4流量檢測儀表3

1、4.7 其它流量計(jì)其它流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 渦輪流量計(jì) 渦街流量計(jì) 彎管流量計(jì) 超聲波流量計(jì) 沖板式流量計(jì)4.7.1 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 又稱恒壓降變面積流量計(jì)，適用于中小流量。檢測原理檢測原理 流體在錐形管中自下而上流動(dòng)，其中的浮子（轉(zhuǎn)子）將穩(wěn)定在某一個(gè)位置。 20SSSAgCAQA0環(huán)狀流通面積；AS浮力面積（最大） 信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)子流量計(jì)根據(jù)顯示方式的不同可分為兩類： 直接指示型的轉(zhuǎn)子流量計(jì) 電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計(jì)LZ系列金屬管浮子流量計(jì)系列金屬管浮子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn) 主要適用于中小管徑、較低雷諾數(shù)的中小流量的檢測； 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，工作可靠，儀表前直管段長度

2、要求不高； 基本誤差約為儀表量程的12%，量程比可達(dá)101； 易受工作介質(zhì)密度，粘度，純凈度等影響注意節(jié)流孔板與轉(zhuǎn)子的區(qū)別： a.恒壓降 b.b.變截面 4.7.2 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)是從葉輪流量計(jì)（水表）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的；渦輪流量計(jì)是從葉輪流量計(jì)（水表）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的；當(dāng)流體流經(jīng)渦輪時(shí)，由于流體的沖擊作用，將使渦輪發(fā)生旋，轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率當(dāng)流體流經(jīng)渦輪時(shí)，由于流體的沖擊作用，將使渦輪發(fā)生旋，轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率 與流量等相關(guān)；與流量等相關(guān)；測量出葉輪的轉(zhuǎn)速或頻率，就可確定流過管道的流體流量和總量。測量出葉輪的轉(zhuǎn)速或頻率，就可確定流過管道的流體流量和總量。渦輪流量計(jì)主要由渦輪、導(dǎo)流器、磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)

3、換器、放大與信號(hào)變換。渦輪流量計(jì)主要由渦輪、導(dǎo)流器、磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器、放大與信號(hào)變換。磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器是將渦輪轉(zhuǎn)換成電脈沖數(shù)，這是渦輪流量計(jì)的關(guān)鍵部分。磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器是將渦輪轉(zhuǎn)換成電脈沖數(shù)，這是渦輪流量計(jì)的關(guān)鍵部分。葉輪用磁性的不銹鋼做，管道外裝上傳感器，它由磁鋼和線圈組成。當(dāng)葉輪用磁性的不銹鋼做，管道外裝上傳感器，它由磁鋼和線圈組成。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)周期也改變檢測器中磁路的磁阻，使通過感應(yīng)線圈的磁通量隨葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)周期也改變檢測器中磁路的磁阻，使通過感應(yīng)線圈的磁通量隨之變化。這樣，在感應(yīng)線圈的兩端即感應(yīng)出脈沖信號(hào)。之變化。這樣，在感應(yīng)線圈的兩端即感應(yīng)出脈沖信號(hào)。渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 1、一個(gè)設(shè)計(jì)和

4、加工精良的渦輪轉(zhuǎn)子2、流體推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子3、一副電磁脈沖發(fā)生器 精度較高0.5級(jí)，常作標(biāo)準(zhǔn)表。 量程比較大10：1。 適用于清潔介質(zhì)（一般要裝過濾器）。 周圍不能有強(qiáng)磁場。 介質(zhì)的密度、粘度變化對(duì)測量結(jié)果有影響。 反應(yīng)迅速，可測脈動(dòng)流量。渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)4.7.3 渦街流量計(jì)渦街流量計(jì) 渦街流量計(jì)也稱漩渦流量計(jì) 漩渦流量計(jì)有兩種：一種是應(yīng)用自然振蕩的卡門漩渦列原理而制成的稱為卡門漩渦流量計(jì)；另一種是應(yīng)用強(qiáng)迫振蕩的漩渦旋進(jìn)原理而制成的稱為旋進(jìn)式漩渦流量計(jì) 60年代末期發(fā)展起來的一種較新的流量測量技術(shù)。一、檢測原理一、檢測原理 渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測量的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)中著名的“卡門渦街”原理。

5、 若在流體中垂直于流向放置一個(gè)圓柱體或棱柱體，在它下游兩側(cè)就會(huì)交替出現(xiàn)漩渦，兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反，并輪流地從柱體上分離出來，這兩排平行的非對(duì)稱的漩渦列稱為卡門渦街。 漩渦發(fā)生體是漩渦流量計(jì)的核心。漩渦發(fā)生體的形狀主要有圓柱形、方柱形和三角柱形，也有組合式的?？ㄩT渦街卡門渦街lh圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率為：圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率為：)/()/(1mdVSdVSfttV1、V分別為圓柱體兩側(cè)的分別為圓柱體兩側(cè)的 流體速度和管道流體的平流體速度和管道流體的平 均流速：均流速：m/s； d 圓柱體直徑，圓柱體直徑，m；m 管道流體的平均流速與圓柱體兩側(cè)流速之比。管道流體的平均流速與圓柱體兩側(cè)流速之比。

6、m V / V1；fSdAQt)5 . 11)(/(0 如采用三角柱體作為旋渦發(fā)生體，其迎流面的邊長或?qū)捜绮捎萌侵w作為旋渦發(fā)生體，其迎流面的邊長或?qū)挾葹槎葹閐，流體的體積流量，流體的體積流量Q為：為： 漩渦頻率的檢測有很多，一般與漩渦發(fā)生體形狀有關(guān)： 熱電絲圓柱體 熱敏電阻三角柱 壓電元件組合式 超聲波檢測元件三角柱 渦街流量計(jì)由渦街流量傳感器和流量顯示渦街流量計(jì)由渦街流量傳感器和流量顯示儀表兩部分構(gòu)成儀表兩部分構(gòu)成二、漩渦頻率的檢測在三角柱的兩側(cè)面各有相同的彈性金屬膜片，內(nèi)充硅油，旋渦在三角柱的兩側(cè)面各有相同的彈性金屬膜片，內(nèi)充硅油，旋渦引起的壓力波動(dòng)，使兩膜片與柱體間構(gòu)成的電容產(chǎn)生差動(dòng)

7、變化。引起的壓力波動(dòng)，使兩膜片與柱體間構(gòu)成的電容產(chǎn)生差動(dòng)變化。其變化頻率與旋渦產(chǎn)生的頻率相對(duì)應(yīng)，故檢測由電容變化頻率其變化頻率與旋渦產(chǎn)生的頻率相對(duì)應(yīng)，故檢測由電容變化頻率可推算出流量?？赏扑愠隽髁俊?1) 電容檢測法電容檢測法常用渦街頻率檢測方法：常用渦街頻率檢測方法：在三角柱中央或其后部插入嵌有壓電陶瓷片的桿，桿端為扁平片，在三角柱中央或其后部插入嵌有壓電陶瓷片的桿，桿端為扁平片，產(chǎn)生旋渦引起的壓力變化作用在桿端而形成彎矩，使壓電元件出產(chǎn)生旋渦引起的壓力變化作用在桿端而形成彎矩，使壓電元件出現(xiàn)相應(yīng)的電荷。此法技術(shù)上比較成熟，應(yīng)用較多，已有系列化產(chǎn)現(xiàn)相應(yīng)的電荷。此法技術(shù)上比較成熟，應(yīng)用較多，已

8、有系列化產(chǎn)品。品。 (2) 應(yīng)力檢測法應(yīng)力檢測法(3) 熱敏檢測法熱敏檢測法 在圓柱體下端有一段空腔，被隔板分成兩側(cè)，中心位置有一根在圓柱體下端有一段空腔，被隔板分成兩側(cè)，中心位置有一根細(xì)鉑絲，它被加熱到比所測流體溫度略高細(xì)鉑絲，它被加熱到比所測流體溫度略高10左右，并保持溫左右，并保持溫度恒定。產(chǎn)生旋渦引起的壓力變化，流體向空控內(nèi)流動(dòng)，穿過度恒定。產(chǎn)生旋渦引起的壓力變化，流體向空控內(nèi)流動(dòng)，穿過空腔將鉑絲上的熱量帶走，鉑絲溫度下降，電阻值變小。其變空腔將鉑絲上的熱量帶走，鉑絲溫度下降，電阻值變小。其變化頻率與旋渦產(chǎn)生的頻率相對(duì)應(yīng)，故可通過測量鉑絲阻值變化化頻率與旋渦產(chǎn)生的頻率相對(duì)應(yīng)，故可通過測

9、量鉑絲阻值變化的頻率來推算流量。的頻率來推算流量。 (4) 超聲檢測法超聲檢測法 在柱體后設(shè)置橫穿流體的超聲波束，流體出現(xiàn)旋渦將使超聲波由在柱體后設(shè)置橫穿流體的超聲波束，流體出現(xiàn)旋渦將使超聲波由于介質(zhì)密度變化而折射或散射，使收到的聲信號(hào)產(chǎn)生周期起伏，于介質(zhì)密度變化而折射或散射，使收到的聲信號(hào)產(chǎn)生周期起伏，經(jīng)放大得到相應(yīng)于流量變化的脈沖信號(hào)。經(jīng)放大得到相應(yīng)于流量變化的脈沖信號(hào)。渦街頻率的檢測方法（熱阻絲）渦街頻率的檢測方法（熱阻絲） 圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通空腔由隔圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通空腔由隔板分成兩部分，在隔板的中央部分有板分成兩部分，在隔板的中央部分有

10、小孔，在小孔中裝有檢測小孔，在小孔中裝有檢測流體流動(dòng)的鉑電阻絲流體流動(dòng)的鉑電阻絲三、渦街流量計(jì)的選用三、渦街流量計(jì)的選用 渦街流量計(jì)適用于測量液體、氣體、蒸汽的單相介質(zhì)流量，渦街流量計(jì)適用于測量液體、氣體、蒸汽的單相介質(zhì)流量， 滿管式渦街流量計(jì)管徑范圍滿管式渦街流量計(jì)管徑范圍 25mm250mm 插入式管徑范圍插入式管徑范圍 2502000mm。 主要技術(shù)性能是：主要技術(shù)性能是： 雷諾數(shù)范圍雷諾數(shù)范圍21047106， 介質(zhì)溫度介質(zhì)溫度40+300， 介質(zhì)壓力介質(zhì)壓力02.5Mpa， 介質(zhì)流速：介質(zhì)流速： 空氣空氣 560 m/s，蒸汽，蒸汽 670 m/s，水，水 0.47m/s，渦街流量計(jì)

11、的特點(diǎn)精度高精度高0.21.0%。量程比量程比100：120：1。幾乎不受流體性質(zhì)幾乎不受流體性質(zhì)變化的影響變化的影響結(jié)構(gòu)簡單。結(jié)構(gòu)簡單。頻率輸出，便于數(shù)字化測量，頻率輸出，便于數(shù)字化測量，f f與與v v成正比。成正比。渦街流量計(jì)4.7.4 彎管流量計(jì)彎管流量計(jì) 流體流過彎曲管道時(shí)，因流向改變，產(chǎn)生慣性離心力，彎管外側(cè)壓力Pg，會(huì)高于其內(nèi)側(cè)的壓力Pd，形成壓差P(PPgPd) 原理原理流量實(shí)用方程為下：流量實(shí)用方程為下： 或或 彎管彎管流量計(jì)屬于差壓式流量測量流量計(jì)屬于差壓式流量測量系統(tǒng)，是利用流體離心力原理測系統(tǒng)，是利用流體離心力原理測量管道內(nèi)介質(zhì)流量的儀表，可用量管道內(nèi)介質(zhì)流量的儀表，可

12、用于測量氣體（焦?fàn)t煤氣、高爐煤于測量氣體（焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣等干濕氣體），蒸汽，液體各氣等干濕氣體），蒸汽，液體各種介質(zhì)。種介質(zhì)。 彎管流量計(jì)由傳感器，轉(zhuǎn)換器壓彎管流量計(jì)由傳感器，轉(zhuǎn)換器壓差變送器及一些管道閥門組成，差變送器及一些管道閥門組成，當(dāng)流量測量需要溫度、壓力補(bǔ)償當(dāng)流量測量需要溫度、壓力補(bǔ)償時(shí)還應(yīng)配備壓力變送器、溫度變時(shí)還應(yīng)配備壓力變送器、溫度變送器。送器。 彎管流量計(jì)測量范圍寬，重現(xiàn)性彎管流量計(jì)測量范圍寬，重現(xiàn)性精度高，無附加壓力損失，現(xiàn)場精度高，無附加壓力損失，現(xiàn)場免維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用低，可實(shí)現(xiàn)溫免維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用低，可實(shí)現(xiàn)溫壓實(shí)時(shí)補(bǔ)償。壓實(shí)時(shí)補(bǔ)償。MLW-2000系列彎管流量計(jì)系列彎管

13、流量計(jì) 4.7.5 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì) 聲波在靜止流體中的傳播速度與流動(dòng)流體中的傳播速度不同。 超聲波的接收和發(fā)射稱換能器，換能器既可兼作聲波的收和發(fā)，也可以分開進(jìn)行。 當(dāng)前封閉管道用當(dāng)前封閉管道用USF主要是傳播時(shí)間法和主要是傳播時(shí)間法和多普勒效應(yīng)法多普勒效應(yīng)法F1發(fā)射的超聲波先到達(dá)發(fā)射的超聲波先到達(dá) T11) 頻率差法頻率差法 F1、F2 是完全相同的超聲探頭，安裝在管壁外面，通過是完全相同的超聲探頭，安裝在管壁外面，通過電子開關(guān)的控制，交替地作為超聲波發(fā)射器與接收器用。首先電子開關(guān)的控制，交替地作為超聲波發(fā)射器與接收器用。首先由由F1發(fā)射出第一個(gè)超聲脈沖，它通過管壁、流體及另一側(cè)管

14、壁發(fā)射出第一個(gè)超聲脈沖，它通過管壁、流體及另一側(cè)管壁被被F2接收，此信號(hào)經(jīng)放大后再次觸發(fā)接收，此信號(hào)經(jīng)放大后再次觸發(fā)F1的驅(qū)動(dòng)電路，使的驅(qū)動(dòng)電路，使F1發(fā)射發(fā)射第二個(gè)聲脈沖第二個(gè)聲脈沖 。緊接著，由緊接著，由F2發(fā)射超聲脈沖，而發(fā)射超聲脈沖，而F1作接收器，作接收器，可以測得可以測得F1的脈沖重復(fù)頻率為的脈沖重復(fù)頻率為f1。同理可以測得。同理可以測得F2的脈沖重復(fù)的脈沖重復(fù)頻率為頻率為f2。順流發(fā)射頻率。順流發(fā)射頻率f1與逆流發(fā)射頻率與逆流發(fā)射頻率f 2的頻率差的頻率差 f與被與被測流速測流速v成正比成正比 。F2F1 此法是通過測量順流和逆流時(shí)超聲脈沖的重復(fù)頻率差去此法是通過測量順流和逆流時(shí)

15、超聲脈沖的重復(fù)頻率差去測量流速。測量流速。在單通道法中脈沖重復(fù)頻率是在一個(gè)發(fā)射脈沖被接在單通道法中脈沖重復(fù)頻率是在一個(gè)發(fā)射脈沖被接收器接收之后，立即發(fā)射出一個(gè)脈沖，這樣以一定頻率重復(fù)發(fā)收器接收之后，立即發(fā)射出一個(gè)脈沖，這樣以一定頻率重復(fù)發(fā)射射，對(duì)于順流和逆流重復(fù)發(fā)射頻率為：，對(duì)于順流和逆流重復(fù)發(fā)射頻率為：smv /12 多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起聲波在頻率上的變化，這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)引起聲波在頻率上的變化，這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和靜止的換能器之間的相對(duì)速度。的目標(biāo)和靜止的換能器之間的相對(duì)速度。2）多普勒法）多普勒法 多普勒

16、法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量 多普勒效應(yīng)是奧地利物理學(xué)家多普勒效應(yīng)是奧地利物理學(xué)家 Christian Doppler 1842年發(fā)現(xiàn)的，通過運(yùn)動(dòng)火車的鳴笛聲音的高低與火年發(fā)現(xiàn)的，通過運(yùn)動(dòng)火車的鳴笛聲音的高低與火車的速度有關(guān)系車的速度有關(guān)系 當(dāng)單色光束入射到運(yùn)動(dòng)體上某點(diǎn)時(shí)，光波在該點(diǎn)被運(yùn)當(dāng)單色光束入射到運(yùn)動(dòng)體上某點(diǎn)時(shí)，光波在該點(diǎn)被運(yùn)動(dòng)體散射，散射光頻率與入射光頻率相比，產(chǎn)生了正比于動(dòng)體散射，散射光頻率與入射光頻率相比，產(chǎn)生了正比于物體運(yùn)動(dòng)速度的頻率偏移，稱為物體運(yùn)動(dòng)速度的頻率偏移，稱為多普勒頻移多普勒頻移。例：多普勒流量計(jì)測污水管道內(nèi)的流體流量，若流體流速為例：多普勒流量計(jì)測污水管道內(nèi)的流體流量，若流體流速為12，發(fā)送的聲波和流體的流向夾角為，發(fā)送的聲波和流體的流向夾角為45，發(fā)射波的頻率為，發(fā)射波的頻率為1MHz，超聲波在水中的速度為，超聲波在水中的速度為1482，求發(fā)射和接收信號(hào)之間，求發(fā)射和接收信號(hào)之間的頻率差？的頻率差？162001000000148245sin122 f已知：流體的流速（可視為散射質(zhì)點(diǎn)的流速）已知：流體的流速（可視為散射質(zhì)點(diǎn)的流速） ，發(fā)射和接收聲波與流體的流動(dòng)方向的夾角發(fā)射和接收聲波與流體的流動(dòng)方向的夾角 ，超聲波，超聲波在