第八章流量測量技術2

信息采集技術8.2.2容積式流量計容積式流量計是一種直接測量型流量計。利用機械測量元件，把流體連續(xù)不斷地分隔為單個的固定容積排出，計算單位時間或某一時間的流量。容積式流量計的安裝與使用：1、被測流體的流動方向應與流量計外殼上的流向標志一致。2、避免雜質進入。3、調節(jié)流量的閥門應位于流量計的下游。4、無設置直管段的要求。5、流量計需定期清洗和檢定。電子信息工程系信息采集技術1、橢圓齒輪流量計具有衛(wèi)生、保潔、耐酸、耐腐蝕等優(yōu)點，可用于液體飲料、日用化妝液及醫(yī)藥工業(yè)等要求衛(wèi)生保潔場合，以及冶金、化工等工業(yè)部門腐蝕性溶液的流量計量。2、腰輪流量計是精確測量燃氣流量的儀表。儀表基于容積式測量原理，其特點是精確度高、結構緊湊堅固、入口無需直管段、使用壽命長，適于安裝在環(huán)境狹窄的場合，在嚴酷的氣候條件下精確測量負荷變動大的氣體流量。壓力損失特低，量程比特寬。電子信息工程系信息采集技術8.2.3速度式流量計利用測量管道內流體流動速度來測量流量的。1、渦輪流量計渦輪流量傳感器的結構如圖所示。它是在管道中安裝一個可自由轉動的葉輪,流體流過葉輪使葉輪旋轉,流量越大,流速越高,則動能越大,葉輪轉速也越高。測量出葉輪的轉速或頻率,就可確定流過管道的流體流量和總量。渦輪流量傳感器具有安裝方便、精度高（可達0.1級）、反應快、刻度線性及量程寬等特點,信號易遠傳,且便于數字顯示,可直接與計算機配合進行流量積算和控制。電子信息工程系信息采集技術2、渦街流量計電子信息工程系信息采集技術3、電磁流量計(EMF)是利用法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電液體體積流量的儀表。近年來世界范圍的產量約占工業(yè)流量儀表臺數的5%～6.5%?；驹硎欠ɡ陔姶鸥袘?，即導體在磁場中切割磁力線運動時在其兩端產生感應電動勢。導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內流動，與流動方向垂直的方向上產生與流量成比例的感應電勢。優(yōu)點：

1、不易阻塞。2、不產生因檢測流量所形成的壓力損失。3、體積流量，不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響。電子信息工程系信息采集技術4、前置直管段要求較低。5、測量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿度值液體流速可在0.5～10m/s內選定。6、口徑范圍比其他品種流量儀表寬，從幾毫米到3m。7、可測正反雙向流量。缺點：

1、不能測量電導率很低的液體，如石油制品和有機溶劑等。2、不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。3、通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于較高溫度的液體；有些型號儀表用于過低于室溫的液體，因測量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。電子信息工程系信息采集技術4、超聲流量計（USF）是通過檢測流體流動時對超聲束（或超聲脈沖）的作用，以測量體積流量的儀表。按測量原理分類有：①傳播時間法；②多普勒效應法；③波束偏移法；④相關法；⑤噪聲法。要求有直管段（前10D，后5D）。電子信息工程系信息采集技術優(yōu)點：

1、非接觸測量。夾裝式換能器USF可無需停流截管安裝，只要在既設管道外部安裝換能器即可。這是USF在工業(yè)用流量儀表中具有的獨特優(yōu)點，因此可作移動性（即非定點固定安裝）測量，適用于管網流動狀況評估測定。2、無壓力損失。

USF為無流動阻撓測量，無額外壓力損失。3、可采用干法標定流量計的儀表系數是可從實際測量管道及聲道等幾何尺寸計算求得的，既可采用干法標定，（帶測量管段式除外）。4、適用于大型圓形管道和矩形管道。且原理上不受管徑限制，其造價基本上與管徑無關。對于大型管道不僅帶來方便，可認為在無法實現實流校驗的情況下是優(yōu)先考慮的選擇方案。電子信息工程系電子信息工程系信息采集技術5、多普勒USF可測量固相含量較多或含有氣泡的液體。

可測量非導電性液體，在無阻撓流量測量方面是對電磁流量計的一種補充。

6、可解決一些特殊測量問題。

因易于實行與測試方法（如流速計的速度-面積法，示蹤法等）相結合，可解決一些特殊測量問題，如速度分布嚴重畸變測量，非圓截面管道測量等。7、判斷所測液體類別。

某些傳播時間法USF附有測量聲波傳播時間的功能，即可測量液體聲速以判斷所測液體類別。例如，油船泵送油品上岸，可核查所測量的是油品還是倉底水。

缺點和局限性：

1、傳播時間法只能用于清潔液體和氣體，

多普勒法只能用于測量含有一定異相的液體。2、外夾裝換能器的不能用于襯里或結垢太厚的管道。3、多普勒多數情況下測量精度不高。

4、國內生產現有品種不能用于管徑小于DN25mm的管道。信息采集技術8.2.4質量流量計流體的體積是流體的溫度、壓力和密度的函數。1、間接式質量流量計采用體積流量計和密度計組合。2、直接式質量流量計直接反映質量流量，不受溫度、壓力、密度變化的影響。（1）熱式量流量計熱質量流量計（ThermalMassFlowmeters）流體吸收熱量的速率直接與它的流量成比例。利用外部熱源對管道內的被測流體加熱，熱能隨流體一起流動，通過測量因流體流動而造成的熱量變化來反映出流體的質量流量。電子信息工程系信息采集技術移動氣體的分子與熱源接觸，它們吸收熱量使熱源冷卻。當流速增加時，有更多的分子與熱源接觸，吸收更多的熱量。熱源以這種方式散失的熱量總數與特定氣體分子數量（它的質量）、氣體的熱學特性以及它的流動特性成比例。本流量計多用于測量較大氣體流量。（2）差壓式質量流量計以馬格努斯效應為基礎。馬格努斯效應（Magnuseffect）：在不可壓縮的粘滯流體中運動的旋轉圓柱和圓球受到側向力的一種現象。電子信息工程系信息采集技術這個效應由德國物理學家馬格努斯于1852年發(fā)現，故名。他在研究炮彈飛行彈道時，發(fā)現旋轉飛行的炮彈有時不能按預計的彈道曲線飛行；經過多次觀察試驗終于發(fā)現了該效應。把轉動的圓柱體或圓球，放入粘滯流體中（轉動體的轉軸與流體的流向垂直），由于流體的粘滯性，轉動體產生環(huán)流與流體相互作用，使轉動體周圍的流體速度發(fā)生變化，造成流速不均勻。順著轉動方向的流體流速加快；逆著轉向的流體流速減慢，根據伯努利方程可知，流速慢的正壓力大于流速快的正壓力，因此轉動體受到側向力，此力與轉動軸與流體的流向均垂直，故使轉動體偏離原來運動方向。足球、排球、網球以及乒乓球等的側旋球和弧圈球的運動軌跡之所以有那么大的弧度，也起因于馬格努斯效應。電子信息工程系信息采集技術（3）科里奧利質量流量計科里奧利質量流量計（CoriolisMassFlowmeter簡稱CMF）是利用流體在直線運動的同時處于一旋轉系中，產生與質量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質量流量儀表?？评飱W利質量流量計-這種流量計利用科里奧利效應測量通過元件移動的質量數量，其實質是測量流體通過一個U形管而在垂直于流動方向上引起的振動。流體通過U形管時伴隨有引起旋流的振動。旋流角度越大，流量越大。電子信息工程系信息采集技術優(yōu)點：1、直接測量質量流量，有很高的測量精確度。2、可測量流體范圍廣泛，包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。3、測量管的振動幅小，可視作非活動件，測量管路內無阻礙件和活動件。4、對流速分布不敏感，因而無上下游直管段要求。5、測量值對流體粘度不敏感，流體密度變化對測量值得值的影響微小。6、可做多參數測量，如同期測量密度，并由此派生出測量溶液中溶質所含的濃度，溫度、體積等。電子信息工程系信息采集技術缺點：1、零點不穩(wěn)定形成零點漂移，影響其精確度的進一步提高，使得許多型號儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點不穩(wěn)定度量兩部分。2、不能用于測量低密度介質和低壓氣體；液體中含氣量超過某一限制（按型號而異）會顯著著影響測量值。3、對外界振動干擾較為敏感，為防止管道振動影響，大部分型號的流量傳感器安裝固定要求較高。4、不能用于較大管徑，目前尚局限于150（200）mm以下。5、測量管內壁磨損腐蝕或沉積結垢會影響測量精確度，尤其對薄壁管測量管的更為顯著。6、壓力損失較大，與容積式儀表相當，有些型號甚至比容積式儀表大100%。大部分重量和體積較大。7、價格昂貴。國外價格5000～100