流量檢測方法及儀表

流量檢測方法及儀表第一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日第三章檢測儀表及傳感器第二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日知識結(jié)構(gòu)第5章自動控制儀表第6章執(zhí)行器第2章過程特性第3章檢測儀表與傳感器第4章顯示儀表第1章自動控制系統(tǒng)基本概念第7章簡單控制系統(tǒng)第8章復(fù)雜控制系統(tǒng)第9章新型控制系統(tǒng)第10章計算機控制系統(tǒng)第三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*壓力檢測方法及儀表本章內(nèi)容物位檢測方法及儀表流量檢測方法及儀表溫度檢測方法及儀表數(shù)字式顯示記錄儀表第四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*第三節(jié)

流量檢測方法及儀表

第三章檢測儀表與傳感器第五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*

流量測量技術(shù)和儀表的應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)生產(chǎn)過程能源計量一次能源（煤炭、原油、瓦斯氣、石油氣、天然氣）二次能源（電力、焦炭、煤氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及含能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等生物技術(shù)交通運輸

環(huán)保工程

空氣污染(煙廢氣排放)、水污染

管道輸送

第六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*流量檢測方法及儀表應(yīng)用容積法檢測流量（腰輪流量計）應(yīng)用動、靜壓能轉(zhuǎn)換原理檢測流量（差壓式流量計)應(yīng)用改變流通面積的方法檢測流量(轉(zhuǎn)子流量計)應(yīng)用電磁感應(yīng)原理檢測流量(電磁流量計)應(yīng)用超聲波檢測流量(超聲波流量計)本節(jié)主要內(nèi)容第七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*流量檢測的基本概念瞬時流量－單位時間內(nèi)流體通過一定截面積的數(shù)量。體積流量－用流體的體積來表示（qv），單位為m3/h。質(zhì)量流量－用流量的質(zhì)量來表示（qm），單位為kg/h。累積流量一段時間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值累積體積流量流量計量－對在一定通道內(nèi)流動流體的流量進行測量。累積質(zhì)量流量流量測量的任務(wù)：根據(jù)測量目的，被測流體的種類、狀態(tài)、測量場所等條件，研究各種相應(yīng)的測量方法，并保證流量值的正確傳遞。第八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*體積流量的測量方法

（1）容積法： 在單位時間內(nèi)以標準固定體積對流動介質(zhì)連續(xù)不斷地進行度量，以排出流體固定容積數(shù)來計算流量。 橢圓齒輪流量計、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計和刮板流量計。 受流體的流動狀態(tài)影響小，適用于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。（2）速度法： 這種方法是先測出管道內(nèi)的平均流速，再乘以管道截面積求得流體的體積流量。較寬的使用條件，可用于各種工況下的流體的流量檢測，利用平均流速計算流量，管路條件的影響大，流動產(chǎn)生渦流以及截面上流速分布不對稱等都會給測量帶來誤差。

第九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*

質(zhì)量流量的測量方法(1)直接法： 利用檢測元件，使輸出信號直接反映質(zhì)量流量。 利用孔板和定量泵組合實現(xiàn)的差壓式檢測方法； 利用同軸雙渦輪組合的角動量式檢測方法； 應(yīng)用麥納斯效應(yīng)的檢測方法 基于科里奧利力效應(yīng)的檢測方法。（2）間接法：用兩個檢測元件分別測出兩個相應(yīng)參數(shù)，通過運算間接獲取流體的質(zhì)量流量。①ρqv2檢測元件和ρ檢測元件的組合；②qv檢測元件和ρ檢測元件的組合；③ρqv2檢測元件和qv檢測元件的組合。第十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*應(yīng)用容積法檢測流量

單位時間內(nèi)所排出固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)

測量原理設(shè)：V0——計量室的容積

n——轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)次數(shù)則排出的流體總量

根據(jù)轉(zhuǎn)子的形狀分為：橢圓齒輪流量計（液體型）腰輪流量計（氣體型和液體）刮板式流量計（液體型）第十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*腰輪流量計測量原理腰形輪每轉(zhuǎn)動一周，就把轉(zhuǎn)子與殼體之間所構(gòu)成的具有一定容積的計量室流體的四倍體積，從流入口送到流出口。計量室體積腰輪轉(zhuǎn)速體積流量第十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*腰輪流量計

腰輪流量計是一種容積式流量測量儀表，用以測量封閉管中流體的體積流量。就地顯示累積流量，并有遠傳輸出接口，與相應(yīng)的光電式電脈沖轉(zhuǎn)換器和流量積算儀配套，可進行遠程測量，顯示和控制。精度高，重復(fù)性好，范圍度大，對流量計前后直管段要求不高。適用較高粘度流體，流體粘度變化對示值影響較小。適用無腐蝕性能的流體，如原油，石油制品(柴油，潤滑油等)。腰輪流量計

第十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*應(yīng)用動壓能和靜壓能轉(zhuǎn)換的原理檢測流量

節(jié)流元件附近流速和壓力分布情況

檢測原理當流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。 流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小?；A(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）。壓差影響因素： 流量、節(jié)流裝置形式、管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)（密度、粘度）第十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*

流量基本方程式根據(jù)流體力學(xué)的伯努力方程和流體的連續(xù)性方程，可以推導(dǎo)出流量與壓差之間的流量方程式，即體積流量

質(zhì)量流量

式中α——流量系數(shù)

ε——流束膨脹系數(shù)

A0——節(jié)流裝置的開孔截面積

——流體密度

Δр——節(jié)流裝置前后實際測得的壓力差流量與壓力差的平方根成正比第十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*差壓式流量計

測量對象：流體方面，單相、混相、潔凈、臟污；工作狀態(tài)：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫；管徑方面：從幾毫米到幾米；流動條件：亞音速流、臨界流、脈動流歷史悠久、技術(shù)成熟、應(yīng)用最廣泛。節(jié)流式特點：結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長，適應(yīng)能力強，幾乎能測量各種工況下的流量。差壓式流量計

孔板引壓管差壓計第十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*差壓式流量計分類表

分類原則分類類型按產(chǎn)生差壓的作用原理分類1）節(jié)流式；2）動壓頭式；3）水力阻力式；4）離心式；5）動壓增益式；6）射流式按結(jié)構(gòu)形式分類1）標準孔板；2）標準噴嘴；3）經(jīng)典文丘里管；4）文丘里噴嘴；5）錐形入口孔板；6）1/4圓孔板；7）圓缺孔板；8）偏心孔板；9）楔形孔板；10）整體（內(nèi)藏）孔板；11）線性孔板；12）環(huán)形孔板；13）道爾管；14）羅洛斯管；15）彎管；16）可換孔板節(jié)流裝置；17）臨界流節(jié)流裝置按用途分類1）標準節(jié)流裝置；2）低雷諾數(shù)節(jié)流裝置；3）臟污流節(jié)流裝置；4）低壓損節(jié)流裝置；5）小管徑節(jié)流裝置；6）寬范圍度節(jié)流裝置；7）臨界流節(jié)流裝置；第十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*

差壓式流量計組成節(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：產(chǎn)生的差壓轉(zhuǎn)換為標準電信號(4-20mA)。第十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*

標準節(jié)流元件標準孔板結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，適合大流量的測量標準噴嘴標準文丘里管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力損失比孔板小第十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*節(jié)流孔板后取壓管

前取壓管流體通過節(jié)流孔板時，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）

流量測量儀表-1.差壓式第二十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*節(jié)流裝置的另一種形式——文丘里管或文丘里噴嘴文丘里噴嘴的壓力損失較小。流體入口狹窄部位第二十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*

環(huán)室取壓

單獨鉆孔取壓

法蘭取壓

標準噴嘴取壓方式

標準孔板的幾種取壓方式取壓方式第二十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*選用考慮要點

安裝條件方面

流件前后有必要直管段長度引壓管線

儀表性能方面

(1)精確度、重復(fù)性、線性度、流量范圍

⑵壓力損失流體特性方面

⑴流體物性參數(shù)的確定

(2)流體的腐蝕、磨蝕、結(jié)垢、臟污等

環(huán)境條件方面第二十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*應(yīng)用改變流通面積的方法檢測流量

變面積式測量方法示意圖

檢測原理錐形管----由下往上逐漸擴大管轉(zhuǎn)子----阻力件

組成當流體自下而上流經(jīng)錐形管與轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形流通面積時，由于受到流體的沖擊，轉(zhuǎn)子便要向上運動。

第二十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*流體入口流體出口轉(zhuǎn)子第5.4節(jié)流量測量儀表-1.流體阻力式流量計第二十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*

流量基本方程式設(shè)：作用在轉(zhuǎn)子上的力有轉(zhuǎn)子本身垂直向下的重力f1；流體對轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的垂直向上的浮力f2；流體作用在轉(zhuǎn)子上的向上沖力f3；則有當轉(zhuǎn)子處于平衡時，則有

設(shè):A0為環(huán)隙流通面積，則轉(zhuǎn)子流量計的體積流量為

第二十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*

轉(zhuǎn)子流量計指示值修正儀表出廠前標度：20℃，0.10133MP液體------水氣體------空氣

液體流量的修正氣體流量的修正

修改量程

第二十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*用一個用水標定的轉(zhuǎn)子流量計來測量苯的流量，流量計的讀數(shù)為28m3/h，已知轉(zhuǎn)子密度為7920kg/m3的不銹鋼，苯的密度為0.831kg/L，求苯的實際流量是多少？

例已知：ρs=1kg/L，ρy=0.831kg/L，ρz=7.92kg/L，

QN=28m3/h，代入修正公式式可得：

解所以苯的實際流量是31.08m3/h。第二十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*電磁流量計 電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。 可以測量各種腐蝕性介質(zhì)：酸、堿、鹽溶液以及帶有懸浮顆粒的漿液。此流量計無機械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測量脈沖流量，而且線性較好，可以直接進行等分刻度。 只能測量導(dǎo)電液體，因此對于氣體、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量。由于測量管內(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還不能用于測量高溫介質(zhì)。第二十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日* 如圖所示，設(shè)在均勻磁場中，垂直于磁場方向有一個直徑為D的管道。管道由不導(dǎo)磁材料制成，當導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管中流動時，導(dǎo)電液體切割磁力線，因而在磁場及流動方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如安裝一對電極，則電極間產(chǎn)生和流速成比例的電位差。

式中，E為感應(yīng)電動勢：B為磁感應(yīng)強度，D為管道內(nèi)徑；v為液體在管道內(nèi)平均流速。第三十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*電磁流量計

電磁流量計電磁流量計第三十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*多普勒法

多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量的．多普勒效應(yīng)是當聲源和目標之間有相對運動，會引起聲波在頻率上的變化，這種頻率變化正比于運動的目標和靜止的換能器之間的相對速度。第三十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日* 渦街流量計實現(xiàn)流量測量的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)中著名的“卡門渦街”原理。在流動的流體中放置一根其軸線與流向垂直的非流線性柱形體(加三角柱、圓柱等)，稱之為漩渦發(fā)生體，見圖。當流體沿漩渦發(fā)生體繞流時，會在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示不對稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街。渦街流量計第三十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日* 由于漩渦之間的相互影響，其形成通常是不穩(wěn)定的。馮.卡門對渦列的穩(wěn)定條件進行了研究，于1911年得到結(jié)論：只有當兩漩渦列之間的距離h和同列的兩漩渦之間的距離L之比滿足時，所產(chǎn)生的渦街才是穩(wěn)定的。渦街流量計第三十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日* 圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率與旋渦發(fā)生體處的流速有下列確定關(guān)系：渦街流量計第三十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*

圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率與旋渦發(fā)生體處的流速有下列確定關(guān)系： 是與雷諾數(shù)有關(guān)的無量綱數(shù)，稱為斯特羅哈數(shù)。(圓柱體三角柱體)渦街流量計第三十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日*一、直接式質(zhì)量流量計——科里奧利質(zhì)量流量計 科里奧利質(zhì)量流量計(簡稱CMF)是利用流體在振動管中流動時，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力而制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。質(zhì)量流量計-1.科里奧利質(zhì)量流量計第三十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期日* 如圖所示，當質(zhì)量m的質(zhì)點以速度v在