過程參數(shù)第六章 流量測量(新)

1、Vm qq 4 4按測量方法和結(jié)構(gòu)分類按測量方法和結(jié)構(gòu)分類 將流量計分成差壓式流量計、容積式流量計、浮子流量將流量計分成差壓式流量計、容積式流量計、浮子流量 計、葉輪式流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計、超聲計、葉輪式流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計、超聲 波流量計、質(zhì)量流量計、插入式流量計、明渠流量計和其波流量計、質(zhì)量流量計、插入式流量計、明渠流量計和其 它流量計（包括激光流量計，靶式流量計、沖量流量計和它流量計（包括激光流量計，靶式流量計、沖量流量計和 標(biāo)記法流量計等）標(biāo)記法流量計等）1111大類。大類。 1 1流量范圍流量范圍 流量計的流量范圍是指流量計在正常使用條件下，流量計的流量范

2、圍是指流量計在正常使用條件下， 測量誤差不超過允許值的最大至最小流量范圍。最大與測量誤差不超過允許值的最大至最小流量范圍。最大與 最小流量值的代數(shù)差稱為流量量程。在保證儀表的準(zhǔn)確最小流量值的代數(shù)差稱為流量量程。在保證儀表的準(zhǔn)確 度的條件下可測的最大流量與最小流量的比值通常稱作度的條件下可測的最大流量與最小流量的比值通常稱作 流量計的量程比。流量計的量程比。 2 2額定流量額定流量 流量計在規(guī)定性能或最佳性能時的流量值，稱為該流量計在規(guī)定性能或最佳性能時的流量值，稱為該 流量計的額定流量。流量計的額定流量。 3 3流量計特性曲線流量計特性曲線 流量計特性曲線是描述隨流量變化流量計性能變流量計特性

3、曲線是描述隨流量變化流量計性能變 化的曲線，主要有兩種不同的表示形式：一種是表示化的曲線，主要有兩種不同的表示形式：一種是表示 流量計的某種特性（通常是流量系數(shù)或儀表系數(shù)，也流量計的某種特性（通常是流量系數(shù)或儀表系數(shù)，也 有的是某一與流量有關(guān)的輸出量）與流量有的是某一與流量有關(guān)的輸出量）與流量q q或雷諾數(shù)或雷諾數(shù)ReRe 的關(guān)系；另一種是表示流量計測量誤差隨流量的關(guān)系；另一種是表示流量計測量誤差隨流量q q或雷諾或雷諾 數(shù)數(shù)ReRe變化的關(guān)系，這種特性曲線一般稱為流量計的誤變化的關(guān)系，這種特性曲線一般稱為流量計的誤 差特性曲線。差特性曲線。 流量計的特性曲線可以通過對流量計進(jìn)行理論分流量計的

4、特性曲線可以通過對流量計進(jìn)行理論分 析而得到，而更為準(zhǔn)確可靠是通過對流量計的檢定析而得到，而更為準(zhǔn)確可靠是通過對流量計的檢定, , 即在整個流量計的流量范圍上進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)得到。即在整個流量計的流量范圍上進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)得到。 4 4流量系數(shù)流量系數(shù) 流量計的流量系數(shù)表示通過流量計的實(shí)際流量與流量計的流量系數(shù)表示通過流量計的實(shí)際流量與 理論流量的比值，一般是通過實(shí)驗(yàn)確定。理論流量的比值，一般是通過實(shí)驗(yàn)確定。 5 5儀表系數(shù)儀表系數(shù) 流量計的儀表系數(shù)表示通過流量計的單位體積流量流量計的儀表系數(shù)表示通過流量計的單位體積流量 所對應(yīng)的信號脈沖數(shù)。它是脈沖信號輸出類型流量計所對應(yīng)的信號脈沖數(shù)。它是脈

5、沖信號輸出類型流量計 的一個重要參數(shù)。的一個重要參數(shù)。 6 6重復(fù)性重復(fù)性 流量計的重復(fù)性表示用該流量計連續(xù)多次測量同流量計的重復(fù)性表示用該流量計連續(xù)多次測量同 一流量時給出相同結(jié)果的能力。一流量時給出相同結(jié)果的能力。 7 7線性度線性度 流量計的線性度是表示在整個流量范圍上的特性流量計的線性度是表示在整個流量范圍上的特性 曲線偏離最佳擬合直線的程度。對于用儀表系數(shù)曲線偏離最佳擬合直線的程度。對于用儀表系數(shù)K K來評來評 定流量計特性的脈沖輸出流量儀表來說，其線性度通定流量計特性的脈沖輸出流量儀表來說，其線性度通 常用整個流量范圍的平均儀表系數(shù)與儀表系數(shù)對平均常用整個流量范圍的平均儀表系數(shù)與儀

6、表系數(shù)對平均 值的最大偏差值的最大偏差K K的比值的比值K K 來表示。來表示。 K 四、流量測量中常用的物理參數(shù)四、流量測量中常用的物理參數(shù) 在對工業(yè)管道流體流量測量時，要遇到一系列反映流體在對工業(yè)管道流體流量測量時，要遇到一系列反映流體 屬性和流動狀態(tài)的物理參數(shù)。屬性和流動狀態(tài)的物理參數(shù)。 1.1.流體的密度流體的密度 流體的密度流體的密度隨壓力隨壓力p p和溫度和溫度t t而變化，在測量流量時應(yīng)而變化，在測量流量時應(yīng) 該考慮流體狀態(tài)對密度的影響。該考慮流體狀態(tài)對密度的影響。 2.2.流體的粘度流體的粘度 由于粘性力作用，管內(nèi)各流體層將形成一定規(guī)律的速度由于粘性力作用，管內(nèi)各流體層將形成一

7、定規(guī)律的速度 分布。粘度也是溫度分布。粘度也是溫度t t、壓力、壓力p p的函數(shù)。的函數(shù)。 3.3. 等熵指數(shù)等熵指數(shù) 流體流經(jīng)節(jié)流元件時，因?yàn)楣?jié)流元件很短，其與外界的流體流經(jīng)節(jié)流元件時，因?yàn)楣?jié)流元件很短，其與外界的 熱交換及摩擦生熱均可忽略，所以該過程可近似認(rèn)為是等熵?zé)峤粨Q及摩擦生熱均可忽略，所以該過程可近似認(rèn)為是等熵 的。在此過程中，流體的壓力的。在此過程中，流體的壓力p p與比容與比容v v的的k k次方的乘積為常次方的乘積為常 數(shù)，即數(shù)，即 常數(shù)，常數(shù)，k k稱為等熵指數(shù)。空氣的等熵指數(shù)為稱為等熵指數(shù)?？諝獾牡褥刂笖?shù)為1.401.40， 過熱蒸汽的等熵指數(shù)為過熱蒸汽的等熵指數(shù)為1.30

8、1.30。 k pv 4.4.雷諾數(shù)雷諾數(shù)ReRe 流體流動的雷諾數(shù)是流體流動的慣性力流體流動的雷諾數(shù)是流體流動的慣性力FgFg與其粘與其粘 性力（內(nèi)摩擦力）性力（內(nèi)摩擦力）FmFm之比，即之比，即 式中式中 v v特征流速，在管流中為有效截面上的平均流特征流速，在管流中為有效截面上的平均流 速，速，m ms s； 流體密度，流體密度， kgkgm3m3； 在工作狀態(tài)下流體的動力粘度；在工作狀態(tài)下流體的動力粘度； l l流束的流束的 定型尺寸，在圓管流中為管道內(nèi)徑，定型尺寸，在圓管流中為管道內(nèi)徑，m m。 l v lvF Fv F F Re m g / 2 當(dāng)流體在圓管內(nèi)流動時，雷諾數(shù)的流量表

9、達(dá)式為：當(dāng)流體在圓管內(nèi)流動時，雷諾數(shù)的流量表達(dá)式為： 式中式中 q qm m質(zhì)量流量，質(zhì)量流量，kgkgh h； D D管道內(nèi)徑，管道內(nèi)徑，mmmm； 動力粘度，動力粘度，PaPas s。 在工程應(yīng)用中，認(rèn)為雷諾數(shù)相等的流動其流動是在工程應(yīng)用中，認(rèn)為雷諾數(shù)相等的流動其流動是 相似的，因而流量儀表在某種標(biāo)定介質(zhì)（通常氣體流相似的，因而流量儀表在某種標(biāo)定介質(zhì)（通常氣體流 量計用空氣，液體流量計用水）中標(biāo)定得到的流量系量計用空氣，液體流量計用水）中標(biāo)定得到的流量系 數(shù)可以根據(jù)在相同雷諾數(shù)下流量系數(shù)相等的原則換算數(shù)可以根據(jù)在相同雷諾數(shù)下流量系數(shù)相等的原則換算 出另一種介質(zhì)（被測介質(zhì)）的流量（或流速）。

10、這是出另一種介質(zhì)（被測介質(zhì)）的流量（或流速）。這是 許多流量計實(shí)際標(biāo)定的理論基礎(chǔ)。許多流量計實(shí)際標(biāo)定的理論基礎(chǔ)。 D q Re m 3 10354 第二節(jié)第二節(jié) 容積式流量計容積式流量計 容積式流量計，也稱為正排量流量計，是出現(xiàn)較容積式流量計，也稱為正排量流量計，是出現(xiàn)較 早的一類流量儀表。它多數(shù)是用于測量流經(jīng)管路的流早的一類流量儀表。它多數(shù)是用于測量流經(jīng)管路的流 體的體積流量，廣泛應(yīng)用于測量石油類流體（如原油、體的體積流量，廣泛應(yīng)用于測量石油類流體（如原油、 汽油、柴油、液化石油氣等）、飲料類流體（如酒類、汽油、柴油、液化石油氣等）、飲料類流體（如酒類、 食用油等）、氣體（如空氣、低壓天然氣

11、及煤氣等）食用油等）、氣體（如空氣、低壓天然氣及煤氣等） 以及水的流量。以及水的流量。 常用的容積式流量計有橢圓齒輪流量計、腰輪常用的容積式流量計有橢圓齒輪流量計、腰輪 （羅茨）流量計、刮板流量計、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計、（羅茨）流量計、刮板流量計、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計、 圓盤式流量計、膜式氣體流量計、濕式氣體流量計等。圓盤式流量計、膜式氣體流量計、濕式氣體流量計等。 一、容積式流量計的工作原理一、容積式流量計的工作原理 容積式流量計內(nèi)部都有一個具有一定容積的容積式流量計內(nèi)部都有一個具有一定容積的“計計 量空間量空間”，該空間是由儀表內(nèi)的運(yùn)動部件和儀表殼體，該空間是由儀表內(nèi)的運(yùn)動部件和儀表殼體 構(gòu)成的。

12、流體通過流量計，就會在流量計進(jìn)出口之間構(gòu)成的。流體通過流量計，就會在流量計進(jìn)出口之間 產(chǎn)生一定的壓力差。流量計內(nèi)的運(yùn)動部件（簡稱轉(zhuǎn)子）產(chǎn)生一定的壓力差。流量計內(nèi)的運(yùn)動部件（簡稱轉(zhuǎn)子） 在這個壓力差作用下將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并將流體由入口排在這個壓力差作用下將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并將流體由入口排 向出口。在這個過程中，流體一次次地充滿流量計的向出口。在這個過程中，流體一次次地充滿流量計的 “計量空間計量空間”，并不斷地被送往出口。流出流體的總，并不斷地被送往出口。流出流體的總 量為：量為： 式中式中VoVo為運(yùn)動部件每循環(huán)轉(zhuǎn)動一次，從流量計內(nèi)送出為運(yùn)動部件每循環(huán)轉(zhuǎn)動一次，從流量計內(nèi)送出 的流體體積。的流體體積。n

13、 n為運(yùn)動部件的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。容積式流量計為運(yùn)動部件的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。容積式流量計 是一種無時基的儀表，其測量時間間隔是任意選取的，是一種無時基的儀表，其測量時間間隔是任意選取的， 因此，一般不用它來測量瞬時流量，而是常用來計量因此，一般不用它來測量瞬時流量，而是常用來計量 累積流量（又稱總量）。累積流量（又稱總量）。 0 nVV 式中式中 n n橢圓齒輪的旋轉(zhuǎn)次數(shù)；橢圓齒輪的旋轉(zhuǎn)次數(shù)；V0V0半月形測量室半月形測量室 的容積；的容積； R R容積室的半徑；容積室的半徑； a a，b b橢圓齒橢圓齒 輪的長半軸和短半軸；輪的長半軸和短半軸；橢圓齒輪的厚度。橢圓齒輪的厚度。 )(2) 2 1 2 1 (4

14、4 22 0 abRnabRnnVV 二、容積式流量計的特點(diǎn)二、容積式流量計的特點(diǎn) 1 1測量準(zhǔn)確度高，一般可達(dá)測量準(zhǔn)確度高，一般可達(dá)(0.1(0.10.5)0.5)，是所有流，是所有流 量儀表中測量精度最高的一類儀表。量儀表中測量精度最高的一類儀表。 2 2安裝管道條件對流量計計量精度沒有影響，流量計前安裝管道條件對流量計計量精度沒有影響，流量計前 不需要直管段，這使得容積式流量計在現(xiàn)場使用有不需要直管段，這使得容積式流量計在現(xiàn)場使用有 極重要的意義。極重要的意義。 3 3測量范圍較寬，典型的流量量程比可為測量范圍較寬，典型的流量量程比可為5:15:1到到10:110:1， 特殊的可達(dá)特殊的

15、可達(dá)30:130:1。 4. 4. 機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積龐大笨重，一般只適用于中小機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積龐大笨重，一般只適用于中小 口徑儀表。口徑儀表。 5. 5. 大部分容積式流量計只適用于潔凈單相流體。測量含大部分容積式流量計只適用于潔凈單相流體。測量含 有顆粒、臟污物的流體時需安裝過濾器，測量含有有顆粒、臟污物的流體時需安裝過濾器，測量含有 氣體的液體時必須安裝氣體分離器。氣體的液體時必須安裝氣體分離器。 容積式流量計適合測量高粘度、潔凈的流體。容積式流量計適合測量高粘度、潔凈的流體。 一、渦街流量計一、渦街流量計 渦街流量計，又稱旋渦流量計。它輸出頻率信號，抗渦街流量計，又稱旋渦流量計。

16、它輸出頻率信號，抗 干擾性能好，便于遠(yuǎn)距離傳輸，在火電廠可用于送風(fēng)流量干擾性能好，便于遠(yuǎn)距離傳輸，在火電廠可用于送風(fēng)流量 的測量。的測量。 1 1、測量原理、測量原理 這種流量計的工作原理是利用了流體力學(xué)中的這種流量計的工作原理是利用了流體力學(xué)中的卡門渦卡門渦 街現(xiàn)象街現(xiàn)象。 （a a）圓柱體；（圓柱體；（b b）等邊三角形柱體等邊三角形柱體 第三節(jié)第三節(jié) 速度式流量計速度式流量計 實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)D DL L=0.281=0.281時，產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。時，產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。 且單側(cè)的漩渦脫落的頻率且單側(cè)的漩渦脫落的頻率f f與柱體附近的流體流速成正比，與柱體附近的流體流速成正比

17、， 與柱體的特征尺寸與柱體的特征尺寸d d成反比，即成反比，即 式中式中 StSt斯特羅哈爾數(shù)，無因次數(shù)；斯特羅哈爾數(shù)，無因次數(shù)； d d 柱體的特征尺寸。柱體的特征尺寸。 St St是以柱體特征尺寸是以柱體特征尺寸l l計算流體雷諾數(shù)計算流體雷諾數(shù)ReRel l 的函數(shù)。經(jīng) 的函數(shù)。經(jīng) 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，ReRel l在在500 500 150000 150000的范圍內(nèi)，的范圍內(nèi)，StSt基本不變。基本不變。 對于對于圓柱體圓柱體，StSt=0.2=0.2；對于對于等邊三角柱體等邊三角柱體，StSt=0.16=0.16。 結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)柱體的形狀、尺寸決定后，就可以通過測當(dāng)柱體的形狀、尺

18、寸決定后，就可以通過測 定單側(cè)旋渦釋放頻率定單側(cè)旋渦釋放頻率f f來測量流速和流量。來測量流速和流量。 d v Stf d d v 根據(jù)流體流動的連續(xù)性，阻流體處的流通面積根據(jù)流體流動的連續(xù)性，阻流體處的流通面積A Ad d與與 管道的截面面積管道的截面面積A AD D之比之比 m m 為為 式中式中 管道截面的平均流速。管道截面的平均流速。 d D D d v v A A m D v f St d mvD f St d mDvDq Dv 22 44 對 于 工 業(yè) 圓 管 ， 旋 渦 流 量 計 一 般 應(yīng) 用 在對 于 工 業(yè) 圓 管 ， 旋 渦 流 量 計 一 般 應(yīng) 用 在R eR e

19、 l l =1000 =1000 100000 100000范圍內(nèi)。設(shè)管內(nèi)插入柱體和未插入柱范圍內(nèi)。設(shè)管內(nèi)插入柱體和未插入柱 體的管道通流截面比為體的管道通流截面比為m m，當(dāng)當(dāng)l l/ /D D 0.30.3時，可以證明時，可以證明 所以，體積流量與頻率所以，體積流量與頻率f f之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： D l m25. 11 f St d D d Dqv)25. 11 ( 4 2 二、渦街流量計的結(jié)構(gòu)二、渦街流量計的結(jié)構(gòu) 渦街流量計由渦街流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換器傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。兩部分組成。 傳感器傳感器包括旋渦發(fā)生體、檢測元件、安裝架和法包括旋渦發(fā)生體、檢測元件、安裝架和法 蘭

20、等。蘭等。 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器包括前置放大器、濾波整形電路、接線端包括前置放大器、濾波整形電路、接線端 子、支架和防護(hù)罩等。智能式儀表還將子、支架和防護(hù)罩等。智能式儀表還將CPUCPU、存儲單元、存儲單元、 顯示單元、通訊單元及其他功能模塊也裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)，顯示單元、通訊單元及其他功能模塊也裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)， 形成智能型和組合型渦街流量。形成智能型和組合型渦街流量。 旋渦發(fā)生體旋渦發(fā)生體是渦街流量計的關(guān)鍵部件，一般采用是渦街流量計的關(guān)鍵部件，一般采用 1Cr18Ni12Mo2Ti 1Cr18Ni12Mo2Ti 不銹鋼。旋渦發(fā)生體的幾何參數(shù)大多不銹鋼。旋渦發(fā)生體的幾何參數(shù)大多 通過實(shí)驗(yàn)確定。旋渦發(fā)生體的形狀

21、按柱形分，它有圓通過實(shí)驗(yàn)確定。旋渦發(fā)生體的形狀按柱形分，它有圓 柱、三角柱、梯形柱、柱、三角柱、梯形柱、T T形柱等；按結(jié)構(gòu)分，它有單體、形柱等；按結(jié)構(gòu)分，它有單體、 雙體和多體之分。雙體和多體之分。 旋渦發(fā)生頻率旋渦發(fā)生頻率f f 的檢測方法的檢測方法 對旋渦分離頻率對旋渦分離頻率f f的檢測方法很多，可以分為兩大類。的檢測方法很多，可以分為兩大類。 一類是檢測旋渦發(fā)生后在旋渦發(fā)生體上受力的變化頻率，一類是檢測旋渦發(fā)生后在旋渦發(fā)生體上受力的變化頻率， 即受力檢測類，一般可用應(yīng)力、應(yīng)變、電容、電磁等檢測即受力檢測類，一般可用應(yīng)力、應(yīng)變、電容、電磁等檢測 技術(shù)。另一類檢測旋渦發(fā)生后在旋渦發(fā)生體附

22、近的流動變技術(shù)。另一類檢測旋渦發(fā)生后在旋渦發(fā)生體附近的流動變 化頻率，即流速檢測類，一般可用熱敏、超聲、光電（光化頻率，即流速檢測類，一般可用熱敏、超聲、光電（光 纖）等檢測技術(shù)。纖）等檢測技術(shù)。 3 3、渦街流量計的特點(diǎn)及安裝、渦街流量計的特點(diǎn)及安裝 渦街流量計具有以下的特點(diǎn)：渦街流量計具有以下的特點(diǎn)： （1 1）漩渦的頻率只與流速有關(guān)，在一定雷）漩渦的頻率只與流速有關(guān)，在一定雷 諾數(shù)范圍內(nèi)，幾乎不受流體性質(zhì)（壓力、溫度、諾數(shù)范圍內(nèi)，幾乎不受流體性質(zhì)（壓力、溫度、 粘度和密度等）變化的影響，故可不需單獨(dú)標(biāo)粘度和密度等）變化的影響，故可不需單獨(dú)標(biāo) 定。定。 （2 2）測量精度高，誤差約為）測量

23、精度高，誤差約為1 1級，重復(fù)性約級，重復(fù)性約 0.50.5級，不存在零點(diǎn)漂移的問題。級，不存在零點(diǎn)漂移的問題。 （3 3）壓力損式小，流量測量范圍寬。渦街）壓力損式小，流量測量范圍寬。渦街 流量計特別適于大口徑管道的流量測量。流量計特別適于大口徑管道的流量測量。 渦街流量計的傳感器渦街流量計的傳感器 渦街流量計的傳感器渦街流量計的傳感器 渦街流量計的傳感器渦街流量計的傳感器 二、渦輪流量計二、渦輪流量計 渦輪流量傳感器是一種精密流量測量儀表，適用渦輪流量傳感器是一種精密流量測量儀表，適用 于測量低粘度的介質(zhì)，如水、柴油、汽油等。與相應(yīng)于測量低粘度的介質(zhì)，如水、柴油、汽油等。與相應(yīng) 的流量積算

24、儀表配套可用于測量液體的流量和總量。的流量積算儀表配套可用于測量液體的流量和總量。 1 1、渦輪流量計的組成及測量原理、渦輪流量計的組成及測量原理 渦輪流量計由兩部分組成：渦輪流量計由兩部分組成：變送器和指示積算器。變送器和指示積算器。 變送器完成將被測流量轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信變送器完成將被測流量轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信 號輸出；號輸出； 指示積算器接受變送器輸出的脈沖信號，將其轉(zhuǎn)指示積算器接受變送器輸出的脈沖信號，將其轉(zhuǎn) 換、放大、運(yùn)算、邏輯計數(shù)，顯示瞬時流量和累積總換、放大、運(yùn)算、邏輯計數(shù)，顯示瞬時流量和累積總 量。量。 變送器主要由渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換器組成。變送器主要由渦輪、導(dǎo)流器、

25、磁電轉(zhuǎn)換器組成。 渦輪流量計結(jié)構(gòu)渦輪流量計結(jié)構(gòu) 1渦輪；渦輪；2支承；支承；3永久磁鋼；永久磁鋼；4感應(yīng)線感應(yīng)線 圈；圈； 5殼體；殼體；6導(dǎo)流器導(dǎo)流器 （1 1）流量一轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換原理）流量一轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換原理 推導(dǎo)過程的前提：推導(dǎo)過程的前提： 當(dāng)渦輪處于勻速轉(zhuǎn)動的平衡狀態(tài)時，假設(shè)不計葉輪當(dāng)渦輪處于勻速轉(zhuǎn)動的平衡狀態(tài)時，假設(shè)不計葉輪 轉(zhuǎn)動的摩擦阻力、流體粘性阻力及感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流轉(zhuǎn)動的摩擦阻力、流體粘性阻力及感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流 所引起的電磁反作用力矩的影響。所引起的電磁反作用力矩的影響。 設(shè)渦輪葉片與軸線的夾角為設(shè)渦輪葉片與軸線的夾角為，葉輪的平均半徑為葉輪的平均半徑為 r r0 0，流體的流通

26、面積為流體的流通面積為A A0 0，流體流經(jīng)葉輪相應(yīng)半徑流體流經(jīng)葉輪相應(yīng)半徑r r0 0處處 的軸向流速為的軸向流速為v va a ， ，切向流速為切向流速為v vt t，故有故有 式中式中 C C與葉輪參數(shù)、軸向流速分布有關(guān)的系數(shù)；與葉輪參數(shù)、軸向流速分布有關(guān)的系數(shù)； 平均流速。平均流速。 nrvt 0 2 aa t v nr v v tg 0 2 n tg Ar CqV 00 2 00 AvACvq aaV av （2 2）葉輪轉(zhuǎn)速的測量）葉輪轉(zhuǎn)速的測量 可采用磁阻方法進(jìn)行測量。葉輪的轉(zhuǎn)速是通過磁電可采用磁阻方法進(jìn)行測量。葉輪的轉(zhuǎn)速是通過磁電 轉(zhuǎn)換裝置來測量的，輸出信號為代表轉(zhuǎn)速的脈沖頻率

27、轉(zhuǎn)換裝置來測量的，輸出信號為代表轉(zhuǎn)速的脈沖頻率 信號。信號。 磁電裝置中的永久磁磁電裝置中的永久磁 鋼上繞有線圈，當(dāng)葉鋼上繞有線圈，當(dāng)葉 片轉(zhuǎn)動經(jīng)過永久磁鋼片轉(zhuǎn)動經(jīng)過永久磁鋼 的頂部時，因葉片為的頂部時，因葉片為 導(dǎo)磁材料而改變原磁導(dǎo)磁材料而改變原磁 路的磁阻，從而使磁路的磁阻，從而使磁 通發(fā)生變化，故在線通發(fā)生變化，故在線 圈上感應(yīng)出電勢信號。圈上感應(yīng)出電勢信號。 顯然電勢信號是脈動式的，其頻率為顯然電勢信號是脈動式的，其頻率為 f f = = zn zn 式中式中 z z 渦輪上的葉片數(shù)。渦輪上的葉片數(shù)。 式中式中 儀表常數(shù)。儀表常數(shù)。 在一定時間間隔內(nèi)對流量進(jìn)行積分時，得累積的總流量為：

28、在一定時間間隔內(nèi)對流量進(jìn)行積分時，得累積的總流量為： 式中式中 N N在在t t1 1到到t t2 2時間間隔內(nèi)流過時間間隔內(nèi)流過Q QV V流體時輸出的脈沖數(shù)。流體時輸出的脈沖數(shù)。 ff ztg Ar CqV 112 00 00 2ArC ztg q f V NfdtdtqQ t t t t VV 112 1 2 1 關(guān)于儀表常數(shù)關(guān)于儀表常數(shù)的說明：的說明： 儀表常數(shù)儀表常數(shù)的意義：單位體積流量輸出的脈沖數(shù)。的意義：單位體積流量輸出的脈沖數(shù)。 從理論上說，在一定條件（流體性質(zhì)、狀態(tài)、變送器結(jié)構(gòu)、從理論上說，在一定條件（流體性質(zhì)、狀態(tài)、變送器結(jié)構(gòu)、 流量一定）下，流量一定）下，是一個常數(shù)。當(dāng)上

29、述條件變化時，是一個常數(shù)。當(dāng)上述條件變化時，值也值也 隨之變化。下圖為儀表常數(shù)隨之變化。下圖為儀表常數(shù)隨隨ReRe變化的特性曲線。變化的特性曲線。 實(shí)際上，渦輪流量計出廠時。實(shí)際上，渦輪流量計出廠時。值由廠家根據(jù)適用的流體標(biāo)值由廠家根據(jù)適用的流體標(biāo) 定給出。定給出。 2 2、流量指示積算器、流量指示積算器 流量指示積算器是渦輪流量計的顯示器。它完成瞬時流流量指示積算器是渦輪流量計的顯示器。它完成瞬時流 量的顯示和總量顯示。它的電路主要有兩部分：瞬時流量顯量的顯示和總量顯示。它的電路主要有兩部分：瞬時流量顯 示電路和總量顯示電路。示電路和總量顯示電路。 3. 3. 渦輪流量計的特點(diǎn)和使用渦輪流量

30、計的特點(diǎn)和使用 渦輪流量計的特點(diǎn)渦輪流量計的特點(diǎn) (a) (a) 精度高，其基本誤差為精度高，其基本誤差為(0.2(0.21.01.0) )，精密時，精密時 可達(dá)可達(dá)(0.1(0.10.20.2) )，可作為流量的標(biāo)準(zhǔn)儀表。，可作為流量的標(biāo)準(zhǔn)儀表。 (b) (b) 量程比可達(dá)量程比可達(dá)10101 1，刻度線性。，刻度線性。 (c) (c) 動態(tài)特性好，時間常數(shù)達(dá)動態(tài)特性好，時間常數(shù)達(dá)1 150ms50ms，可檢測脈動流。，可檢測脈動流。 (d) (d) 線性好，能耐高壓達(dá)線性好，能耐高壓達(dá)5 5107Pa107Pa；壓力損失小，約為；壓力損失小，約為 5 575 75 10103 3Pa Pa

31、 。 (e) (e) 輸出為與流量成正比的脈沖數(shù)字信號，抗干擾能力輸出為與流量成正比的脈沖數(shù)字信號，抗干擾能力 強(qiáng)，易于累積，便于與計算機(jī)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。強(qiáng)，易于累積，便于與計算機(jī)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 使用注意事項(xiàng)使用注意事項(xiàng) （1 1）要求被測介質(zhì)潔凈，以減少對軸承的磨損，并防止渦）要求被測介質(zhì)潔凈，以減少對軸承的磨損，并防止渦 輪被卡住。對于不潔凈介質(zhì)，應(yīng)在變送器前加裝過濾器。輪被卡住。對于不潔凈介質(zhì)，應(yīng)在變送器前加裝過濾器。 （2 2）介質(zhì)的密度和粘度的變化對指示值有影響。）介質(zhì)的密度和粘度的變化對指示值有影響。 （3 3）儀表的安裝方式要求與出廠時校驗(yàn)情況相同，應(yīng)按規(guī)）儀表的安裝方式要

32、求與出廠時校驗(yàn)情況相同，應(yīng)按規(guī) 定方向安裝流量計，絕不可逆向安裝定方向安裝流量計，絕不可逆向安裝。 渦輪流量計渦輪流量計 渦輪流量計的導(dǎo)流器和葉輪渦輪流量計的導(dǎo)流器和葉輪 渦輪流量計渦輪流量計 渦輪流量計的導(dǎo)流器和葉輪渦輪流量計的導(dǎo)流器和葉輪 三、超聲波流量計三、超聲波流量計 超聲波流量計是超聲波流量計是2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展年代隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展 才開始得到實(shí)際應(yīng)用的一種非接觸式儀表。才開始得到實(shí)際應(yīng)用的一種非接觸式儀表。 與傳統(tǒng)的流量儀表相比，它測量流量時不接觸被測介質(zhì)，不與傳統(tǒng)的流量儀表相比，它測量流量時不接觸被測介質(zhì)，不 破壞流體的流場，沒有壓力

33、損失；對介質(zhì)幾乎無要求，不僅可以破壞流體的流場，沒有壓力損失；對介質(zhì)幾乎無要求，不僅可以 測液體、氣體的流量，而且對兩相介質(zhì)（主要是應(yīng)用多普勒法）測液體、氣體的流量，而且對兩相介質(zhì)（主要是應(yīng)用多普勒法） 的流體流量也可以測量；測量準(zhǔn)確度幾乎不受被測流體溫度、壓的流體流量也可以測量；測量準(zhǔn)確度幾乎不受被測流體溫度、壓 力、密度、粘度等參數(shù)的影響；量程比一般可達(dá)力、密度、粘度等參數(shù)的影響；量程比一般可達(dá)20:120:1。 按測量原理，可以具有多種不同的形式。根據(jù)對信號的發(fā)生、按測量原理，可以具有多種不同的形式。根據(jù)對信號的發(fā)生、 傳播及檢測的設(shè)置方法，大致可分為傳播速度差法（包括時差法、傳播及檢測

34、的設(shè)置方法，大致可分為傳播速度差法（包括時差法、 相位差法、頻差法）、多普勒法、波束偏移法、噪聲法、旋渦法、相位差法、頻差法）、多普勒法、波束偏移法、噪聲法、旋渦法、 相關(guān)法等。相關(guān)法等。 22 2 vc Lv vc L vc L t 2 2 c Lv t 2 4 2 c fLv tf L v L vc L vc f 2 實(shí)際應(yīng)用中由于超聲波探頭需安裝在管道之外，實(shí)際應(yīng)用中由于超聲波探頭需安裝在管道之外， 超聲波通路與管道軸線成一定的夾角超聲波通路與管道軸線成一定的夾角, ,，故超聲波順流，故超聲波順流 和逆流時的頻率為：和逆流時的頻率為： 1 0 1 1 ) cos sin ( 1 vc D

35、 t f 1 0 2 2 ) cos sin ( 1 vc D t f v D c D fff 20 21 ) sin 1 ( 2sin f cDD k vDqv 2sin sin 4 1 4 2 02 2. 2. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 超聲波流量計由超聲波流量計由 超聲波換能器、電子超聲波換能器、電子 線路及流量顯示和積線路及流量顯示和積 算系統(tǒng)三部分組成。算系統(tǒng)三部分組成。 超聲波換能器將電能超聲波換能器將電能 轉(zhuǎn)換為超聲波能量，轉(zhuǎn)換為超聲波能量， 將其發(fā)射并穿過被測將其發(fā)射并穿過被測 流體，接收換能器接流體，接收換能器接 收到超聲波信號，經(jīng)收到超聲波信號，經(jīng) 電子線路放大并轉(zhuǎn)換電子線路放大并轉(zhuǎn)換 為

36、代表流量的電信號，為代表流量的電信號， 供顯示和積算。供顯示和積算。 流量計的正確使用流量計的正確使用 （1）測點(diǎn)的選擇）測點(diǎn)的選擇 (a) 對測量介質(zhì)的要求，必須是干凈流體和單一介質(zhì)，液對測量介質(zhì)的要求，必須是干凈流體和單一介質(zhì)，液 體必須充滿管段。體必須充滿管段。 （b）對測量點(diǎn)的選擇必須要有足夠的完全水平的管段或）對測量點(diǎn)的選擇必須要有足夠的完全水平的管段或 者流體上流的垂直管段。者流體上流的垂直管段。 （c）必須遠(yuǎn)離彎管段、三通、節(jié)流閥或泵、調(diào)節(jié)閥等部）必須遠(yuǎn)離彎管段、三通、節(jié)流閥或泵、調(diào)節(jié)閥等部 位，即遠(yuǎn)離有動力、阻力的地方。位，即遠(yuǎn)離有動力、阻力的地方。 （d）探頭安裝位置必須在管

37、側(cè)面的正側(cè)線上。）探頭安裝位置必須在管側(cè)面的正側(cè)線上。 （e）注意保證管表溫度不能超過發(fā)射器的額定工作溫度。）注意保證管表溫度不能超過發(fā)射器的額定工作溫度。 選擇內(nèi)部沒有腐蝕或銹斑的管段。選擇內(nèi)部沒有腐蝕或銹斑的管段。 （2）發(fā)射器安裝方法的正確選擇）發(fā)射器安裝方法的正確選擇 發(fā)射器有三種安裝方法：發(fā)射器有三種安裝方法：V法、法、W法和法和Z法安裝。法安裝。 （a）V法安裝：法安裝：是一種標(biāo)準(zhǔn)的安是一種標(biāo)準(zhǔn)的安 裝方法。在管徑適中、介質(zhì)純凈、無顆裝方法。在管徑適中、介質(zhì)純凈、無顆 粒時大多數(shù)情況下采用此法。發(fā)射器為粒時大多數(shù)情況下采用此法。發(fā)射器為 同側(cè)安裝。同側(cè)安裝。 （b） Z 法安裝：法

38、安裝：選用選用Z 法安裝法安裝 時，信號在傳播中的衰減要比選用時，信號在傳播中的衰減要比選用V法法 時小，當(dāng)流體中氣體或固粒含量較多、時小，當(dāng)流體中氣體或固粒含量較多、 銹層過厚，粘著表面狀況較差時，信號銹層過厚，粘著表面狀況較差時，信號 衰減過大，不宜采用衰減過大，不宜采用V 法，此時可采用法，此時可采用 Z式安裝法。式安裝法。 （c）W法安裝：法安裝：對大于對大于51 mm 的小口徑金屬管道，流量計可通過的小口徑金屬管道，流量計可通過W法法 安裝提高測量的可靠性。采用安裝提高測量的可靠性。采用W法安裝，法安裝， 聲波在管中要四次穿過流體，三次經(jīng)過聲波在管中要四次穿過流體，三次經(jīng)過 管內(nèi)壁反

39、射。同管內(nèi)壁反射。同V 法安裝一樣，發(fā)射器法安裝一樣，發(fā)射器 為同側(cè)安裝。為同側(cè)安裝。 。 超聲波流量計超聲波流量計 超聲波流量計超聲波流量計 第四節(jié)第四節(jié) 差壓式流量計差壓式流量計 差壓式流量計屬于速度式流量計里的一種。基于伯努利定律。差壓式流量計屬于速度式流量計里的一種?；诓?。 屬于這種測量方法的流量計有：畢托管、均速管、節(jié)流變壓降流屬于這種測量方法的流量計有：畢托管、均速管、節(jié)流變壓降流 量計等。量計等。 一、選點(diǎn)測速法一、選點(diǎn)測速法 測量流量的基本原理測量流量的基本原理: : 在管道截面上選擇一些測點(diǎn)，通過對測點(diǎn)處的流速進(jìn)行測量在管道截面上選擇一些測點(diǎn)，通過對測點(diǎn)處的流速進(jìn)行

40、測量 進(jìn)而計算出流量。進(jìn)而計算出流量。 若能直接測得管道截面上的平均流速，則流體的體積流量若能直接測得管道截面上的平均流速，則流體的體積流量 A A為管道截面積。為管道截面積。 若測得的是管道截面上的某一點(diǎn)流速若測得的是管道截面上的某一點(diǎn)流速v v，則流體的體積流量，則流體的體積流量 K K為截面上的平均流速與被測點(diǎn)流速的比值，它與管道內(nèi)流速分為截面上的平均流速與被測點(diǎn)流速的比值，它與管道內(nèi)流速分 布有關(guān)。布有關(guān)。 測點(diǎn)位置的確定非常重要。測點(diǎn)位置的確定非常重要。 Avqv kvAqv 1 1、測點(diǎn)位置的確定方法、測點(diǎn)位置的確定方法 （1 1）有流速分布數(shù)學(xué)模型時的情況有流速分布數(shù)學(xué)模型時的情

41、況 圓管中流動呈層流狀態(tài)圓管中流動呈層流狀態(tài) 管道中流體的流速分布是有一定規(guī)律的，沿管道截管道中流體的流速分布是有一定規(guī)律的，沿管道截 面上的流速按旋轉(zhuǎn)拋物面分布。其數(shù)學(xué)模型為：面上的流速按旋轉(zhuǎn)拋物面分布。其數(shù)學(xué)模型為： 式中式中 vmax管道中心處的最大流速；管道中心處的最大流速； v 離管道中心離管道中心r處的流速；處的流速； r離管道中心的距離。離管道中心的距離。 思考：管道上什么地方的流速最大？哪處的流速為管道截面思考：管道上什么地方的流速最大？哪處的流速為管道截面 上平均流速值？上平均流速值？ 2 max 1 R r vv 由由 可求得可求得 所以所以: 顯然，由顯然，由 可求出可求

42、出 rrrvq R v d )(2 0 2 max 1 R r vv 2 max 2 1 Rv max 2 1 vv max 2 1 )(vrv Rr 2 2 圓管中流動呈紊流狀態(tài)圓管中流動呈紊流狀態(tài) 對于充分發(fā)展的紊流，圓管中心軸線處的流速最大，對于充分發(fā)展的紊流，圓管中心軸線處的流速最大， 截面上的流速呈旋轉(zhuǎn)對稱分布。由于存在流體的徑向流動，截面上的流速呈旋轉(zhuǎn)對稱分布。由于存在流體的徑向流動， 流速分布曲線隨流速分布曲線隨ReReD D的增大而逐漸變平。的增大而逐漸變平。 從理論上說代表平均流速的測點(diǎn)位置，因流量不同而從理論上說代表平均流速的測點(diǎn)位置，因流量不同而 不同。不同。 對于光滑管

43、道（即對于光滑管道（即KsKs/ /D D0.004,0.004,其中其中D D為管道內(nèi)徑，為管道內(nèi)徑， KsKs為管道內(nèi)壁的絕對粗糙度）可由為管道內(nèi)壁的絕對粗糙度）可由尼古拉茲提出的數(shù)學(xué)模尼古拉茲提出的數(shù)學(xué)模 型型表示圓管中紊流下的流速分布：表示圓管中紊流下的流速分布： 式中式中 n n與流動雷諾數(shù)有關(guān)的系數(shù)。與流動雷諾數(shù)有關(guān)的系數(shù)。 n i i R rR vv /1 max )( 流速分布的數(shù)學(xué)模型確定后，從理論上就很容易得到流速分布的數(shù)學(xué)模型確定后，從理論上就很容易得到 代表測量截面上平均流速的測點(diǎn)位置代表測量截面上平均流速的測點(diǎn)位置r rav av和平均流速。 和平均流速。 對于尼古拉

44、茲模型，在模型中有兩個變化的參數(shù)對于尼古拉茲模型，在模型中有兩個變化的參數(shù)n n和和 v vmax max，因此確定 ，因此確定r rav av時需要有兩點(diǎn)的流速值。 時需要有兩點(diǎn)的流速值。 r rav av和 和 的確定的確定 方法如下：方法如下： 思考：截面上的平均流速是多少？思考：截面上的平均流速是多少？ v rrrvq R v d )(2 0 r R rR rv R n x ma d2 0 /1 max 2 ) 12)(1( 2 2 v nn n R 因而因而 由由 ，可得：，可得： 由上式可知，代表測量時的平均流速測點(diǎn)位置隨流量由上式可知，代表測量時的平均流速測點(diǎn)位置隨流量 變化。變

45、化。 要計算要計算 的值，則需先確定的值，則需先確定n n和和v vmax max值。 值。 ) 12)(1( 2 2 max nn n vv )( av rvv n av nn n R rR ) 12)(1( 2 2 v 兩點(diǎn)法兩點(diǎn)法: : 在測量截面上任意選定兩點(diǎn)，測得的流速值為在測量截面上任意選定兩點(diǎn)，測得的流速值為v v1 1 = = v v ( (r r1 1) )，v v2 2 = = v v ( (r r2 2) ) ，有如下兩個方程：，有如下兩個方程： 聯(lián)立求解上述方程組，得到聯(lián)立求解上述方程組，得到n n和和v vmax max。 。 為簡單方便，可將兩點(diǎn)中的一點(diǎn)選在中心軸線

46、處（為簡單方便，可將兩點(diǎn)中的一點(diǎn)選在中心軸線處（r r2 2 0 0），故有：），故有： 式中，式中，r r1 1是選定的，是選定的，v v1 1和和v vmax max是測定的 是測定的 n n R rR vv R rR vv /12 max2 /11 max1 )( )( max 1 1 lg lg v v R rR n 一點(diǎn)法：一點(diǎn)法： 希望用一點(diǎn)的流速來計算流量，這從理論上看這是不可希望用一點(diǎn)的流速來計算流量，這從理論上看這是不可 能的。能的。 但理論分析表明，當(dāng)雷諾數(shù)但理論分析表明，當(dāng)雷諾數(shù)ReReD D在在4 410103 33.23.210106 6 范范 圍內(nèi)時，代表平均流速測

47、點(diǎn)位置的變化范圍為圍內(nèi)時，代表平均流速測點(diǎn)位置的變化范圍為0.75470.7547R R 0.76330.7633R R。 有研究推薦在充分紊流情況下基于尼氏模型用有研究推薦在充分紊流情況下基于尼氏模型用 r r* *=0.7418=0.7418R R處的流速處的流速v v（r r* *）計算平均流速為）計算平均流速為 式中式中 a a 系數(shù)，系數(shù)，a a=0.99104859=0.99104859。 上式計算的平均流速，上式計算的平均流速，ReReD D在在4 410103 33.23.210106 6范圍內(nèi)，范圍內(nèi)， 其誤差（與模型的理論平均流速對比）可達(dá)到滿意的程度。其誤差（與模型的理論

48、平均流速對比）可達(dá)到滿意的程度。 ravv 流速分布符合對數(shù)流速分布符合對數(shù)- -線性數(shù)學(xué)模型線性數(shù)學(xué)模型 它是將圓管中的流速分布分段描述，在管壁區(qū)域和中心它是將圓管中的流速分布分段描述，在管壁區(qū)域和中心 區(qū)域的流速分布分別符合下述模型：區(qū)域的流速分布分別符合下述模型： ( (管壁區(qū)域管壁區(qū)域) ) （中心區(qū)域）（中心區(qū)域） 式中式中 A A、B B、C C常數(shù)；常數(shù)； y y測點(diǎn)到管壁的距離；測點(diǎn)到管壁的距離； R R圓管半徑。圓管半徑。 B R y Av)lg( R y CB R y Av)lg( 根據(jù)此模型可確定一些測點(diǎn)位置，用這些測點(diǎn)處的根據(jù)此模型可確定一些測點(diǎn)位置，用這些測點(diǎn)處的 流

49、速求得平均流速。對于圓管，測點(diǎn)位置如下：流速求得平均流速。對于圓管，測點(diǎn)位置如下： 各點(diǎn)的權(quán)值相等，平均流速為各點(diǎn)的權(quán)值相等，平均流速為 半徑上的測點(diǎn)半徑上的測點(diǎn) 數(shù)目數(shù)目 r ri i/R/R半徑上的測點(diǎn)半徑上的測點(diǎn) 數(shù)目數(shù)目 r ri i/R/R 0.35860.01000.56580.0100 30.73020.0100 5 0.69500.0100 0.93580.00320.84700.0076 50.27760.01000.96220.0018 n v v n i i 1 矩形管道截面上的測點(diǎn)位置和相應(yīng)測點(diǎn)的權(quán)值如下表：矩形管道截面上的測點(diǎn)位置和相應(yīng)測點(diǎn)的權(quán)值如下表： 對各測點(diǎn)的流

50、速進(jìn)行加權(quán)平均，平均流速對各測點(diǎn)的流速進(jìn)行加權(quán)平均，平均流速 Wi X/L Y/H0.0920.36750.63250.908 0.034 2332 0.092 22 0.250 5335 0.3675 66 0.500 66 0.6325 66 0.750 5335 0.9082 2 0.966 2332 n i i n i ii w vw v 1 1 對數(shù)對數(shù)線性法矩形管道截面上的測點(diǎn)位置線性法矩形管道截面上的測點(diǎn)位置 (2) (2) 無流速分布數(shù)學(xué)模型時的情況無流速分布數(shù)學(xué)模型時的情況 目前比較常用的有等環(huán)面積法、高斯數(shù)值積分法、目前比較常用的有等環(huán)面積法、高斯數(shù)值積分法、 切比雪夫數(shù)值

51、積分法等。切比雪夫數(shù)值積分法等。 等環(huán)面法等環(huán)面法 將半徑為將半徑為R R的圓管分成的圓管分成n n個面積相等的同心圓環(huán)個面積相等的同心圓環(huán) （最中間的為圓），在每一個同心圓環(huán)的面積等分處（最中間的為圓），在每一個同心圓環(huán)的面積等分處 設(shè)置測點(diǎn)，以這點(diǎn)所測的速度值代表整個圓環(huán)的平均設(shè)置測點(diǎn)，以這點(diǎn)所測的速度值代表整個圓環(huán)的平均 速度，故流量速度，故流量q qv v近似計算為近似計算為 式中式中 n n等環(huán)圓面的個數(shù)；等環(huán)圓面的個數(shù)； v v( (r ri)i) 等環(huán)圓面上的流速。等環(huán)圓面上的流速。 此方法適宜于大管徑流量測量，國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測此方法適宜于大管徑流量測量，國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測 點(diǎn)一般不少

52、于點(diǎn)一般不少于2020點(diǎn)，可根據(jù)流速分布均勻情況適當(dāng)增點(diǎn)，可根據(jù)流速分布均勻情況適當(dāng)增 減。減。 )()()( 21 2 nv rvrvrv n R q 高斯數(shù)值積分法高斯數(shù)值積分法 此時測點(diǎn)的位置按高斯數(shù)值積分法確定，流量計算為此時測點(diǎn)的位置按高斯數(shù)值積分法確定，流量計算為 式中式中 n n 測點(diǎn)數(shù)；測點(diǎn)數(shù)； r ri i 測點(diǎn)位置（距中心軸線距離）；測點(diǎn)位置（距中心軸線距離）； A Ai i 測點(diǎn)權(quán)值。測點(diǎn)權(quán)值。 當(dāng)當(dāng)n n2 2時，測點(diǎn)位置為時，測點(diǎn)位置為 r r1 10.45970.4597R R A1 = 1 A1 = 1 r r2 20.88810.8881R R A2 = 1 A

53、2 = 1 當(dāng)當(dāng)n n3 3時，測點(diǎn)位置為時，測點(diǎn)位置為 r r1 10.33570.3357R R A1 = 0.5556 A1 = 0.5556 r r2 20.70710.7071R R A2 = 0.8889 A2 = 0.8889 r r3 30.94200.9420R R A3 = 0.5556 A3 = 0.5556 當(dāng)當(dāng)n n4 4時，時， 用高斯數(shù)值積分法測量流量時，各測點(diǎn)的權(quán)值不同（用高斯數(shù)值積分法測量流量時，各測點(diǎn)的權(quán)值不同（n n2 2 時），但該法的計算精確度比其他近似計算方法要高。時），但該法的計算精確度比其他近似計算方法要高。 n i iiv rvA R q 1

54、)( 2 2 切比雪夫數(shù)值積分法切比雪夫數(shù)值積分法 此時測點(diǎn)的位置按切比雪夫數(shù)值積分法確定，此時測點(diǎn)的位置按切比雪夫數(shù)值積分法確定， 流量計算為流量計算為 當(dāng)當(dāng)n n2 2時，測點(diǎn)位置為時，測點(diǎn)位置為 A A= 1= 1 當(dāng)當(dāng)n n3 3時，測點(diǎn)位置為時，測點(diǎn)位置為 A A= = 當(dāng)當(dāng)n n4 4時，時， 用切比雪夫數(shù)值積分法進(jìn)行流量計算時，各測用切比雪夫數(shù)值積分法進(jìn)行流量計算時，各測 點(diǎn)權(quán)值是相同的，數(shù)據(jù)處理時會簡單些。點(diǎn)權(quán)值是相同的，數(shù)據(jù)處理時會簡單些。 n i iv rvA R q 1 )( 2 2 Rr Rr 8881. 0 4597. 0 2 1 Rr Rr Rr 9239. 0 7

55、071. 0 3827. 0 3 2 1 3 2 2 2選定測點(diǎn)的流速測量方法選定測點(diǎn)的流速測量方法 測量管道截面上測點(diǎn)的流速，目前常使用的傳感測量管道截面上測點(diǎn)的流速，目前常使用的傳感 測量裝置及儀表有動壓測量管、熱線風(fēng)速計、熱球測量裝置及儀表有動壓測量管、熱線風(fēng)速計、熱球 風(fēng)速計等。根據(jù)使用要求和適用的條件，動壓測量風(fēng)速計等。根據(jù)使用要求和適用的條件，動壓測量 管又包括畢托管、翼形動壓管等。管又包括畢托管、翼形動壓管等。 （1 1）畢托管畢托管 根據(jù)流體的伯努利方程，可以推出畢托管頭部根據(jù)流體的伯努利方程，可以推出畢托管頭部 所對應(yīng)點(diǎn)的流速所對應(yīng)點(diǎn)的流速v v與畢托管的總壓與畢托管的總壓p

56、 p0 0和靜壓和靜壓p p之差有之差有 以下關(guān)系：以下關(guān)系： )( 2 )1 ( 0 ppv 國際標(biāo)準(zhǔn)里推國際標(biāo)準(zhǔn)里推 薦了幾種形式薦了幾種形式 的畢托管，稱的畢托管，稱 為標(biāo)準(zhǔn)畢托管。為標(biāo)準(zhǔn)畢托管。 對于標(biāo)準(zhǔn)畢托對于標(biāo)準(zhǔn)畢托 管，管，=1=1。 （2 2）均速管）均速管 均速管始于均速管始于2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代，至今已有年代，至今已有4040余年歷余年歷 史。它的結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，成本低廉，不可恢史。它的結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，成本低廉，不可恢 復(fù)的壓力損失小，大約只相當(dāng)于節(jié)流裝置的百分之復(fù)的壓力損失小，大約只相當(dāng)于節(jié)流裝置的百分之 幾；流量傳感器是插人式探頭，安裝簡易，可以不幾；流

57、量傳感器是插人式探頭，安裝簡易，可以不 斷流進(jìn)行裝卸和維護(hù)，而且性能穩(wěn)定。斷流進(jìn)行裝卸和維護(hù)，而且性能穩(wěn)定。 均速管流量探頭主要有阿牛巴（均速管流量探頭主要有阿牛巴（AnnubarAnnubar）、威）、威 力巴（力巴（VrabarVrabar）、威爾巴（）、威爾巴（WellbarWellbar）、德爾塔巴）、德爾塔巴 (Deltaflow(Deltaflow）、托巴（）、托巴（TorbarTorbar）、雙）、雙D D巴等幾種。它巴等幾種。它 們的共同特點(diǎn)都是結(jié)構(gòu)簡單的插入式探頭，適于測們的共同特點(diǎn)都是結(jié)構(gòu)簡單的插入式探頭，適于測 量氣體、蒸汽和液體的流量，管道內(nèi)徑從十幾毫米量氣體、蒸汽和液

58、體的流量，管道內(nèi)徑從十幾毫米 到幾米，使用范圍很廣。到幾米，使用范圍很廣。 均速管均速管原理是測量管道內(nèi)流動流體的速度壓力原理是測量管道內(nèi)流動流體的速度壓力 流速，流速，其結(jié)構(gòu)形式多采用菱形其結(jié)構(gòu)形式多采用菱形,T,T字形、橢圓形與子彈字形、橢圓形與子彈 頭形等形式。均速管的開孔位置與數(shù)目也各不相同，頭形等形式。均速管的開孔位置與數(shù)目也各不相同， 迎流方向的全壓孔（或稱高壓孔）設(shè)在管的前端，開迎流方向的全壓孔（或稱高壓孔）設(shè)在管的前端，開 孔數(shù)目有孔數(shù)目有2 2、4 4、5 5等個數(shù)（即管道半徑對應(yīng)的開孔數(shù)等個數(shù)（即管道半徑對應(yīng)的開孔數(shù) 目），視管徑大小而定。開孔的布置按對數(shù)一線性法目），視管

59、徑大小而定。開孔的布置按對數(shù)一線性法 或?qū)?shù)一契比雪夫法計算或?qū)?shù)一契比雪夫法計算。 靜壓孔設(shè)在測桿的背部或側(cè)面，開孔數(shù)目可有一靜壓孔設(shè)在測桿的背部或側(cè)面，開孔數(shù)目可有一 個或幾個，形式多樣。個或幾個，形式多樣。 實(shí)用流量方程式如下：實(shí)用流量方程式如下： 式中式中 D D管道內(nèi)徑管道內(nèi)徑 mmmm； 壓差，壓差，kPakPa； 流體密度流體密度,kg/m,kg/m3 3； Kr Kr、YrYr均速管流量系數(shù)和氣體膨脹系數(shù)（對液體均速管流量系數(shù)和氣體膨脹系數(shù)（對液體 Yr=1Yr=1）；）； Fr Fr 雷諾數(shù)修正系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)求得，或由生產(chǎn)廠雷諾數(shù)修正系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)求得，或由生產(chǎn)廠 提供。提供。

60、)/(12645. 0 )/(/12645. 0 2 32 hkgPDFYKq hmPDFYKq rrrm rrrv p 阿紐巴管是一種均速流量探頭，配以差壓變送器和阿紐巴管是一種均速流量探頭，配以差壓變送器和 流量積算儀可組成阿紐巴流量計，用來測量氣體、液流量積算儀可組成阿紐巴流量計，用來測量氣體、液 體和蒸汽的流量。體和蒸汽的流量。 阿紐巴流量計是最早用來測量平均速度壓力的儀表，阿紐巴流量計是最早用來測量平均速度壓力的儀表， 幾十年來在插入式流量計的使用過程中，因它簡單實(shí)幾十年來在插入式流量計的使用過程中，因它簡單實(shí) 用，至今仍常被選用。用，至今仍常被選用。 阿紐巴流量計屬于差壓式流量測量