動(dòng)力工程及儀器-第4章

1、第四章第四章 流量測(cè)量流量測(cè)量流量表或流量計(jì)流量表或流量計(jì)tQqdd瞬時(shí)流量與累計(jì)流量：瞬時(shí)流量與累計(jì)流量：4.1 流量測(cè)量概述流量測(cè)量概述4.1.1 流量流量單位時(shí)間內(nèi)通過某一既定截面流體的質(zhì)量單位時(shí)間內(nèi)通過某一既定截面流體的質(zhì)量qm(kg/s，稱質(zhì)量流量稱質(zhì)量流量) )或體積或體積qV(m3/s，稱體積流量，無特，稱體積流量，無特殊說明，簡(jiǎn)稱為流量殊說明，簡(jiǎn)稱為流量) )：qmqV計(jì)量表計(jì)量表21tttqQd4.1.2 流體的物理性質(zhì)與管流基礎(chǔ)知識(shí)流體的物理性質(zhì)與管流基礎(chǔ)知識(shí)1流體的密度流體的密度VM 流體密度是溫度和壓力的函數(shù)。流體密度是溫度和壓力的函數(shù)。2流體粘度流體粘度yuAFdd

2、3流體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù)流體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù) 在一定的溫度下，流體體積隨壓力增大而縮小的特性，稱為流體在一定的溫度下，流體體積隨壓力增大而縮小的特性，稱為流體的壓縮性；在一定壓力下，流體的體積隨溫度升高而增大的特性，的壓縮性；在一定壓力下，流體的體積隨溫度升高而增大的特性，稱為流體的膨脹性。稱為流體的膨脹性。pVVk1TVV14雷諾數(shù)雷諾數(shù)LuLuRe5管流類型管流類型（1 1）單相流和多相流）單相流和多相流（2 2）可壓縮和不可壓縮流體的流動(dòng)）可壓縮和不可壓縮流體的流動(dòng)（3 3）穩(wěn)定流和不穩(wěn)定流）穩(wěn)定流和不穩(wěn)定流（4 4）層流與紊流）層流與紊流6流速分布與平均流速流速分布與平均流速7流

3、體流動(dòng)的連續(xù)性方程和伯努利方程流體流動(dòng)的連續(xù)性方程和伯努利方程222111AuAu2upgz2upgz22222111實(shí)際流體的伯努利方程可寫為實(shí)際流體的伯努利方程可寫為wg2222h2upgzupgz221114.1.3 流量測(cè)量方法流量測(cè)量方法1.差壓法差壓法 利用伯努利方程基本原理，通過測(cè)量流體差壓信號(hào)來反映流量的差壓式流量測(cè)量法。2.容積式流量計(jì)：容積式流量計(jì)：?jiǎn)挝粫r(shí)間排出流體的固體容積， qV=nV,如橢圓齒輪、腰輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)等 。3.速度法速度法 由流體的一元流動(dòng)連續(xù)方程，截面上的平均流速與體積流量成正比，因此與流速有關(guān)的各種物理現(xiàn)象都可用來度量流量。節(jié)流式流量計(jì)是應(yīng)用最廣

4、泛的一種流量計(jì)。此外屬于速度式流量計(jì)的還有轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)等 4質(zhì)量流量法質(zhì)量流量法方法1： 測(cè)量流體的體積流量，根據(jù)測(cè)量得到的流體的壓力、測(cè)量流體的體積流量，根據(jù)測(cè)量得到的流體的壓力、溫度等狀態(tài)參數(shù)對(duì)流體密度的變化進(jìn)行補(bǔ)償。溫度等狀態(tài)參數(shù)對(duì)流體密度的變化進(jìn)行補(bǔ)償。方法2： 其物理基礎(chǔ)是測(cè)量與流體質(zhì)量流量有關(guān)的物理量（如動(dòng)其物理基礎(chǔ)是測(cè)量與流體質(zhì)量流量有關(guān)的物理量（如動(dòng)量、動(dòng)量矩等），從而直接得到質(zhì)量流量。量、動(dòng)量矩等），從而直接得到質(zhì)量流量。 任何流量計(jì)都有其適用范圍，對(duì)流體的特性以及管道條件都有特任何流量計(jì)都有其適用范圍，對(duì)流體的特性以及管道條件都有特定的要求

5、。目前生產(chǎn)的各種容積法和速度法流量計(jì)，都要求滿足下列定的要求。目前生產(chǎn)的各種容積法和速度法流量計(jì)，都要求滿足下列條件：條件：流體必須充滿管道內(nèi)部，并連續(xù)流動(dòng)；流體必須充滿管道內(nèi)部，并連續(xù)流動(dòng)；流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流經(jīng)測(cè)量元件時(shí)不發(fā)生相變；流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流經(jīng)測(cè)量元件時(shí)不發(fā)生相變；流體的速度一般低于音速。流體的速度一般低于音速。雖然兩相流動(dòng)是工業(yè)過程中廣泛存在的流動(dòng)現(xiàn)象。但目前尚無成熟的雖然兩相流動(dòng)是工業(yè)過程中廣泛存在的流動(dòng)現(xiàn)象。但目前尚無成熟的兩相流流量?jī)x器。兩相流流量?jī)x器。4.1.4 流量測(cè)量系統(tǒng)流量測(cè)量系統(tǒng)4.1.5 流量計(jì)的校驗(yàn)與標(biāo)定流量計(jì)的校驗(yàn)與標(biāo)定 流量是

6、質(zhì)量或體積對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，難以按定義直流量是質(zhì)量或體積對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，難以按定義直接做出流量單位的標(biāo)準(zhǔn)器。接做出流量單位的標(biāo)準(zhǔn)器。 一般是在流量不變的前提下，使流體連續(xù)流入容一般是在流量不變的前提下，使流體連續(xù)流入容器內(nèi)，精確測(cè)量流體流動(dòng)的起止時(shí)間和流入容器的流體器內(nèi)，精確測(cè)量流體流動(dòng)的起止時(shí)間和流入容器的流體總量，用平均流量代替瞬時(shí)流量作為標(biāo)準(zhǔn)?？偭?，用平均流量代替瞬時(shí)流量作為標(biāo)準(zhǔn)。 因此，在累積時(shí)間內(nèi)，必須保證流量高度穩(wěn)定，因此，在累積時(shí)間內(nèi)，必須保證流量高度穩(wěn)定，并且計(jì)時(shí)和計(jì)量都要足夠準(zhǔn)確。并且計(jì)時(shí)和計(jì)量都要足夠準(zhǔn)確。4.2 節(jié)流式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)4.2.1 節(jié)流裝置測(cè)量原理及流量方程節(jié)流

7、裝置測(cè)量原理及流量方程節(jié)流差壓式原理：利用流道中的節(jié)流元件所產(chǎn)生的節(jié)流差壓式原理：利用流道中的節(jié)流元件所產(chǎn)生的差壓差壓p來計(jì)算流量。來計(jì)算流量。constv21p2constvS 2222222111/cpcpconstcS21 02SS/10SSm/21mcc 21222211ppmc阻力系數(shù)阻力系數(shù):：修正系數(shù)：修正系數(shù)：膨脹系數(shù)：膨脹系數(shù)m22121212200ppSGppSQ/對(duì)于不同幾何形狀的節(jié)流元件及不同的取壓方式，流量對(duì)于不同幾何形狀的節(jié)流元件及不同的取壓方式，流量方程中方程中 的各不相同，受多種因素影響，須由實(shí)驗(yàn)的各不相同，受多種因素影響，須由實(shí)驗(yàn)求出。求出。（或（或C C）、

8、）、4.2.2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2624-93GB2624-93規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置置標(biāo)準(zhǔn)孔板，角接取壓；標(biāo)準(zhǔn)孔板，角接取壓；標(biāo)準(zhǔn)孔板，法蘭取壓；標(biāo)準(zhǔn)孔板，法蘭取壓；ISAl932ISAl932噴嘴（標(biāo)準(zhǔn)噴嘴），角接取壓。噴嘴（標(biāo)準(zhǔn)噴嘴），角接取壓。2、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)孔板：是用不標(biāo)準(zhǔn)孔板：是用不銹鋼或其它金屬材銹鋼或其它金屬材料制造的薄板，它料制造的薄板，它具有圓形開孔并與具有圓形開孔并與管道同心，其直角管道同心，其直角入口邊緣非常銳利，入口邊緣非常銳利，且相對(duì)于開孔軸線且相對(duì)于開孔軸線是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。標(biāo)是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。標(biāo)準(zhǔn)孔板的形

9、狀如圖準(zhǔn)孔板的形狀如圖所示所示（節(jié)流元件、取壓設(shè)備、節(jié)流元件前后直管段組成）（節(jié)流元件、取壓設(shè)備、節(jié)流元件前后直管段組成） 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴即ISA1932噴嘴它是一個(gè)以管道喉部開孔軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體，由兩個(gè)圓弧曲面構(gòu)成的入口收縮部分及與之相接的圓筒形喉部所組成其結(jié)構(gòu)如圖所示標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的兩種取壓裝置，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的兩種取壓裝置，即角接取壓角接取壓裝裝置和置和法蘭取壓法蘭取壓裝置。其中裝置。其中角接取壓角接取壓適用于孔板和適用于孔板和噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板。噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板。（1）角接取壓裝置角接取壓裝置角接取壓裝置可以采用環(huán)室或夾緊環(huán)角接取壓裝置可以

10、采用環(huán)室或夾緊環(huán)( (單獨(dú)鉆孔單獨(dú)鉆孔) )取取得節(jié)流件前后的差壓。得節(jié)流件前后的差壓。（2）法蘭取壓裝置法蘭取壓裝置法蘭取壓裝置由兩個(gè)帶取壓孔的取壓法蘭組成。法蘭取壓裝置由兩個(gè)帶取壓孔的取壓法蘭組成。圖圖4-8 4-8 環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓 4-9 4-9 角接取壓角接取壓 圖圖4-10 4-10 法蘭取壓法蘭取壓角接取壓角接取壓法比較簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)環(huán)室取壓，測(cè)量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，容易裝配，計(jì)算也方便，但精度較角接取壓法低些。n標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件 n標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流體條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流體條件 滿管，流體必須充滿管道內(nèi)部，并連續(xù)

11、流動(dòng)；滿管，流體必須充滿管道內(nèi)部，并連續(xù)流動(dòng)；單相，流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流經(jīng)測(cè)量單相，流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流經(jīng)測(cè)量元件時(shí)不發(fā)生相變；元件時(shí)不發(fā)生相變；流體的速度一般低于流體的速度一般低于音速音速。 還要求流體必須是在圓管內(nèi)流動(dòng)，且其密度和粘度還要求流體必須是在圓管內(nèi)流動(dòng)，且其密度和粘度已知，流速穩(wěn)定，不存在旋渦，只允許流量緩慢變化。故已知，流速穩(wěn)定，不存在旋渦，只允許流量緩慢變化。故不宜測(cè)量脈動(dòng)流的流量。不宜測(cè)量脈動(dòng)流的流量。就越大就越大 4.2.3 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的參數(shù)1.流量系數(shù)流量系數(shù)*與與ReD以及管道粗糙度相關(guān)，管道越粗糙，以及管道粗糙度相關(guān)，

12、管道越粗糙，2.膨脹損失膨脹損失對(duì)角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板，對(duì)角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板，可由如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算可由如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算0.9351124)10.3184(0.37071k)/p(p)()()(kkkkppppppkkpp2144111211111111對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，可按等熵流動(dòng)過程推導(dǎo)出對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，可按等熵流動(dòng)過程推導(dǎo)出3壓力損失壓力損失 p由流體流經(jīng)節(jié)流元件會(huì)產(chǎn)生渦流等原因引起，其大小可由流體流經(jīng)節(jié)流元件會(huì)產(chǎn)生渦流等原因引起，其大小可按下式估算：按下式估算： ppp22114.2.5 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用范圍標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用范圍流體條件流體條件管道條件管道條件壓力損失壓力損失運(yùn)行精度運(yùn)行精度在同

13、一在同一值下，噴嘴較孔板值下，噴嘴較孔板d大，故測(cè)量范圍大。大，故測(cè)量范圍大。與噴嘴相比，孔板的最大優(yōu)點(diǎn)是加工方便、安裝容易、與噴嘴相比，孔板的最大優(yōu)點(diǎn)是加工方便、安裝容易、省料、造價(jià)低。省料、造價(jià)低。4.3 速度式流量計(jì)速度式流量計(jì)n渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、靶式流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì) 4.3.1 渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦輪磁電轉(zhuǎn)換裝置前置放大器信號(hào)脈沖頻率轉(zhuǎn)速流量tg nSrQ002（1）流量方程）流量方程QnZf60/測(cè)量精度高，重復(fù)性好基本誤差測(cè)量精度高，重復(fù)性好基本誤差 0.25-1.5之間之間. .測(cè)量范圍較寬，可測(cè)的小流量為測(cè)量范圍較寬，可測(cè)的小流量為40kg/h40kg/

14、h，最大流量可達(dá)，最大流量可達(dá)16106kg/h 。慣性小，可用于瞬時(shí)流量的測(cè)量。慣性小，可用于瞬時(shí)流量的測(cè)量。溫度使用范圍廣，有的可測(cè)溫度使用范圍廣，有的可測(cè)200 的低溫介質(zhì)的流量，的低溫介質(zhì)的流量，有的可測(cè)有的可測(cè)400介質(zhì)的流量。介質(zhì)的流量。輸出是數(shù)字信號(hào)，容易實(shí)現(xiàn)流量積算和定量控制，可與輸出是數(shù)字信號(hào)，容易實(shí)現(xiàn)流量積算和定量控制，可與調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器和計(jì)算機(jī)配套使用。調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器和計(jì)算機(jī)配套使用。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 制造成本高，對(duì)被測(cè)流體的清潔度要求高。制造成本高，對(duì)被測(cè)流體的清潔度要求高。 渦輪流量計(jì)的安裝渦輪流量計(jì)的安裝1、流量計(jì)應(yīng)安裝在便于維修且對(duì)管道無振動(dòng)或配管無應(yīng)力的

15、地點(diǎn)，同、流量計(jì)應(yīng)安裝在便于維修且對(duì)管道無振動(dòng)或配管無應(yīng)力的地點(diǎn)，同時(shí)避免受強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)熱輻射的影響。信號(hào)傳輸線要采用屏蔽電纜，并應(yīng)遠(yuǎn)時(shí)避免受強(qiáng)磁場(chǎng)和強(qiáng)熱輻射的影響。信號(hào)傳輸線要采用屏蔽電纜，并應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線。離動(dòng)力線。2、流量計(jì)要配置前后直管段，上游直管段長(zhǎng)、流量計(jì)要配置前后直管段，上游直管段長(zhǎng)15D(D為渦輪流量計(jì)直徑為渦輪流量計(jì)直徑)以上，下游直管段為以上，下游直管段為4D以上。上游段若加整流器，效果更佳。以上。上游段若加整流器，效果更佳。3、流量計(jì)上游段要加裝過濾器，以除去流體中的雜質(zhì)。、流量計(jì)上游段要加裝過濾器，以除去流體中的雜質(zhì)。4、測(cè)定容易產(chǎn)生蒸汽的流體時(shí)，必須安裝氣體分離器。、測(cè)定

16、容易產(chǎn)生蒸汽的流體時(shí)，必須安裝氣體分離器。5、預(yù)計(jì)有過大流量情況下，在流量計(jì)下游段要安裝控制閥門，以、預(yù)計(jì)有過大流量情況下，在流量計(jì)下游段要安裝控制閥門，以限制流體的流量，以免影響流量計(jì)軸承的使用壽命。限制流體的流量，以免影響流量計(jì)軸承的使用壽命。4.3.2 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)1工作原理工作原理kEEBCDuDCQ1214412電磁流量計(jì)的勵(lì)磁方式電磁流量計(jì)的勵(lì)磁方式（1）直流勵(lì)磁直流勵(lì)磁（2 2）交流勵(lì)磁）交流勵(lì)磁（3 3）低頻方波勵(lì)磁）低頻方波勵(lì)磁3電磁流量計(jì)的特點(diǎn)電磁流量計(jì)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n 由于變送器內(nèi)徑與管道內(nèi)徑相向，故其測(cè)量為無干擾測(cè)量，壓由于變送器內(nèi)徑與管道內(nèi)徑相向，故其測(cè)量

17、為無干擾測(cè)量，壓力損失??；力損失??；n 適用于含有顆粒、懸浮物等流體以及腐蝕性介質(zhì)；適用于含有顆粒、懸浮物等流體以及腐蝕性介質(zhì)；n 測(cè)得的體積流量不受溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響；測(cè)得的體積流量不受溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響；n 流量測(cè)量范圍大，流量計(jì)的管徑流量測(cè)量范圍大，流量計(jì)的管徑2.5mm2.4m；n 反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量正反方向的流體流量和脈動(dòng)流量；反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量正反方向的流體流量和脈動(dòng)流量；n 測(cè)量精度為測(cè)量精度為0.51.5級(jí)。級(jí)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n 被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)電液體，不能用于氣體、蒸汽及石油制品的被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)電液體，不能用于氣體、蒸汽及石油制品的流量測(cè)量；流

18、量測(cè)量；n 流速測(cè)量下限有一定限度，工作壓力受到限制；流速測(cè)量下限有一定限度，工作壓力受到限制；n 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高。4電磁流量計(jì)的安裝電磁流量計(jì)的安裝n 變送器最好垂直安裝，并使流體自下而上通過變送器，若水平變送器最好垂直安裝，并使流體自下而上通過變送器，若水平安裝，則必須保證兩電極處于同一水平面上；安裝，則必須保證兩電極處于同一水平面上；n 安裝地點(diǎn)應(yīng)避免有較強(qiáng)的交直流磁場(chǎng)或有劇烈震動(dòng)；安裝地點(diǎn)應(yīng)避免有較強(qiáng)的交直流磁場(chǎng)或有劇烈震動(dòng)；n 上游直管段大于上游直管段大于5D，下游不作要求；，下游不作要求；n 變送器輸出的電勢(shì)變送器輸出的電勢(shì)E是以變送器內(nèi)液體電位為基

19、準(zhǔn)的，為使液體是以變送器內(nèi)液體電位為基準(zhǔn)的，為使液體電位穩(wěn)定并與變送器等電位，變送器外殼、金屬管道兩端應(yīng)有良電位穩(wěn)定并與變送器等電位，變送器外殼、金屬管道兩端應(yīng)有良好的接觸并接地，轉(zhuǎn)換器外殼也應(yīng)接地。好的接觸并接地，轉(zhuǎn)換器外殼也應(yīng)接地。 其測(cè)量元件是一個(gè)在測(cè)量管中其測(cè)量元件是一個(gè)在測(cè)量管中心并垂直于流向的被稱為心并垂直于流向的被稱為“靶靶”的圓板。的圓板。通過測(cè)量流體作用在靶通過測(cè)量流體作用在靶上的力而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量上的力而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：流量變送器流量變送器顯示顯示 可用于低雷諾數(shù)、高粘度、可用于低雷諾數(shù)、高粘度、含固體顆粒的漿液及腐蝕介含固體顆粒的漿液及腐蝕介質(zhì)流量測(cè)量。質(zhì)流量測(cè)

20、量。4.3.3 靶式流量計(jì)靶式流量計(jì) 流體對(duì)靶的作用力：流體對(duì)靶的作用力：n 流體的流體的動(dòng)壓力動(dòng)壓力；n “死水區(qū)死水區(qū)”和旋渦面造成和旋渦面造成“抽吸效應(yīng)抽吸效應(yīng)”，靶的前后存，靶的前后存在靜壓差，此靜壓差對(duì)靶產(chǎn)在靜壓差，此靜壓差對(duì)靶產(chǎn)生一個(gè)生一個(gè)作用力作用力；n 流體流通截面縮小，流速流體流通截面縮小，流速增加，流體與靶的周邊產(chǎn)生增加，流體與靶的周邊產(chǎn)生粘滯摩擦力粘滯摩擦力。， 2000g Re 當(dāng)流體的雷諾數(shù)達(dá)到一當(dāng)流體的雷諾數(shù)達(dá)到一定數(shù)值，阻力系數(shù)定數(shù)值，阻力系數(shù) 不隨不隨雷諾數(shù)變化，而雷諾數(shù)變化，而保持常數(shù)，保持常數(shù)，阻力如右式：阻力如右式：2002412dAA vKF 因此可得因

21、此可得環(huán)隙環(huán)隙中的流量：中的流量：ddD)F(KG2221212 21 KKDd F1DK.G)(2531 流量與靶輸出力流量與靶輸出力F的平方根成正比的平方根成正比 流量計(jì)前后應(yīng)有必要的直管段，一般表前大于流量計(jì)前后應(yīng)有必要的直管段，一般表前大于5D，表后大于表后大于3D；流量計(jì)一般水平安裝，如果必須安裝在垂直管道上時(shí)，流量計(jì)一般水平安裝，如果必須安裝在垂直管道上時(shí)，由于重力影響，產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，故安裝后要重新調(diào)整零點(diǎn)；由于重力影響，產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，故安裝后要重新調(diào)整零點(diǎn)；靶式流量計(jì)測(cè)量的下限低，其流量系數(shù)靶式流量計(jì)測(cè)量的下限低，其流量系數(shù) 對(duì)臟污介質(zhì)對(duì)臟污介質(zhì)不敏感，精度約為不敏感，精度約為1

22、級(jí)，適用管徑級(jí)，適用管徑0.0150.2m；在選用靶式流量計(jì)時(shí)，應(yīng)確切了解產(chǎn)品的規(guī)范。在選用靶式流量計(jì)時(shí)，應(yīng)確切了解產(chǎn)品的規(guī)范。 K 靶式流量計(jì)的壓力損失一般低于節(jié)流式流量計(jì)，約靶式流量計(jì)的壓力損失一般低于節(jié)流式流量計(jì)，約為孔板壓力損失的一半。為孔板壓力損失的一半。靶式流量計(jì)的安裝和使用靶式流量計(jì)的安裝和使用4.3.4 渦街流量計(jì)渦街流量計(jì) 在流體中垂直于流向插入一非流線形的柱狀物體，例如在流體中垂直于流向插入一非流線形的柱狀物體，例如圓柱體或三角柱體，當(dāng)流速大于一圓柱體或三角柱體，當(dāng)流速大于一 定值時(shí)，流體從柱狀體定值時(shí)，流體從柱狀體分離出來，并在物體之后兩側(cè)會(huì)交替出現(xiàn)旋渦。兩側(cè)的旋渦分離出

23、來，并在物體之后兩側(cè)會(huì)交替出現(xiàn)旋渦。兩側(cè)的旋渦旋轉(zhuǎn)方向相反，形成旋渦列，這種旋渦列被稱作旋轉(zhuǎn)方向相反，形成旋渦列，這種旋渦列被稱作卡門渦街卡門渦街。fSrmfSrmQ2dD4dA 體積流量體積流量 圓柱漩渦發(fā)生器圓柱漩渦發(fā)生器 54D1010 Re 210.Sr 等邊三角形漩渦發(fā)生器等邊三角形漩渦發(fā)生器 54D10510 Re160.Sr )DdarcsinDdDd(AAm 221121 卡門從理論上證明：當(dāng)卡門從理論上證明：當(dāng) 時(shí)時(shí) ，渦街最穩(wěn)定！，渦街最穩(wěn)定！ 281. 0/ .Lh漩渦頻率的測(cè)量方法漩渦頻率的測(cè)量方法 渦街流量計(jì)變送器轉(zhuǎn)換器旋渦發(fā)生體旋渦檢測(cè)器 將旋渦檢測(cè)器發(fā)出的旋渦頻率

24、信號(hào)放大整形后變換將旋渦檢測(cè)器發(fā)出的旋渦頻率信號(hào)放大整形后變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(420mA) )輸出，并輸出方波脈沖信輸出，并輸出方波脈沖信號(hào)供流量積算之用。號(hào)供流量積算之用。結(jié)構(gòu)說明：結(jié)構(gòu)說明：圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通，空腔由隔板分成二部分。相通，空腔由隔板分成二部分?，F(xiàn)象：現(xiàn)象：當(dāng)漩渦在圓柱體下側(cè)產(chǎn)生時(shí)，出于升力的作用圓當(dāng)漩渦在圓柱體下側(cè)產(chǎn)生時(shí)，出于升力的作用圓柱體下方的壓力比上方高，反之當(dāng)漩渦在圓柱體上側(cè)產(chǎn)柱體下方的壓力比上方高，反之當(dāng)漩渦在圓柱體上側(cè)產(chǎn)生時(shí)，上方壓力比下方高。生時(shí)，上方壓力比下方高。漩渦頻率的可能檢

25、測(cè)方案漩渦頻率的可能檢測(cè)方案:1.鉑電阻絲溫度計(jì)法鉑電阻絲溫度計(jì)法2.膜片法膜片法3.壓電晶體法壓電晶體法4.超聲波法超聲波法漩渦頻率的檢測(cè)漩渦頻率的檢測(cè)旋渦發(fā)生體的檢測(cè)電路三角柱渦街三角柱渦街流量計(jì)流量計(jì)渦街流量計(jì)的安裝渦街流量計(jì)的安裝1、渦街流量計(jì)送器安裝地點(diǎn)應(yīng)特別注意避免機(jī)械振動(dòng)，尤其這意避免渦街流量計(jì)送器安裝地點(diǎn)應(yīng)特別注意避免機(jī)械振動(dòng)，尤其這意避免管道振動(dòng)；管道振動(dòng)；2、變送器可安裝在水下或垂直的管道上使用，被測(cè)流體流向要與變送變送器可安裝在水下或垂直的管道上使用，被測(cè)流體流向要與變送器上的標(biāo)志一致，垂直安裝變送器應(yīng)選液體自下而上流動(dòng)的管道安裝，器上的標(biāo)志一致，垂直安裝變送器應(yīng)選液體自

26、下而上流動(dòng)的管道安裝，以保證滿管流動(dòng)和不受氣泡影響。以保證滿管流動(dòng)和不受氣泡影響。3、為保證流體流過旋渦發(fā)生體時(shí)能達(dá)到產(chǎn)生穩(wěn)定渦街所必要的流動(dòng)條為保證流體流過旋渦發(fā)生體時(shí)能達(dá)到產(chǎn)生穩(wěn)定渦街所必要的流動(dòng)條件，要求旋渦發(fā)生體下游直管段長(zhǎng)度不小于件，要求旋渦發(fā)生體下游直管段長(zhǎng)度不小于 5D，上游直管段要求如下表，上游直管段要求如下表所示。所示。4、變送器安裝管段最好加裝旁路管及必要的閥門。、變送器安裝管段最好加裝旁路管及必要的閥門。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量幾乎不受流體參數(shù)變化的影響，用水或空氣標(biāo)測(cè)量幾乎不受流體參數(shù)變化的影響，用水或空氣標(biāo)定后的流量計(jì)無須校正即可用于其它介質(zhì)的測(cè)量；定后的流量計(jì)無須校正即可用

27、于其它介質(zhì)的測(cè)量；渦街流量計(jì)測(cè)量精度較高，可達(dá)渦街流量計(jì)測(cè)量精度較高，可達(dá)1級(jí)；級(jí)；量程比寬，可達(dá)量程比寬，可達(dá)30100:1；使用壽命長(zhǎng)，壓力損失小，安裝與維護(hù)比較方便；使用壽命長(zhǎng)，壓力損失小，安裝與維護(hù)比較方便；易與數(shù)字儀表或計(jì)算機(jī)接口；易與數(shù)字儀表或計(jì)算機(jī)接口；對(duì)氣體、液體和蒸汽等介質(zhì)均適用。對(duì)氣體、液體和蒸汽等介質(zhì)均適用。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：流體流速分布情況和脈動(dòng)情況將影響測(cè)量準(zhǔn)確度，流體流速分布情況和脈動(dòng)情況將影響測(cè)量準(zhǔn)確度，因此適用于紊流流速分布變化小的情況。因此適用于紊流流速分布變化小的情況。渦街流量計(jì)的特點(diǎn)渦街流量計(jì)的特點(diǎn)LUGB型渦街流量傳感器型渦街流量傳感器 采用國(guó)際先進(jìn)技術(shù)采用國(guó)

28、際先進(jìn)技術(shù)而特別設(shè)計(jì)而特別設(shè)計(jì)LUGB型渦街流量傳感器，型渦街流量傳感器，性能更穩(wěn)定，抗振性能更穩(wěn)定，抗振性能更好，是替代性能更好，是替代差壓式差壓式( (如孔板等如孔板等) )和其他流量傳感器和其他流量傳感器量理想的流量傳感量理想的流量傳感器。器。 當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，會(huì)載帶流體流速的信息。因此，根據(jù)對(duì)接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，可以檢測(cè)到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值。超聲波流量測(cè)量方法有很多，傳播速度法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法、相關(guān)法、流速液面法。 4.3.5 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì) 測(cè)量超聲波脈沖在順流和逆流傳播過程中的測(cè)量超聲波脈沖在順流和逆流傳播過程中的速度之差來得

29、到到被測(cè)流體的流速。速度之差來得到到被測(cè)流體的流速。1、傳播速度法、傳播速度法n時(shí)差法（測(cè)量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播時(shí)差法（測(cè)量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播速度不同而引起的時(shí)間差）；速度不同而引起的時(shí)間差）；n相差法（測(cè)量超聲波在順、逆流中傳播的相位相差法（測(cè)量超聲波在順、逆流中傳播的相位差）；差）；n頻差法（測(cè)量順、逆流情況下超聲脈沖的循環(huán)頻差法（測(cè)量順、逆流情況下超聲脈沖的循環(huán)頻率差）。頻率差）。在測(cè)量管道中，裝兩個(gè)超聲波發(fā)射換能器F1和F2以及兩個(gè)接收換能器J1和J2，F(xiàn)1J1和F2J2與管道軸線夾角為a，管徑為D，流體由左向右流動(dòng)，速度為v，此時(shí)由F1到J1超聲波傳播速度為F2到J

30、2超聲波傳播速度為：時(shí)差法就是測(cè)量超聲波脈沖順流和逆流時(shí)傳播的時(shí)間差 1、時(shí)差法、時(shí)差法tLcu 222122cuLttt 按順流方向，超聲波到達(dá)接收器時(shí)間 按逆流方向，超聲波到達(dá)接收器時(shí)間 1t2t缺陷缺陷：必須已知聲速：必須已知聲速c，并且聲速常隨著溫度的并且聲速常隨著溫度的變化而變化，給測(cè)量帶變化而變化，給測(cè)量帶來測(cè)量誤差。因此需要來測(cè)量誤差。因此需要進(jìn)行聲速修正。進(jìn)行聲速修正。便攜式時(shí)差流量計(jì)便攜式時(shí)差流量計(jì)寶麗聲寶麗聲DCT7088是目前先是目前先進(jìn)的便攜進(jìn)的便攜式時(shí)差流式時(shí)差流量計(jì)，主量計(jì)，主要針對(duì)干要針對(duì)干凈液體設(shè)凈液體設(shè)計(jì)，計(jì)，2、相差法相差法所謂相差法，既是通過測(cè)量超聲波在順

31、流和逆流時(shí)傳播的相位差來得到流速超聲波換能器 )Asin(0t)t ( s tft12 2 fLcLcu4222011 t022 t3、頻差法頻差法頻差法是通過測(cè)量順流和逆流時(shí)超聲脈沖的循環(huán)頻率之差來測(cè)量流量的。順流時(shí)脈沖循環(huán)頻率 Luctf 111逆流時(shí)脈沖循環(huán)頻率 Luctf 221Lufff221 fLu 2uu34 層流 紊流 uku uDkuDqV2244 結(jié)論：結(jié)論：流速只與頻率差有關(guān)，與聲流速只與頻率差有關(guān)，與聲速無關(guān)，消除了聲速的影響速無關(guān)，消除了聲速的影響 多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起反射聲波與聲源在頻率上的變化，這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和靜止的換能器之間

32、的相對(duì)速度。4.多普勒法多普勒法利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量。利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量。 從發(fā)射晶體從發(fā)射晶體T T1 1發(fā)射的發(fā)射的超聲波束遇到流體中運(yùn)動(dòng)超聲波束遇到流體中運(yùn)動(dòng)著顆?；驓馀?，再反射回著顆?；驓馀?，再反射回來由接收晶體來由接收晶體R R1 1接收。接收。 發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的的多普勒頻移與流體流速多普勒頻移與流體流速成正比成正比。多普勒法原理多普勒法原理4.4 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)u容積式流量計(jì)是以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體容積相對(duì)于固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)的儀表。屬于這一類的流量計(jì)有腰輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)等。由于直接測(cè)量流體的體積，在理論上，所測(cè)流

33、量與流體的粘性、密度和流態(tài)無關(guān)。u測(cè)量流體體積是一種常用來標(biāo)定一般流量計(jì)的方法。u容積流量計(jì)精度可達(dá)到0.1%0.5%；u容積式流量計(jì)常用于流體性質(zhì)變化大而測(cè)量精度要求高的石油、食品和化工行業(yè)。括 板 式 流量 計(jì)橢 圓 齒 輪流 量 計(jì)腰 輪 流 量計(jì)活 塞 式流 量 計(jì)容 積 式 計(jì) 量 表 每轉(zhuǎn)一周，四個(gè)相同每轉(zhuǎn)一周，四個(gè)相同月牙形腔月牙形腔（測(cè)量室）被形成、（測(cè)量室）被形成、被封閉、被傳送、被卸出。兩個(gè)齒輪共送出被封閉、被傳送、被卸出。兩個(gè)齒輪共送出4 4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容積的流體。容積的流體。粘度愈大的介質(zhì)，粘度愈大的介質(zhì)，從齒輪和計(jì)量空從齒輪和計(jì)量空間隙中泄漏出去間隙中泄漏出去的泄漏量

34、愈小，的泄漏量愈小，因此被測(cè)介質(zhì)的因此被測(cè)介質(zhì)的粘度愈大，對(duì)測(cè)粘度愈大，對(duì)測(cè)量愈有利。量愈有利。 工作原理與橢圓流量計(jì)相同，只是轉(zhuǎn)子不是橢圓工作原理與橢圓流量計(jì)相同，只是轉(zhuǎn)子不是橢圓齒輪，而是一對(duì)由圓弧和擺線圍成的中間凹進(jìn)的齒輪，而是一對(duì)由圓弧和擺線圍成的中間凹進(jìn)的腰形腰形光輪，形成菱角形測(cè)量光輪，形成菱角形測(cè)量室。室。0VNV可用于液體、氣可用于液體、氣體流量測(cè)量。體流量測(cè)量。IN為儀表系數(shù)刮板流量計(jì)工作原理示意圖刮板流量計(jì)工作原理示意圖1凸輪凸輪 2殼體殼體 3刮板刮板 4滾子滾子 5轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 6擋板擋板 轉(zhuǎn)子在流量計(jì)進(jìn)、出口轉(zhuǎn)子在流量計(jì)進(jìn)、出口差壓作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，每當(dāng)相差壓作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，每當(dāng)相

35、鄰兩刮板進(jìn)入計(jì)量區(qū)時(shí)均鄰兩刮板進(jìn)入計(jì)量區(qū)時(shí)均伸出至殼體內(nèi)壁且只隨轉(zhuǎn)伸出至殼體內(nèi)壁且只隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而不滑動(dòng)，形成具子旋轉(zhuǎn)而不滑動(dòng)，形成具有固定容積的有固定容積的測(cè)量室測(cè)量室，當(dāng)，當(dāng)離開計(jì)量區(qū)時(shí)，刮板縮入離開計(jì)量區(qū)時(shí)，刮板縮入槽內(nèi)，流體從出口排出，槽內(nèi)，流體從出口排出，同時(shí)后一刮板又與其另一同時(shí)后一刮板又與其另一相鄰刮板形成測(cè)量室。轉(zhuǎn)相鄰刮板形成測(cè)量室。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，排出子旋轉(zhuǎn)一周，排出n份固定份固定體積體積的流體，由的流體，由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)就可以求得被測(cè)流體的就可以求得被測(cè)流體的流量流量。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.計(jì)量精度高，基本誤差一般為計(jì)量精度高，基本誤差一般為0.5，特殊的，特殊的可達(dá)可達(dá)0.

36、2或更高。通常在昂貴介質(zhì)或需要精或更高。通常在昂貴介質(zhì)或需要精確計(jì)量的場(chǎng)合使用。確計(jì)量的場(chǎng)合使用。2.可用于高粘度流體的測(cè)量。范圍度寬，一般為可用于高粘度流體的測(cè)量。范圍度寬，一般為10：1到到5：1，特殊的可達(dá)，特殊的可達(dá)30：1或更大?；蚋蟆?.直讀式儀表，無需外部能源，可直接獲得累計(jì)直讀式儀表，無需外部能源，可直接獲得累計(jì)總量，清晰明了，操作簡(jiǎn)便?？偭?，清晰明了，操作簡(jiǎn)便。1. 在工業(yè)生產(chǎn)中，由于物料平衡，熱平衡以及儲(chǔ)存、在工業(yè)生產(chǎn)中，由于物料平衡，熱平衡以及儲(chǔ)存、經(jīng)濟(jì)核算等所需要的都是質(zhì)量，并非體積；經(jīng)濟(jì)核算等所需要的都是質(zhì)量，并非體積；2. 在測(cè)量工作中，常需將測(cè)出的體積流量，乘以

37、密度在測(cè)量工作中，常需將測(cè)出的體積流量，乘以密度換算成質(zhì)量流量，設(shè)備復(fù)雜，測(cè)量耗時(shí)；換算成質(zhì)量流量，設(shè)備復(fù)雜，測(cè)量耗時(shí)；3. 密度隨溫度、壓力而變化，在溫度、壓力變化比較密度隨溫度、壓力而變化，在溫度、壓力變化比較頻繁的情況下，難以達(dá)到測(cè)量的目的。頻繁的情況下，難以達(dá)到測(cè)量的目的。 用質(zhì)量流量計(jì)來直接測(cè)量質(zhì)量流量，則無需再進(jìn)行上用質(zhì)量流量計(jì)來直接測(cè)量質(zhì)量流量，則無需再進(jìn)行上述人工換算。述人工換算。 4.5 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)大致分為三大類：質(zhì)量流量計(jì)大致分為三大類： 1 1 直接式直接式 2 2 推導(dǎo)式推導(dǎo)式 3 3 補(bǔ)償式補(bǔ)償式 直接檢測(cè)與質(zhì)量流量成比例的量，檢測(cè)元直接檢測(cè)與質(zhì)量

38、流量成比例的量，檢測(cè)元件直接反映出質(zhì)量流量。件直接反映出質(zhì)量流量。 1.直接式質(zhì)量流量計(jì)直接式質(zhì)量流量計(jì)直接式質(zhì)量流量計(jì)有兩種：直接式質(zhì)量流量計(jì)有兩種：1) 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)2) 熱式質(zhì)量流量計(jì)熱式質(zhì)量流量計(jì)1) 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì) 當(dāng)質(zhì)量當(dāng)質(zhì)量m m的質(zhì)點(diǎn)以速度的質(zhì)點(diǎn)以速度v在對(duì)在對(duì)P P軸作角速度為軸作角速度為 旋旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)具有兩個(gè)分量的加速度及轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)具有兩個(gè)分量的加速度及相應(yīng)的加速度力。相應(yīng)的加速度力。(1)(1) 法向加速度：即法向加速度：即向心加速度向心加速度ar，其量值為其量值為 2r ，方向朝向方向朝向P P軸。軸。(2)(2) 切向加速度切向加速度at：即科里奧利加速即科里奧利加速度 ， 其 量 值 為度 ， 其 量 值 為2 v ，方向與，方向與ar垂直。垂直。1) 1) 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)科里奧利力：科里奧利力：2cFvm 當(dāng)密度為當(dāng)密度為 的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度v v流動(dòng)時(shí)，任流動(dòng)時(shí)，任何一段長(zhǎng)度何一段長(zhǎng)度 x x 的管道都受到一個(gè)切向的科里奧利力的管道都受到一個(gè)切向的科里奧利力 Fc 的的作用。作用。22cmFv A xx q mqvA質(zhì)量流量因此，測(cè)得因此，測(cè)得科里奧利力就可得到質(zhì)量流量?？评飱W利力就可得到