自動化檢測儀表第6講

自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)第二編過程參數(shù)檢測技術(shù)4.溫度檢測5.壓力檢測6.流量檢測7.物位檢測8.機(jī)械量檢測9.成分分析儀表6流量檢測6.1流量檢測基本概念6.2體積流量檢測方法6.3質(zhì)量流量檢測方法6.4流量標(biāo)準(zhǔn)裝置6.1.1流量的概念和單位流量：短暫時間內(nèi)流過某一流通截面的流體數(shù)量與通過時間之比，該時間足夠短以至可認(rèn)為在此期間的流動是穩(wěn)定的。體積流量：質(zhì)量流量：流體平均流速累積流量6流量檢測6.1.2流量檢測方法及流量計分類6.1.2.1流量檢測方法及流量計分類檢測方法：體積流量檢測，質(zhì)量流量檢測流量計：由流量傳感器和二次儀表構(gòu)成類別儀表名稱體積流量計容積式流量計橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、皮膜式流量計等差壓式流量計節(jié)流式流量計、均速管流量計、彎管流量計、靶式流量計、浮子流量計等速度式流量計渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、超聲波流量計等質(zhì)量流量計推導(dǎo)式質(zhì)量流量計體積流量經(jīng)密度補(bǔ)償或溫度、壓力補(bǔ)償求得質(zhì)量流量等直接式質(zhì)量流量計科里奧利流量計、熱式流量計、沖量式流量計等6流量檢測6.1.2流量檢測方法及流量計分類6.1.2.2流量計的測量特性1）流量方程式：流量與流量計輸出信號之間的關(guān)系2）儀表系數(shù)：單位流體流過流量計時流量計發(fā)出的脈沖數(shù) 流出系數(shù)：實(shí)際流量與理想流量的比值3）流量范圍及范圍度4）測量精確度和誤差5）壓力損失6流量檢測6.2.1容積式流量計6.2.1.1容積式流量計的測量機(jī)構(gòu)與流量公式構(gòu)成：測量室、運(yùn)動部件、傳動和顯示部件流量方程式：體積總量=固定容積×某時間間隔內(nèi)經(jīng)過流量計排出流 體的固定容積數(shù)6流量檢測6.2.1容積式流量計6.2.1.2幾種容積式流量計1）橢圓齒輪流量計進(jìn)出口液體壓力差驅(qū)動齒輪，兩個齒輪每轉(zhuǎn)動一圈，流量計將排出4個半月形容積的流體。6流量檢測6.2.1容積式流量計2）腰輪流量計：原理與橢圓齒輪流量計相同，只是一對測量轉(zhuǎn)子是兩個不帶齒的腰形輪腰輪流量計工作原理6流量檢測6.2.1容積式流量計3）皮膜式家用煤氣表家用煤氣表結(jié)構(gòu)示意6流量檢測6.2.1容積式流量計6.2.1.3容積式流量計的安裝與使用被測介質(zhì)的物性參數(shù)和工作狀態(tài)安裝地點(diǎn)應(yīng)滿足技術(shù)性能規(guī)定的條件流量計上游要加裝過濾器定期清洗和檢定6流量檢測6.2.2差壓式流量計在流通管道上設(shè)置流動阻力件，流體通過阻力件時將產(chǎn)生壓力差，此壓力差與流體流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系，通過測量差壓值可以求得流體流量。產(chǎn)生差壓的裝置：孔板、噴嘴、文丘利管動壓管、均速管、彎管其它型式：靶式流量計、浮子流量計6流量檢測6.2.2差壓式流量計6.2.2.1節(jié)流式流量計節(jié)流裝置：產(chǎn)生差壓，主體是一個局部收縮阻力件，改變流體流通截面，從而在節(jié)流元件前后形成壓力差節(jié)流裝置分為標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。主要缺點(diǎn)是安裝要求嚴(yán)格，流量計前后要求較長直管段。6流量檢測6.2.2差壓式流量計1）節(jié)流式流量計測量原理及流量方程式 水平管道的能量方程式 連續(xù)方程式

流體流經(jīng)節(jié)流件時壓力和流速變化情況6流量檢測6.2.2差壓式流量計

6流量檢測6.2.2差壓式流量計

6流量檢測6.2.2差壓式流量計2）節(jié)流式流量計的組成和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置節(jié)流式流量計的組成1—節(jié)流元件；2—引壓管路；3—三閥組；4—差壓計6流量檢測6.2.2差壓式流量計標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置示意節(jié)流裝置取壓方式6流量檢測6.2.2差壓式流量計3）節(jié)流裝置的設(shè)計和計算： 以節(jié)流裝置的流量方程式為依據(jù)4）節(jié)流式流量計的安裝與使用條件差壓計的安裝示意6流量檢測6.2.2差壓式流量計5）非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置(a)1/4圓噴嘴(b)錐形入口孔板(c)圓缺孔板(d)V內(nèi)錐流量計6流量檢測6.2.2差壓式流量計6.2.2.2均速管流量計流體流經(jīng)均速管產(chǎn)生與流量有確定關(guān)系的差壓信號。均速管的實(shí)用流量方程式：D為管道內(nèi)徑k為均速管流量系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定均速管流量計結(jié)構(gòu)圖6流量檢測6.2.2差壓式流量計6.2.2.3彎管流量計流體通過管道彎頭時，受到角加速的作用而產(chǎn)生的離心力會在彎頭的外半徑側(cè)與內(nèi)半 徑側(cè)之間形成差壓，此差壓的平 方根與流體流量成正比。彎管流量計的流量方程式：彎管流量計示意6流量檢測6.2.2差壓式流量計6.2.2.4靶式流量計靶：管流中垂直于流動方向安裝的圓盤形阻擋件流體經(jīng)過時對靶產(chǎn)生作用力，此 作用力與流速有一定關(guān)系以直徑比 表示流量公式：靶式流量計結(jié)構(gòu)原理1—力平衡轉(zhuǎn)換器；2—密封膜片；3—杠桿；4—靶；5—測量導(dǎo)管6流量檢測6.2.2差壓式流量計6.2.2.5浮子流量計

1）測量原理及結(jié)構(gòu) 浮子的力平衡公式： 代入節(jié)流流量方程式得：浮子流量計測量原理6流量檢測6.2.2差壓式流量計A0為環(huán)隙面積，與浮子高度h對應(yīng)對于小錐度錐形管，近似有 ，則浮子流量計的類型：直讀式，遠(yuǎn)傳式電遠(yuǎn)傳浮子流量計工作原理1—浮子；2—錐形管；3—連動桿；4—鐵心；5—差動線圈6流量檢測6.2.2差壓式流量計2）浮子流量計的使用和安裝使用時需要進(jìn)行密度校正被測介質(zhì)的物性參數(shù)和狀態(tài) 參數(shù)與流量計標(biāo)定介質(zhì)不同 時，必須對流量計指示值進(jìn) 行修正。浮子流量計的安裝1—浮子流量計；2—截止閥；3—旁通閥6流量檢測6.2.3速度式流量計原理：均基于與流體流速有關(guān)的各種物理現(xiàn)象6.2.3.1渦輪流量計利用安裝在管道中可以自由轉(zhuǎn)動的 葉輪感受流體的速度變化流量方程式f：信號脈沖頻率；：儀表常數(shù)

渦輪流量計結(jié)構(gòu)示意1—緊固環(huán)；2—?dú)んw；3—前導(dǎo)流件；4—止推片；5—葉輪；6—磁電轉(zhuǎn)換器；7—軸承；8—后導(dǎo)流件；6流量檢測6.2.3速度式流量計6.2.3.2渦街流量計原理：流體流過非流線型阻擋體時會產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦列，漩渦的產(chǎn)生頻率與流體流速有著確定的關(guān)系構(gòu)成：漩渦發(fā)生體漩渦產(chǎn)生頻率

d：漩渦發(fā)生體的特征尺寸； St：斯特羅哈爾數(shù)流量方程式：

K：儀表系數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)測得6流量檢測6.2.3速度式流量計測量幾乎不受流體參數(shù)變化的影響不足：流體流速分布情況和脈動情況將影響測量準(zhǔn)確度，漩渦發(fā)生體被玷污也會引起誤差三角柱渦街檢測器原理示意6流量檢測6.2.3速度式流量計6.2.3.3電磁流量計原理：導(dǎo)電流體在磁場中垂直于磁力線方向流過，在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與流體速度有關(guān)感應(yīng)電勢 流量方程式：6流量檢測6.2.3速度式流量計電磁流量計測量原理電磁流量計結(jié)構(gòu)1—外殼；2—激磁線圈；3—襯里；4—測量管；5—電極；6—鐵心6流量檢測6.2.3速度式流量計6.2.3.4超聲流量計原理：超聲波在流體中傳播，將受到流體速度的影響，檢測接收的超聲波信號可以測知流速傳播速度差法，多普勒效應(yīng)法，聲束偏移法，相關(guān)法傳播速度差法：超聲波在流體中順流傳播與逆流傳播的速度不同；時間差法，相差法，頻差法6流量檢測6.2.3速度式流量計6流量檢測6.2.3速度式流量計頻差法：頻差法不受聲速影響，不必考慮流體溫度變化對聲速的影響6流量檢測6.3.1間接式質(zhì)量流量測量方法根據(jù)質(zhì)量流量和體積流量的關(guān)系，組合多種儀表測量不同參數(shù)可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量測量體積流量計與密度計組合體積流量計與體積流量計組合差壓式流量計與渦輪流量計溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計6流量檢測6.3.1間接式質(zhì)量流量測量方法幾種推導(dǎo)式質(zhì)量流量計組合示意6流量檢測6.3.2直接式質(zhì)量流量計6.3.2.1科里奧利質(zhì)量流量計原理：流體在振動管中流動時，將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力流量方程式科氏力流量計測量原理6流量檢測6.3.2直接式質(zhì)量流量計兩種科氏力流量計結(jié)構(gòu)示意1—支承管；2—檢測管；3—電磁檢測器；4—電磁激勵器；5—?dú)んw；6流量檢測6.3.2直接式質(zhì)量流量計6.3.2.2熱式質(zhì)量流量計原理：利用外熱源對被測流體加熱，測量因流體流動造成的溫度場變化，從而測得流體的質(zhì)量流量。流量方程式：6流量檢測6.3.2直接式質(zhì)量流量計非接觸式對稱結(jié)構(gòu)的熱式流量計示意1—鎳管；2—加熱線圈；3—測溫線圈；4—調(diào)零電阻；5—電表6流量檢測6.3.2直接式質(zhì)量流量計6.3.2.3沖量式流量計原理：沖量傳感器感受被測介質(zhì)的沖力，經(jīng)轉(zhuǎn)換放大輸出與質(zhì)量流量成比例的標(biāo)準(zhǔn)信號沖量式流量計工作原理1—沖板；2—沖板軸；3—物料；4—輸送機(jī)6流量檢測6.4.1液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置6.4.1.1標(biāo)準(zhǔn)容積法標(biāo)準(zhǔn)容積法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置1—水池；2—水泵；3—高位水槽；4—溢流管；5—穩(wěn)壓容器；6—活動管接頭；7—切換機(jī)構(gòu)；8—切換擋板；9—標(biāo)準(zhǔn)容積計量槽；10—液位標(biāo)尺；11—游標(biāo)；12—被校流量計6流量檢測6.4.1液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置6.4.1.2標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量法6.4.1.3標(biāo)準(zhǔn)流量計法6.