化工儀表自動(dòng)化-第3章-3

1、化工儀表自動(dòng)化,四川理工學(xué)院電信系自動(dòng)化教研室,2,第三章 檢測儀表與傳感器,3.1 概述 3.2 壓力檢測及儀表 3.3 流量檢測及儀表 3.4 物位檢測及儀表 3.5 溫度檢測及儀表 3.6 現(xiàn)代檢測技術(shù)與傳感器的發(fā)展,3,3.3 流量檢測及儀表,2,差壓式流量計(jì),3,概述,1,轉(zhuǎn)子流量計(jì),4,橢圓齒輪流量計(jì),5,渦輪流量計(jì),6,電磁流量計(jì),4,概述,在生產(chǎn)過程中，為了有效地進(jìn)行操作、控制和監(jiān)督，需要檢測各種流體的流量。 物料總量的計(jì)量也是經(jīng)濟(jì)核算和能源管理的重要依據(jù)。 流量檢測儀表是發(fā)展生產(chǎn)，節(jié)約能源，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平的重要工具，是工業(yè)自動(dòng)化儀表與裝置中的重要儀表之一

2、。,5,概述（續(xù)）,瞬時(shí)流量：指單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小。 總量：在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時(shí)流量 在某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值。 流量和總量，可以用質(zhì)量表示，也可以用體積表示。 單位時(shí)間內(nèi)流過的流體以質(zhì)量表示的稱為質(zhì)量流量，常用符號(hào)M表示。 以體積表示的稱為體積流量，常用符號(hào)Q表示。,6,概述（續(xù)）,若流體的密度是，則體積流量與質(zhì)量流最之間的關(guān)系是： 如以t表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是： 測量流體流量的儀表一般叫流量計(jì)；測量流體總量的儀表常稱為計(jì)量表。然而兩者并不是截然劃分的，在流量計(jì)上配以累積機(jī)構(gòu)，也可以讀出總量。,7,概述（續(xù)）,常用的流量單位有噸每小

3、時(shí)(t/h)、千克每小時(shí)(kg/h)、千克每秒(kg/s)、立方米每小時(shí)(m3/h)、升每小時(shí)(L/h)、升每分(L/min)等。 流量測量的方法分類： 1速度式流量計(jì) 一種測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。先測出管道內(nèi)的平均流速，再乘以管道截面積求得流體的體積流量。 例如差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量汁、渦輪流量計(jì)、堰式流量計(jì)等。,8,概述（續(xù)）,流量測量的方法分類： 2容積式流量計(jì) 一種以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。例如橢圓齒輪流量計(jì)、活塞式流量計(jì)等。 3質(zhì)量流量計(jì) 一種以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和

4、間接式兩種。質(zhì)量流量計(jì)具有測量精度不受流體的溫度、壓力、粘度等變化影響的優(yōu)點(diǎn)，是一種發(fā)展中的流量測量儀表。,9,概述（續(xù)）,流量計(jì)的一般結(jié)構(gòu)：流量計(jì)通常由一次裝置和二次儀表組成。 一次裝置安裝于流道的內(nèi)部或外部，根據(jù)流體與之相互作用關(guān)系的物理定律產(chǎn)生一個(gè)與流量有確定關(guān)系的信號(hào)，這種一次裝置亦稱流量傳感器。 二次儀表則給出相應(yīng)的流量值大小。,10,差壓式流量計(jì),在管道中放入一定的節(jié)流元件，如孔板、噴嘴、靶、轉(zhuǎn)子等，使流體流過阻擋體時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。根據(jù)流體對(duì)節(jié)流元件的推力或在節(jié)流元件前后形成的壓差等，可以測定流量的大小。 節(jié)流式流量計(jì)是目前工業(yè)生產(chǎn)中用來測量氣體、液體和蒸氣流量的最常用的一種

5、流量儀表。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在煉鋼廠、煉油廠等工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中所使用的流量計(jì)有(7080)左右是節(jié)流式流量計(jì)。在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，節(jié)流式流量計(jì)也占流量儀表總數(shù)的一半以上。,11,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,差壓式流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測量的。它是目前生產(chǎn)中測量流量最成熟，最常用的方法之一。 按照國家標(biāo)準(zhǔn)制造的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量系數(shù)計(jì)算公式是相當(dāng)完備的，所以它是一種可靠性和標(biāo)準(zhǔn)化較高的流量傳感器。,12,差壓式流量計(jì)組成：,節(jié)流裝置：安裝于管道中產(chǎn)生差壓，節(jié)流件前后的差壓與流量成開方關(guān)系。 引壓導(dǎo)管：取節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的差壓，傳送給差壓變送器。 差壓變送器

6、：產(chǎn)生的差壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（4-20mA）。,13,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,1. 節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式 (1)節(jié)流現(xiàn)象 流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。,14,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置，節(jié)流件是能使管道中的流體產(chǎn)生局部收縮的元件。 流動(dòng)流體的能量有兩種形式，即靜壓能和動(dòng)能。這兩種形式的能量在一定的條件下可以互相轉(zhuǎn)化，但是，根據(jù)能量守恒定律，流體所具有的靜壓能和動(dòng)能，再加上克服流動(dòng)阻力的能量損失，在沒有外加能量的情況下，其總和是不變的。,15,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,節(jié)流裝置前流體壓力較高，稱為正壓，常以“”標(biāo)

7、志；節(jié)流裝置后流體壓力較低，稱為負(fù)壓（注意不要與真空混淆），常以“”標(biāo)志。節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關(guān)。,節(jié)流元件附近流速和壓力分布情況,16,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,值得注意的是：要準(zhǔn)確地測量出截面與截面處的壓力是有困難的，這是因?yàn)楫a(chǎn)生最低靜壓力的截面的位置隨著流速的不同會(huì)改變的，事先根本無法確定。 因此實(shí)際上是在孔板前后的管壁上選擇兩個(gè)固定的取壓點(diǎn)，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化的。,節(jié)流元件附近流速和壓力分布情況,17,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,(2)流量基本方程式 流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。 基礎(chǔ)：流體連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）

8、。 流量系數(shù)。它與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、孔口截面積與管道截面積之比m、雷諾數(shù)Re、孔口邊緣銳度、管壁粗糙度等因素有關(guān)；,18,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,膨脹校正系數(shù)，它與孔板前后壓力的相對(duì)變化量、介質(zhì)的等熵指數(shù)、孔口截面積與管道截面積之比等因素有關(guān)。應(yīng)用時(shí)可查閱有關(guān)手冊(cè)而得。但對(duì)不可壓縮的液體來說，常取=1； F0節(jié)流裝置的開孔截面積； p節(jié)流裝置前后實(shí)際測得的壓力差； 1節(jié)流裝置前的流體密度。,19,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,2. 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 差壓式流量計(jì)，由于使用歷史長久，已經(jīng)積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和完整的實(shí)驗(yàn)資料。因此，國內(nèi)外已把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)

9、流裝置”。,20,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,我國國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置取壓方法為兩種，即角接取壓法和法蘭取壓法。 角接取壓法，就是在孔板(或噴嘴)前后兩端面與管壁的夾角處取壓。角接取壓方法可以通過環(huán)室或單獨(dú)鉆孔結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 法蘭取壓能得到較好的測量精度，但是加工制造和安裝要求嚴(yán)格。,21,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,取壓方式：,環(huán)室取壓,單獨(dú)鉆孔取壓,法蘭取壓,標(biāo)準(zhǔn)噴嘴取壓,22,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,節(jié)流孔板,后取壓管,前取壓管,流體通過節(jié)流孔板時(shí)，流速加快，后取壓管處的壓力減小。,節(jié)流裝置（取壓管及內(nèi)部的節(jié)流孔板）,23,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,節(jié)流孔板,后取壓管,節(jié)流裝置外形,24,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,差壓

10、式流量計(jì)外形,25,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,3差壓式流量計(jì)的測量誤差 差壓式流量汁的應(yīng)用是非常廣泛的。但是，在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往具有比較大的測量誤差，有的甚至高達(dá)1020(造成這些誤差是由于使用不當(dāng)引起的，而不是儀表本身的測量誤差)。,26,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,造成測量誤差的原因： (1)被測流體工作狀態(tài)的變動(dòng) (2)節(jié)流裝置安裝不正確 (3)孔板入口邊緣的磨損 (4)導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象 (5)差壓計(jì)安裝或使用不正確,27,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,差壓式流量計(jì)： 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，無可動(dòng)部件；可靠性較高；復(fù)現(xiàn)性能好；適應(yīng)性較廣，它適用于各種工況下的單相流體，適用的管道直徑范圍寬，可以

11、配用通用差壓計(jì)；裝置已標(biāo)準(zhǔn)化。 缺點(diǎn)：安裝要求嚴(yán)格；流量計(jì)前后要求較長直管段；測量范圍窄，一般范圍度為 3 : 1；壓力損失較大；對(duì)于較小直徑的管道測量比較困難；精確度不夠高(1% 2%)。,28,差壓式流量計(jì)分類表,差壓式流量計(jì)（續(xù)）,29,補(bǔ)充：靶式流量計(jì),在管流中垂直于流動(dòng)方向安裝一圓盤形阻擋件，稱之為“靶”。流體經(jīng)過時(shí)，由于受阻將對(duì)靶產(chǎn)生作用力，此作用力與流速之間存在著一定關(guān)系。通過測量靶所受作用力，可以求出流體流量。,30,補(bǔ)充：靶式流量計(jì),流體作用于靶上的推力F與流體流速v的平方成正比： K靶的推力系數(shù)； 靶的受力面積； 比重； g重力加速度；v 靶與環(huán)隙間流體平均流速。,A0環(huán)形

12、間隙的面積；Ka為流量系數(shù)。,31,補(bǔ)充：靶式流量計(jì),特點(diǎn)： 靶式流量計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡單，維護(hù)方便，不易堵塞，適于測量高粘度、高臟污及有懸浮固體顆粒介質(zhì)的流量。 其缺點(diǎn)是壓力損失大，測量精度不太高。目前靶式流量計(jì)的配用管徑為 15200mm 系列，正常情況下測量精確度可達(dá)1% ，范圍度為3:1。 靶式流量計(jì)和差壓流量計(jì)的流量與檢測信號(hào)之間都是非線性的，必須將差壓或推力信號(hào)進(jìn)行開方運(yùn)算得到流量信號(hào)。,32,補(bǔ)充：靶式流量計(jì),對(duì)夾式,固定插入式,TGF智能靶式流量計(jì),煤氣表,靶式流量計(jì)外形,33,轉(zhuǎn)子流量計(jì),轉(zhuǎn)子流量計(jì)也是利用節(jié)流原理測量流體的流量，但它的差壓值基本保持不變，是通過節(jié)流面積的變化反映流

13、量的大小，故又稱恒壓降變截面流量計(jì)，也有稱作浮子流量計(jì)。 轉(zhuǎn)子流量計(jì)可以測量多種介質(zhì)的流量，更適用于中小管徑、中小流量和較低雷諾數(shù)的流量測量。 差壓流量計(jì)對(duì)管徑小于50mm、低雷諾數(shù)的流體的測量精度是不高的。而轉(zhuǎn)子流量計(jì)則特別適宜于測量管徑50mm以下管道的流量，測量的流量可小到每小時(shí)幾升。,34,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,1. 工作原理 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的原理圖，它基本上由兩個(gè)部分組成，一個(gè)是由下往上逐漸擴(kuò)大的錐形管（通常用玻璃制成，錐度為4030）；另一個(gè)是放在錐形管內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。,35,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,轉(zhuǎn)子流量計(jì)中轉(zhuǎn)子的平衡條件是： 由于在測量過程中，V、t、f、A、g均為常數(shù)，所以由式可知，

14、(p1p2)也應(yīng)為常數(shù)。這就是說，在轉(zhuǎn)子流量計(jì)中，流體的壓降是固定不變的。 所以，轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以定壓降變節(jié)流面積法測量流量的，這正好與差壓法測量流量的情況相反。,36,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,p一定的情況下，流過轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量和轉(zhuǎn)子與錐形管間環(huán)隙面積F0有關(guān)。由于錐形管由下往上逐漸擴(kuò)大，所以F0是與轉(zhuǎn)子浮起的高度有關(guān)的。 根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測介質(zhì)的流量大小，可用下式表示： 式中 儀表常數(shù) h 轉(zhuǎn)子浮起的高度,37,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,將p代入，分別得到：,38,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,2電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì) 電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)可以將反映流且大小的轉(zhuǎn)子高度h轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，適合于遠(yuǎn)傳，進(jìn)行顯示或記錄

15、。 LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由流量變送及電動(dòng)顯示兩部分組成。 (1)流量變送部分 LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)是用差動(dòng)變壓器進(jìn)行流量變送的。,39,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,根據(jù)鐵心處在差動(dòng)變壓器線圈中的位置不同，次級(jí)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢e1、e2不同。 即u = e1 e2 0， 0，0等不同情況，據(jù)此可確定鐵心在線圈中的位置。,40,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,(2)電動(dòng)顯示部分,41,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,流體入口,流體出口,轉(zhuǎn)子,玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì),42,智能轉(zhuǎn)子流量計(jì),金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì),轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,43,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,浮子流量計(jì)安裝示意,44,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,3轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示值修正 儀表廠

16、為了便于成批生產(chǎn)，是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)(20，0.10133MPa)下用水或空氣進(jìn)行刻度的，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量標(biāo)尺上的刻度值，對(duì)用于測量液體來講是代表200時(shí)水的流量值，對(duì)用于測量氣體來講則是代表20，0.10133MPa壓力下空氣的流量值。 (1)液體流量測量時(shí)的修正 測量液體的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，由于制造廠是在常溫(200)下用水標(biāo)定的，根據(jù)式可寫為,45,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,Q0用水標(biāo)定時(shí)的刻度流量； w 水的密度。 對(duì)一般液體介質(zhì)來說，當(dāng)溫度和壓力改變時(shí)，對(duì)密度影響不大。如果被測介質(zhì)的粘度與水的粘度相差不大(不超過0.03Pa . s)，可近似認(rèn)為是常數(shù)，則有 Qf表示密度為f的被測介質(zhì)實(shí)際流量。,

17、46,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,前面兩式相除得： KQ為體積流量密度修正系數(shù)。 同理可得到質(zhì)量流量的修正公式為： KM為體積流量密度修正系數(shù)；為被測介質(zhì)的實(shí)際質(zhì)量流量。,47,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,例題：用一個(gè)用水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測量苯的流量，流量計(jì)的讀數(shù)為28 m3/h，已知轉(zhuǎn)子密度為7920 kg/m3的不銹鋼，苯的密度為0.831 kg/L，求苯的實(shí)際流量是多少？ 解：已知：s=1 kg/L，y=0.831 kg/L， z=7.92 kg/L，QN =28 m3/h，代入修正公式可得 所以苯的實(shí)際流量是31.08m3/h。,48,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,(2)氣體流量測定時(shí)的修正 對(duì)于氣體介質(zhì)流量值的修

18、正，除了被測介質(zhì)的密度不同以外，被測介質(zhì)的工作壓力和溫度的影響也較顯著，因此對(duì)密度、工作壓力和溫度均需進(jìn)行修正。 轉(zhuǎn)子流量計(jì)用來測量氣體時(shí)，制造廠是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)(293K，0.10133MPa絕對(duì)壓力）下用空氣進(jìn)行標(biāo)定的。對(duì)于非空氣介質(zhì)在不同于上述基準(zhǔn)狀態(tài)下測量時(shí)，要進(jìn)行校正。,49,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,當(dāng)已知儀表顯示刻度Q0，要計(jì)算實(shí)際的工作介質(zhì)流量時(shí)，可按下式修正： Q1被測介質(zhì)的流量，Nm3/h； 1被測介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，kg/Nm3； 0被測介質(zhì)空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度1.293kg/Nm3。 K密度修正系數(shù)； Kp壓力修正系數(shù)； KT溫度修正系數(shù)。,50,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,例：某

19、廠用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測量溫度為270，表壓為0.16MPa的空氣流量，問轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)為38Nm3/h時(shí)，空氣的實(shí)際流量是多少? 解：,51,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,(3)蒸汽流量測量時(shí)的換算 轉(zhuǎn)子流量計(jì)用來測量水蒸氣流量時(shí)，若將蒸汽流量換算為水流量，可按式（335）計(jì)算。若轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼，t7.9g/cm3，則有,若：,52,轉(zhuǎn)子流量計(jì)（續(xù)）,轉(zhuǎn)子流量計(jì)特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，對(duì)儀表前后直管段長度要求不高，壓力損失小而且恒定，測量范圍比較寬，刻度為線性。 浮子流量計(jì)測量精確度為2%左右。但儀表測量受被測介質(zhì)的密度、粘度、溫度、壓力、純凈度影響，還受安裝位置的影響。,53,容積式流量計(jì),采用固

20、定溶劑空間逐次衡量過流容積。它利用運(yùn)動(dòng)元件的往復(fù)次數(shù)或轉(zhuǎn)速與流體的連續(xù)排出量成比例對(duì)被測流體進(jìn)行連續(xù)的檢測。 容積式流量計(jì)可以計(jì)量各種液體和氣體的累積流量，由于這種流量計(jì)可以精密測量體積量，所以其類型包括從小型的家用煤氣表到大容積的石油和天然氣計(jì)量儀表，廣泛地用作管理和貿(mào)易的手段。,54,容積式流量計(jì),組成： 容積式流量計(jì)由測量室、運(yùn)動(dòng)部件、傳動(dòng)和顯示部件組成。 它的測量主體為具有固定標(biāo)準(zhǔn)容積的測量室，測量室由流量計(jì)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)部件與殼體構(gòu)成。 按運(yùn)動(dòng)部件分類： 往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩種形式。 往復(fù)運(yùn)動(dòng)式有家用煤氣表、活塞式油量表等。 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式有旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)、橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)等。,

21、55,橢圓齒輪流量計(jì),橢圓齒輪流量計(jì)是屬于容積式流量計(jì)的一種。它對(duì)被測流體的粘度變化不敏感，特別使合干測量高粘度的流體(例如重油、聚乙烯醇、樹脂等)、甚至糊狀物的流量。 1. 工作原理 橢圓齒輪流量計(jì)的測量部分是由兩個(gè)相互嚙合的橢圓形齒輪A和B、軸及殼體組成。橢圓齒輪與殼體之間形成測量室，如圖所示。,56,橢圓齒輪流量計(jì),兩個(gè)橢圓齒輪 A 、 B 在進(jìn)出口流體壓力差的作用下，交替地相互驅(qū)動(dòng)，并各自繞軸作非勻角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)。 在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中連續(xù)不斷地將充滿在齒輪與殼體之間的固定容積內(nèi)的流體一份份地排出。,57,橢圓齒輪流量計(jì),齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)可以通過機(jī)械的或其他的方式測出，從而可以得知流體總流量。 兩個(gè)齒

22、輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，流量計(jì)將排出 4 個(gè)半月形容積的流體。通過橢圓齒輪流量計(jì)的流體總量可表示為： Q = 4nV0 n橢圓齒輪的旋轉(zhuǎn)速度； V0半月形測量室容積。,58,橢圓齒輪流量計(jì),2使用特點(diǎn) 由于橢圓齒輪流量計(jì)是基于容積式測量原理的，與流體的粘度等性質(zhì)無關(guān)。因此，特別適用于高粘度介質(zhì)的流量測量。測量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。 流量計(jì)基本誤差為 0.2% 0.5%； 范圍度為 10:1 ； 工作溫度要低于120 ，以防止齒輪卡死。 在使用時(shí)要注意防止齒輪的磨損與腐蝕，以延長儀表壽命。,59,橢圓齒輪流量計(jì),60,計(jì)量室體積,腰輪轉(zhuǎn)速,體積流量,腰輪流量計(jì),61,皮膜式家用煤氣表,

23、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、價(jià)廉、精確度2%,62,速度式流量計(jì),速度式流量計(jì) 速度式流量計(jì)的測量原理均基于與流體流速有關(guān)的各種物理現(xiàn)象，儀表的輸出與流速有確定的關(guān)系，即可知流體的體積流量。 典型的速度式流量計(jì)： 渦輪流量計(jì) 渦街流量計(jì) 電磁流量計(jì) 超聲流量計(jì),63,渦輪流量計(jì),在流體流動(dòng)的管道內(nèi)，安裝一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪，當(dāng)流體通過葉輪時(shí)，流體的動(dòng)能使葉輪旋轉(zhuǎn)。流體的流速越高，動(dòng)能就越大，葉輪轉(zhuǎn)速也就越高。在規(guī)定的流量范圍和一定的流體粘度下，轉(zhuǎn)速與流速成線性關(guān)系，因此，測出葉輪的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，就可確定流過管道的流體流量或總量。,64,渦輪流量計(jì),直讀型渦輪流量計(jì),Meister,65,渦輪流量計(jì),特

24、點(diǎn)：渦輪流量計(jì)安裝方便，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與葉片間不需密封和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而測量精度高，可耐高壓，靜壓可達(dá)50MPa。由于基于磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換原理，故反應(yīng)快，可測脈動(dòng)流量。輸出信號(hào)為電頻率信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳與計(jì)算機(jī)相連，不受干擾。 它的測量精度一般為 0.5 級(jí)，在小范圍內(nèi)誤差可以0.1%；由于儀表刻度為線性，范圍度可達(dá)(1020) :1 ；儀表有校寬的工作溫度范圍(-200400 )。,66,渦輪流量計(jì),缺點(diǎn)和注意事項(xiàng)： 渦輪流量計(jì)的渦輪容易磨損，被測介質(zhì)中不應(yīng)帶機(jī)械雜質(zhì)、否則會(huì)影響測量精度和損壞機(jī)件。因此，一般應(yīng)加過濾器。安裝時(shí)，必須保證前后有一定的直管段，以使流向比較穩(wěn)定。一般入口直管段的長度取管

25、道內(nèi)徑的10倍以上，出口取5倍以上。,67,電磁流量計(jì),在流量測量中，當(dāng)被測介質(zhì)是具有導(dǎo)電性的液體介質(zhì)時(shí)，可以應(yīng)用電磁感應(yīng)的方法來測量流量。 電磁流量計(jì)通常由變送器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。被測介質(zhì)的流量經(jīng)變送器變換成感應(yīng)電勢后，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器把電勢信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的010mA直流信號(hào)作為輸出，以便進(jìn)行指示、記錄或與電動(dòng)單元組合儀表配套使用。,68,電磁流量計(jì),電磁流量計(jì)基于電磁感應(yīng)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)，通過測量此電勢可求得流體流量。,當(dāng)流道兩側(cè)有磁場作用時(shí)，導(dǎo)電流體在流動(dòng)過程中切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢：Ex=BD

26、v10-12 所以有： Q=K Ex,69,電磁流量計(jì),電磁流量計(jì)的特點(diǎn)： 測量導(dǎo)管中無阻力件，壓力損失極小；其流速測量范圍寬，為0.510m/s；范圍度可達(dá)10:1；流量計(jì)的口徑可從幾毫米到幾米以上；流量計(jì)的精度 0.51.5級(jí)；儀表反應(yīng)快，流動(dòng)狀態(tài)對(duì)示值影響小，可以測量脈動(dòng)流和兩相流，如泥漿和紙漿的流量。 對(duì)測量導(dǎo)電流體的電導(dǎo)率有要求，不能測量氣體、蒸汽和電導(dǎo)率低的石油流量。,70,電磁流量計(jì),浙大中能,深圳市創(chuàng)惠科技,東芝,2.5mm-3000mm,71,漩渦式流量計(jì),又叫渦街流量計(jì)，屬旋渦流量計(jì)類型，它是利用流體振蕩的原理進(jìn)行流量測量。 當(dāng)流體流過非流線型阻擋體時(shí)會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦列，旋

27、渦的產(chǎn)生頻率與流體流速有著確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，測量頻率的變化，就可以得知流體的流量。,72,漩渦式流量計(jì),渦街流量計(jì)的組成及流量方程式 渦街流量計(jì)的測量主體是旋渦發(fā)生體。旋渦發(fā)生體是一個(gè)具有非流線型截面的柱體垂直插于流通截面內(nèi)。當(dāng)流體流過旋渦發(fā)生體時(shí)，在發(fā)生體兩側(cè)會(huì)交替地產(chǎn)生旋渦，并在它的下游形成兩列不對(duì)稱的旋渦列。 當(dāng)每兩個(gè)旋渦之間的縱向距離 h 和渦列間橫向距離 L 滿足一定的關(guān)系，即 h / L = 0 . 281 時(shí)，這兩個(gè)旋渦列將是穩(wěn)定的，稱之為“卡門渦街”。穩(wěn)定的旋渦產(chǎn)生頻率 f 與旋渦發(fā)生體處的流速 v 有確定的關(guān)系：,73,漩渦式流量計(jì),三角柱體渦街檢測器原理示意圖 旋渦頻率采用熱

28、敏電阻檢測方式，在三角柱體的迎流面對(duì)稱地嵌入兩個(gè)熱敏電阻，通入恒定電流加熱電阻，使其溫度稍高于流體，在交替產(chǎn)生的旋渦的作用下，兩個(gè)電阻被周期地冷卻，使其阻值改變，阻值的變化由橋路測出，即可測得旋渦產(chǎn)生頻率，從而測知流量。,74,漩渦式流量計(jì),渦街流量計(jì)的特點(diǎn)： 渦街流量計(jì)適用于氣體、液體和蒸汽介質(zhì)的流量測量，其測量幾乎不受流體參數(shù)（溫度、壓力、密度、粘度）變化的影響。 渦街流量計(jì)在儀表內(nèi)部無可動(dòng)部件，使用壽命長；壓力損失小；輸出為頻率信號(hào)；有較寬的范圍度 30:1 ；測量精度也比較高，為0.5% 1%。 它是一種正在得到廣泛應(yīng)用的流量儀表。 不足：流體流速分布情況和脈動(dòng)情況將影響測量準(zhǔn)確度，旋

29、渦發(fā)生體被沾污也會(huì)引起誤差。,75,漩渦式流量計(jì),上海安鈞,深圳市創(chuàng)惠科技,壓電應(yīng)力式傳感器,76,質(zhì)量流量計(jì),質(zhì)量流量計(jì)能夠直接得到質(zhì)量流量，能從根本上提高測量精度，省去了換算和修正。質(zhì)量流量計(jì)的測量方法，可分為間接測量和直接測量兩類。 1. 直接式質(zhì)量流量計(jì) 直接式測量方法則由檢測元件直接檢測出流體的質(zhì)量流量。直接式質(zhì)量流量計(jì)種類很多，有量熱式、角動(dòng)量式、差壓式及科里奧利質(zhì)量流量計(jì) 。,77,質(zhì)量流量計(jì),科里奧利質(zhì)量流量計(jì) 簡稱科氏力流量計(jì)，利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的測量原理。 科氏力流量計(jì)結(jié)構(gòu)有多種形式，一般由由檢測科里奧利力的傳感器與轉(zhuǎn)換器組成。,7

30、8,質(zhì)量流量計(jì),傳感器測量主體為一根U形管，U形管的兩個(gè)開口端固定，流體由此流入和流出。在U形管頂端裝有電磁裝置，用于激發(fā)U形管，使其以O(shè)-O為軸，按固有的自振頻率振動(dòng)，振動(dòng)方向垂直于U形管所在平面。U形管中的流體在沿管道流動(dòng)的同時(shí)又隨管道作垂直運(yùn)動(dòng)，此時(shí)流體將產(chǎn)生一科里奧利加速度，并以科里奧利力反作用于U形管。由于流體在U形管兩側(cè)的流動(dòng)方向相反，所以作用于U形管兩側(cè)的科氏力大小相等方向相反，從而形成一個(gè)作用力矩。U形管在此力矩作用下將發(fā)生扭曲，U形管的扭角與通過的流體質(zhì)量流量相關(guān)。U形管兩側(cè)通過中心平面的時(shí)間差也與流體質(zhì)量流量相關(guān)。,79,質(zhì)量流量計(jì),流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖,80,質(zhì)量流量計(jì),0.

31、1%,ABB,81,質(zhì)量流量計(jì),科氏力質(zhì)量流量計(jì)的特點(diǎn) 可直接測得質(zhì)量流量信號(hào)，不受被測介質(zhì)物理參數(shù)的影響，精度較高； 可以測量多種液體和漿液，也可以用于多相流測量； 不受管內(nèi)流態(tài)影響，因此對(duì)流量計(jì)前后直管段要求不高； 其范圍度可達(dá)100:1。但是它的阻力損失較大，存在零點(diǎn)漂移，管路的振動(dòng)會(huì)影響其測量精度。,82,質(zhì)量流量計(jì),2. 間接式質(zhì)量流量計(jì) 一般是采用體積流量計(jì)和密度計(jì)或兩個(gè)不同類型的體積流量計(jì)組合，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量的測量。常見的組合方式主要有3種。 節(jié)流式流量計(jì)與密度計(jì)的組合,流式流量計(jì)與密度計(jì)組合,83,體積流量計(jì)和密度計(jì)組合,質(zhì)量流量計(jì),體積流量計(jì)與密度計(jì)的組合,84,節(jié)流式流量計(jì)和

32、其它體積流量計(jì)組合,質(zhì)量流量計(jì),體積流量計(jì)與體積流量計(jì)的組合,85,其它流量計(jì),隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高。許多新的流量測量方法也日益被人們重視和采用，例如超聲波、激光、X射線及核磁共振等逐漸應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，成為目前較新的流量測量技術(shù)。 超聲波流量計(jì) 超聲波測流量的作用原理有傳播速度法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法、相關(guān)法、流速液面法等多種方法。 超聲波流量計(jì)由超聲波換能器、電子線路及流量顯示系統(tǒng)組成。超聲波換能器通常由鋯鈦酸鉛陶瓷等壓電材料制成，通過電致伸縮效應(yīng)和壓電效應(yīng)，發(fā)射和接收超聲波。,86,F1發(fā)射的超聲波先到達(dá) T1,(1) 傳播速度法測量原理,87,t1-按順流方向，超聲波到達(dá)接收器時(shí)間； t2-按逆流方向，超聲波到達(dá)接收器時(shí)間。,超聲波流量計(jì),時(shí)差法時(shí)差法就是測量超聲波脈沖順流和逆流時(shí)傳播的時(shí)間差。流體流速,88,相差法相位差法是把上述時(shí)間差轉(zhuǎn)換為超聲波傳播的相位差來測量。超聲波換能器向流體連續(xù)發(fā)射形式為的 超聲波脈沖，式中 為超聲波的角頻率。,按順流方向發(fā)射時(shí)收到的信號(hào)相位；,按逆流方向發(fā)射時(shí)收到的信號(hào)相位。,超聲波流量計(jì),89,順流時(shí)脈沖循環(huán)頻率： 逆流時(shí)