第一章 第三節(jié)流量監(jiān)測(cè) 第二講

1、電磁流量計(jì)在冶金生產(chǎn)過(guò)程中，大部分流體都具有導(dǎo)電性，所以引入電磁感應(yīng)法來(lái)測(cè)量其流量。電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表?？梢詼y(cè)量各種腐蝕性介質(zhì)：酸、堿、鹽溶液以及帶有懸浮顆粒的漿液。此流量計(jì)無(wú)機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量脈沖流量，而且線性較好，可以直接進(jìn)行等分刻度。只能測(cè)量導(dǎo)電液體，因此對(duì)于氣體、蒸氣以及含大量氣泡的液體，或者電導(dǎo)率很低的液體不能測(cè)量。由于測(cè)量管內(nèi)襯材料一般不宜在高溫下工作，所以目前一般的電磁流量計(jì)還不能用于測(cè)量高溫介質(zhì)。BDvE vDqv24kqvqDBEv4k是儀表常數(shù)當(dāng)導(dǎo)電流體（相當(dāng)于導(dǎo)體）在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向流動(dòng)而切割磁力線時(shí)，在

2、兩電極上也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其方向由右手定則判斷，其大小為： 因?yàn)?，則 電磁感應(yīng)定律：電磁流量計(jì)的特點(diǎn)： 測(cè)量導(dǎo)管中無(wú)可動(dòng)部件，壓力損失小，并可測(cè)含有雜物、懸浮物等流體的流量。 只要流體導(dǎo)電，結(jié)果與流體的溫度、壓力、密度、粘度無(wú)關(guān)。 反應(yīng)速度快，可測(cè)脈動(dòng)流量。主要缺點(diǎn)：被測(cè)流體必須是導(dǎo)電的;不能測(cè)量氣體、蒸汽和石油制品等的流量由于襯里材料的限制，一般使用溫度為0200；因電極嵌裝在測(cè)量導(dǎo)管上的，使工作壓力限制(一般0.25MPa) p電磁流量變送器的結(jié)構(gòu)由測(cè)量管、極磁線圈和磁軛、電機(jī)、告饒信號(hào)調(diào)整機(jī)構(gòu)、接線盒及外殼等組成。u磁路系統(tǒng)：直流磁場(chǎng)簡(jiǎn)單，但使管道中的導(dǎo)電液體電解、電極極化，常采用交變

3、磁場(chǎng)；按勵(lì)磁繞組不同主要有兩種結(jié)構(gòu)：集中繞組和分組繞組式。u測(cè)量管：材質(zhì)要不導(dǎo)磁（防止磁力線被測(cè)量管短路）、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率、具有一定強(qiáng)度；可選用不銹鋼、玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料等材料。u電極：測(cè)量感應(yīng)電勢(shì)u襯里：直接接觸被測(cè)介質(zhì)，主要作用是增加測(cè)量管的耐磨與耐蝕性，防止感應(yīng)電勢(shì)被金屬測(cè)量管管壁短路。 u外殼：一般用鐵磁材料制成，它是保護(hù)勵(lì)磁線圈的外罩，并可隔離外磁場(chǎng)的干擾 。u轉(zhuǎn)換電路：流體流動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)十分微弱，而且各種干擾因素的影響也很大，轉(zhuǎn)換電路的目的是將感應(yīng)電勢(shì)放大并能抑制主要的干擾信號(hào)。 電磁流量計(jì)的選用原則1. 口徑與量程的選擇。最好使變送器的場(chǎng)合用量程能超過(guò)滿量程的50%，以獲

4、得較高的測(cè)量精度?？趶揭话愀鶕?jù)測(cè)量管內(nèi)流體流速與水頭損失的關(guān)系來(lái)確定的，流速以24m/s為最合適。2. 工作壓力的選擇。并送器使用時(shí)壓力必須低于規(guī)定的工作壓力，目前變送器工作壓力規(guī)格有： 小于50mm口徑的為157104Pa； 80900mm口徑的為980104Pa； 大于1000mm口徑的為58.9104Pa3.溫度的選擇。被測(cè)介質(zhì)的溫度不能超過(guò)變送器襯里材料的允許溫度。4.襯里材料及電極材料的選擇。根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)來(lái)選擇。電磁流量計(jì)的安裝1. 安裝點(diǎn)要遠(yuǎn)離磁場(chǎng)、不能有震動(dòng)；2. 可以垂直安裝也可以水平安裝，最好垂直安裝，并且介質(zhì)流動(dòng)方向是自上而下，保證介質(zhì)充滿測(cè)量管。水平安裝時(shí)兩

5、電極處于同一水平面上，防止電極被沉淀沾污和被氣泡吸附。3. 干燥通風(fēng)，避免雨淋、太陽(yáng)直射及環(huán)境溫度過(guò)高。4. 變送器前后管道有時(shí)帶有較大的雜散電流，一般要把管道和變送器外殼連接在一起，共同接地。 靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)是一種流體阻力式流量計(jì)。靶上流體作用力可以分為三部分：流體對(duì)靶的直接沖擊力，即流體的壓力。靶節(jié)流作用，在前后側(cè)產(chǎn)生的壓差。流體對(duì)靶的黏滯摩擦力。當(dāng)流量很大時(shí)，流體對(duì)靶的黏滯摩擦力可以忽略不計(jì)。因此流體作用在靶上的力主要取決于前兩項(xiàng)，用動(dòng)能來(lái)表示如下：FKAvvKAFd2d22式中，式中，K：阻力系數(shù)，阻力系數(shù)，Ad：圓靶面積，圓靶面積，：流體重度，流體重度，v：流體的平均速度流體的

6、平均速度設(shè)靶與管道間環(huán)形通面積為設(shè)靶與管道間環(huán)形通面積為A0，測(cè)流通管道的流量為測(cè)流通管道的流量為FKDvAQ2220d42d4）（FDK2dd22aKK1a其中 為流量系數(shù)令直徑比=d/D帶入上式中，則流量公式可以寫成：FDKQ2)1(a式中，流量系數(shù)Ka是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法確定的，在大于極限雷諾數(shù)后，不隨流量變化，為一常數(shù)。 Ka與D、靶的形狀、加工精度（入口邊緣的幾何形狀對(duì)其影響較大）以及靶的安裝精度（同心度）有關(guān)。從上式流量基本方程式可以看出在被測(cè)流體的密度，管道直徑D，靶徑d和流量系數(shù)Ka已知的情況下，只要測(cè)出靶上作用力F，便可以求出通過(guò)流體的流量Q靶式流量計(jì)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于

7、腐蝕性介質(zhì)，臟污介質(zhì)的流量測(cè)量，可以測(cè)量：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于腐蝕性介質(zhì)，臟污介質(zhì)的流量測(cè)量，可以測(cè)量粘度較大和含有懸浮固體顆粒的介質(zhì)粘度較大和含有懸浮固體顆粒的介質(zhì)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：壓力損失較大。：壓力損失較大。均速管流量計(jì) 均速管流量計(jì)是根據(jù)皮托管測(cè)速原理發(fā)展起來(lái)的一種新型差壓流量檢測(cè)元件，它輸出為差壓信號(hào)，與測(cè)量差壓的儀器儀表配套使用，可準(zhǔn)確測(cè)量圓形管道、矩形管道中的多種液體、氣體和蒸汽（過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽）的流量，并以其精度高、壓力損失小、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)逐漸取代孔板和其它檢測(cè)元件，在動(dòng)力工業(yè)（包括核工業(yè)）、化學(xué)工業(yè)、石油和金屬冶煉等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。均速管流量計(jì)具有以下特點(diǎn)： 1. 壓力損失小，能

8、源損耗少，均速管的永久壓力損失僅占差壓的215% 2. 準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好，長(zhǎng)期使用準(zhǔn)確度為1%，穩(wěn)定性為0.1%； 3. 產(chǎn)品壽命長(zhǎng)：在流體測(cè)量面均進(jìn)行了耐磨處理，壽命可達(dá)510年 4. 可通過(guò)防堵吹掃裝置，進(jìn)行在線吹掃維護(hù)。 5.開(kāi)孔小、安裝方便,直管段要求低,可在線帶壓安裝和檢修。 渦街流量計(jì)在特定的流動(dòng)條件下，一部分流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為流體振動(dòng)，其振動(dòng)頻率與流速（流量）有確定的比例關(guān)系，依據(jù)這種原理工作的流量計(jì)稱為流體振動(dòng)流量計(jì)。1.概念：2.特點(diǎn)：1）輸出為脈沖頻率，其頻率與被測(cè)流體的實(shí)際體積流量成正比，它不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響；2）測(cè)量范圍寬，一般范圍度可達(dá)10：1以上；3

9、）精確度為中上水平；4）無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高；5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，安裝方便，維護(hù)費(fèi)較低； 6）應(yīng)用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。3. 渦街基本原理流體流經(jīng)阻擋體或者是特制的元件時(shí)，產(chǎn)生了流動(dòng)振蕩，通過(guò)測(cè)定其振蕩頻率來(lái)反映通過(guò)的流量。 4. 渦街產(chǎn)生原理在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列，渦列的形成與流體雷諾數(shù)有關(guān)。 卡曼渦街卡曼渦街 根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式dvSft渦列頻率斯特羅哈數(shù)渦列發(fā)生體兩側(cè)流體的平均流速渦列發(fā)生體迎流面的最大寬度tvSdfAvAq 渦列發(fā)生體兩側(cè)的流通截面

10、積A=D2/4-管道圓形面積 體積流量斯特羅哈數(shù)St主要與漩渦發(fā)生體的形狀和雷諾數(shù)有關(guān)，形狀確定后，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)St為常數(shù)。經(jīng)過(guò)推導(dǎo)最后得出：f27. 1-1dvt00）（SAAQ可以看出，當(dāng)管道內(nèi)徑和圓柱體幾何尺寸確定后，體積流量只與渦街產(chǎn)生的頻率成正比，與流體的物理參數(shù)（溫度、壓力、密度、成分等）無(wú)關(guān)。故可以寫成：Q=KfK=A0(d/St)(1-1.27),稱為儀表常數(shù)物質(zhì)在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫做頻率，常用f表示。頻率是50Hz,也就是一秒鐘內(nèi)做了50次周期性變化。什么是頻率？什么是雷諾數(shù)？簡(jiǎn)介：雷諾數(shù)（Reynolds number）一種可用來(lái)表征流體流動(dòng)情況的無(wú)量綱數(shù)，以Re表示，Re=vd/，其中v