流量傳感器及其應(yīng)用PPT課件

1、 在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要對各種流動介質(zhì)流量進在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要對各種流動介質(zhì)流量進行檢測和控制，例如石油企業(yè)的石油輸送與控制行檢測和控制，例如石油企業(yè)的石油輸送與控制，化工企業(yè)各種氣體的傳輸和控制，冶金企業(yè)燃，化工企業(yè)各種氣體的傳輸和控制，冶金企業(yè)燃料和空氣的配比與控制，我們?nèi)粘Ｉ钪刑烊粴饬虾涂諝獾呐浔扰c控制，我們?nèi)粘Ｉ钪刑烊粴庥昧繖z測和生活用水和工業(yè)用水量的檢測等。流用量檢測和生活用水和工業(yè)用水量的檢測等。流量的測量和控制是生產(chǎn)過程自動化的重要環(huán)節(jié)。量的測量和控制是生產(chǎn)過程自動化的重要環(huán)節(jié)。完成流量測量所需要的設(shè)備稱為流量傳感器，或稱完成流量測量所需要的設(shè)備稱為流量傳感器，或稱為流量

2、檢測儀表。為流量檢測儀表。10.1 10.1 概述概述10.1.1 10.1.1 基本概念基本概念 1 1流量流量 流量流量是指單位時間內(nèi)流過管道橫截面的流體的數(shù)量，也稱為是指單位時間內(nèi)流過管道橫截面的流體的數(shù)量，也稱為瞬時流量瞬時流量。流量又有。流量又有體積流量體積流量和和質(zhì)量流量質(zhì)量流量之分。之分。 設(shè)流體的密度為設(shè)流體的密度為 ，質(zhì)量流量與體積流量之間的關(guān)系為：，質(zhì)量流量與體積流量之間的關(guān)系為：或或 當流體通過管道橫截面各處的流速相等時，體積流量當流體通過管道橫截面各處的流速相等時，體積流量 還可還可以用下式計算：以用下式計算： 使用體積流量時，必須同時給出流體的壓力和溫度。使用體積流量

3、時，必須同時給出流體的壓力和溫度。 累計流量累計流量是指一段時間內(nèi)流體的總流量，即瞬時流量對時間是指一段時間內(nèi)流體的總流量，即瞬時流量對時間的累積?？偭髁康膯挝怀Ｓ玫睦鄯e。總流量的單位常用m m3 3或或kgkg表示。表示。vmqqmvqq vaqvvq 2 2流量檢測中常用的物理量流量檢測中常用的物理量 （1 1）密度密度 ：表示單位體積中物質(zhì)的量，其數(shù)學(xué)表達式為：表示單位體積中物質(zhì)的量，其數(shù)學(xué)表達式為 對于液體，在常溫常壓下，壓力變化對其容積影響甚微，所對于液體，在常溫常壓下，壓力變化對其容積影響甚微，所以工程上通常將液體視為不可壓縮流體，即可不考慮壓力變化對以工程上通常將液體視為不可壓縮

4、流體，即可不考慮壓力變化對液體密度的影響，而只考慮溫度對其密度的影響。對于氣體，溫液體密度的影響，而只考慮溫度對其密度的影響。對于氣體，溫度、壓力對單位質(zhì)量氣體的體積影響很大，因此在表示氣體密度度、壓力對單位質(zhì)量氣體的體積影響很大，因此在表示氣體密度時，必須指明氣體的工作狀態(tài)（溫度和壓力）。時，必須指明氣體的工作狀態(tài)（溫度和壓力）。 （2 2）黏度黏度：是表征流體流動時內(nèi)摩擦黏滯力大小的物理量，：是表征流體流動時內(nèi)摩擦黏滯力大小的物理量，有動力黏度和運動黏度。有動力黏度和運動黏度。 二者之間的關(guān)系為：二者之間的關(guān)系為：v v = =h h/ / 。 （3 3）雷諾數(shù)雷諾數(shù)re e：是表征流體情

5、況的特征數(shù)。其計算公式為：是表征流體情況的特征數(shù)。其計算公式為 式中，式中， 為管徑；為管徑； 為流速；為流速； 為流體密度；為流體密度；h h為動力黏度；為動力黏度； 為運動黏度。為運動黏度。 vmeddrvh duv （4 4）溫度體積膨脹系數(shù)溫度體積膨脹系數(shù)：當流體的溫度升高時，流體所占有的：當流體的溫度升高時，流體所占有的體積將會增加。溫度體積膨脹系數(shù)是指流體溫度每變化體積將會增加。溫度體積膨脹系數(shù)是指流體溫度每變化11時其體時其體積的相對變化率。積的相對變化率。 （5 5）壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)：當作用在流體上的壓力增加時，流體所占有的：當作用在流體上的壓力增加時，流體所占有的體積將會縮小

6、。壓縮系數(shù)是指當流體溫度不變，所受壓力變化時其體積將會縮小。壓縮系數(shù)是指當流體溫度不變，所受壓力變化時其體積的變化率。體積的變化率。 10.1.2 10.1.2 流量測量方法流量測量方法 1 1容積法容積法 2 2節(jié)流差壓法節(jié)流差壓法 3 3速度法速度法 4 4流體阻力法流體阻力法 5 5流體振動法流體振動法 6 6質(zhì)量流量測量法質(zhì)量流量測量法 10.2 10.2 容積式流量傳感器容積式流量傳感器 10.2.1 10.2.1 橢圓齒輪流量傳感器橢圓齒輪流量傳感器 傳感器的活動壁是一對互相嚙合的橢圓齒輪，它們在被測流傳感器的活動壁是一對互相嚙合的橢圓齒輪，它們在被測流體壓差的推動下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。

7、體壓差的推動下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。 兩個齒輪交替或同時受差壓作用并保持不斷地旋轉(zhuǎn)，被測介兩個齒輪交替或同時受差壓作用并保持不斷地旋轉(zhuǎn)，被測介質(zhì)以初月形空腔為單位一次又一次地經(jīng)過橢圓齒輪被排至出口。質(zhì)以初月形空腔為單位一次又一次地經(jīng)過橢圓齒輪被排至出口。顯然，橢圓齒輪每轉(zhuǎn)動一周，排出顯然，橢圓齒輪每轉(zhuǎn)動一周，排出4 4個初月形體積的流量，所以體個初月形體積的流量，所以體積流量積流量 為為 vq04nvqv圖10-1 橢圓齒輪流量傳感器原理圖10.2.2 10.2.2 腰輪流量傳感器腰輪流量傳感器 腰輪流量傳感器又叫羅茨式流量傳感器，它的運動部件是一對腰輪流量傳感器又叫羅茨式流量傳感器，它的運動部件是一

8、對表面無齒而光滑的腰輪。表面無齒而光滑的腰輪。 10.2.3 10.2.3 刮板式流量傳感器刮板式流量傳感器 刮板式流量傳感器的運動部件是兩對刮板，分為凸輪式和凹線刮板式流量傳感器的運動部件是兩對刮板，分為凸輪式和凹線式兩種。式兩種。 圖10-2 腰輪流量傳感器原理圖圖10-3 凸輪式流量傳感器原理圖10.3 10.3 差壓式流量傳感器差壓式流量傳感器 差壓式流量傳感器又叫差壓式流量傳感器又叫節(jié)流式流量傳感器節(jié)流式流量傳感器，它是利用流體流，它是利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生壓力差的原理來實現(xiàn)流量測量的，它的使用量經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生壓力差的原理來實現(xiàn)流量測量的，它的使用量大概占全部流量儀表的大概占全

9、部流量儀表的60%60%70%70%。 差壓式流量傳感器主要由節(jié)流裝置和差壓計（或差壓變送器差壓式流量傳感器主要由節(jié)流裝置和差壓計（或差壓變送器）組成。）組成。10.3.1 10.3.1 測量原理與流量方程測量原理與流量方程 1 1測量原理測量原理 當連續(xù)流動的流體遇到安裝在管道中的節(jié)流裝置時，由于流當連續(xù)流動的流體遇到安裝在管道中的節(jié)流裝置時，由于流體流通面積突然縮小而形成流束收縮，導(dǎo)致流體速度加快；在擠體流通面積突然縮小而形成流束收縮，導(dǎo)致流體速度加快；在擠過節(jié)流孔后，流速又由于流通面積變大和流束擴大而降低。由能過節(jié)流孔后，流速又由于流通面積變大和流束擴大而降低。由能量守恒定律可知，動壓能

10、和靜壓能在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換，量守恒定律可知，動壓能和靜壓能在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換，流速加快必然導(dǎo)致靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生靜壓差流速加快必然導(dǎo)致靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生靜壓差 ，且，且 ，此即，此即節(jié)流節(jié)流現(xiàn)象。靜壓差的大小與流過的流體流現(xiàn)象。靜壓差的大小與流過的流體流量之間有一定的函數(shù)關(guān)系，因此通過測量節(jié)流件前后的靜壓差即量之間有一定的函數(shù)關(guān)系，因此通過測量節(jié)流件前后的靜壓差即可求得流量?？汕蟮昧髁?。 21ppp21pp 2 2流量方程流量方程 體積流量基本方程式體積流量基本方程式 圖10.4流體流經(jīng)孔板時壓力和流速變化情況)(222100ppfapfaqv 質(zhì)量流量

11、基本方程式質(zhì)量流量基本方程式 兩式中各兩式中各參數(shù)的意義和單位參數(shù)的意義和單位規(guī)定如下：規(guī)定如下： 為體積流量，為體積流量，m m3 3/s/s； 為質(zhì)量流量，為質(zhì)量流量，kg/skg/s。 為流量系數(shù)，可由實驗確定。通常根據(jù)節(jié)流件形式、管道情況、為流量系數(shù)，可由實驗確定。通常根據(jù)節(jié)流件形式、管道情況、雷諾數(shù)、流體性質(zhì)、取壓方式等查表得到。雷諾數(shù)、流體性質(zhì)、取壓方式等查表得到。 為流體膨脹的校正系數(shù)，通常在為流體膨脹的校正系數(shù)，通常在0.90.91.01.0之間。不可壓縮流體時之間。不可壓縮流體時 ；可壓縮性流體時；可壓縮性流體時 。 為節(jié)流件開孔面積，為節(jié)流件開孔面積，m m2 2。當已知節(jié)

12、流件開孔直徑。當已知節(jié)流件開孔直徑d d（m m）時，）時， 。 為流體密度，為流體密度，kg/mkg/m3 3。 為節(jié)流件前后的壓力差，為節(jié)流件前后的壓力差，papa。 )(222100ppfapfaqmvqmq110f204df21ppp10.3.2 10.3.2 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置 標準節(jié)流裝置是由標準節(jié)流件、標準取壓裝置和上、下游側(cè)標準節(jié)流裝置是由標準節(jié)流件、標準取壓裝置和上、下游側(cè)阻力件，以及它們之間的直管段所組成。阻力件，以及它們之間的直管段所組成。 1 1標準節(jié)流件標準節(jié)流件 （1 1）標準孔板）標準孔板 （2 2）標準噴嘴）標準噴嘴 1-上游直管段；2-導(dǎo)壓管；3-孔板；

13、4-下游直管段；5、7-連接法蘭；6-取壓環(huán)室圖10.5 全套節(jié)流裝置 2 2取壓方式取壓方式 取壓方式取壓方式是指取壓口位置和取壓口結(jié)構(gòu)。不同的取壓方式，是指取壓口位置和取壓口結(jié)構(gòu)。不同的取壓方式，即取壓口在節(jié)流件前后的位置不同，取出的差壓值也不同。即取壓口在節(jié)流件前后的位置不同，取出的差壓值也不同。 圖10.6 標準孔板圖10.7 標準噴嘴 （1 1）標準孔板的取壓方式。）標準孔板的取壓方式。 標準孔板通常采用兩種取壓方式，即角接取壓和法蘭取壓。標準孔板通常采用兩種取壓方式，即角接取壓和法蘭取壓。 角接取壓?？装迳?、下游側(cè)取壓孔位于上、下游孔板前后角接取壓?？装迳?、下游側(cè)取壓孔位于上、下游

14、孔板前后端面處，取壓口軸線與孔板各相應(yīng)端面之間的間距等于取壓口直端面處，取壓口軸線與孔板各相應(yīng)端面之間的間距等于取壓口直徑的一半或取壓口環(huán)隙寬度的一半。徑的一半或取壓口環(huán)隙寬度的一半。 角接取壓又分為環(huán)室取壓和夾緊環(huán)（單獨鉆孔）取壓兩種。角接取壓又分為環(huán)室取壓和夾緊環(huán)（單獨鉆孔）取壓兩種。 圖10.8 標準孔板的取壓方式 環(huán)室取壓的前后兩個環(huán)室在節(jié)流件兩邊，環(huán)室夾在法蘭之間環(huán)室取壓的前后兩個環(huán)室在節(jié)流件兩邊，環(huán)室夾在法蘭之間，法蘭和環(huán)室、環(huán)室與節(jié)流件之間放有墊片并夾緊。，法蘭和環(huán)室、環(huán)室與節(jié)流件之間放有墊片并夾緊。 單獨鉆孔取壓是在孔板的夾緊環(huán)上打孔，流體上下游壓力分單獨鉆孔取壓是在孔板的夾緊

15、環(huán)上打孔，流體上下游壓力分別從前后兩個夾緊環(huán)取出。別從前后兩個夾緊環(huán)取出。 法蘭取壓。標準孔板被夾持在兩塊特制的法蘭中間，其間法蘭取壓。標準孔板被夾持在兩塊特制的法蘭中間，其間加兩片墊片，上、下游側(cè)取壓孔的軸線距孔板前、后端面分別為加兩片墊片，上、下游側(cè)取壓孔的軸線距孔板前、后端面分別為（25.40.8）mm。 （2）標準噴嘴的取壓方式。標準噴嘴僅采用角接取壓方式。）標準噴嘴的取壓方式。標準噴嘴僅采用角接取壓方式。 3 3標準節(jié)流裝置的使用條件與管道條件標準節(jié)流裝置的使用條件與管道條件 （1）使用條件。）使用條件。 被測流體應(yīng)充滿圓管并連續(xù)地流動。被測流體應(yīng)充滿圓管并連續(xù)地流動。 管道內(nèi)的流束

16、（流動狀態(tài)）是穩(wěn)定的，測量時流體流量不隨管道內(nèi)的流束（流動狀態(tài)）是穩(wěn)定的，測量時流體流量不隨時間變化或變化非常緩慢。時間變化或變化非常緩慢。 流體必須是牛頓流體，在物理學(xué)和熱力學(xué)上是單相的、均勻流體必須是牛頓流體，在物理學(xué)和熱力學(xué)上是單相的、均勻的，或者可認為是單相的，且流體流經(jīng)節(jié)流件時不發(fā)生相變。的，或者可認為是單相的，且流體流經(jīng)節(jié)流件時不發(fā)生相變。 流體在進入節(jié)流件之前，其流束必須與管道軸線平行，不得流體在進入節(jié)流件之前，其流束必須與管道軸線平行，不得有旋轉(zhuǎn)流。有旋轉(zhuǎn)流。 標準節(jié)流裝置不適用于脈動流和臨界流的流量測量。標準節(jié)流裝置不適用于脈動流和臨界流的流量測量。 （2 2）管道條件。）管

17、道條件。 安裝節(jié)流裝置的管道應(yīng)該是直的圓形管道，管道直度用目測安裝節(jié)流裝置的管道應(yīng)該是直的圓形管道，管道直度用目測法測量。上下游直管段的圓度按流量測量節(jié)流裝置的國家標準規(guī)法測量。上下游直管段的圓度按流量測量節(jié)流裝置的國家標準規(guī)定進行檢驗，管道的圓度要求是在節(jié)流件上游至少定進行檢驗，管道的圓度要求是在節(jié)流件上游至少2 2d d（實際測量（實際測量）長度范圍內(nèi)，管道應(yīng)是圓的。在離節(jié)流件上游端面至少）長度范圍內(nèi)，管道應(yīng)是圓的。在離節(jié)流件上游端面至少2 2d d 范圍范圍內(nèi)的下游直管段上，管道內(nèi)徑與節(jié)流件上游的管道平均直徑內(nèi)的下游直管段上，管道內(nèi)徑與節(jié)流件上游的管道平均直徑d d 相相比，其偏差應(yīng)在比

18、，其偏差應(yīng)在3%3%之內(nèi)。之內(nèi)。 管道內(nèi)表面上不能有凸出物和明顯的粗糙不平現(xiàn)象，至少在管道內(nèi)表面上不能有凸出物和明顯的粗糙不平現(xiàn)象，至少在節(jié)流件上游節(jié)流件上游1010d d 和下游和下游4 4d d 的范圍內(nèi)應(yīng)清潔、無積垢和其他雜質(zhì)，的范圍內(nèi)應(yīng)清潔、無積垢和其他雜質(zhì)，并滿足有關(guān)粗糙度的規(guī)定。并滿足有關(guān)粗糙度的規(guī)定。 節(jié)流件前后應(yīng)有足夠長的直管段，在不同局部阻力情況下所節(jié)流件前后應(yīng)有足夠長的直管段，在不同局部阻力情況下所需要的最小直管段長度。需要的最小直管段長度。 10.3.3 10.3.3 差壓計差壓計 1 1雙波紋管差壓計雙波紋管差壓計 雙波紋管差壓計是由測量部分和顯示部分構(gòu)成的基地式儀表雙

19、波紋管差壓計是由測量部分和顯示部分構(gòu)成的基地式儀表，主要包括兩個波紋管、量程彈簧、扭力管及外殼等部分。，主要包括兩個波紋管、量程彈簧、扭力管及外殼等部分。 1-節(jié)流裝置；2、4-導(dǎo)壓管；3-閥；5-扭管；6-中心基座；7-量程彈簧；8-低壓波紋管；9-低壓外殼； 10-填充液；11-擺桿；12-推板；13-阻尼閥；14-高壓波紋管；15-高壓外殼；16-連接軸圖10.9 雙波紋管差壓計結(jié)構(gòu)原理圖 2 2膜片式差壓計膜片式差壓計 膜片式差壓計由差壓變送器和顯示儀表兩部分組成，如圖膜片式差壓計由差壓變送器和顯示儀表兩部分組成，如圖10.1010.10所示。差壓變送器主要由差壓測量室（高壓和低壓室）

20、、三所示。差壓變送器主要由差壓測量室（高壓和低壓室）、三通閥和差動變壓器構(gòu)成；顯示儀表可裝在遠離生產(chǎn)現(xiàn)場的控制室通閥和差動變壓器構(gòu)成；顯示儀表可裝在遠離生產(chǎn)現(xiàn)場的控制室內(nèi)，進行流量的指示和記錄等。內(nèi)，進行流量的指示和記錄等。 1-高壓端切斷閥；2-低壓端切斷閥；3-平衡閥；4-高壓室；5-低壓室；6-膜片； 7-非磁性桿；8鐵芯； 9、10-差動變壓器的初級和次級線圈；11-非磁性材料的密封套管；12-保護用擋板閥；13-保護用密封環(huán)圖10.10 膜片式差壓計結(jié)構(gòu)原理圖10.3.4 10.3.4 差壓式流量傳感器的安裝差壓式流量傳感器的安裝 1 1節(jié)流裝置的安裝節(jié)流裝置的安裝 2 2引壓導(dǎo)管的

21、安裝引壓導(dǎo)管的安裝 3 3差壓計的安裝差壓計的安裝 4 4安裝示例安裝示例 （1 1）液體流量的測量。）液體流量的測量。 1節(jié)流裝置；2導(dǎo)壓閥；3排污閥；4差壓計；5三閥組；6排氣閥1節(jié)流裝置；2導(dǎo)壓閥；3三閥組；4差壓計；5排放閥圖10.12 測量液體時差壓流量傳感器安裝示意圖 （2 2）氣體流量的測量。）氣體流量的測量。1導(dǎo)壓閥；2節(jié)流裝置；3三閥組；4差壓計；5排放閥1節(jié)流裝置；2導(dǎo)壓閥；3三閥組；4差壓計圖10.13 測量氣體時差壓流量傳感器安裝示意圖 （3 3）蒸氣流量的測量。）蒸氣流量的測量。 1節(jié)流裝置；2導(dǎo)壓閥；3冷凝器；4三閥組；5差壓計；6排放閥1節(jié)流裝置；2導(dǎo)壓閥；3冷凝

22、器；4排污閥；5差壓計；6三閥組；7排氣閥圖10.14 測量蒸氣時差壓流量傳感器安裝示意圖 10.4 10.4 速度式流量傳感器速度式流量傳感器 速度式流量傳感器是通過測量管道截面流體的平均流速來進行流量測速度式流量傳感器是通過測量管道截面流體的平均流速來進行流量測量的。量的。 10.4.1 10.4.1 電磁流量傳感器電磁流量傳感器 電磁流量傳感器是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律工作的，主要用電磁流量傳感器是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律工作的，主要用于測量導(dǎo)電液體的體積流量，應(yīng)用領(lǐng)域涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等于測量導(dǎo)電液體的體積流量，應(yīng)用領(lǐng)域涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域，在市場上的占有率僅次于差壓式流量傳感

23、器。多個領(lǐng)域，在市場上的占有率僅次于差壓式流量傳感器。 1 1測量原理與結(jié)構(gòu)測量原理與結(jié)構(gòu) 電磁流量傳感器由變送器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，被測流體的電磁流量傳感器由變送器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，被測流體的流量經(jīng)變送器后變換成相應(yīng)的感應(yīng)電動勢，再由轉(zhuǎn)換器將感應(yīng)電流量經(jīng)變送器后變換成相應(yīng)的感應(yīng)電動勢，再由轉(zhuǎn)換器將感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)換成標準的直流電信號，送至調(diào)節(jié)器或指示器進行控制或動勢轉(zhuǎn)換成標準的直流電信號，送至調(diào)節(jié)器或指示器進行控制或顯示。顯示。 （1 1）測量原理。）測量原理。 bdve keebddvqv442 （2 2）結(jié)構(gòu)。電磁流量傳感器主要由測量管、勵磁系統(tǒng)、電極、）結(jié)構(gòu)。電磁流量傳感器主要由測量管、

24、勵磁系統(tǒng)、電極、襯里、外殼及轉(zhuǎn)換器等組成。襯里、外殼及轉(zhuǎn)換器等組成。 2 2電磁流量傳感器的特點電磁流量傳感器的特點 3 3電磁流量傳感器的選用與安裝電磁流量傳感器的選用與安裝 圖10.15 電磁流量傳感器測量原理圖10.16電磁流量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖10.4.2 10.4.2 渦輪流量傳感器渦輪流量傳感器 渦輪流量傳感器是以動量矩守恒原理為基礎(chǔ)，利用置于流體渦輪流量傳感器是以動量矩守恒原理為基礎(chǔ)，利用置于流體中的渦輪的旋轉(zhuǎn)速度與流體速度成比例的關(guān)系來反映通過管道的中的渦輪的旋轉(zhuǎn)速度與流體速度成比例的關(guān)系來反映通過管道的體積流量的。體積流量的。 1 1測量原理與結(jié)構(gòu)測量原理與結(jié)構(gòu) （1 1）測量

25、原理。）測量原理。 在一定的流體介質(zhì)黏度和一定的流量范圍內(nèi)，渦輪的旋轉(zhuǎn)角在一定的流體介質(zhì)黏度和一定的流量范圍內(nèi)，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與通過渦輪的流體流量成正比，通過測量渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度速度與通過渦輪的流體流量成正比，通過測量渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度可以確定流體的體積流量?？梢源_定流體的體積流量。 1-導(dǎo)流體；2-軸承；3-渦輪；4-殼體；5-信號放大器圖10.18 渦輪流量傳感器 式中，式中， 為渦輪流量傳感器的儀表系數(shù)，與傳感器的結(jié)構(gòu)有關(guān)為渦輪流量傳感器的儀表系數(shù)，與傳感器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。在渦輪流量傳感器的使用范圍內(nèi)，儀表系數(shù)。在渦輪流量傳感器的使用范圍內(nèi)，儀表系數(shù) 應(yīng)為一常數(shù)，其應(yīng)為一常數(shù)，其數(shù)值由實驗標

26、定得到。數(shù)值由實驗標定得到。 （2 2）結(jié)構(gòu)。渦輪流量傳感器主要由渦輪及軸承、導(dǎo)流體、磁電）結(jié)構(gòu)。渦輪流量傳感器主要由渦輪及軸承、導(dǎo)流體、磁電轉(zhuǎn)換裝置、外殼和信號放大器等部分組成。轉(zhuǎn)換裝置、外殼和信號放大器等部分組成。 2 2渦輪流量傳感器的特點渦輪流量傳感器的特點 3 3渦輪流量傳感器的安裝渦輪流量傳感器的安裝 kffztgraqv2kk10.4.3 10.4.3 超聲波流量傳感器超聲波流量傳感器 超聲波流量傳感器是一種非接觸式流量測量儀表，它是利用超聲波流量傳感器是一種非接觸式流量測量儀表，它是利用超聲波在流體順流方向與逆流方向中傳播速度的差異來測量流量超聲波在流體順流方向與逆流方向中傳播

27、速度的差異來測量流量的。按照測量原理的不同，超聲波流量測量可分為傳播時間法、的。按照測量原理的不同，超聲波流量測量可分為傳播時間法、多普勒效應(yīng)法、聲束偏移法等。下面以應(yīng)用較多的傳播時間法為多普勒效應(yīng)法、聲束偏移法等。下面以應(yīng)用較多的傳播時間法為例加以介紹。例加以介紹。 1 1測量原理測量原理 （1 1）時差法。）時差法。 流體的體積流量為流體的體積流量為 tdcqv8tan2圖10.19 時差法測量原理 （2 2）相位差法。）相位差法。 （3 3）頻率差法。）頻率差法。 2 2特點特點 dcv2tan2fdvdqv2sin443210.5 10.5 流體阻力式流量傳感器流體阻力式流量傳感器 1

28、0.5.1 10.5.1 轉(zhuǎn)子流量傳感器轉(zhuǎn)子流量傳感器 1 1工作原理工作原理 轉(zhuǎn)子流量傳感器又稱浮子轉(zhuǎn)子流量傳感器又稱浮子流量傳感器或變面積流量傳感流量傳感器或變面積流量傳感器。它由兩個部分組成：一個器。它由兩個部分組成：一個是由下往上逐漸擴大的錐形圓是由下往上逐漸擴大的錐形圓管；另一個是放置在錐形管內(nèi)管；另一個是放置在錐形管內(nèi)隨被測介質(zhì)流量大小變化而上隨被測介質(zhì)流量大小變化而上下自由浮動的轉(zhuǎn)子（又稱浮子下自由浮動的轉(zhuǎn)子（又稱浮子）。）。 圖10.20 轉(zhuǎn)子流量傳感器 轉(zhuǎn)子在錐形管中所受到的力有三個，即轉(zhuǎn)子在錐形管中所受到的力有三個，即 （1 1）轉(zhuǎn)子本身垂直向下的重力）轉(zhuǎn)子本身垂直向下的重

29、力 。 （2 2）流體對轉(zhuǎn)子垂直向上的浮力）流體對轉(zhuǎn)子垂直向上的浮力 。 （3 3）由于節(jié)流作用使流體作用于轉(zhuǎn)子向上的壓差阻力）由于節(jié)流作用使流體作用于轉(zhuǎn)子向上的壓差阻力 。 轉(zhuǎn)子在某一高度平衡時，有轉(zhuǎn)子在某一高度平衡時，有 1fgvfff12fgvff23f223vaff0321ffffffagvv)(2 當被測介質(zhì)或工況改變時，對流當被測介質(zhì)或工況改變時，對流量指示值應(yīng)加以修正，采用的修正公量指示值應(yīng)加以修正，采用的修正公式為：式為： 式中式中 為被測介質(zhì)的實際流量；為被測介質(zhì)的實際流量； 流量傳感器的指示值；流量傳感器的指示值； 為被測介質(zhì)為被測介質(zhì)的實際密度。的實際密度。 2. 2.

30、轉(zhuǎn)子流量傳感器的分類及使用轉(zhuǎn)子流量傳感器的分類及使用 （1 1）分類）分類 轉(zhuǎn)子流量傳感器分為兩大類，即轉(zhuǎn)子流量傳感器分為兩大類，即直接指示型轉(zhuǎn)子流量傳感器和電遠傳直接指示型轉(zhuǎn)子流量傳感器和電遠傳型轉(zhuǎn)子流量傳感器。型轉(zhuǎn)子流量傳感器。 （2 2）特點特點 （3 3）安裝與使用）安裝與使用 khhgvdqfffv)(2tan0)() (ffvvqqvqvq1-轉(zhuǎn)子；2-錐管；3-連動桿；4-鐵心；5-差動線圈圖10.21 電遠傳轉(zhuǎn)子流量傳感器原理10.5.2 10.5.2 靶式流量傳感器靶式流量傳感器 靶式流量傳感器是基于力平衡原理工作的。它的測量元件是靶式流量傳感器是基于力平衡原理工作的。它的測

31、量元件是一個放置于管道中心的圓形靶，流體流過時受到靶的阻力而對靶一個放置于管道中心的圓形靶，流體流過時受到靶的阻力而對靶產(chǎn)生一個作用力，通過杠桿將該作用力轉(zhuǎn)換為與流速對應(yīng)的電信產(chǎn)生一個作用力，通過杠桿將該作用力轉(zhuǎn)換為與流速對應(yīng)的電信號。號。 1 1工作原理工作原理 式中式中 為流量系數(shù)，由實驗確定；為流量系數(shù)，由實驗確定； 為直徑比為直徑比。 圖10.22 靶式流量傳感器 k1ddfdvaqv)1(5119. 40 顯然，當圓形靶一定時，顯然，當圓形靶一定時， 為一定值。如果被測流體密度為一定值。如果被測流體密度 和流量系數(shù)和流量系數(shù) 為常數(shù)，那么作用于靶上的力為常數(shù)，那么作用于靶上的力 與被

32、測體積流量與被測體積流量的平方成正比。只要測量靶所受到的力，就可以測定被測流體的的平方成正比。只要測量靶所受到的力，就可以測定被測流體的流量。流量。 2.2.特點特點 （1 1）結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護方便、不易堵塞。）結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護方便、不易堵塞。 （2 2）流量系數(shù)與傳感器結(jié)構(gòu)、被測介質(zhì)的黏度和密度有關(guān)，使）流量系數(shù)與傳感器結(jié)構(gòu)、被測介質(zhì)的黏度和密度有關(guān)，使用時應(yīng)根據(jù)流體的實際溫度和壓力，對被測介質(zhì)的流量系數(shù)進行用時應(yīng)根據(jù)流體的實際溫度和壓力，對被測介質(zhì)的流量系數(shù)進行標定。標定。 （3 3）靶式流量傳感器靜壓損失小，適用于壓力）靶式流量傳感器靜壓損失小，適用于壓力6.3mpa6.3mpa和溫

33、度和溫度120120以下的流體，在電廠常用來測量給水、凝結(jié)水和燃油的流量以下的流體，在電廠常用來測量給水、凝結(jié)水和燃油的流量。 靶式流量傳感器主要用來測量管道中的高黏度、低雷諾數(shù)的靶式流量傳感器主要用來測量管道中的高黏度、低雷諾數(shù)的流體和有適量固體顆粒的漿液的流量。除此之外，還可用于測量流體和有適量固體顆粒的漿液的流量。除此之外，還可用于測量一般液體、氣體和蒸汽的流量。一般液體、氣體和蒸汽的流量。 f10.6 10.6 流體振動式流量傳感器流體振動式流量傳感器10.6.1 10.6.1 渦街流量傳感器渦街流量傳感器 1. 1. 測量原理與結(jié)構(gòu)測量原理與結(jié)構(gòu) 在流體中垂直放置一個有對稱形狀的非流

34、線形阻流體（如圓在流體中垂直放置一個有對稱形狀的非流線形阻流體（如圓柱體、棱柱體等），流體繞過阻流體流動時，產(chǎn)生附面層分離現(xiàn)柱體、棱柱體等），流體繞過阻流體流動時，產(chǎn)生附面層分離現(xiàn)象，從阻流體下游兩側(cè)就會交替產(chǎn)生兩列旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦，象，從阻流體下游兩側(cè)就會交替產(chǎn)生兩列旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦，見圖見圖10.2310.23所示，這種旋渦稱為卡曼渦街或卡曼渦列。所示，這種旋渦稱為卡曼渦街或卡曼渦列。 dvsft圖10.23 卡曼渦列形成原理 假設(shè)旋渦發(fā)生體處流體的流通面積為假設(shè)旋渦發(fā)生體處流體的流通面積為 ，則流體，則流體的體積流量為的體積流量為 2 2旋渦頻率的檢測旋渦頻率的檢測 旋渦頻率的檢測是

35、渦街流量傳感器的關(guān)鍵，它是旋渦頻率的檢測是渦街流量傳感器的關(guān)鍵，它是通過旋渦頻率檢測元件實現(xiàn)測量的。圓柱形旋渦發(fā)生通過旋渦頻率檢測元件實現(xiàn)測量的。圓柱形旋渦發(fā)生體常用鉑熱電阻絲檢測頻率；三棱柱形旋渦發(fā)生體則體常用鉑熱電阻絲檢測頻率；三棱柱形旋渦發(fā)生體則采用熱敏電阻或壓電晶體檢測頻率。采用熱敏電阻或壓電晶體檢測頻率。 （1 1）鉑熱電阻絲。）鉑熱電阻絲。 （2 2）熱敏電阻。）熱敏電阻。 3 3特點特點 0akffstdavaqv001-導(dǎo)壓孔；2-空腔；3-隔板；4-電熱絲；5-熱敏電阻圖10.25旋渦頻率檢測原理10.6.2 10.6.2 旋進式旋渦流量傳旋進式旋渦流量傳感器感器 1-旋渦發(fā)

36、生器；2-外殼；3-頻率檢測器探頭；4-放大器；5-導(dǎo)流葉片圖10.26旋進式旋渦流量傳感器10.7 10.7 質(zhì)量流量傳感器質(zhì)量流量傳感器 目前，質(zhì)量流量的測量方法主要有目前，質(zhì)量流量的測量方法主要有3 3大類：直接法、間接法和大類：直接法、間接法和補償法。補償法。 直接法：測量元件的輸出信號可直接反映被測流體的質(zhì)量流直接法：測量元件的輸出信號可直接反映被測流體的質(zhì)量流量值。量值。 間接法：同時測量出被測流體的體積流量和流體密度，或同間接法：同時測量出被測流體的體積流量和流體密度，或同時用兩個測量元件分別測出兩個與體積流量和密度有關(guān)的信號，時用兩個測量元件分別測出兩個與體積流量和密度有關(guān)的信

37、號，通過運算得到反映質(zhì)量流量的信號。通過運算得到反映質(zhì)量流量的信號。 補償法：同時測量出被測流體的體積流量和溫度、壓力，應(yīng)補償法：同時測量出被測流體的體積流量和溫度、壓力，應(yīng)用有關(guān)公式求出流體的密度或?qū)⒈粶y流體的體積流量換算成標準用有關(guān)公式求出流體的密度或?qū)⒈粶y流體的體積流量換算成標準狀態(tài)下的體積流量，從而間接確定其質(zhì)量流量。狀態(tài)下的體積流量，從而間接確定其質(zhì)量流量。 10.7.1 10.7.1 直接式質(zhì)量流量傳感器直接式質(zhì)量流量傳感器 1 1科氏質(zhì)量流量傳感器科氏質(zhì)量流量傳感器 （1 1）測量原理與結(jié)構(gòu)）測量原理與結(jié)構(gòu): :科氏力的演示實驗?？剖狭Φ难菔緦嶒?。 科氏質(zhì)量流量傳感器的結(jié)構(gòu)有直管

38、、彎管、科氏質(zhì)量流量傳感器的結(jié)構(gòu)有直管、彎管、單管、雙管等多種形式。單管、雙管等多種形式。 （2 2）特點。）特點。 2 2熱式質(zhì)量流量傳感器熱式質(zhì)量流量傳感器 （1 1）測量原理與結(jié)構(gòu)。按）測量原理與結(jié)構(gòu)。按結(jié)構(gòu)原理分為浸入式、熱分布結(jié)構(gòu)原理分為浸入式、熱分布式和邊界層式三種。式和邊界層式三種。 （2 2）特點。）特點。圖10.27 科氏力的演示實驗圖10.28 雙彎管型科氏質(zhì)量流量傳感器結(jié)構(gòu) 圖10.29 浸入式質(zhì)量流量傳感器結(jié)構(gòu) 10.7.2 10.7.2 間接式質(zhì)量流量傳感器間接式質(zhì)量流量傳感器 主要的組合方式有以下幾種。主要的組合方式有以下幾種。 1 1差壓（靶）式流量傳感器與密度計

39、組合方式差壓（靶）式流量傳感器與密度計組合方式 2 2容積（速度）式流量傳感器與密度計組合方式容積（速度）式流量傳感器與密度計組合方式 3 3差壓（靶）式流量傳感器與容積（速度）式流量傳感器組合差壓（靶）式流量傳感器與容積（速度）式流量傳感器組合方式方式 mvvkqqkkkqk21221mvkqkqk21mvvvkqqkqkqk22110.7.3 10.7.3 溫度、壓力補償式質(zhì)量流量傳感器溫度、壓力補償式質(zhì)量流量傳感器 對于不可壓縮液體，密度與溫度的關(guān)系為對于不可壓縮液體，密度與溫度的關(guān)系為 式中式中 、 分別為工作狀態(tài)溫度分別為工作狀態(tài)溫度 、標準狀態(tài)溫度標準狀態(tài)溫度 時的流體密度；時的流

40、體密度； 為被測流體的溫為被測流體的溫度體積膨脹系數(shù)。度體積膨脹系數(shù)。 圖10.30 間接式質(zhì)量流量傳感器示例 )20(1 tnnt20nt 對于低壓氣體對于低壓氣體 式中式中 、 分別為工作狀態(tài)（壓力分別為工作狀態(tài)（壓力 、絕對溫度為、絕對溫度為 ）和標準狀）和標準狀態(tài)（壓力態(tài)（壓力 、絕對溫度為、絕對溫度為 ）時的流體密度；）時的流體密度； 氣體的壓氣體的壓縮系數(shù)?？s系數(shù)。 使用速度式或容積式流量傳感器測量時，質(zhì)量流量可計算為使用速度式或容積式流量傳感器測量時，質(zhì)量流量可計算為 使用差壓式流量傳感器時，質(zhì)量流量則應(yīng)為使用差壓式流量傳感器時，質(zhì)量流量則應(yīng)為 tzpptnnn0ptnpntzvvmqptfqq),(pptfkpkqm),(10.8 10.8 其他流量傳感器其他流量傳感器 10.8.1 10.8.1 沖量式流量傳沖量式流量傳感器感器 1 1測量原理測量原理 目前主要是通過測量固目前主要是通過測量固體物料對