流量計(jì)功能介紹與運(yùn)用(共28頁(yè)).ppt

1、13.5 流量測(cè)量 Flow measurement3.5.1 3.5.1 概述概述體積流量：qv質(zhì)量流量：qmqv測(cè)量流量的儀表稱為流量計(jì)。23.5.2 壓差式流量計(jì) Differential pressure flowmeter 較老式的一種，應(yīng)用比較多。 （1）測(cè)量原理及節(jié)流裝置 流體流經(jīng)節(jié)流裝置，流速提高、靜壓減小，在節(jié)流裝置的前后就產(chǎn)生一定的壓差，根據(jù)節(jié)流壓差與流量的關(guān)系就能求出流量值。 核心部件是節(jié)流裝置，包括節(jié)流元件、取壓機(jī)構(gòu)和前、后管段。 節(jié)流元件有孔板、噴嘴和文氏管，已標(biāo)準(zhǔn)化。 孔板節(jié)流元件用的最多。 高壓型3（2）節(jié)流裝置的流量方程 方程推導(dǎo) 1 不可壓縮流體的伯努利方程：

2、 )393(2222222121pvpv2 連續(xù)性方程：)403(2211mqFvFv稱為流束的收縮系數(shù)，令：02FF210，mDdFFm聯(lián)立伯努利和連續(xù)方程可得： ）（21222pp2m11vF2(d2)F0(do)P1P2流線不能突折F1(d1)4 但能夠測(cè)出的壓差為 p1 p2，它小于實(shí)際的壓差 p1 p2，引進(jìn)一修正系數(shù) ：體積流量為： )()(2121212122022ppppppmFFvqv）（質(zhì)量流量為： ）（21220vmpp2m1Fqq2121pppp流量系數(shù)并令：221m它與取壓位置及流場(chǎng)分布有關(guān)。5質(zhì)量流量為：則不可壓縮流體的體積流量為：)2210ppFqv（)443()

3、2210 ppFqqvm（6則不可壓縮流體的體積流量為：質(zhì)量流量為： 對(duì)于可壓縮流體，節(jié)流壓力降低，體積要膨脹，密度也要變化，流速變化要按照絕能流動(dòng)的能量方程來(lái)推導(dǎo)。 )2210ppFqv（)443()2210 ppFqqvm（)2210ppFqv（結(jié)果為：)2210ppFqqvm（和：kkkkkkkkkppppkkpppppmmm112212211212222222)()(1)(1111其中：7流束收縮系數(shù)12FFk可壓縮性系數(shù)k 流量公式分析：Flow formula analysis 流量系數(shù)： Discharge coefficient221m 流束的收縮系數(shù)取決于Re，雷諾數(shù)增加，減

4、小，但Re到一定值之后，不再變化。（梳齒迷宮密封靠流束收縮進(jìn)一步減小泄漏） 壓力修正系數(shù)與取壓位置、流動(dòng)損失和壓力沿截面分布的不均勻性有關(guān)。也主要與Re有關(guān)。 綜上，流量系數(shù)在Re足夠大時(shí)，基本只與m有關(guān)。 10FFm 8（4）壓差式流量計(jì)的使用 歷史長(zhǎng)，已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化：GB2624-81，ISO5176（我國(guó)制造標(biāo)準(zhǔn)GB/T2624-93）。 使用范圍： 連通管徑：D501000mm， 測(cè)量流量：1.5100000m3/h， 精度：12。 壓力損失較大，前端需要較長(zhǎng)（ 50d）直管段，以均勻截面的參數(shù)。 高壓型9安裝： 節(jié)流裝置的安裝方向，齒尖平面一定要迎著來(lái)流，倒坡面背著來(lái)流，不能裝錯(cuò)。

5、 孔板的銳邊要尖銳，圓角rk0.004d。（、如同梳齒密封） 取壓裝置的安裝等。10其他形式的壓差流量計(jì)2、錐型流量計(jì) Cone Flowmeter1、楔型流量計(jì) Wedge flowmeter113、文丘里管流量計(jì) Venturi Flowmeter4、畢托管流量計(jì) Pitot tube flowmeter123.5.3轉(zhuǎn)子式流量計(jì) Rotor flowmeter（實(shí)驗(yàn)室多用） （1）測(cè)量原理 Measuring principle 一錐形管和一可上下的轉(zhuǎn)子組成，外有保護(hù)管和框架。 被測(cè)流體流過(guò)錐形管，大部分從轉(zhuǎn)子與錐管的環(huán)隙節(jié)流流過(guò)，小部分從轉(zhuǎn)子的葉片流道流過(guò)，并產(chǎn)生壓差，使轉(zhuǎn)子受壓差力與

6、重力平衡。 流體同時(shí)也推動(dòng)轉(zhuǎn)子高速自旋，產(chǎn)生陀螺效應(yīng)，穩(wěn)定浮在一高度上而不會(huì)擺動(dòng)碰壁。轉(zhuǎn)子13 當(dāng)流量增大時(shí)，原來(lái)的環(huán)隙面積產(chǎn)生更大的節(jié)流壓差轉(zhuǎn)子所受的壓差浮力增大，轉(zhuǎn)子上浮，但錐環(huán)隙增加，又使節(jié)流壓差變小，轉(zhuǎn)子就不繼續(xù)上浮，而停留在高一些的平衡高度上。 轉(zhuǎn)子上升的高度與流量不成正比關(guān)系，錐管上有刻度。和流體的密度、粘度關(guān)系很大，故一般分水和空氣兩種，且背壓都是連通大氣，如果其他流體或壓力（耐壓很低），需要運(yùn)算校正和標(biāo)定。14（2）轉(zhuǎn)子流量計(jì)的使用和特點(diǎn) 形成系列，玻璃透明：LZB、G、R、F、FA24系列等，金屬管：LZ系列（指針型）。 密度不同的流體需要重新標(biāo)定，也可按公式： 211212

7、ffvvqqf轉(zhuǎn)子材料的密度； 1標(biāo)定空氣的密度；2被測(cè)氣體的密度。15（3）金屬殼耐壓和遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)都必須垂直安裝！遠(yuǎn)傳式則通過(guò)位移電壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。演示動(dòng)畫5差動(dòng)變壓器示意圖163.5.4 3.5.4 電磁式流量計(jì)電磁式流量計(jì) Electromagnetic flowmeter（1）測(cè)量原理 Measuring principle 當(dāng)導(dǎo)電流體流過(guò)磁極之間的絕緣管道時(shí)，相當(dāng)于長(zhǎng)度為管道內(nèi)徑的導(dǎo)體以流速v移動(dòng)切割磁力線，則在導(dǎo)電流體中必然會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，其大小為：BvdKE其中： K與磁場(chǎng)分布及軸向長(zhǎng)度有關(guān)的系數(shù)； B磁感應(yīng)強(qiáng)度； V導(dǎo)電液體平均流速；D電極間距（測(cè)量管內(nèi)

8、直徑）；17 電動(dòng)勢(shì)E的方向?yàn)?，大小與流量成正比。在管道的電場(chǎng) E方向兩點(diǎn)加上電極（石墨等耐腐蝕材料），將電動(dòng)勢(shì)引出測(cè)量，就可以得到流速v，乘以管道截面積得流量（流量計(jì)上的微電腦芯片自動(dòng)計(jì)算顯示和上傳）：BvKBDEKDBEDqv4.42體積流量為：18（2）電磁式流量計(jì)的使用 優(yōu)點(diǎn)：不受其他因素影響，測(cè)量范圍寬，可測(cè)強(qiáng)腐蝕、含雜質(zhì)流體。無(wú)壓降損失。結(jié)構(gòu)19補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容( (介紹介紹現(xiàn)用量很大的幾類現(xiàn)用量很大的幾類) )3.5.5 3.5.5 渦街式流量計(jì)渦街式流量計(jì) Vortex street flowmeterVortex street flowmeter （1）測(cè)量原理 Measu

9、ring principle 在流量計(jì)管道中，設(shè)一滯流件，流體流經(jīng)滯流件時(shí)，下游會(huì)產(chǎn)生兩列不對(duì)稱的旋渦，在滯流件的側(cè)后方分開，形成卡門（Karman）旋渦列卡門渦街，旋渦產(chǎn)生的頻率 f 與流量計(jì)管道中流體流速的關(guān)系為：sfdvdvsf則流速：滯流件漩渦是低壓區(qū)，用壓電式傳感器檢測(cè)出壓力脈沖的頻率d 柱形滯流件的直徑（迎流寬度） s 無(wú)量綱常數(shù)，稱為Strouhal數(shù)， 與流體流動(dòng)狀態(tài)的雷諾數(shù)Re有關(guān)。20 風(fēng)大電線聲尖銳。汽車后面因卡門渦街而必須關(guān)窗。 用壓電等傳感器測(cè)出漩渦的振動(dòng)，上傳給頻率電壓轉(zhuǎn)換電路。直接用微電腦計(jì)數(shù)，測(cè)頻率（不轉(zhuǎn)換）更準(zhǔn)確。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，阻力小、壽命長(zhǎng)。 對(duì)于一種

10、固定的滯流件，卡門渦街得頻率與流速一一對(duì)應(yīng)，電腦用查表或解析算法就能算出流速v。213.5.6 3.5.6 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì) Ultrasonic Flowmeter 近年來(lái)應(yīng)用越來(lái)越多。 （1）時(shí)差法測(cè)量原理 Measurement principle of time difference A、 B兩個(gè)超聲波換能器：分裝在管線兩側(cè)并相距一定距離，管內(nèi)徑為D，超聲波行走路徑長(zhǎng)L, 超聲波的傳播方向與流體的流動(dòng)方向夾角。 LvABDB22 A 探頭發(fā)射脈沖順流，附加在超聲波上的流速分量為vcos，超聲波傳播速度為c+vcos，順流傳播時(shí)間 t1 為：cosvcLt1B 探頭發(fā)射脈沖逆流，

11、傳播時(shí)間 t2 為： cos2vcLt兩次超聲傳輸?shù)臅r(shí)間差為： 22222cos2coscos2coscos1cLvvcLvvcLvcLttttcosBD2ctcosL2cv2222得管內(nèi)流速為： LvABDB23 用微電腦可以精確測(cè)出時(shí)間差t（微秒級(jí)精度），輸入其他參數(shù)，即可獲得流量值。 智能化測(cè)量。 超聲波流量計(jì)有固定式，大部分是移動(dòng)式或手持式儀表（電池供電），加兩個(gè)超聲波接收器（兼發(fā)生器）探頭。 為管外非接觸式計(jì)量，測(cè)量過(guò)程與管路的液體無(wú)接觸，不受來(lái)自液體壓力、腐蝕、污染等諸多因素的影響。 可以臨時(shí)建立測(cè)點(diǎn)，很適用于輸油管道流量等的測(cè)量。 24（2）多普勒法測(cè)量原理 Doppler measurement principle其中： k 為流量系數(shù)，A 為管道有效截面積，C 為液體中聲速，為超聲波束與管軸線的夾角，f1 為超聲波發(fā)射頻率，f 為頻率差。ffcAkqvcos21傾斜式收發(fā)探頭 利用超聲波發(fā)射聲源被一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)介質(zhì)（顆粒）反射，反射信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的頻率差（如同坐火車停對(duì)面通過(guò)的車?guó)Q笛），求得圓管內(nèi)液體的流量。253.5.7 3.5.7 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì) Turbine Flowmeter（1）測(cè)量原理 Measurement principle 在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與平均流速成正比，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期