自動(dòng)檢測技術(shù)--流量測量(及課后答案)

1、自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)6.4概述概述6.1容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)6.2浮子流量計(jì)浮子流量計(jì)6.3主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：旋渦流量計(jì)旋渦流量計(jì)6.5電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)6.6超聲流量計(jì)超聲流量計(jì)6.7節(jié)流式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)6.8質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)6.9自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)流量測量的復(fù)雜性表現(xiàn)在：流量測量的復(fù)雜性表現(xiàn)在：介質(zhì)對(duì)象的多樣性：液體、氣體、多相流。介質(zhì)對(duì)象的多樣性：液體、氣體、多相流。液體：粘性的影響；液體：粘性的影響；氣體：壓縮性、理想氣體與真實(shí)氣體（蒸汽）；氣體：壓縮性、理想氣體與真實(shí)氣體（蒸汽）；流動(dòng)狀態(tài)：層流、湍流（紊流）、介質(zhì)溫度、壓流動(dòng)狀態(tài)：層流、

2、湍流（紊流）、介質(zhì)溫度、壓力均有很大影響；力均有很大影響；流量測量的復(fù)雜性致使流量儀表的流量測量的復(fù)雜性致使流量儀表的多樣性多樣性。6.1 概述概述自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.1.1 流量測量中常用的物性參數(shù)流量測量中常用的物性參數(shù)（1）流量：）流量：體積流量體積流量質(zhì)量流量質(zhì)量流量3/vVquA mst/mmquA kg st標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積流量：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積流量：NvNvNTpqqp T標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)pN = 0.101MPaT N = 293 K2211V,ttvmttq dtmq dt總量：總量：由于氣體具有壓縮性，不同壓力、溫度下同樣的體積，由于氣體具有壓縮性，不同壓力、溫度下同樣

3、的體積，流量是不一樣的。流量是不一樣的。工況狀態(tài)：壓力P，溫度T自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)（2）流體密度）流體密度3=mKg mVNNNTPP T流體密度流體密度表示單位體積內(nèi)流體的質(zhì)量表示單位體積內(nèi)流體的質(zhì)量工程上，將液體視為不可壓縮流體，可以不考慮壓力變工程上，將液體視為不可壓縮流體，可以不考慮壓力變化對(duì)密度的影響，但對(duì)于化對(duì)密度的影響，但對(duì)于氣體氣體，溫度、壓力對(duì)其影響很大，溫度、壓力對(duì)其影響很大，表示密度時(shí)必須嚴(yán)格說明氣體所處的溫度、壓力狀態(tài)。表示密度時(shí)必須嚴(yán)格說明氣體所處的溫度、壓力狀態(tài)。工程上常用的水蒸氣分為飽和蒸汽和過熱蒸汽，飽和蒸汽工程上常用的水蒸氣分為飽和蒸汽和過熱蒸汽，飽和蒸

4、汽的密度是壓力或溫度的一元函數(shù)，而過熱蒸汽的密度是溫的密度是壓力或溫度的一元函數(shù)，而過熱蒸汽的密度是溫度、壓力的二元函數(shù)，不遵循理想氣體狀態(tài)方程。度、壓力的二元函數(shù)，不遵循理想氣體狀態(tài)方程。對(duì)于可看作理想氣體的普通氣體，其密度由理想氣體狀態(tài)對(duì)于可看作理想氣體的普通氣體，其密度由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算：方程計(jì)算：自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)粘性粘性：所有實(shí)際流體在流動(dòng)時(shí)都有阻止其流體質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相：所有實(shí)際流體在流動(dòng)時(shí)都有阻止其流體質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)滑移的性質(zhì)，這就是流體的黏性對(duì)滑移的性質(zhì)，這就是流體的黏性粘度粘度：度量流體黏性大小反應(yīng)：度量流體黏性大小反應(yīng)流體內(nèi)

5、摩擦力的一個(gè)參數(shù)流體內(nèi)摩擦力的一個(gè)參數(shù) 。影響粘度的因素影響粘度的因素：流體介質(zhì)、流體溫度、流體壓力（通常，：流體介質(zhì)、流體溫度、流體壓力（通常，溫度上升，液體黏度就下降，而氣體黏度上升）溫度上升，液體黏度就下降，而氣體黏度上升）（ 3 ）流體的粘度）流體的粘度介質(zhì)不同，粘度不同：介質(zhì)不同，粘度不同：一般，液體粘度只考慮溫度對(duì)它的一般，液體粘度只考慮溫度對(duì)它的影響，只有在壓力很高時(shí)才考慮壓力修正；而氣體和水蒸影響，只有在壓力很高時(shí)才考慮壓力修正；而氣體和水蒸氣的黏度與溫度和壓力關(guān)系十分密切。氣的黏度與溫度和壓力關(guān)系十分密切。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，層流之間單位面積上的內(nèi)摩擦力當(dāng)流

6、體流動(dòng)時(shí)，層流之間單位面積上的內(nèi)摩擦力與與速度梯度、和流體本身的動(dòng)力黏度有關(guān)速度梯度、和流體本身的動(dòng)力黏度有關(guān)dudh動(dòng)力粘度，單位動(dòng)力粘度，單位 Pa s常用常用P（泊）、（泊）、cP(厘泊厘泊)1. 動(dòng)力黏度動(dòng)力黏度兩種常用粘度兩種常用粘度：動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度：動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度 f t31101cPPa smPa s 自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)2. 運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度2ms24611010msStcSt62110cStms由于流體的黏度與密度有關(guān)，將動(dòng)力黏度與流體密度由于流體的黏度與密度有關(guān)，將動(dòng)力黏度與流體密度的比值作為黏度的另一參數(shù)的比值作為黏度的另一參數(shù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)黏度黏度單位常用單位常用

7、St（斯）、（斯）、cSt(厘斯厘斯)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)（ 4 ）牛頓流體與非牛頓流體）牛頓流體與非牛頓流體牛頓流體：動(dòng)力黏度牛頓流體：動(dòng)力黏度為常數(shù)，為常數(shù)，內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力與速度梯與速度梯度呈線性的流體。度呈線性的流體。dudh非牛頓流體：非牛頓流體： 不符合牛頓黏性定律的流體。不符合牛頓黏性定律的流體。如：高黏滯性流體和高分子溶液（可塑性流體和膨脹性如：高黏滯性流體和高分子溶液（可塑性流體和膨脹性流體）。流體）。常數(shù)常數(shù)舉例：水、空氣等低分子流體舉例：水、空氣等低分子流體自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)5）流體的壓縮性和膨脹性）流體的壓縮性和膨脹性流體的流體的 壓縮性：壓縮性：壓力增加時(shí)，

8、流體所占的體積會(huì)減少。壓力增加時(shí)，流體所占的體積會(huì)減少。壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)：當(dāng)：當(dāng) 溫度不變溫度不變 時(shí)，其體積隨壓力的變化而發(fā)生的時(shí)，其體積隨壓力的變化而發(fā)生的相對(duì)變化率相對(duì)變化率1VVp 流體的流體的膨脹性：膨脹性：溫度升高時(shí)，流體所占的體積會(huì)增加。溫度升高時(shí)，流體所占的體積會(huì)增加。膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)：當(dāng)：當(dāng)壓力不變壓力不變 時(shí)，其體積隨溫度的變化而發(fā)生的相時(shí)，其體積隨溫度的變化而發(fā)生的相對(duì)變化率。對(duì)變化率。1VVT 1/KKT式中， 流體的體膨脹系數(shù)， ；流體的溫度變化量， 。壓力不高時(shí)，液壓力不高時(shí)，液體的壓縮系數(shù)非體的壓縮系數(shù)非常小，可認(rèn)為是常小，可認(rèn)為是不可壓縮流體不可壓縮流體液體的膨

9、脹系數(shù)液體的膨脹系數(shù)很小，對(duì)于碳?xì)浜苄?，?duì)于碳?xì)浠衔锏木_計(jì)化合物的精確計(jì)算需才考慮算需才考慮自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)（ 6 ） 氣體的等熵指數(shù)氣體的等熵指數(shù)絕熱過程絕熱過程：工程實(shí)際中，如果流體工質(zhì)在狀態(tài)變化的某一：工程實(shí)際中，如果流體工質(zhì)在狀態(tài)變化的某一過程中不與外界發(fā)生熱量交換，則該過程就稱為絕熱過程。過程中不與外界發(fā)生熱量交換，則該過程就稱為絕熱過程。絕熱過程狀態(tài)方程：絕熱過程狀態(tài)方程：p常數(shù)注：當(dāng)被測流體服從理想氣體定律時(shí)，其等熵指數(shù)注：當(dāng)被測流體服從理想氣體定律時(shí)，其等熵指數(shù) 可可用質(zhì)量定壓熱容用質(zhì)量定壓熱容Cp和質(zhì)量定容熱容和質(zhì)量定容熱容Cv 之比（比熱比）之比（比熱比）來表示

10、，即來表示，即=PVcc等熵指數(shù)與氣體種類，及溫度、壓力有關(guān)。等熵指數(shù)與氣體種類，及溫度、壓力有關(guān)。單原子單原子 / 雙雙 原原 子子 / 多原子的等熵指數(shù)為：多原子的等熵指數(shù)為： 1.67/1.4/1.29自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.1.2 管內(nèi)流動(dòng)基本知識(shí)管內(nèi)流動(dòng)基本知識(shí)（1）層流和湍流）層流和湍流層流：管內(nèi)流體分層流動(dòng)，各流層之間互不混雜而平層流：管內(nèi)流體分層流動(dòng)，各流層之間互不混雜而平行于管道軸線流動(dòng)。行于管道軸線流動(dòng)。湍流：管內(nèi)流體不再分層流動(dòng)，流體質(zhì)點(diǎn)除沿管道軸湍流：管內(nèi)流體不再分層流動(dòng)，流體質(zhì)點(diǎn)除沿管道軸線方向運(yùn)動(dòng)外，還有劇烈的徑向運(yùn)動(dòng)。線方向運(yùn)動(dòng)外，還有劇烈的徑向運(yùn)動(dòng)。判斷管內(nèi)

11、流動(dòng)是層流還是湍流的依據(jù)是判斷管內(nèi)流動(dòng)是層流還是湍流的依據(jù)是雷諾數(shù)雷諾數(shù)Re（無量綱）（無量綱）對(duì)于圓管雷諾數(shù)為對(duì)于圓管雷諾數(shù)為euDR臨界雷諾數(shù)：臨界雷諾數(shù)： ReD = 2320ReReD 時(shí)為層流時(shí)為層流,否則為湍流否則為湍流.u流體平均流速，流體平均流速，D管道直徑，管道直徑，v流體運(yùn)動(dòng)黏度流體運(yùn)動(dòng)黏度自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)（2）速度分布）速度分布 越靠近管壁，流速越小，管壁上流速為零；越靠近管壁，流速越小，管壁上流速為零； 越靠近管中心，流速越大，管道中心流速達(dá)最大值；越靠近管中心，流速越大，管道中心流速達(dá)最大值； 在管道橫截面積上流體速度軸向分量的分布模式稱為在管道橫截面積上流體

12、速度軸向分量的分布模式稱為速度分布。速度分布。層流狀態(tài)層流狀態(tài)湍流狀態(tài)湍流狀態(tài)規(guī)律：規(guī)律：自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)（3）流動(dòng)基本方程）流動(dòng)基本方程 連續(xù)性方程：連續(xù)性方程：質(zhì)量守恒定律在運(yùn)動(dòng)流體中的應(yīng)用質(zhì)量守恒定律在運(yùn)動(dòng)流體中的應(yīng)用對(duì)于可壓縮流體定常流動(dòng)對(duì)于可壓縮流體定常流動(dòng) ： 1 11222mu Au Aqt 常數(shù)對(duì)于不可壓縮流體定常流動(dòng)對(duì)于不可壓縮流體定常流動(dòng) ：1122u Au A 常數(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù) 伯努力方程：能量守恒定律在運(yùn)動(dòng)流體中的應(yīng)用伯努力方程：能量守恒定律在運(yùn)動(dòng)流體中的應(yīng)用對(duì)于可壓縮流體伯努力方程表達(dá)式為：對(duì)于可壓縮流體伯努力方程表達(dá)式為：22pugz 常數(shù)位置勢

13、能位置勢能壓力能壓力能流體動(dòng)能流體動(dòng)能此式表明單位質(zhì)量流體的總能量沿流線守恒。此式表明單位質(zhì)量流體的總能量沿流線守恒。實(shí)際測量中位置高度變化很小，則實(shí)際測量中位置高度變化很小，則伯努力方程簡化為伯努力方程簡化為22pu常數(shù)此式表明不可壓縮流體流動(dòng)時(shí)，速度增加必然導(dǎo)致壓力此式表明不可壓縮流體流動(dòng)時(shí)，速度增加必然導(dǎo)致壓力減少；相反，流速減少也必然導(dǎo)致壓力增加。減少；相反，流速減少也必然導(dǎo)致壓力增加。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.1.3 流量測量儀表的分類流量測量儀表的分類按測量原理分類：容積式、速度式、差壓式、質(zhì)量式。按測量原理分類：容積式、速度式、差壓式、質(zhì)量式。按應(yīng)用領(lǐng)域分類：計(jì)量儀表、過程控制

14、儀表。按應(yīng)用領(lǐng)域分類：計(jì)量儀表、過程控制儀表。以測量流體流過的質(zhì)量以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。 以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表依據(jù)來計(jì)算流量的儀表以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容以單位時(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。（橢圓齒積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。（橢圓齒輪式、活塞式）輪式、活塞式）是基于流體流動(dòng)的節(jié)流是基于流體流動(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)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力

15、差而實(shí)現(xiàn)流量測量的。它是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中流量測量最成熟、量測量的。它是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中流量測量最成熟、最常用的方法之一。最常用的方法之一。 自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.2 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)工作過程：流體不斷充滿工作過程：流體不斷充滿“計(jì)量空間計(jì)量空間”，然后再排出，然后再排出，不斷累加充滿的次數(shù)，乘上不斷累加充滿的次數(shù)，乘上“計(jì)量空間計(jì)量空間”的體積，就是的體積，就是流體總量了。流體總量了。容積式流量測量是采用固定的小容積來反復(fù)計(jì)量通容積式流量測量是采用固定的小容積來反復(fù)計(jì)量通過流量計(jì)的流體體積所以，在容積式流量計(jì)內(nèi)部必須過流量計(jì)的流體體積所以，在容積式流量計(jì)內(nèi)部必須具有構(gòu)成一個(gè)標(biāo)

16、準(zhǔn)體積的空間，通常稱其為容積式流量具有構(gòu)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體積的空間，通常稱其為容積式流量計(jì)的計(jì)的“計(jì)量空間計(jì)量空間”或或“計(jì)量室計(jì)量室”這個(gè)空間由儀表殼的這個(gè)空間由儀表殼的內(nèi)壁和流量計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件一起構(gòu)成內(nèi)壁和流量計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件一起構(gòu)成容積式流量計(jì)對(duì)上游流動(dòng)狀態(tài)變化不敏感，測量準(zhǔn)容積式流量計(jì)對(duì)上游流動(dòng)狀態(tài)變化不敏感，測量準(zhǔn)確度高，可用于高粘度液體的測量。確度高，可用于高粘度液體的測量。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.2.1 容積式流量計(jì)的測量原理與結(jié)構(gòu)容積式流量計(jì)的測量原理與結(jié)構(gòu)（1）容積式流量計(jì)的測量原理容積式流量計(jì)的測量原理VNvIVvIN流體通過流量計(jì)，就會(huì)在流量計(jì)進(jìn)出口之間產(chǎn)生一定流體通過流量計(jì)，就會(huì)在

17、流量計(jì)進(jìn)出口之間產(chǎn)生一定的壓力差流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件的壓力差流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件(簡稱轉(zhuǎn)子簡稱轉(zhuǎn)子)在這個(gè)壓力差作在這個(gè)壓力差作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并將流體由入口排向出口在這個(gè)過程中，用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并將流體由入口排向出口在這個(gè)過程中，流體一次次地充滿流量計(jì)的流體一次次地充滿流量計(jì)的“計(jì)量空間計(jì)量空間”，然后又不斷地，然后又不斷地被送往出口在給定流量計(jì)條件下，該計(jì)量空間的體積是被送往出口在給定流量計(jì)條件下，該計(jì)量空間的體積是確定的，只要測得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)就可以得到通過流量確定的，只要測得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)就可以得到通過流量計(jì)的流體體積的累積值計(jì)的流體體積的累積值設(shè)流量計(jì)計(jì)量空間體積為設(shè)流量計(jì)計(jì)量空間體積為v(m3

18、)，一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)為次數(shù)為N，儀表的齒輪比常數(shù)為，儀表的齒輪比常數(shù)為 a，儀表指示值為，儀表指示值為I，則在，則在該時(shí)間內(nèi)流過的流體體積該時(shí)間內(nèi)流過的流體體積V為為 自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)（2）容積式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)容積式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)通過橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量通過橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量NvV N為橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速為橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速v 為計(jì)量空間體積為計(jì)量空間體積V = 4nv = 2n(R 2 ab)n：圈數(shù)：圈數(shù)橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)由于橢圓齒輪容積流量計(jì)直接依靠測量輪嚙合，因此對(duì)介由于橢圓齒輪容積流量計(jì)直接依靠測量輪嚙合，因此對(duì)介質(zhì)的清潔要求較高，不允許有固

19、體顆粒雜質(zhì)通過流量計(jì)質(zhì)的清潔要求較高，不允許有固體顆粒雜質(zhì)通過流量計(jì) 自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)化工生產(chǎn)自動(dòng)化化工生產(chǎn)自動(dòng)化2.3 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì) 流量流量齒輪轉(zhuǎn)速齒輪轉(zhuǎn)速04nVQ n n ：橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速：橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速V V0 0：測量室容積：測量室容積精度高精度高只適用于潔凈單相流體只適用于潔凈單相流體自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)腰輪流量計(jì)腰輪流量計(jì)腰輪容積流量計(jì)，也稱羅茨型容積流量計(jì)，與橢圓齒輪腰輪容積流量計(jì)，也稱羅茨型容積流量計(jì)，與橢圓齒輪流量計(jì)原理相似，同樣是依靠進(jìn)、出口壓差產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，流量計(jì)原理相似，同樣是依靠進(jìn)、出口壓差產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，每旋轉(zhuǎn)一周排出四份每旋轉(zhuǎn)一周排出四份“計(jì)量空

20、間計(jì)量空間”的流體體積量，所不的流體體積量，所不同的是腰輪上沒有齒，它們不是直接相互嚙合運(yùn)動(dòng)，而同的是腰輪上沒有齒，它們不是直接相互嚙合運(yùn)動(dòng)，而是通過安裝在殼體外的傳動(dòng)齒輪組進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的。是通過安裝在殼體外的傳動(dòng)齒輪組進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)刮板式容積流量計(jì)刮板式容積流量計(jì) 凸輪式刮板流量計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示圖中殼體的內(nèi)腔是一圓凸輪式刮板流量計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示圖中殼體的內(nèi)腔是一圓形空筒，轉(zhuǎn)子也是一個(gè)空心圓筒形物體，徑向有一定寬度，形空筒，轉(zhuǎn)子也是一個(gè)空心圓筒形物體，徑向有一定寬度，徑向在各為徑向在各為90的位置開四個(gè)槽，刮板可以在槽內(nèi)自由滑的位置開四個(gè)槽，刮板可以在槽內(nèi)自由滑動(dòng)四塊刮板由兩根連

21、桿連結(jié)，相互垂直，在空間交叉在動(dòng)四塊刮板由兩根連桿連結(jié)，相互垂直，在空間交叉在每一刮板的一端裝有一小滾珠，四個(gè)滾珠均在一固定的凸輪每一刮板的一端裝有一小滾珠，四個(gè)滾珠均在一固定的凸輪上滾動(dòng)使刮板時(shí)伸時(shí)縮當(dāng)相鄰兩刮板均伸出至殼體內(nèi)壁時(shí)，上滾動(dòng)使刮板時(shí)伸時(shí)縮當(dāng)相鄰兩刮板均伸出至殼體內(nèi)壁時(shí)，就形成就形成計(jì)量空間的標(biāo)準(zhǔn)體積刮板在計(jì)量區(qū)段運(yùn)動(dòng)時(shí)，只計(jì)量空間的標(biāo)準(zhǔn)體積刮板在計(jì)量區(qū)段運(yùn)動(dòng)時(shí)，只隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而不滑動(dòng)，以保證其標(biāo)準(zhǔn)容積恒定當(dāng)離開計(jì)量隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而不滑動(dòng)，以保證其標(biāo)準(zhǔn)容積恒定當(dāng)離開計(jì)量區(qū)段時(shí)，刮板縮入槽內(nèi)，流體從出口排出同時(shí)，后一刮板區(qū)段時(shí)，刮板縮入槽內(nèi)，流體從出口排出同時(shí)，后一刮板又與其另一相鄰刮板

22、形成第二個(gè)又與其另一相鄰刮板形成第二個(gè)“計(jì)量空間計(jì)量空間”，同樣動(dòng)，同樣動(dòng)作轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)一周，排出四份作轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)一周，排出四份“計(jì)量空間計(jì)量空間”體積的流體體積的流體刮板式流量計(jì)的轉(zhuǎn)子在流量計(jì)進(jìn)、出口差壓作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，每刮板式流量計(jì)的轉(zhuǎn)子在流量計(jì)進(jìn)、出口差壓作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周排出四份轉(zhuǎn)動(dòng)一周排出四份“計(jì)量空間計(jì)量空間”的流體體的流體體積，只要測出轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，就可以計(jì)算出排積，只要測出轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，就可以計(jì)算出排出流體的體積量出流體的體積量 自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計(jì)旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計(jì) 旋轉(zhuǎn)活塞式旋轉(zhuǎn)活塞式(擺動(dòng)活塞式擺動(dòng)活塞式)容積流量容積流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與工作

23、原理如圖所示計(jì)的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖所示旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計(jì)具有通流能力較大的優(yōu)點(diǎn)它的旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計(jì)具有通流能力較大的優(yōu)點(diǎn)它的不足是在工作過程會(huì)有一定的泄漏，所以準(zhǔn)確度較低不足是在工作過程會(huì)有一定的泄漏，所以準(zhǔn)確度較低旋轉(zhuǎn)活塞位于固定的內(nèi)外圈旋轉(zhuǎn)活塞位于固定的內(nèi)外圈3，4之之間，活塞的軸間，活塞的軸6靠著導(dǎo)輥靠著導(dǎo)輥5滾動(dòng)，中滾動(dòng)，中間隔板間隔板1將計(jì)量空間分成兩部分，活將計(jì)量空間分成兩部分，活塞塞2的上缺口和隔板的上缺口和隔板1咬合，當(dāng)活塞咬合，當(dāng)活塞依箭頭方向運(yùn)動(dòng)時(shí)與隔板依箭頭方向運(yùn)動(dòng)時(shí)與隔板1成直線運(yùn)成直線運(yùn)動(dòng)活塞在進(jìn)出口流體壓力差的作動(dòng)活塞在進(jìn)出口流體壓力差的作用下，始終與內(nèi)外圓桶

24、壁緊密接觸用下，始終與內(nèi)外圓桶壁緊密接觸旋轉(zhuǎn)，交替不斷地將活塞與內(nèi)外圓旋轉(zhuǎn)，交替不斷地將活塞與內(nèi)外圓筒之間的流體排出，通過計(jì)算活塞筒之間的流體排出，通過計(jì)算活塞旋轉(zhuǎn)次數(shù)可得到流過的流體量旋轉(zhuǎn)次數(shù)可得到流過的流體量自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù) 濕式氣體流量計(jì)主要由圓鼓形殼濕式氣體流量計(jì)主要由圓鼓形殼體、轉(zhuǎn)鼓及傳動(dòng)記數(shù)機(jī)構(gòu)所組成，體、轉(zhuǎn)鼓及傳動(dòng)記數(shù)機(jī)構(gòu)所組成，如圖所示。濕式氣體流量計(jì)轉(zhuǎn)鼓如圖所示。濕式氣體流量計(jì)轉(zhuǎn)鼓是由圓筒及四個(gè)彎曲形狀的葉片是由圓筒及四個(gè)彎曲形狀的葉片所構(gòu)成。四個(gè)葉片構(gòu)成四個(gè)體積所構(gòu)成。四個(gè)葉片構(gòu)成四個(gè)體積相等的小室。鼓的下半部浸沒在相等的小室。鼓的下半部浸沒

25、在水中。充水量由水位器指示。氣水中。充水量由水位器指示。氣體從背部中間的進(jìn)氣管處依次進(jìn)體從背部中間的進(jìn)氣管處依次進(jìn)入各室，并相繼由頂部排出時(shí)，入各室，并相繼由頂部排出時(shí)，迫使轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)通過迫使轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)通過齒輪機(jī)構(gòu)由指針或機(jī)械計(jì)數(shù)器計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)由指針或機(jī)械計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)也可以將轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)也可以將轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)作遠(yuǎn)傳顯示。為電信號(hào)作遠(yuǎn)傳顯示。 濕式氣體流量計(jì)濕式氣體流量計(jì)工作原理工作原理自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.2.2容積式流量計(jì)的特性分析容積式流量計(jì)的特性分析(1) 容積式流量計(jì)的誤差特性容積式流量計(jì)的誤差特性誤差特性，就是流量計(jì)的誤差值與流量測量值之間的

26、關(guān)系。誤差特性，就是流量計(jì)的誤差值與流量測量值之間的關(guān)系。誤差的來源？誤差的來源？存在漏流存在漏流漏流越大，流量計(jì)的誤差就越大。誤差隨流量變化。漏流越大，流量計(jì)的誤差就越大。誤差隨流量變化。(2) 容積式流量計(jì)的壓力損失特性容積式流量計(jì)的壓力損失特性產(chǎn)生壓力損失的原因？產(chǎn)生壓力損失的原因？由機(jī)械阻力引起的壓力損失由機(jī)械阻力引起的壓力損失由流體黏性造成流動(dòng)阻力引起的壓力損失由流體黏性造成流動(dòng)阻力引起的壓力損失壓力損失隨流量的增加而增加，對(duì)于液體流量計(jì)，黏度越壓力損失隨流量的增加而增加，對(duì)于液體流量計(jì)，黏度越大壓力損失越大，對(duì)于氣體流量計(jì)，壓力越高壓力損失就大壓力損失越大，對(duì)于氣體流量計(jì)，壓力越高

27、壓力損失就越大。越大。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.2.3 容積式流量計(jì)的特點(diǎn)及安裝使用容積式流量計(jì)的特點(diǎn)及安裝使用（1）特點(diǎn)）特點(diǎn)精度高，精度高，0.2% 1% ，壓力損失較小（壓力損失較?。?.1MPa ），安裝），安裝使用也較方便。使用也較方便。一般用于計(jì)量儀表；一般用于計(jì)量儀表；量程寬，量程寬，使用溫度有一定范圍（普通型使用溫度有一定范圍（普通型120，高壓型，高壓型200 加工成本較高加工成本較高 ；無需前后直管段，在流速場畸變時(shí)對(duì)計(jì)量精度沒有影響；無需前后直管段，在流速場畸變時(shí)對(duì)計(jì)量精度沒有影響；是直讀式儀表，無需外部能源，可直接獲得累計(jì)總量，清是直讀式儀表，無需外部能源，可直接獲得

28、累計(jì)總量，清晰明了，操作簡便；晰明了，操作簡便；適用于高黏度介質(zhì)的流量測量。適用于高黏度介質(zhì)的流量測量。 橢圓齒輪流量計(jì)的入口端必須加裝過濾器，防止變送器因橢圓齒輪流量計(jì)的入口端必須加裝過濾器，防止變送器因雜物阻塞管道。過濾器應(yīng)定期清洗。雜物阻塞管道。過濾器應(yīng)定期清洗。變送器周圍不應(yīng)有影響儀表工作的強(qiáng)磁場存在。變送器周圍不應(yīng)有影響儀表工作的強(qiáng)磁場存在。變送器在使用時(shí)，應(yīng)使表內(nèi)充滿液體。被測液體內(nèi)不應(yīng)混變送器在使用時(shí)，應(yīng)使表內(nèi)充滿液體。被測液體內(nèi)不應(yīng)混有氣體，否則應(yīng)安裝氣體分離器。有氣體，否則應(yīng)安裝氣體分離器。 自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)（2）適用范圍）適用范圍自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)（3）安裝）

29、安裝自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.3 浮子流量計(jì)浮子流量計(jì)浮子流量計(jì)又稱為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，或面積流量計(jì)。在流量測浮子流量計(jì)又稱為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，或面積流量計(jì)。在流量測量過程中前后壓降不變，故又稱為量過程中前后壓降不變，故又稱為恒壓降流量計(jì)恒壓降流量計(jì)。玻璃浮子流量計(jì)玻璃浮子流量計(jì)金屬管浮子流量計(jì)金屬管浮子流量計(jì)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)克羅尼克羅尼H250浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.3.1 浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理與流量方程浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理與流量方程浮子流量計(jì)本體由一個(gè)錐形管和一個(gè)置于錐形管中可浮子流量計(jì)本體由一個(gè)錐形管和一個(gè)置于錐形管中可以上下自由移動(dòng)的浮子以上下自由移動(dòng)的浮

30、子(或稱轉(zhuǎn)子或稱轉(zhuǎn)子)構(gòu)成。浮子流量計(jì)本體用構(gòu)成。浮子流量計(jì)本體用兩端法蘭、螺紋或軟管與測量管道連接，并且垂直安裝在兩端法蘭、螺紋或軟管與測量管道連接，并且垂直安裝在測量管道上。測量管道上。（1）結(jié)構(gòu)與原理）結(jié)構(gòu)與原理自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)原理：原理：浮子流量計(jì)的測量本體由一根自下向浮子流量計(jì)的測量本體由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐管和一只可以沿著錐管的上擴(kuò)大的垂直錐管和一只可以沿著錐管的軸向自由移動(dòng)的浮子組成，當(dāng)被測流體自軸向自由移動(dòng)的浮子組成，當(dāng)被測流體自錐管下端流入流量計(jì)時(shí)，由于流體的作用，錐管下端流入流量計(jì)時(shí)，由于流體的作用，浮子上下端面產(chǎn)生一差壓，該差壓即為浮浮子上下端面產(chǎn)生一差壓，該

31、差壓即為浮子的上升力。當(dāng)差壓值大于浸在流體中浮子的上升力。當(dāng)差壓值大于浸在流體中浮子的重量時(shí)，浮子開始上升。隨著浮子的子的重量時(shí)，浮子開始上升。隨著浮子的上升，浮子最大外徑與錐管之間的環(huán)形面上升，浮子最大外徑與錐管之間的環(huán)形面積逐漸增大，流體的流速則相應(yīng)下降，作積逐漸增大，流體的流速則相應(yīng)下降，作用在浮子上的上升力逐漸減小，直至上升用在浮子上的上升力逐漸減小，直至上升力等于浸在流體中的浮子的重量時(shí)，浮子力等于浸在流體中的浮子的重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度上。這時(shí)浮子在錐管中便穩(wěn)定在某一高度上。這時(shí)浮子在錐管中的高度的高度h與所通過的流量有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。與所通過的流量有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)

32、檢測技術(shù)（2）流量方程）流量方程在圖中截面在圖中截面1與截面與截面2處列伯努力方程處列伯努力方程連續(xù)性方程連續(xù)性方程可得可得迎面壓差阻力：迎面壓差阻力：22112222pupu1 122AuA u222121112211122Apppuc uA 2112ffFpAc u A c為阻力系數(shù)為阻力系數(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)迎面壓差阻力：迎面壓差阻力：2112fFc u A浮子受到的浮力：浮子受到的浮力：浮子自重：浮子自重：當(dāng)浮子在流體中處于平衡狀態(tài)時(shí)，有當(dāng)浮子在流體中處于平衡狀態(tài)時(shí)，有2fFgVffWgV12WFF即即所以所以212fffgVc u A21fffV guAc可知，無論浮子停留在什

33、么位置，流體流過環(huán)形面積可知，無論浮子停留在什么位置，流體流過環(huán)形面積的平均流速的平均流速u是一個(gè)常數(shù)。是一個(gè)常數(shù)。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)21fffV guAc224fADDvqAu，其中，其中A是環(huán)隙面積是環(huán)隙面積體積流量體積流量D浮子所在處錐管的內(nèi)徑；浮子所在處錐管的內(nèi)徑；Df浮子的最大直徑浮子的最大直徑=+2 tanfD Dh設(shè)椎管的錐角為設(shè)椎管的錐角為 ，零刻度處椎管內(nèi)徑為，零刻度處椎管內(nèi)徑為 ，則在浮子，則在浮子高度高度h h處處fD有有222+2 tan2 tan44tan +tanffffADDDDDhhD hh自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)2222tantan4ffADDD hh2

34、2tantanffvffV gqD hhA如果錐半角足夠小，則忽略二次項(xiàng)得到：如果錐半角足夠小，則忽略二次項(xiàng)得到：2tanffvffV gqD hA vqf h因此，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。因此，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。vqAu，其中，其中A是環(huán)隙面積是環(huán)隙面積體積流量體積流量21fffV guAc1c為流量系數(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)定量分析流量公式中二次項(xiàng)的影響定量分析流量公式中二次項(xiàng)的影響22tantanffvffV gqD hhA寫成寫成2tan,tanffvffV gqDhAAhA其中例：某例：某DN80浮子流量計(jì)，浮子直徑浮子流量計(jì)，

35、浮子直徑Df=68mm，行程，行程60mm，錐管大端直徑錐管大端直徑94mm，小端直徑，小端直徑68mm， tan? =13/ 60212816816.05%81qqAAqA21368608160qAA168qA目前，各口徑的浮子流量計(jì)已統(tǒng)一制作成目前，各口徑的浮子流量計(jì)已統(tǒng)一制作成250mm長度。長度。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.3.2 浮子流量計(jì)的刻度換算浮子流量計(jì)的刻度換算流量公式流量公式22tantanffvffV gqD hhA 液體流量的刻度換算：液體流量的刻度換算：刻度狀態(tài)：刻度狀態(tài)：工作狀態(tài)：工作狀態(tài)：0002ffvfV gqkA下標(biāo)下標(biāo) “0”無下標(biāo)無下標(biāo)2ffvfV gqk

36、A 可得到：可得到：000fvvfqq對(duì)于液體浮子流量計(jì)，一般是用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的水對(duì)流量進(jìn)行標(biāo)定的，對(duì)于液體浮子流量計(jì)，一般是用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的水對(duì)流量進(jìn)行標(biāo)定的，所以稱刻度狀態(tài)。所以稱刻度狀態(tài)。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù) 氣體流量的刻度換算：氣體流量的刻度換算：000fvvfqq氣體：氣體：故：故：0ff00vvqq0 刻度狀態(tài)氣體密度，刻度狀態(tài)氣體密度，工作狀態(tài)氣體密度工作狀態(tài)氣體密度由理想氣體狀態(tài)方程：由理想氣體狀態(tài)方程：000000pTppTTT p00000vvvTpqqqT pp0 , T0 刻度狀態(tài)壓力、溫度刻度狀態(tài)壓力、溫度 p , T 工作狀態(tài)壓力、溫度工作狀態(tài)壓力、溫度自動(dòng)檢測技術(shù)

37、自動(dòng)檢測技術(shù)6.3.3 智能式金屬管浮子流量計(jì)智能式金屬管浮子流量計(jì)可設(shè)定：可設(shè)定： 工作流體密度工作流體密度 工作壓力、溫度工作壓力、溫度 輸出信號(hào)量程輸出信號(hào)量程自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.3.4 浮子流量計(jì)的安裝和使用浮子流量計(jì)的安裝和使用可靠性高，用于過程控制系統(tǒng)，適合于中小流量的可靠性高，用于過程控制系統(tǒng)，適合于中小流量的測量，量程比測量，量程比10:1，準(zhǔn)確度，準(zhǔn)確度1.5%2.5%，前，前5D后后3D直直管段，一般應(yīng)豎直安裝，介質(zhì)自下而上，必要時(shí)需加裝管段，一般應(yīng)豎直安裝，介質(zhì)自下而上，必要時(shí)需加裝旁通管路。旁通管路。對(duì)玻璃管浮子流量計(jì)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，

38、直觀，對(duì)玻璃管浮子流量計(jì)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，直觀，但是被測介質(zhì)需透明，可靠性差，不能測高溫高壓介質(zhì)。但是被測介質(zhì)需透明，可靠性差，不能測高溫高壓介質(zhì)。對(duì)于臟污流體，應(yīng)在上游安裝過濾器。對(duì)于臟污流體，應(yīng)在上游安裝過濾器。對(duì)于帶有磁性耦合的金屬浮子流量計(jì)，用于測量含對(duì)于帶有磁性耦合的金屬浮子流量計(jì)，用于測量含鐵性雜質(zhì)流體時(shí)，應(yīng)在流量計(jì)前安裝磁過濾器。鐵性雜質(zhì)流體時(shí)，應(yīng)在流量計(jì)前安裝磁過濾器。常見故障：浮子卡死，可用敲擊的辦法。常見故障：浮子卡死，可用敲擊的辦法。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.4 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)6.4.1 渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理渦輪流量計(jì)是葉輪式渦輪流量計(jì)是

39、葉輪式速度流量計(jì)速度流量計(jì)的一種。的一種。渦輪流量計(jì)是目前流量儀表中比較渦輪流量計(jì)是目前流量儀表中比較成熟的高精度儀表。適用于輕質(zhì)成成熟的高精度儀表。適用于輕質(zhì)成品油、天然氣等低粘度流體，常用品油、天然氣等低粘度流體，常用于流體總量的測量。于流體總量的測量。(1) 渦輪流量傳感器的結(jié)構(gòu)渦輪流量傳感器的結(jié)構(gòu)由外殼、導(dǎo)流器、葉輪由外殼、導(dǎo)流器、葉輪（直葉片、螺旋葉片）、（直葉片、螺旋葉片）、軸承（滑動(dòng)、滾動(dòng)）、放軸承（滑動(dòng)、滾動(dòng)）、放大器組成。大器組成。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)(2) 渦輪流量計(jì)的工作原理渦輪流量計(jì)的工作原理渦輪流量計(jì)的測量原理：以動(dòng)量矩守恒渦輪流量計(jì)的測量原理：以動(dòng)量矩守恒原理為

40、基礎(chǔ)的，流體通過導(dǎo)流器沖擊渦原理為基礎(chǔ)的，流體通過導(dǎo)流器沖擊渦輪葉片，沖擊力對(duì)渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，輪葉片，沖擊力對(duì)渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使渦輪克服機(jī)械摩擦阻力矩和流動(dòng)阻力使渦輪克服機(jī)械摩擦阻力矩和流動(dòng)阻力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，利用置于流體中的葉輪的旋矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，利用置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成比例的關(guān)系，通轉(zhuǎn)角速度與流體流速成比例的關(guān)系，通過渦輪外的磁電裝置可將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)過渦輪外的磁電裝置可將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖。換成電脈沖。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦輪上由導(dǎo)磁不銹鋼制當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦輪上由導(dǎo)磁不銹鋼制成的螺旋形葉片依次接近和離開處于管成的螺旋形葉片依次接近和離開處于管壁外的磁電感應(yīng)線圈，周期性地改變感壁外

41、的磁電感應(yīng)線圈，周期性地改變感應(yīng)線圈回路磁阻，使通過線圈的磁通量應(yīng)線圈回路磁阻，使通過線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生與流量成正比的脈沖信發(fā)生變化而產(chǎn)生與流量成正比的脈沖信號(hào)，經(jīng)放大整形后顯示流量。號(hào)，經(jīng)放大整形后顯示流量。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)切割磁力線，在葉片上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，耦合到線切割磁力線，在葉片上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，耦合到線圈上產(chǎn)生信號(hào)，經(jīng)放大后輸出。圈上產(chǎn)生信號(hào)，經(jīng)放大后輸出。放大器工作原理：放大器工作原理：信號(hào)脈沖頻率：信號(hào)脈沖頻率：vfKq流量：流量：vfqK式中：式中：K為渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)，為渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)，1/L或或1/m3。理想情況下理想情況下K應(yīng)為一常數(shù)。應(yīng)為一常數(shù)。自

42、動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.4.2 渦輪流量計(jì)特性分析渦輪流量計(jì)特性分析流體對(duì)葉輪的推動(dòng)力矩流體對(duì)葉輪的推動(dòng)力矩Tr；軸與軸承之間的機(jī)械摩擦阻力矩軸與軸承之間的機(jī)械摩擦阻力矩Trm；流體對(duì)渦輪的粘性阻力矩流體對(duì)渦輪的粘性阻力矩Trf；電磁阻力矩電磁阻力矩Tre； 對(duì)葉輪作受力分析：對(duì)葉輪作受力分析：rrmrfredJTTTTdt葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J，運(yùn)動(dòng)速度為，運(yùn)動(dòng)速度為根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律可寫出渦輪的運(yùn)動(dòng)方程為：根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律可寫出渦輪的運(yùn)動(dòng)方程為：類比：類比：dumFdt自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)在渦輪正常運(yùn)動(dòng)之后：在渦輪正常運(yùn)動(dòng)之后：,0dCdtrrmrfredJTTTT

43、dtTre較小，始動(dòng)時(shí)并不小。較小，始動(dòng)時(shí)并不小。有有0rrmrfTTT以下分析推動(dòng)力矩以下分析推動(dòng)力矩Tr：rrTfr式中：式中：r為平均半徑。故分析為平均半徑。故分析f，而且僅分析圓周上的，而且僅分析圓周上的ft的變化量，考慮渦輪進(jìn)、出口的周向動(dòng)量變量。進(jìn)口絕對(duì)的變化量，考慮渦輪進(jìn)、出口的周向動(dòng)量變量。進(jìn)口絕對(duì)速度僅沿軸向，為速度僅沿軸向，為u1，無周向分量，即，無周向分量，即u1 cos1 = 0出口絕對(duì)速度出口絕對(duì)速度自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.4.3 渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)和安裝使用渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)和安裝使用渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)：渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)： 精度高：液體精度高：液體0.15%0.5%，

44、氣體，氣體1%1.5%； 重復(fù)性好：重復(fù)性好：0.05%0.2%； 量程比寬：量程比寬：1050:1； 脈沖信號(hào)輸出，抗干擾能力強(qiáng)；脈沖信號(hào)輸出，抗干擾能力強(qiáng)； 耐壓高、壓力損失小、反應(yīng)速度快；耐壓高、壓力損失小、反應(yīng)速度快； 有可動(dòng)部件，易磨損；有可動(dòng)部件，易磨損； 對(duì)介質(zhì)有一定的清潔度要求；對(duì)介質(zhì)有一定的清潔度要求； 需要一定長度的前、后直管段；需要一定長度的前、后直管段； 耐腐蝕，采用耐腐蝕性材料。耐腐蝕，采用耐腐蝕性材料。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)渦輪流量計(jì)的安裝：渦輪流量計(jì)的安裝： 除特殊設(shè)計(jì)，渦輪流量傳感器應(yīng)水平安裝；除特殊設(shè)計(jì)，渦輪流量傳感器應(yīng)水平安裝； 渦輪上游和下游直管段長度應(yīng)

45、分別大于渦輪上游和下游直管段長度應(yīng)分別大于10d和和5d； 流體流動(dòng)方向應(yīng)和傳感器上的箭頭指向一致；流體流動(dòng)方向應(yīng)和傳感器上的箭頭指向一致； 在傳感器上游安裝過濾器避免流體中雜質(zhì)的影響；在傳感器上游安裝過濾器避免流體中雜質(zhì)的影響； 測量易氣化液體，應(yīng)安裝消氣器；測量易氣化液體，應(yīng)安裝消氣器； 流體不能完全充滿管路時(shí)，應(yīng)安裝背壓管；流體不能完全充滿管路時(shí)，應(yīng)安裝背壓管； 調(diào)節(jié)閥、溫度計(jì)、壓力計(jì)等應(yīng)安裝在渦輪下游；調(diào)節(jié)閥、溫度計(jì)、壓力計(jì)等應(yīng)安裝在渦輪下游； 為檢修方便，應(yīng)設(shè)置旁路管道。為檢修方便，應(yīng)設(shè)置旁路管道。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù) 根據(jù)被測流體的粘度，選擇不同設(shè)計(jì)的渦輪傳感器；根據(jù)被測流體的

46、粘度，選擇不同設(shè)計(jì)的渦輪傳感器； 根據(jù)被測流體的溫度、壓力、密度確定傳感器儀表系數(shù)；根據(jù)被測流體的溫度、壓力、密度確定傳感器儀表系數(shù)； 為防止渦輪發(fā)生氣蝕，應(yīng)保證渦輪前壓力高于該液體氣化為防止渦輪發(fā)生氣蝕，應(yīng)保證渦輪前壓力高于該液體氣化壓力。壓力。 根據(jù)被測流體，為渦輪選用合適的軸承。根據(jù)被測流體，為渦輪選用合適的軸承。渦輪流量計(jì)的維護(hù)：渦輪流量計(jì)的維護(hù)：定期拆洗，并檢查各部件；定期拆洗，并檢查各部件；注意軸和軸承磨損情況，并及時(shí)更換磨損了的軸和軸注意軸和軸承磨損情況，并及時(shí)更換磨損了的軸和軸承；承；注意每運(yùn)行一年，應(yīng)進(jìn)行全面檢查、檢定儀表系數(shù)。注意每運(yùn)行一年，應(yīng)進(jìn)行全面檢查、檢定儀表系數(shù)。傳

47、感器拆下不用時(shí)，應(yīng)在清洗后兩端加保護(hù)套，妥善傳感器拆下不用時(shí)，應(yīng)在清洗后兩端加保護(hù)套，妥善保存。保存。渦輪流量計(jì)的使用：渦輪流量計(jì)的使用：自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.5 旋渦流量計(jì)旋渦流量計(jì)旋渦流量計(jì)利用流體振動(dòng)原理進(jìn)行流量測量的。即在旋渦流量計(jì)利用流體振動(dòng)原理進(jìn)行流量測量的。即在特定流動(dòng)條件下，流體一部分動(dòng)能產(chǎn)生流體振動(dòng)，且振動(dòng)特定流動(dòng)條件下，流體一部分動(dòng)能產(chǎn)生流體振動(dòng)，且振動(dòng)頻率與流體速度有一定關(guān)系，輸出與流量成正比的脈沖信頻率與流體速度有一定關(guān)系，輸出與流量成正比的脈沖信號(hào)。號(hào)。 兩種：兩種：渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)和和旋進(jìn)旋渦流量計(jì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)渦街流量計(jì)渦街流

48、量計(jì)漩渦發(fā)生體漩渦發(fā)生體自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.5.1 渦街流量計(jì)測量原理渦街流量計(jì)測量原理 渦街的產(chǎn)生渦街的產(chǎn)生渦街流量計(jì)是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流渦街流量計(jì)是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表。體流量的儀表。把一個(gè)漩渦發(fā)生體（非流線型對(duì)稱物體）垂直插在把一個(gè)漩渦發(fā)生體（非流線型對(duì)稱物體）垂直插在管道中，當(dāng)流體繞過漩渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方管道中，當(dāng)流體繞過漩渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦，形成渦列，該漩渦列就交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦，形成渦列，該漩渦列就稱為卡門渦街。稱為卡門渦街。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)只有當(dāng)兩列漩渦的間距只有當(dāng)兩列漩渦

49、的間距h與同列中相鄰漩渦的間距與同列中相鄰漩渦的間距l(xiāng)滿滿足為足為hl0.281條件時(shí)，卡門渦列才是穩(wěn)定的。且單列漩條件時(shí)，卡門渦列才是穩(wěn)定的。且單列漩渦產(chǎn)生的頻率渦產(chǎn)生的頻率f與流體流速與流體流速u1成正比，與柱體的特征尺寸成正比，與柱體的特征尺寸d（漩渦發(fā)生體的迎流面最大寬度）成反比，即：（漩渦發(fā)生體的迎流面最大寬度）成反比，即： 1ufSrdSt稱為稱為斯特勞哈爾數(shù)斯特勞哈爾數(shù)（無因次數(shù)），（無因次數(shù)），Sr主要與漩渦發(fā)生體的形狀和主要與漩渦發(fā)生體的形狀和雷諾數(shù)有關(guān)。在雷諾數(shù)為雷諾數(shù)有關(guān)。在雷諾數(shù)為5000150000的范圍內(nèi)，的范圍內(nèi)，St基本上為一常基本上為一常數(shù)。數(shù)。 根據(jù)流動(dòng)連續(xù)

50、性原理根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性原理1 1AuAuA1漩渦發(fā)生體兩側(cè)流體面積，漩渦發(fā)生體兩側(cè)流體面積，A管道流體面積，管道流體面積，u平均流速平均流速定義截面比定義截面比1AmA則則1fdumumSr自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)則通過渦街流量計(jì)的體積流量則通過渦街流量計(jì)的體積流量2244vvqD ufdqD mfdSrumSr:Ddm管道內(nèi)徑；:漩渦發(fā)生體的迎面流面最大寬度；:截面比說明，在斯特勞哈數(shù)為常數(shù)的基礎(chǔ)上，渦街流量計(jì)的體說明，在斯特勞哈數(shù)為常數(shù)的基礎(chǔ)上，渦街流量計(jì)的體積流量與漩渦頻率成正比，這個(gè)特性不受流體壓力、溫積流量與漩渦頻率成正比，這個(gè)特性不受流體壓力、溫度、黏度、密度和成分的影響。度、黏度、

51、密度和成分的影響。 渦街流量計(jì)可以測量液體流量，也可以測量氣體流渦街流量計(jì)可以測量液體流量，也可以測量氣體流量，以水標(biāo)定的渦街流量計(jì)用于氣體，不會(huì)引起明顯量，以水標(biāo)定的渦街流量計(jì)用于氣體，不會(huì)引起明顯誤差。誤差。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.5.2 渦街流量計(jì)的構(gòu)造渦街流量計(jì)的構(gòu)造傳感器：表體、旋渦發(fā)生體、檢測元件、安裝架等傳感器：表體、旋渦發(fā)生體、檢測元件、安裝架等轉(zhuǎn)換器：前置放大器、濾波整形電路等轉(zhuǎn)換器：前置放大器、濾波整形電路等（1）旋渦發(fā)生體）旋渦發(fā)生體旋渦發(fā)生體是渦街流量計(jì)的關(guān)鍵部件，旋渦發(fā)生體是渦街流量計(jì)的關(guān)鍵部件，采用不銹鋼材料。為了產(chǎn)生穩(wěn)定的渦街，必采用不銹鋼材料。為了產(chǎn)生穩(wěn)定的

52、渦街，必須保證漩渦發(fā)生體的迎流寬度不變，并力求須保證漩渦發(fā)生體的迎流寬度不變，并力求形狀簡單，以及避免共振。形狀簡單，以及避免共振。最常見的是梯形柱（三角最常見的是梯形柱（三角柱）漩渦發(fā)生體。柱）漩渦發(fā)生體。雙、多體雙、多體旋渦發(fā)生體是為了旋渦發(fā)生體是為了提高渦街強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低提高渦街強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低阻力系數(shù)而采用的。它由輔阻力系數(shù)而采用的。它由輔助發(fā)生體和主發(fā)生體組成。助發(fā)生體和主發(fā)生體組成。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)（2）旋渦信號(hào)檢測）旋渦信號(hào)檢測檢測旋渦檢測旋渦分離頻率分離頻率的方法有兩類：的方法有兩類：1. 檢測檢測漩渦發(fā)生體上受力的變化頻率漩渦發(fā)生體上受力的變化頻率（有應(yīng)力式、應(yīng)變（

53、有應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、電磁式等）式、電容式、電磁式等）2. 檢測檢測漩渦發(fā)生體附近流體的變化頻率漩渦發(fā)生體附近流體的變化頻率（有熱敏式、超（有熱敏式、超聲式、光電式、光纖式等）聲式、光電式、光纖式等） 熱電阻檢測法（早期）熱電阻檢測法（早期）在漩渦發(fā)生體上開一個(gè)孔，孔中置一鉑絲。將其加熱到高在漩渦發(fā)生體上開一個(gè)孔，孔中置一鉑絲。將其加熱到高于流體溫度于流體溫度10左右，同時(shí)將其作為電橋的一個(gè)橋臂。左右，同時(shí)將其作為電橋的一個(gè)橋臂。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)以圓柱形旋渦發(fā)生體熱線式為例，圓柱體表面開有導(dǎo)以圓柱形旋渦發(fā)生體熱線式為例，圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通空腔由隔墻分成兩部分

54、，壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通空腔由隔墻分成兩部分，在隔墻的中央部分有一小孔，在小孔中裝有檢測流體流動(dòng)在隔墻的中央部分有一小孔，在小孔中裝有檢測流體流動(dòng)的鉑電阻絲。的鉑電阻絲。漩渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生漩渦，產(chǎn)生旋渦的一側(cè)漩渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生漩渦，產(chǎn)生旋渦的一側(cè)up，另一側(cè)另一側(cè)u p，于是在小孔兩側(cè)產(chǎn)生靜壓差。流體從空腔上，于是在小孔兩側(cè)產(chǎn)生靜壓差。流體從空腔上的導(dǎo)壓孔進(jìn)入，向未產(chǎn)生漩渦的一側(cè)流出，將鉑絲上的熱的導(dǎo)壓孔進(jìn)入，向未產(chǎn)生漩渦的一側(cè)流出，將鉑絲上的熱量帶走，鉑絲溫度下降，導(dǎo)致其電阻值減小。電橋失恒，量帶走，鉑絲溫度下降，導(dǎo)致其電阻值減小。電橋失恒，產(chǎn)生電壓擺動(dòng)，將其放大整形后，輸出一個(gè)

55、脈沖信號(hào)。產(chǎn)生電壓擺動(dòng)，將其放大整形后，輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。特點(diǎn)：靈敏度高，下限低，量程寬，特點(diǎn)：靈敏度高，下限低，量程寬，對(duì)振動(dòng)不敏感。但鉑絲易斷，對(duì)振動(dòng)不敏感。但鉑絲易斷，孔易堵?？滓锥隆Ｗ詣?dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)壓電式檢測法壓電式檢測法是目前應(yīng)用最多的一種檢測法。是目前應(yīng)用最多的一種檢測法。在漩渦發(fā)生體下游安裝一檢測元件，俗稱探頭，做在漩渦發(fā)生體下游安裝一檢測元件，俗稱探頭，做成懸臂梁結(jié)構(gòu)形式，比漩渦發(fā)生體小得多，在探頭內(nèi)部成懸臂梁結(jié)構(gòu)形式，比漩渦發(fā)生體小得多，在探頭內(nèi)部嵌有壓電晶體，利用壓電對(duì)壓力的敏感性，檢測所受到嵌有壓電晶體，利用壓電對(duì)壓力的敏感性，檢測所受到的交變壓力來反應(yīng)漩渦分離頻

56、率。的交變壓力來反應(yīng)漩渦分離頻率。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)電容式檢測法：電容式檢測法： 以三角柱旋渦發(fā)生體為例，在三角柱的兩側(cè)裝有兩片以三角柱旋渦發(fā)生體為例，在三角柱的兩側(cè)裝有兩片彈性金屬薄膜，它們兼為電容器的極扳，里面裝有電極板。彈性金屬薄膜，它們兼為電容器的極扳，里面裝有電極板。電極扳與金屬膜之間充滿了油，借以傳遞壓力。這樣當(dāng)三電極扳與金屬膜之間充滿了油，借以傳遞壓力。這樣當(dāng)三角拄下面產(chǎn)生一個(gè)旋渦，同時(shí)下方的壓力就高于上方壓力，角拄下面產(chǎn)生一個(gè)旋渦，同時(shí)下方的壓力就高于上方壓力，將三角拄下方的金屬膜向里壓入，而上方的金屬膜就向外將三角拄下方的金屬膜向里壓入，而上方的金屬膜就向外彈出，改變了

57、兩個(gè)電容器各自的電容量這樣，對(duì)應(yīng)于交彈出，改變了兩個(gè)電容器各自的電容量這樣，對(duì)應(yīng)于交替產(chǎn)生的升力，兩組電容器的電容量就差動(dòng)地變化。于是，替產(chǎn)生的升力，兩組電容器的電容量就差動(dòng)地變化。于是，電容量變化與升力變化相對(duì)應(yīng)，也就與旋渦的發(fā)生頻率相電容量變化與升力變化相對(duì)應(yīng)，也就與旋渦的發(fā)生頻率相對(duì)應(yīng)，這樣，就可由電容量變化頻率得到旋渦頻率，進(jìn)而對(duì)應(yīng)，這樣，就可由電容量變化頻率得到旋渦頻率，進(jìn)而得到流量值得到流量值自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)超聲式檢測法超聲式檢測法在管壁上安裝兩對(duì)超聲探頭，探頭發(fā)射高頻、連續(xù)在管壁上安裝兩對(duì)超聲探頭，探頭發(fā)射高頻、連續(xù)信號(hào)，聲波橫穿流體傳播。當(dāng)漩渦通過聲束時(shí)，每一對(duì)信號(hào)，聲

58、波橫穿流體傳播。當(dāng)漩渦通過聲束時(shí)，每一對(duì)旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦對(duì)聲波產(chǎn)生一個(gè)周期的調(diào)制作用，旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦對(duì)聲波產(chǎn)生一個(gè)周期的調(diào)制作用，受調(diào)制的聲波被接收探頭轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大、檢波、受調(diào)制的聲波被接收探頭轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大、檢波、整形后得漩渦信號(hào)。整形后得漩渦信號(hào)。特點(diǎn)：靈敏度高，下限流速特點(diǎn)：靈敏度高，下限流速較低，但溫度對(duì)聲調(diào)制有影較低，但溫度對(duì)聲調(diào)制有影響，故適用于溫度變化小的響，故適用于溫度變化小的氣體和含氣量微小的液體流氣體和含氣量微小的液體流量測量。量測量。 僅有日本橫河公司成功制造。僅有日本橫河公司成功制造。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)6.5.3 旋進(jìn)漩渦流量計(jì)旋進(jìn)漩渦流量計(jì)其

59、突出優(yōu)點(diǎn)是具有較短的表前直管段（其突出優(yōu)點(diǎn)是具有較短的表前直管段（3D）和較低的下）和較低的下限流量，適用于某些渦街流量計(jì)不宜使用的場合。限流量，適用于某些渦街流量計(jì)不宜使用的場合。（1）工作原理）工作原理旋進(jìn)漩渦流量計(jì)是根據(jù)漩渦進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象為機(jī)理的流量計(jì)。旋進(jìn)漩渦流量計(jì)是根據(jù)漩渦進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象為機(jī)理的流量計(jì)。漩渦進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象：受到周圍約束的漩流在通過截面擴(kuò)大了的漩渦進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象：受到周圍約束的漩流在通過截面擴(kuò)大了的管道時(shí)，旋流的中心軸會(huì)做進(jìn)動(dòng)的現(xiàn)象。管道時(shí)，旋流的中心軸會(huì)做進(jìn)動(dòng)的現(xiàn)象。自動(dòng)檢測技術(shù)自動(dòng)檢測技術(shù)流體流入旋進(jìn)漩渦流量計(jì)后，首先經(jīng)過一組由固定螺流體流入旋進(jìn)漩渦流量計(jì)后，首先經(jīng)過一組由固定螺旋形葉片組

60、成的起旋器后被強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)，使流體形成漩渦流，旋形葉片組成的起旋器后被強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)，使流體形成漩渦流，渦流中心速度很高，為渦核，其外圍為環(huán)流。流體流經(jīng)收渦流中心速度很高，為渦核，其外圍為環(huán)流。流體流經(jīng)收縮段（喉部）時(shí)，渦流加速，沿流動(dòng)方向渦核直徑逐漸縮縮段（喉部）時(shí)，渦流加速，沿流動(dòng)方向渦核直徑逐漸縮小，而強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)。進(jìn)入擴(kuò)張段，漩渦急劇減速，壓力小，而強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)。進(jìn)入擴(kuò)張段，漩渦急劇減速，壓力上升，于是產(chǎn)生回流，渦核就圍繞軸線做螺旋狀進(jìn)動(dòng)。進(jìn)上升，于是產(chǎn)生回流，渦核就圍繞軸線做螺旋狀進(jìn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)頻率動(dòng)頻率f與流體平均流速與流體平均流速u成正比關(guān)系。成正比關(guān)系。=fk u22v=44vffqD uD