靶所受作用力，可以求出流体流量。流量方程：6.4.1靶式流量计的工作原理 沥青流量计耐腐蚀性

26、衬氟流量计1.靶式流量计的结构靶式流量计的结构靶式流量计由靶装置和测靶式流量计由靶装置和测力装置两部分组成。力装置两部分组成。靶装置主要是将流淌流体靶装置主要是将流淌流体在靶上产生的力，通过挠性在靶上产生的力，通过挠性管或支点膜片传递给测力装管或支点膜片传递给测力装置。置。测力装置是把靶装置传递测力装置是把靶装置传递过来的力通过力平衡机构和过来的力通过力平衡机构和放大装置，转换成统一电信放大装置，转换成统一电信号或气信号输出，由显示仪号或气信号输出，由显示仪表显示流量值。表显示流量值。6.4.2靶式流量计的结构及安装运用 温压补偿式流量计 2.靶式流量计的安装运用靶式流量计的安装运用 由于靶有

27、节流作用，在靶的前后也要保证确定长由于靶有节流作用，在靶的前后也要保证确定长度的直管段。一般地，靶前是度的直管段。一般地，靶前是(68)D的直管段长度，的直管段长度，靶后是靶后是(45)D的直管段长度。的直管段长度。要保持靶与管道同轴，迎着流向的面要与管道轴线要保持靶与管道同轴，迎着流向的面要与管道轴线垂直。垂直。靶式流量计靶式流量计截止阀截止阀1.干式标定法干式标定法干式标定法的实质干式标定法的实质是对靶式流量计测力装置测力装置的标定。6.4.3靶式流量计的标定 v力平衡式变送器力平衡式变送器密封膜片密封膜片靶靶测量导管测量导管靶杆靶杆2.湿校湿校 靶式流量计主要是用来测量液体流量的，而液靶

28、式流量计主要是用来测量液体流量的，而液体介质的种类很多，制造厂不行能用各种介质体介质的种类很多，制造厂不行能用各种介质进行标定，只能接受统一的有代表性的液体进进行标定，只能接受统一的有代表性的液体进行校验，这个介质就是水。所以，湿校也叫水行校验，这个介质就是水。所以，湿校也叫水校。校。进水量可调进水量可调标准流量计标准流量计被校流量计被校流量计 靶式流量计结构比较简洁，维护便利，不易堵塞，适于测量高黏度、高脏污及有悬浮固体颗粒介质的流量。其缺点是压力损失大，测量精度不太高。6.4.4靶式流量计的特点 6.5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速度式流量计的测量原理

29、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关的各种物理现象，仪表的输出与流速有确定的关系，即可知流体的体积流量。工业生产中运用的速系，即可知流体的体积流量。工业生产中运用的速度式流量计种类很多，新的品种也不断开发，它们度式流量计种类很多，新的品种也不断开发，它们各有特点和适用范围。各有特点和适用范围。1.结构和流量方程结构和流量方程 流量计主要由壳体、导流件、轴承、涡轮和磁电转换器组成。6.5.1涡轮番量计 线圈两端产生沟通感应电动势（沟通感应电动势的频率f与被测流体的转速成正比）:仪表常数，与流量计的涡轮结构等因素有关。在流量较小时，值随流量增加而增大，只有流量达到确定值

30、后近似为常数。在流量计的运用范围内，值应保持为常数，使流量与转速接近线性关系。磁电转换原理：涡轮（特点：由导磁系数较高的不锈钢材料制成）转动涡轮叶片周期性地扫过磁钢磁通变更2 2 涡轮番量番量计的特点和运用的特点和运用特点：主要用于中小口径(2mm500mm)的流量检测；涡轮番量计一般应水平安装，并保证其前后有确定的直管段，以使流向比较稳定，即要求仪表前10D和后5D以上。场合:通常涡轮番量计主要用于量精度要求高、流量变更快的场合，还用作标定其他流量的标准仪表。缺点:制造困难，成本高；涡轮高速旋转，轴承易磨损，影响运用寿命。优点:可测量气体、液体（干净）流量；其测量精度高（0.5级）；量程范围

31、宽，量程比可达(1020):1；信号便于远传；对流量变更反应快速，可测脉动流量。1）测量原理和结构原理:基于法拉第电磁感应定律（导体在磁场中切割磁力线运动时，在其两端将产生感应电动势）。感应电势与流速成正比。E:E:感应电势感应电势 C C：比例系数：比例系数 B B：磁场磁感应强度：磁场磁感应强度 D D：管道直径：管道直径 v v：流体平均流速：流体平均流速当被测导电流体在磁场中沿垂直于磁力线方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，此电势与流速成正比。6.5.2电磁流量计 b.流量方程流量方程 k：仪表常数；：仪表常数；留意：留意：上式必需符合以下假定条件时

32、才成立，即：上式必需符合以下假定条件时才成立，即：磁场是匀整分布的恒定磁场；磁场是匀整分布的恒定磁场；被测流体是非磁性的；被测流体是非磁性的；流速轴为对称分布；流速轴为对称分布；流体电导率匀整且各向同性。流体电导率匀整且各向同性。（2）电磁流量计的结构）电磁流量计的结构 电磁流量计的测量主体由磁路系统磁路系统，测量导管测量导管，电极电极和调调整转换装置整转换装置等组成。流量计由非导磁性的材料制成导管，测量电极嵌在管壁上，若导管为导电材料，其内壁和电极之间必需绝缘，通常在整个测量导管内壁装有绝缘衬里。2）电磁流量计的特点及应用优点：适用于含有颗粒、悬浮物等流体的流量测量；可以用来测量腐蚀性介质的

33、流量；流量测量范围大，量程比10：1；流量计的管径范围大（小到1mm，大到2m以上）；测量精度高（0.5级）；无机械惯性，对流量变更反应速度快，可以测量脉动流量。缺点：被测介质必需是导电的液体，不能用于气体、蒸汽及石油制品的流量测量；对流量计上下游有确定直管段要求（一般上游10D，下游5D）；结构比较困难，成本较高。6.6.3 涡街流量计涡街流量计 一种应用流体振动原理测量流量的仪表。一种应用流体振动原理测量流量的仪表。它利用它利用流体自然振动的卡门漩涡列原理流体自然振动的卡门漩涡列原理进行流量测量。进行流量测量。通过测量振动频率获得流量信号。通过测量振动频率获得流量信号。流体流过漩涡发生体时

34、，在其两侧会产生旋转方向相流体流过漩涡发生体时，在其两侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡，并随着流体流淌，在下游形成两反、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漩涡列，称之为列不对称的漩涡列，称之为“卡门涡列卡门涡列”或或“涡街涡街”。1）组成）组成 涡街流量计的主体是漩涡发生体。涡街流量计的主体是漩涡发生体。在匀整流淌的流体中，垂直地插在匀整流淌的流体中，垂直地插人一个具有非流线型截面的柱体，人一个具有非流线型截面的柱体，称为漩涡发生体。称为漩涡发生体。旋涡发生体旋涡发生体管道管道涡街示意图：涡街示意图：涡街特点：涡街特点：依据冯依据冯卡门的理论证明，当两列漩涡之间的距离卡

35、门的理论证明，当两列漩涡之间的距离h和和同列中相邻漩涡的间距同列中相邻漩涡的间距L满足关系满足关系hL=0.281时，涡街时，涡街是稳定的。是稳定的。2）检测原理）检测原理 试验证明，在确定的雷诺数范围内，稳定的漩涡产生频试验证明，在确定的雷诺数范围内，稳定的漩涡产生频率（率（f）与漩涡发生体形态和流体流速）与漩涡发生体形态和流体流速v的关系如下：的关系如下：d：漩涡发生体的特征尺寸；：漩涡发生体的特征尺寸；St：称为斯特罗哈尔数。：称为斯特罗哈尔数。St与漩涡发生体形态及流体雷诺数有关，并且在确定与漩涡发生体形态及流体雷诺数有关，并且在确定的雷诺数的范围（的雷诺数的范围（500-150 00

36、0）内，）内，St值基本不变。值基本不变。结论：结论：漩涡产生的频率仅确定于流体的流速漩涡产生的频率仅确定于流体的流速v和漩涡发生体的和漩涡发生体的特征尺寸，而与流体的物理参数如温度、压力、密度、粘特征尺寸，而与流体的物理参数如温度、压力、密度、粘度及组成成分无关。度及组成成分无关。2.涡街流量计的优缺点及安装运用涡街流量计的优缺点及安装运用（1）涡街流量计的优点）涡街流量计的优点（2）涡街流量计的局限性）涡街流量计的局限性（3）涡街流量计的安装运用：）涡街流量计的安装运用：涡街流量计可以水平安装，也可以垂直涡街流量计可以水平安装，也可以垂直安装。在垂直安装时，流体必需自下而上通安装。在垂直安

37、装时，流体必需自下而上通过，使流体充溢管道。在仪表上、下游要求过，使流体充溢管道。在仪表上、下游要求确定的直管段，下游长度为确定的直管段，下游长度为5D，上游长度依，上游长度依据阻力件形式而定，约据阻力件形式而定，约15D40D，且上游，且上游不应设流量调整阀。不应设流量调整阀。1.超声流量计的工作原理超声流量计的工作原理时间差法时间差法 6.5.4超声流量计 6.6容积式流量计容积式流量计 容积式流量计是干脆依据排出体积进行流量累积的仪容积式流量计是干脆依据排出体积进行流量累积的仪表，他利用运动元件的往复次数或转速与流体的连续排出表，他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的关

38、系对被测流体进行连续的检测。量成比例的关系对被测流体进行连续的检测。6.6.2腰轮番量计腰轮番量计 6.6.1椭圆齿轮番量计椭圆齿轮番量计 6.6.3皮膜式家用煤气表皮膜式家用煤气表 重点：各种容积流量计的工作原理、结构、特点。难点：各种容积流量计的特点。1.原理两个椭圆齿轮在转动过程中连绵起伏地将充溢在齿轮与壳体之间的固定体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，从而可以得知流体总流量。6.6.1椭圆齿轮番量计 2.特点 椭圆齿轮番量计基本误差为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。在运用时要留意防止齿轮的磨损与腐蚀，以延长仪表寿

39、命。当被测液体的黏度30103Pa.s时，其压力损失0.04MPa。6.6.1椭圆齿轮番量计 腰形轮形态保证在转动过程中两轮外缘保持良好的面接触，以依次排出定量流体，而两个腰轮的驱动是由套在壳体外的与腰轮同轴上的啮合齿轮来完成。6.6.2腰轮番量计 在刚性容器中由柔性皮膜分隔而成和、和四个计量室。6.6.3皮膜式家用煤气表 性能容积式流量计涡 轮流量计转 子流量计节流式流量计电 磁流量计前后直管段要求 测量精度高高0.20.5%高高0.5%低低12低低2高高0.5口径系列（mm）中小口径中小口径1010150150中小口径中小口径2500小口径小口径250较宽较宽501000宽宽22400制造

40、成本较高中等低中等高几种流量计性能比较6.7质量式流量计质量式流量计 质量流量测量仪表通常可分为两大类：间接式质量流量计和干脆式质量流量计。间接式质量流量计接受密度或温度、压力补偿的方法，通过运算求得质量流量。干脆式质量流量计则干脆输出与质量流量相对应的信号，反映质量流量的大小。6.7质量式流量计 6.7.2冲量式流量计冲量式流量计 重点：各种质量流量计的工作原理、特点、运用。难点：原理。6.7.1热式质量流量计热式质量流量计 6.7.3科里奥利式质量流量计科里奥利式质量流量计 6.7.4间接式质量流量的测量方法间接式质量流量的测量方法 原理：利用加热源对流体进行加热，在其前后各放一个测温元件

41、，通过测温度变更及加热功率即可测质量流量。质量流量可表示为：6.7.1热式质量流量计 为加热器前后温差为定压比热容；为加热功率；TcPTcPqPPmDD=分类：恒定功率法（测量温差可以求得质量流量）和恒定温差法（测出热量的输入功率就可以求得质量流量）。依据加热源的位置可分为内热式和外热式。特点：适用于微小流量。结构简洁，压力损失小。非接触式运用寿命长。缺点是灵敏度低，测量时还要进行温度补偿。冲量式流量计用于测量自自由由落落下下的的固固体体粉粉料料的质量流量。冲量式流量计由冲量传感器及显示仪表组成。6.7.2冲量式质量流量计 特点：结构简洁，安装修理便利，运用寿命长，牢靠性高。适用：各种固体粉料

42、、块状物和浆状物料。选择流量计时要考虑：被测介质的大小、重量和正常工作流量，正常工作流量应在流量计最大流量的30%80%之间。科里奥利科里奥利科里奥利科里奥利(Gaspard-Gustave de Coriolis),法法国著名科学家，国著名科学家，1835年发觉科里奥利力，年发觉科里奥利力，并用数学方法进行了论并用数学方法进行了论述。述。6.7.3科里奥利式质量流量计 科里奥利力科里奥利力1835年科里奥利提出，并最先年科里奥利提出，并最先用数学方法描述了这种效应，用数学方法描述了这种效应，所以科学界用他的姓氏来命名所以科学界用他的姓氏来命名此种力。此种力。当某一质量为当某一质量为m的物体在

43、旋转的物体在旋转参考系中以速度参考系中以速度u运动时，将运动时，将受到一个力的作用，其值为受到一个力的作用，其值为uFK科里奥利力的重要工程应用科里奥利力的重要工程应用质量流量计质量流量计很早就有人试图利用科氏力测量质量流量，很早就有人试图利用科氏力测量质量流量，但独创家始终未能解决以简洁方法使流体在但独创家始终未能解决以简洁方法使流体在直线运动的同时又处于旋转体系中的难题。直线运动的同时又处于旋转体系中的难题。直至美国的直至美国的James Smith于于1977年独创了基年独创了基于振动方法的结构，简洁的将两种运动奇异于振动方法的结构，简洁的将两种运动奇异的结合起来的振动管式质量流量计，才

44、使的结合起来的振动管式质量流量计，才使CMF走出逆境。走出逆境。原理：基于牛顿其次定律流体在振动管中流淌时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力。组成：由检测科里奥利力的传感器与转换器组成。在U形管两臂的中心平面处安装两个电磁传感器，可测出扭角的大小，就可以得知质量流量：由于入口段和出口段流体流向是相反的，入口段管与出口段管在振动的时间先后上会出现差异，这叫做相位时间差。时间差与流过管子的流体质量流量的大小成正比。科氏力质量流量计的结构形式科氏力质量流量计的结构形式总的类型有：按测量管形态分，有弯管型总的类型有：按测量管形态分，有弯管型和直管型；和直管型；按测量管配置分，有单管型和双管型；按测量

45、管配置分，有单管型和双管型；为便于振动，提高材料弹性，降低刚性，为便于振动，提高材料弹性，降低刚性，管壁尽量薄。管壁尽量薄。单直管单直管双直管双直管单单U U形管形管双双U形管形管双双S形管形管B形管形管 管管双环管双环管优优 点点科里奥利质量流量计干脆测量质量流量，有很高的测科里奥利质量流量计干脆测量质量流量，有很高的测量精确度。量精确度。可测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含可测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的中高压气体。的中高压气体。测量管的振动幅小，可视作非活动件，测量管路内

46、无测量管的振动幅小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件和活动件。阻碍件和活动件。对应对迎流流速分布不敏感，因而无上下游直管段要对应对迎流流速分布不敏感，因而无上下游直管段要求。求。测量值对流体粘度不敏感，流体密度变更对测量值得测量值对流体粘度不敏感，流体密度变更对测量值得值的影响微小。值的影响微小。可做多参数测量，犹如期测量密度，并由此派生出测可做多参数测量，犹如期测量密度，并由此派生出测量溶液中溶质所含的浓度。量溶液中溶质所含的浓度。缺缺 点点 科里奥利质量流量计零点不稳定形成零点漂移，影科里奥利质量流量计零点不稳定形成零点漂移，影响其精确度的进一步提高，使得很多型号仪表只得响其精确度的进一

47、步提高，使得很多型号仪表只得接受将总误差分为基本误差和零点不稳定度量两部接受将总误差分为基本误差和零点不稳定度量两部分。分。科里奥利质量流量计不能用于测量低密度介质和低科里奥利质量流量计不能用于测量低密度介质和低压气体；液体中含气量超过某一限制（按型号而异）压气体；液体中含气量超过某一限制（按型号而异）会显着著影响测量值。会显着著影响测量值。科里奥利质量流量计对外界振动干扰较为敏感，为科里奥利质量流量计对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号科里奥利质量流量防止管道振动影响，大部分型号科里奥利质量流量计的流量传感器安装固定要求较高。计的流量传感器安装固定要求较高。不能用于较大管径

48、，目前尚局限于不能用于较大管径，目前尚局限于150（200）mm以下。以下。测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精确度，尤其对薄壁管测量管的科里奥利质量流量计更为显着。压力损失较大，与容积式仪表相当，有些型号科里奥利质量流量计甚至比容积式仪表大100%。大部分型号科里奥利质量流量计重量和体积较大。价格昂贵。国外价格5000 10000美元一套，约为同口径电磁流量计的2 5倍；国内价格约为电磁流量计的2 8倍。安安 装：装：传感器与大的变送器或电动机之间至少要有传感器与大的变送器或电动机之间至少要有0.6 m0.6 m的距的距离。离。安装于坚实基础之上，避开振动。安装于坚实基础之上，避开振动。

49、测量液体时，安装应保证液体满管，以降低密度变更测量液体时，安装应保证液体满管，以降低密度变更对测量精确度的影响；传感器外壳应朝下安装，以对测量精确度的影响；传感器外壳应朝下安装，以避开空气集聚在流量管内。避开空气集聚在流量管内。测量气体时，为不使传感器内部聚集液体，应避开安测量气体时，为不使传感器内部聚集液体，应避开安装在管道的低点；传感器外壳应朝上安装，以避开装在管道的低点；传感器外壳应朝上安装，以避开冷凝水集聚在流量管内。冷凝水集聚在流量管内。当测量液体浆料时，传感器应垂直安装，像一面旗，当测量液体浆料时，传感器应垂直安装，像一面旗，以避开颗粒聚积在流量管内。工艺介质应由下往上以避开颗粒聚

50、积在流量管内。工艺介质应由下往上流淌以避开喷流空管。流淌以避开喷流空管。如工艺介质产生气液两相流，就应将传感器外壳朝下如工艺介质产生气液两相流，就应将传感器外壳朝下安装，或安装在垂直管道上。这种安装方式能有效安装，或安装在垂直管道上。这种安装方式能有效避开介质中的气体聚积在流量管中。避开介质中的气体聚积在流量管中。1.体积流量计与密度计的组合方式体积流量计与密度计的组合方式（1）差压式流量计（或靶式流量计）与密度计的组合，其计算式为 6.7.4 间接式质量流量的测量方法（2）其他体积流量计与密度计组合，其计算式为 差压式流量计和靶式流量计的输出信号正比于 ，速度式流量计的输出信号正比于 ，将二