流量測量原理和分類

1、流量測量的原理和分類作者：國電中自 文章來源：本站原創(chuàng) 點(diǎn)擊數(shù)： 870 更新時間：2008-5-19 15:02:08流量測量的原理和分類1.流量測量原理可分為哪幾類？答：流量測量按照測量原理可分為以下幾類：差壓式流量計(jì)。包括電容式變送器、力平衡式變送器、壓敏電阻式變送器、雙波紋管式變送器。橢圓齒輪流量計(jì)。漩渦流量計(jì)。超聲波流量計(jì)。靶式流量計(jì)。電磁流量計(jì)。渦輪流量計(jì)。均速管流量計(jì)。（阿紐巴流量計(jì)）2.電容式流量變送器的工作原理是什么？（其代表為1151型、羅斯蒙特的3051型）答：電容式變送器的敏感元件為電容，當(dāng)有差壓輸入時，連在膜片上的電容與膜片一起產(chǎn)生微小位移，改變了電容的電容量。通過檢

2、測電路和轉(zhuǎn)換放大電路，轉(zhuǎn)換成二線制輸出的420mA直流信號。3.力平衡式流量變送器的工作原理是什么？答：被測差壓通過彈性敏感元件轉(zhuǎn)換成作用力，使平衡杠桿產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，杠桿的偏轉(zhuǎn)由檢測放大器轉(zhuǎn)換成420mA的直流電流輸出，電流輸入處于永久磁場內(nèi)的反饋動圈中，使之產(chǎn)生與作用力相平衡的電磁反饋力，當(dāng)作用力與反饋力達(dá)到平衡時，杠桿系統(tǒng)就停止偏轉(zhuǎn)，此時的電流即為變送器輸出電流，它與被測流量成正比。4.壓敏電阻式流量變送器的工作原理是什么？（其代表為ST-3000智能變送器）答：當(dāng)被測差壓作用到傳感器上，其阻值即發(fā)生變化。阻值變化通過電橋轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過模/數(shù)（A/D）變換器送入微處理器。同時，環(huán)境溫度和

3、靜壓通過另外兩個輔助傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)模/數(shù)（A/D）變換器送入微處理器。經(jīng)微處理器運(yùn)算處理后送至（D /A）變換器輸出420mA的DC模擬信號或420mA的DC數(shù)字信號。5.雙波紋管流量計(jì)的工作原理是什么？答：雙波紋管流量計(jì)是根據(jù)差壓與位移成正比的原理工作的，當(dāng)正負(fù)壓室產(chǎn)生差壓后，處于正壓室中的波紋管被壓縮，填充工作液通過阻尼環(huán)與中心基座之間的環(huán)隙和阻尼旁路流向處于負(fù)壓室中的波紋管，從而破壞了系統(tǒng)平衡。連接軸按水平方向從左向右移動，使量程彈簧產(chǎn)生相應(yīng)的拉伸，直到量程彈簧的變形力與差壓值所產(chǎn)生的測量力平衡為止。此時，系統(tǒng)在新的位置上達(dá)到平衡，由連接軸產(chǎn)生的位移量，通過扭力管轉(zhuǎn)換成輸出轉(zhuǎn)角

4、，因其轉(zhuǎn)角與差壓成正比，故可用轉(zhuǎn)角大小表示差壓高低，用特定刻度盤就可以顯示其流量。6.橢圓齒輪流量計(jì)的工作原理是什么？答：橢圓齒輪流量計(jì)是根據(jù)被測介質(zhì)的能量來推動橢圓齒輪旋轉(zhuǎn)，從而以齒輪的旋轉(zhuǎn)排出介質(zhì)的多少來測量流量的。7.漩渦（渦街）流量計(jì)的工作原理是什么？答：漩渦流量計(jì)是一種新型流量儀表，它由傳感器及與其配套的顯示儀表兩部分組成。傳感器包括旋渦發(fā)生體、感測器及信號處理系統(tǒng)三部分。旋渦發(fā)生體是核心，它是一非線形柱狀物體（圓柱或三角柱等），垂直插在流體中，當(dāng)流速大于一定值時，在柱狀物體下游兩側(cè)將產(chǎn)生兩排旋轉(zhuǎn)方向相反、交替出現(xiàn)的漩流，這兩排平行的渦流成為卡門渦街。一般情況下，柱狀物后面產(chǎn)生的渦街

5、是不穩(wěn)定的，只有當(dāng)渦街的距離H和旋渦間隔L之比為0.281時才穩(wěn)定，此時旋渦的分離頻率正比于流量值，旋渦頻率由感測器檢出，經(jīng)放大、濾波整形等處理后，得到代表渦街的數(shù)字脈沖并送至配套的儀表，顯示出瞬時流量或累計(jì)流量。8.電磁流量計(jì)的工作原理是什么？答：電磁流量變送器是由電磁流量傳感器與電磁流量轉(zhuǎn)換器組合而成的，電磁流量變送器測量流量的依據(jù)是法拉第電磁感應(yīng)定律，它是在非限性管道中測量導(dǎo)電流體的平均流速，在工作管道的兩側(cè)有一對電磁鐵，當(dāng)勵磁繞組通入交流電后，產(chǎn)生一個與工作管道相垂直的交變磁場，當(dāng)導(dǎo)電液在管道內(nèi)流動時并切割了磁力線，因此液體中產(chǎn)生了與流體平均速度成正比的電動勢，這個電動勢由裝于導(dǎo)管壁上

6、的一對電極輸出，轉(zhuǎn)換器將傳感器檢測得到的電壓信號放大，并轉(zhuǎn)換成420mA的直流標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。9.靶式流量計(jì)的工作原理是什么？答：靶式流量計(jì)是一種節(jié)流變壓降式流量計(jì)，它的工作原理為：在管道中同心地設(shè)置一圓形靶作為節(jié)流件，靶與管壁之間形成環(huán)行通流截面，流體在靶前后所形成的壓差對靶形成一個推力，推力的大小與流體的動能（或流速大?。┘鞍忻娣e的大小成正比。作用于靶上的推力通過杠桿系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱厮偷搅ζ胶庾兯推?，由其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘栔筝敵?，以達(dá)到測量流量的目的。10.簡述靶式流量計(jì)工作過程。答：在管道中裝設(shè)一個“靶板”，靶板是一個圓鋼片或圓鋼球。當(dāng)流體從管道中流過時，對靶作用一個沖擊力，使靶產(chǎn)生位移帶動主

7、杠桿移動，通過支點(diǎn)傳遞給副杠桿帶動反饋線圈位移，使位移檢測鋁片產(chǎn)生位移，經(jīng)位移檢測放大器將檢測鋁片的位移轉(zhuǎn)換成420mA的直流電流信號。11.超聲波流量計(jì)的工作原理是什么？答：超聲波流量計(jì)的工作原理是：在流體中超聲波向上游和下游的傳播速度由于疊加了流體的流速而不相同，因此，可以根據(jù)超聲波向上游、下游傳播速度之差測得流體流速。測定流體流速的方法很多，主要有時間法、相位法或頻率差法等方法。具體的測量方法如下：在管壁的斜對面固定兩個超聲波振子TR1、TR2，兼作為超聲波的發(fā)送和接收元件。由一側(cè)的振子產(chǎn)生的超聲波脈沖穿過管壁-流體-管壁，被另一側(cè)的振子接收，并轉(zhuǎn)換成電脈沖，經(jīng)放大后再用此電脈沖來激發(fā)對

8、面的發(fā)送振子，形成所謂的單環(huán)自激振蕩。振蕩周期由超聲波在流體中的順流傳播速度決定，周期的倒數(shù)即為單環(huán)振蕩頻率f1。一定時間間隔以后，經(jīng)切換電路使發(fā)送振子切換成接收振子，而接收振子切換成發(fā)送振子，單換振蕩頻率f2取決于超聲波在逆流中的傳播速度。由于f2和f1的差值f與管徑方向的流體平均流速成線性關(guān)系，循環(huán)交替的測出f2和f1，通過運(yùn)算電路可算得流量。12.渦輪流量計(jì)的工作原理是什么？答：渦輪流量計(jì)主要由渦輪、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換器（永久磁鐵和感應(yīng)線圈）等部分組成。當(dāng)被測流體通過流量計(jì)時，沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)。周期性地改變檢測線圈磁電回路的磁阻。由于通過線圈的磁通量發(fā)生周期性變化，使檢測線圈產(chǎn)生與流量成正

9、比的脈沖信號，經(jīng)放大器放大后，送入顯示儀表其瞬時流量。13.均速管流量計(jì)（阿紐巴流量計(jì)）的工作原理是什么？答：均速管流量計(jì)的工作原理為：通過管道某一截面的連續(xù)流體，其體積流量與在此截面上測得的動壓的平方根成正比。14.說明流量測量的意義。答：在火力發(fā)電廠熱力過程中，需要連續(xù)監(jiān)視水、汽、煤的油等的流量或總量，其目的是多方面的。例如，為了進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算需測量原煤或燃油量；為了控制燃燒，測量燃料和空氣量是不可少的；而給水流量和蒸汽流量則是進(jìn)行汽包水位三沖量調(diào)節(jié)不可缺少的。另外檢測鍋爐每小時的蒸發(fā)量及給水泵在額定壓力下的給水流量，能判斷該設(shè)備是否在最經(jīng)濟(jì)和安全的狀況下運(yùn)行。15.流量測量儀表有哪幾種？答

10、：差壓式流量計(jì)；速度式流量計(jì)；體積式流量計(jì)；恒壓式流量計(jì)；動壓式流量計(jì)；電磁流量計(jì)；靶式流量計(jì)。16.已知節(jié)流件的計(jì)算公式為M=0.01251oRe2D2h20，說明式中每個符號的意義。答：                   M=0.01251oRe2D2h20式中M質(zhì)量流量，/h；           &

11、#160;              o流量系數(shù)；                          Re管道粗糙度修正系數(shù)；        

12、0;                 節(jié)流件和管道的直徑比； D管道內(nèi)徑，mm                          h20節(jié)流件前后的差壓，用20時的毫米水柱或毫米汞柱高度表示

13、。                           工作狀態(tài)下流體的密度，/m3                     &#

14、160;     流速膨脹系數(shù)，對于液體，=1。17.簡述節(jié)流變壓降流量計(jì)的測量原理，并寫出體積流量基本計(jì)算公式。答：在流體管道內(nèi)，加一個孔徑較小的節(jié)流件，當(dāng)流體通過節(jié)流件時，產(chǎn)生局部收縮，部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能，收縮截面出口流體的平均流速增加，靜壓力減小，在節(jié)流件前后產(chǎn)生靜壓差，流體的速度愈大，這個靜壓差也愈大，兩者的關(guān)系一一對應(yīng)，測出節(jié)流件的壓差，就可間接地測出流體的流量。      Qm=0.01251a0gRe2D2(h20/)1/2式中，Qm流體的質(zhì)量流量；   

15、60;  o流量系數(shù)；      Re管道粗糙度修正系數(shù)；       膨脹系數(shù)；       節(jié)流件的直徑比；       D管道直徑；       h20溫度為20時，節(jié)流件前后的差壓；       流體密度。18.簡述渦輪流量計(jì)的工作

16、過程。答：當(dāng)被測流體通過變送器時，沖擊渦輪葉片，使渦輪轉(zhuǎn)動，在一定的流量范圍內(nèi)、一定的流體黏度下，渦輪上的導(dǎo)磁不銹鋼制成的螺旋形葉片輪流接近處于管壁上的檢測線圈，周期性地改變檢測線圈磁電回路的磁阻，使通過線圈的磁通量發(fā)生周期性變化，進(jìn)而使檢測線圈發(fā)生與流量成正比的脈沖信號。此信號經(jīng)前置放大器放大后，可遠(yuǎn)距離傳送至顯示儀表。19.電磁流量計(jì)具有哪些特點(diǎn)？答：（1）變送器內(nèi)徑與管道內(nèi)徑相同，內(nèi)部沒有阻力元件及活動部件，沒有壓力損失，因而測量范圍廣，在0100m/s流速范圍內(nèi)均可應(yīng)用。（2）可測腐蝕性液體，并且耐磨損。（3）變送器輸出的電信號與被測流體溫的流速成正比，顯示儀表不需采取線性化措施。體積

17、測量誤差小。（4）變送器對環(huán)流不敏感，因而對流量計(jì)前面的直管段要求較短。（5）反映靈敏，能測定正反向的流體流量。（6）可測管道口徑范圍大，管道直徑在0.52.4m范圍內(nèi)均適用。（7）儀表輸出010mA或420mA直流電流信號。（8）測量流體的體積流量時，不受流體的溫度、壓力等參數(shù)的影響。20.給水流量信號如何進(jìn)行補(bǔ)償？答：由于溫度對水的密度的影響較大，所以給水流量通常采用溫度補(bǔ)償。21.風(fēng)量信號如何進(jìn)行補(bǔ)償？答：由于溫度對空氣的密度影響較大，所以采用溫度信號校正。22.流量測量的分類和工作原理是什么？答：流量測量的分類和工作原理如表1-1所示。23.流量測量的分類和工作原理種類典型產(chǎn)品工作原理主要特點(diǎn)差壓式流量計(jì)雙波紋管差壓計(jì)膜片式差壓計(jì)差壓變送器（配二次儀表）電子開方器比例積算器ST-3000型變送器電容式變送器1.流體通過節(jié)流裝置時，其流量與節(jié)流裝置前后的差壓有一定的關(guān)系。2.對壓差變送器輸出進(jìn)行開方運(yùn)算，使輸出和流量成線性比例關(guān)系。3.對瞬時流量進(jìn)行積算，求累計(jì)流量。比較成熟，應(yīng)用廣泛，儀表出廠時不用標(biāo)定速度式流量計(jì)葉輪式流量計(jì)（水表）葉輪或渦輪被流體沖轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與流體的流速成正比簡單、可靠渦輪流量計(jì)精確度高，測量范圍大，靈敏，耐壓高，信號能遠(yuǎn)傳，但壽命短體積式流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)羅茨流量計(jì)橢圓型齒輪或轉(zhuǎn)子被流體沖轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)一周便有定量的流體通