第五章流量的測(cè)量ppt課件

1、2022-4-161第第 五五 章章流流 量量 的的 測(cè)測(cè) 量量2022-4-162第一節(jié)第一節(jié) 流量及流量計(jì)的分類流量及流量計(jì)的分類流量的概念流量的概念 流體在單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一有流體在單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一有效截面的體積、質(zhì)量或重量，稱作瞬時(shí)體效截面的體積、質(zhì)量或重量，稱作瞬時(shí)體積流量積流量m3/s)m3/s)、瞬時(shí)質(zhì)量流量、瞬時(shí)質(zhì)量流量(kg/s)(kg/s)或或瞬時(shí)重量流量瞬時(shí)重量流量(N/s)(N/s)。累積流量：某一段時(shí)間內(nèi)流過的流體量，即瞬時(shí)累積流量：某一段時(shí)間內(nèi)流過的流體量，即瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的積分流量對(duì)時(shí)間的積分2022-4-163流過管道某截面的流體的速度在截面上各處不流過管道某

2、截面的流體的速度在截面上各處不可能是均勻的，假定在這個(gè)截面上某一微小單可能是均勻的，假定在這個(gè)截面上某一微小單元面積上元面積上dAF速度是均勻的，流過該單元面積速度是均勻的，流過該單元面積上的體積流量為上的體積流量為,vFdqvdAv為 流 速整個(gè)截面上的流量整個(gè)截面上的流量qv為為vFFqvdAFAqvv2022-4-164累積流量累積流量vtmtVq dtMq dt 用來測(cè)量流量的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì)。測(cè)量累積流量的儀表稱為流體計(jì)量表或總流量計(jì)。2022-4-165二、流量計(jì)的分類流 體 振 動(dòng)式 流 量 計(jì)差 壓 式流 量 計(jì)流 體 阻 力式 流 量 計(jì)測(cè) 速 式流 量 計(jì)流 量 計(jì)容積式容

3、積式流量計(jì)流量計(jì)2022-4-166流體的幾個(gè)概念流體的幾個(gè)概念 （一粘性（一粘性 在流體的內(nèi)部相互接觸的部分在其切線方向的速度有差在流體的內(nèi)部相互接觸的部分在其切線方向的速度有差別時(shí)會(huì)產(chǎn)生減小其速度差的作用。這是因?yàn)榱魉倏斓牟糠忠獎(jiǎng)e時(shí)會(huì)產(chǎn)生減小其速度差的作用。這是因?yàn)榱魉倏斓牟糠忠铀倥c其相接觸的流速慢的部分，而流速慢的部分要減小與加速與其相接觸的流速慢的部分，而流速慢的部分要減小與其相接觸的流速快的部分，流體的這種性質(zhì)，稱為粘性。其相接觸的流速快的部分，流體的這種性質(zhì)，稱為粘性。 衡量流體粘性大小的物理量稱為粘度衡量流體粘性大小的物理量稱為粘度 2022-4-167設(shè)有兩塊面積很大距離很近

4、的平板，兩平板中間是流體。令底設(shè)有兩塊面積很大距離很近的平板，兩平板中間是流體。令底下的平板保持不動(dòng)，而以一恒定力推動(dòng)上面平板，使其以速度下的平板保持不動(dòng)，而以一恒定力推動(dòng)上面平板，使其以速度v沿沿x方向活動(dòng)。由于流體粘性的作用，附在上板底面的一薄層液方向活動(dòng)。由于流體粘性的作用，附在上板底面的一薄層液體以速度體以速度v隨上板運(yùn)動(dòng)。而下板不動(dòng)故附在其上的流體不動(dòng)，所隨上板運(yùn)動(dòng)。而下板不動(dòng)故附在其上的流體不動(dòng)，所以兩板間的液體就分成無數(shù)薄層而運(yùn)動(dòng)，如下圖。以兩板間的液體就分成無數(shù)薄層而運(yùn)動(dòng)，如下圖。 作用力作用力F與與受力面平行，稱為剪力，剪力與板的速度受力面平行，稱為剪力，剪力與板的速度v、板

5、的面積、板的面積S成正比，成正比，而與兩板間的距離而與兩板間的距離y成反此，即成反此，即dvdy2022-4-168稱為粘度，或動(dòng)力粘度(dynamic viscosity)，單位是：泊P）(Pa.s),/s2稱為運(yùn)動(dòng)粘度，單位是：m/FS vyFySvvyKinematic viscosity2022-4-169（二層流和紊流（二層流和紊流 流體在細(xì)管中的流動(dòng)形式可分為層流和紊流兩流體在細(xì)管中的流動(dòng)形式可分為層流和紊流兩種。種。 所謂層流所謂層流(laminar flow)(laminar flow)就是流體在細(xì)管中流就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線平行于管軸時(shí)的流動(dòng)。動(dòng)的流線平行于管軸時(shí)的流動(dòng)。

6、 所謂紊流所謂紊流(turbulent flow)(turbulent flow)就是流體在細(xì)管中就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線相對(duì)混亂的流動(dòng)。流動(dòng)的流線相對(duì)混亂的流動(dòng)。 利用雷諾數(shù)可以判斷流動(dòng)的形式。如果雷諾數(shù)利用雷諾數(shù)可以判斷流動(dòng)的形式。如果雷諾數(shù)小于某一值時(shí)，可判斷為層流，而大于此值時(shí)則判小于某一值時(shí)，可判斷為層流，而大于此值時(shí)則判斷為紊流。斷為紊流。2022-4-1610 在層流流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，流量與壓降成正比；在紊流流動(dòng)在層流流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，流量與壓降成正比；在紊流流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，流量與壓降的平方根成正比，而且在層流與紊流狀態(tài)時(shí)，流量與壓降的平方根成正比，而且在層流與紊流兩種不同的流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其管內(nèi)

7、的速度分布也大不相同。兩種不同的流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其管內(nèi)的速度分布也大不相同。這些對(duì)于許多采用測(cè)量流速來得到流量的測(cè)量方法是很重這些對(duì)于許多采用測(cè)量流速來得到流量的測(cè)量方法是很重要的。要的。2022-4-1611在層流流動(dòng)狀態(tài)下，流速分在層流流動(dòng)狀態(tài)下，流速分布是以管軸為中心線的軸對(duì)布是以管軸為中心線的軸對(duì)稱拋物線分布。稱拋物線分布。在紊流流動(dòng)狀態(tài)下，管內(nèi)在紊流流動(dòng)狀態(tài)下，管內(nèi)流速同樣是以管中心線軸流速同樣是以管中心線軸對(duì)稱的分布，但是其分布對(duì)稱的分布，但是其分布呈指數(shù)曲線形式。呈指數(shù)曲線形式。2022-4-1612n雷諾數(shù)是表征流體流動(dòng)時(shí)慣性力與粘性力之比。利用細(xì)管直徑d，可求出雷諾數(shù)Rd：dvd

8、vdR 為細(xì)管中的平均流速；為細(xì)管中的平均流速； 為流體的運(yùn)動(dòng)粘度為流體的運(yùn)動(dòng)粘度, d為管徑。為管徑。Rd2320時(shí)為層流，時(shí)為層流，Rd2320時(shí)為紊流；時(shí)為紊流；v（三雷諾數(shù)（三雷諾數(shù)2022-4-1613（四流體流動(dòng)的連續(xù)性方程流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)的情況：流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)的情況：1 11222v Sv S12常數(shù)， v為某截面上流體的平均速度若流體是不可壓縮的，即：則：vS=常數(shù)即流體在穩(wěn)定流動(dòng)，且不可壓縮時(shí)，流過各截面流體的體積為常量。因此利用上式，很方便的求出流體流過管道不同截面時(shí)的流速。2022-4-1614（五流體伯努力方程2211221212221122122222v

9、pvpgZgZvpvpgZgZ對(duì)不可壓縮的流體2022-4-1615n差壓式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)主要由兩部分差壓式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)主要由兩部分組成：節(jié)流裝置和測(cè)量靜壓差的差壓計(jì)。組成：節(jié)流裝置和測(cè)量靜壓差的差壓計(jì)。n 節(jié)流裝置是安裝在流體管道中，使流體的流節(jié)流裝置是安裝在流體管道中，使流體的流通截面發(fā)生變化，引起流體靜壓變化的一種裝通截面發(fā)生變化，引起流體靜壓變化的一種裝置。置。第二節(jié)第二節(jié) 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)一、概述一、概述2022-4-1616節(jié)流裝置取壓管及內(nèi)部的節(jié)流孔板）節(jié)流孔板節(jié)流孔板后取壓管后取壓管 前取壓管前取壓管流體通過節(jié)流體通過節(jié)流孔板時(shí)，流孔板時(shí)，流速加快，流速加快，

10、后取壓管處后取壓管處的壓力減小。的壓力減小。2022-4-1617節(jié)流裝置外形節(jié)流孔板節(jié)流孔板后取壓管后取壓管 2022-4-1618流體流經(jīng)節(jié)流孔板時(shí)，流體流經(jīng)節(jié)流孔板時(shí)，壓力和流速的變化情況壓力和流速的變化情況 節(jié)流孔板節(jié)流孔板流速變快，流速變快，壓力變小壓力變小 2022-4-1619n當(dāng)充滿圓管的流體流經(jīng)在管道內(nèi)部安裝的節(jié)流當(dāng)充滿圓管的流體流經(jīng)在管道內(nèi)部安裝的節(jié)流裝置時(shí)，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，使裝置時(shí)，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，使流速增大，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)流速增大，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓力差該壓力差通過差壓計(jì)檢出流體的生壓力差該壓力差通過差壓計(jì)檢出

11、流體的體積流量或質(zhì)量流量與差壓計(jì)所測(cè)得的差壓值體積流量或質(zhì)量流量與差壓計(jì)所測(cè)得的差壓值有確定的數(shù)值關(guān)系。有確定的數(shù)值關(guān)系。n孔板流量計(jì)動(dòng)畫孔板流量計(jì)動(dòng)畫n差壓式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)）差壓式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)）二、測(cè)量原理二、測(cè)量原理2022-4-16202022-4-1621 選定兩個(gè)截面，選定兩個(gè)截面，II是節(jié)流裝置前流體開始受節(jié)流裝置影是節(jié)流裝置前流體開始受節(jié)流裝置影響的截面；響的截面；II-II是流束經(jīng)過節(jié)流裝置后收縮最厲害的流束是流束經(jīng)過節(jié)流裝置后收縮最厲害的流束截面，由伯努利方程式得截面，由伯努利方程式得2211221 12222vpvpggS vS v由連續(xù)性方程：由于流束在節(jié)流裝置

12、后的最小收縮面積由于流束在節(jié)流裝置后的最小收縮面積S2S2，實(shí)際上很難確切，實(shí)際上很難確切地知道它的數(shù)值，因此用節(jié)流裝置開孔的截面積地知道它的數(shù)值，因此用節(jié)流裝置開孔的截面積S0S0來表示來表示, ,20SS其中其中稱為流束的收縮系數(shù)，其大小與節(jié)流裝置的類型有關(guān)。稱為流束的收縮系數(shù)，其大小與節(jié)流裝置的類型有關(guān)。p1、p2流體在截面II和IIII處的靜壓力v1、v2流體在截面II和IIII處的平均流速2022-4-162201221SvvmvS2122212()1gvppm 上面得到的流速是理論值，因?yàn)槔硐氲牟豢蓧嚎s的上面得到的流速是理論值，因?yàn)槔硐氲牟豢蓧嚎s的流體是不存在的。流體有粘度，故有摩

13、擦，因此實(shí)際的流體是不存在的。流體有粘度，故有摩擦，因此實(shí)際的流速應(yīng)修正。其次，考慮到使用方便，實(shí)際上經(jīng)常在節(jié)流速應(yīng)修正。其次，考慮到使用方便，實(shí)際上經(jīng)常在節(jié)流裝置前后兩個(gè)固定位置上測(cè)取壓力流裝置前后兩個(gè)固定位置上測(cè)取壓力p1p1、p2p2，代替，代替p1p1、p2p2，在計(jì)算，在計(jì)算v2v2的公式中亦應(yīng)修正。考慮這兩方面的因的公式中亦應(yīng)修正。考慮這兩方面的因素，素， 在在IIIIIIII截面上的流速截面上的流速2212222()1gvvppm2022-4-1623流過截面流過截面IIIIIIII的體積流量為的體積流量為0222012220122()12()vSgQv SvSppmgSppm稱

14、為流量系數(shù)，和節(jié)流裝置的面積比 、流體的粘度、密度、取壓方式有關(guān)，是用實(shí)驗(yàn)方法確定的系數(shù)。2022-4-1624 常用的節(jié)流裝置常用的節(jié)流裝置文丘利管壓力損文丘利管壓力損失最小，而孔板失最小，而孔板壓力損失最大。壓力損失最大。 文丘利管文丘利管孔板孔板 噴嘴噴嘴三、節(jié)流裝置三、節(jié)流裝置 2022-4-16252022-4-1626 文丘里噴嘴的壓力損失較小。流體入口流體入口狹窄部位狹窄部位2022-4-1627文丘里噴嘴文丘里噴嘴在文丘里噴嘴在管道中的位置管道中的位置前取壓口前取壓口 后取壓口后取壓口 2022-4-1628標(biāo)準(zhǔn)孔板是用不銹鋼或標(biāo)準(zhǔn)孔板是用不銹鋼或其它金屬材料制造的薄其它金屬材

15、料制造的薄板，它具有圓形開孔并板，它具有圓形開孔并與管道同心，其直角入與管道同心，其直角入口邊緣非常銳利，且相口邊緣非常銳利，且相對(duì)于開孔軸線是旋轉(zhuǎn)對(duì)對(duì)于開孔軸線是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。標(biāo)準(zhǔn)孔板的形狀稱的。標(biāo)準(zhǔn)孔板的形狀如圖所示如圖所示2022-4-1629 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴即標(biāo)準(zhǔn)噴嘴即ISAl932噴噴嘴它是一個(gè)以管道喉部嘴它是一個(gè)以管道喉部開孔軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)開孔軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體，由兩個(gè)圓弧曲面對(duì)稱體，由兩個(gè)圓弧曲面構(gòu)成的入口收縮部分及與構(gòu)成的入口收縮部分及與之相接的圓筒形喉部所組之相接的圓筒形喉部所組成其結(jié)構(gòu)如圖成其結(jié)構(gòu)如圖34所示所示2022-4-1630標(biāo)準(zhǔn)文丘利噴嘴是標(biāo)準(zhǔn)文丘利管的一標(biāo)準(zhǔn)文

16、丘利噴嘴是標(biāo)準(zhǔn)文丘利管的一種型式，如圖種型式，如圖35所示它由廓形修所示它由廓形修圓的收斂部分，圓筒形喉部和擴(kuò)散段圓的收斂部分，圓筒形喉部和擴(kuò)散段組成喉部取壓平面之前上游平面組成喉部取壓平面之前上游平面A、入口圓弧入口圓弧B、C和喉部的圓筒和喉部的圓筒E部分與部分與標(biāo)準(zhǔn)噴嘴完全相同標(biāo)準(zhǔn)噴嘴完全相同2022-4-16312022-4-1632 1取壓方式取壓方式 差壓式流量計(jì)是通過測(cè)量節(jié)流件前后壓力差差壓式流量計(jì)是通過測(cè)量節(jié)流件前后壓力差p來實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的，而壓力差流量測(cè)量的，而壓力差 p的值與取壓孔位置和取壓方的值與取壓孔位置和取壓方式緊密相關(guān)。節(jié)流裝置的取壓方式有以下式緊密相關(guān)。節(jié)流裝

17、置的取壓方式有以下5種，各種取壓種，各種取壓方式及取壓孔位置如圖方式及取壓孔位置如圖37所示所示 (1)角接取壓角接取壓: 上下游取壓管位于孔板上下游取壓管位于孔板(或噴嘴或噴嘴)的前后端的前后端面處。角接取壓包括單獨(dú)鉆孔和環(huán)室取壓。如圖面處。角接取壓包括單獨(dú)鉆孔和環(huán)室取壓。如圖37中中l(wèi)l位置。位置。(2)法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之間的距離均為端面之間的距離均為25.40.8mm1inch)。取壓孔開在。取壓孔開在孔板上下游側(cè)的法蘭上如圖孔板上下游側(cè)的法蘭上如圖37中中22位置位置2022-4-1633（3)徑距取壓：上

18、游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面徑距取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為的距離為1Dm0.1Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔極，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔極下游端面的距離為下游端面的距離為0.5Dm。如圖。如圖37中的中的3.3位置位置Dm管道直徑）。管道直徑）。 (4)理論取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面理論取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為的距離為l Dm0.1Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離因上游端面的距離因 值不同而異。該距離理論上就值不同而異。該距離理論上就是流束收縮到最小截面的距離。如圖是流束收縮到最小截面的距離。如圖37中的

19、中的44位位置。置。 (5)管接取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面管接取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為的距離為2.5Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板下游端，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板下游端面的距離為面的距離為8Dm如圖如圖37中的中的55位置該方法使位置該方法使用很少用很少2022-4-16342022-4-1635標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的兩種取壓裝置，即標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的兩種取壓裝置，即角接取壓裝置和法蘭取壓裝置。其中角接取壓適用于角接取壓裝置和法蘭取壓裝置。其中角接取壓適用于孔板和噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板?？装搴蛧娮欤ㄌm取壓僅用于孔板。（1角接取壓裝置

20、角接取壓裝置角接取壓裝置可以采用環(huán)室或夾緊環(huán)角接取壓裝置可以采用環(huán)室或夾緊環(huán)(單獨(dú)鉆孔單獨(dú)鉆孔)取得節(jié)流件前后的差壓。取得節(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。標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 取取 壓壓 裝裝 置置2022-4-1636導(dǎo)壓管的配置 節(jié)流裝置輸出的壓力差是從節(jié)流裝置的前后取壓孔節(jié)流裝置輸出的壓力差是從節(jié)流裝置的前后取壓孔取出的。從取壓孔到差壓變送器的導(dǎo)壓管的配置也應(yīng)按照取出的。從取壓孔到差壓變送器的導(dǎo)壓管的配置也應(yīng)按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)安裝。如果被測(cè)流體是氣體，導(dǎo)壓管應(yīng)從節(jié)流規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)安裝。如果被測(cè)流體是氣體，導(dǎo)壓

21、管應(yīng)從節(jié)流裝置的上方引出，以免混雜在氣體中的液滴堵住取壓管；裝置的上方引出，以免混雜在氣體中的液滴堵住取壓管；如果被測(cè)流體是液體，導(dǎo)壓管應(yīng)從節(jié)流裝置的下方引出，如果被測(cè)流體是液體，導(dǎo)壓管應(yīng)從節(jié)流裝置的下方引出，以免混雜在液體中的氣體影響取壓。以免混雜在液體中的氣體影響取壓。 2022-4-1637導(dǎo)壓管配置圖2022-4-16382022-4-16392022-4-1640節(jié)流式流量計(jì)外形2022-4-1641其他差壓式流量計(jì)其他差壓式流量計(jì)（一楔形流量計(jì) P97 圖5-4 消除懸浮物滯留問題，適合測(cè)量高粘度或者懸浮液體。（二皮托管流量計(jì) P97 圖5-5 pqv均速管流量計(jì)阿紐巴）均速管流量

22、計(jì)阿紐巴）皮托管流量計(jì)動(dòng)畫皮托管流量計(jì)動(dòng)畫2022-4-1643 電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。 可以測(cè)量各種腐蝕性介質(zhì)：酸、堿、鹽溶液以及帶有可以測(cè)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。被測(cè)介質(zhì)在測(cè)量管內(nèi)，由于沒有阻滯部懸浮顆粒的漿液。被測(cè)介質(zhì)在測(cè)量管內(nèi)，由于沒有阻滯部件，所以沒有壓力損失。此流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，件，所以沒有壓力損失。此流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量脈沖流量，而且線性較好，可以直接進(jìn)行等分刻可以測(cè)量脈沖流量，而且線性較好，可以直接進(jìn)

23、行等分刻度。但電磁流量計(jì)，由于只能測(cè)量導(dǎo)電液體，因此對(duì)于氣度。但電磁流量計(jì)，由于只能測(cè)量導(dǎo)電液體，因此對(duì)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(cè)量。由于測(cè)量管內(nèi)襯材料一般不宜在高溫下工作，不能測(cè)量。由于測(cè)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(jì)還不能用于測(cè)量高溫介質(zhì)。所以目前一般的電磁流量計(jì)還不能用于測(cè)量高溫介質(zhì)。第三節(jié)第三節(jié) 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)一、概述一、概述2022-4-1644二、測(cè)量原理二、測(cè)量原理第三節(jié)第三節(jié) 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)2022-4-1645 如下圖，設(shè)在均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向有如

24、下圖，設(shè)在均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向有一個(gè)直徑為一個(gè)直徑為D的管道。管道由不導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)?shù)墓艿?。管道由不?dǎo)磁材料制成，當(dāng)導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，因而在磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)因而在磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如安裝一對(duì)電極，則電極間產(chǎn)生和流速成比例勢(shì)，如安裝一對(duì)電極，則電極間產(chǎn)生和流速成比例的電位差。的電位差。 式中，式中，c為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，為磁感應(yīng)強(qiáng)度， D為管道為管道內(nèi)徑；內(nèi)徑；v為液體在管道內(nèi)平均流速。為液體在管道內(nèi)平均流速。EBDv244vDDEqvB2022

25、-4-1646三、電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)三、電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu) 1、構(gòu)造：、構(gòu)造： P99 圖圖5-7 2、勵(lì)磁、勵(lì)磁電磁流量計(jì)實(shí)景圖第三節(jié)第三節(jié) 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)2022-4-1647（1直流勵(lì)磁直流勵(lì)磁 直流勵(lì)磁方式用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用直流勵(lì)磁方式用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用永久磁鐵，它能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁永久磁鐵，它能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場(chǎng)這種直流勵(lì)磁變送器的最大優(yōu)點(diǎn)是受交場(chǎng)這種直流勵(lì)磁變送器的最大優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場(chǎng)干擾影響很小，因而可以忽略液體流電磁場(chǎng)干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響。但是，使用直流磁場(chǎng)中的自感現(xiàn)象的影響。但是，使用直流磁場(chǎng)易使通過測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被極化，即易

26、使通過測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子，在電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子，在電場(chǎng)力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子電場(chǎng)力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極。這樣，將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相跑向負(fù)極。這樣，將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響儀表的正常反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響儀表的正常工作所以，直流勵(lì)磁一般只用于測(cè)量非電工作所以，直流勵(lì)磁一般只用于測(cè)量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等2022-4-16482022-4-1649 （2交流勵(lì)磁交流勵(lì)磁 目前，工業(yè)上使用的電磁流量計(jì)，大都采用工目前，工業(yè)上使用的電磁流量計(jì)，大都采

27、用工頻頻(50Hz)電源交流勵(lì)磁方式，即它的磁場(chǎng)是由正電源交流勵(lì)磁方式，即它的磁場(chǎng)是由正弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一個(gè)交弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一個(gè)交變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化干擾另外，由于磁場(chǎng)是交變的，極表面的極化干擾另外，由于磁場(chǎng)是交變的，所以輸出信號(hào)也是交變信號(hào)。所以輸出信號(hào)也是交變信號(hào)。2022-4-1650 直流勵(lì)磁方式和交流勵(lì)磁方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了充分直流勵(lì)磁方式和交流勵(lì)磁方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)，發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)，70年代以來，人們年代以

28、來，人們開始采用低頻方波勵(lì)磁方式它的勵(lì)磁電流波形如圖所示，開始采用低頻方波勵(lì)磁方式它的勵(lì)磁電流波形如圖所示，其頻率通常為工頻的其頻率通常為工頻的14一一l10 從圖可見，在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，從圖可見，在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵(lì)磁的特點(diǎn)，受電磁干擾影響很小。從整個(gè)時(shí)間它具有直流勵(lì)磁的特點(diǎn)，受電磁干擾影響很小。從整個(gè)時(shí)間過程看，方波信號(hào)又是一個(gè)交變的信號(hào)，所以它能克服直流過程看，方波信號(hào)又是一個(gè)交變的信號(hào)，所以它能克服直流勵(lì)磁易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象因而，低頻方波勵(lì)磁是一種比較好勵(lì)磁易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象因而，低頻方波勵(lì)磁是一種比較好的勵(lì)磁方式，目前已在電磁流量計(jì)上廣泛的應(yīng)

29、用的勵(lì)磁方式，目前已在電磁流量計(jì)上廣泛的應(yīng)用 （3低頻方波勵(lì)磁低頻方波勵(lì)磁2022-4-16512022-4-1652一、轉(zhuǎn)子流量計(jì)一、轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)又名浮子流量轉(zhuǎn)子流量計(jì)又名浮子流量計(jì)或面積流量計(jì)。浮子流量計(jì)計(jì)或面積流量計(jì)。浮子流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，對(duì)儀表前后直管段長(zhǎng)度要求不對(duì)儀表前后直管段長(zhǎng)度要求不高，壓力損失小且恒定，測(cè)量高，壓力損失小且恒定，測(cè)量范圍比較寬，工作可靠且線性范圍比較寬，工作可靠且線性刻度，可測(cè)氣體、蒸汽刻度，可測(cè)氣體、蒸汽(電、電、氣遠(yuǎn)傳金屬浮子流量計(jì)氣遠(yuǎn)傳金屬浮子流量計(jì))和液和液體的流量，適用性廣等特點(diǎn)體的流量，適用性廣等

30、特點(diǎn)第四節(jié)第四節(jié) 其他流量計(jì)其他流量計(jì) 浮子流量計(jì)的測(cè)量本體由一根自下向上浮子流量計(jì)的測(cè)量本體由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐管和一只可以沿著錐管的軸向擴(kuò)大的垂直錐管和一只可以沿著錐管的軸向自由移動(dòng)的浮子組成如圖自由移動(dòng)的浮子組成如圖4-1所示所示2022-4-1653玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)流體入口流體入口流體出口流體出口轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子流量計(jì)動(dòng)畫轉(zhuǎn)子流量計(jì)動(dòng)畫2022-4-1654 當(dāng)被測(cè)流體自錐管下端流入流量當(dāng)被測(cè)流體自錐管下端流入流量計(jì)時(shí)，由于流體的作用，浮子上計(jì)時(shí)，由于流體的作用，浮子上下端面產(chǎn)生一差壓，該差壓即為下端面產(chǎn)生一差壓，該差壓即為浮子的上升力。當(dāng)差壓值大于浸浮子的上升力。當(dāng)差壓值大于浸在流體

31、中浮子的重量時(shí)，浮子開在流體中浮子的重量時(shí)，浮子開始上升。隨著浮子的上升浮子始上升。隨著浮子的上升浮子最大外徑與錐管之間的環(huán)形面積最大外徑與錐管之間的環(huán)形面積逐漸增大，流體的流速則相應(yīng)下逐漸增大，流體的流速則相應(yīng)下降，作用在浮子上的上升力逐漸降，作用在浮子上的上升力逐漸減小，直至上升力等于浸在流體減小，直至上升力等于浸在流體中的浮子的重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定中的浮子的重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度上。這時(shí)浮子在錐管在某一高度上。這時(shí)浮子在錐管中的高度與所通過的流量有對(duì)應(yīng)中的高度與所通過的流量有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。的關(guān)系。2022-4-1655作用在浮子上的力有：作用在浮子上的力有：流體自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在浮

32、子上的阻力流體自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在浮子上的阻力F; 浮子本身的垂浮子本身的垂直向下的重力直向下的重力W；流體對(duì)浮子所產(chǎn)生的垂直向上的浮力；流體對(duì)浮子所產(chǎn)生的垂直向上的浮力B。當(dāng)浮子處于平衡狀態(tài)時(shí)，可列出平衡方程式當(dāng)浮子處于平衡狀態(tài)時(shí)，可列出平衡方程式轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測(cè)量原理轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測(cè)量原理2012dfWBFFv c A式中，式中，cd為浮子的阻力系數(shù)；為浮子的阻力系數(shù)；o為流體密度；為流體密度；v為環(huán)形流通為環(huán)形流通面積的平均流速：面積的平均流速：Af為浮子的最大迎流面積。為浮子的最大迎流面積。2022-4-16560020000000122(,2()1ffffffdfffdfffvdfWV

33、VgVv c AVvc AVqA vAcA0f0 f0為浮子材料的重度；為浮子的體積。浮子在流體中所受的浮力為：B=V為流體的重度。V）該環(huán)形流通面積為A 則體積流量為：2022-4-1657000222200220001/,2()()(2tantan)2()(2tantan)2()(2tan )dfffffvfffvfcVgAAARrhrhVgqhrhAgVqrhAff0v00f0設(shè) 稱為流量系數(shù)，則2V(-)q =A v= AA2022-4-1658只要保持流量系數(shù)只要保持流量系數(shù)a為常數(shù)，則流量與浮子為常數(shù)，則流量與浮子高度高度h之間就存在一一對(duì)應(yīng)的近似線性關(guān)之間就存在一一對(duì)應(yīng)的近似線性

34、關(guān)系我們可以將這種對(duì)應(yīng)關(guān)系直接刻度在系我們可以將這種對(duì)應(yīng)關(guān)系直接刻度在流量計(jì)的錐管上顯然，對(duì)于不同的流體，流量計(jì)的錐管上顯然，對(duì)于不同的流體，由于密度發(fā)生變化，所以由于密度發(fā)生變化，所以qv與與h之間的對(duì)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生變化，原來的流量刻度將應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生變化，原來的流量刻度將不再適用所以原則上，轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)該不再適用所以原則上，轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)該用實(shí)際介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定用實(shí)際介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定注意：注意：2022-4-16592022-4-16602022-4-1661差壓式流量計(jì)與轉(zhuǎn)子流量計(jì)的區(qū)別差壓式流量計(jì)與轉(zhuǎn)子流量計(jì)的區(qū)別 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)截流口面積截流口面積 不變

35、不變 改變改變壓強(qiáng)差壓強(qiáng)差 隨流量不同而變隨流量不同而變 不變不變流量大小流量大小 由壓差計(jì)讀數(shù)反映由壓差計(jì)讀數(shù)反映 由變動(dòng)的截面積反映由變動(dòng)的截面積反映又稱又稱 差壓流量計(jì)差壓流量計(jì) 截面流量計(jì)截面流量計(jì)2022-4-1662 屬于流體振動(dòng)流量計(jì)是屬于流體振動(dòng)流量計(jì)是60年代末期發(fā)展起來的年代末期發(fā)展起來的一種較新的流量測(cè)量技術(shù)。它具有如下一些特點(diǎn)：一種較新的流量測(cè)量技術(shù)。它具有如下一些特點(diǎn)：可得到與流量成正比的頻率輸出信號(hào)；被測(cè)流體本可得到與流量成正比的頻率輸出信號(hào)；被測(cè)流體本身就是振動(dòng)體，無機(jī)械可動(dòng)部件，幾乎不受流體組身就是振動(dòng)體，無機(jī)械可動(dòng)部件，幾乎不受流體組成、密度、粘度、壓力等因素

36、的影響；所以，該測(cè)成、密度、粘度、壓力等因素的影響；所以，該測(cè)量方法越來越受到人們的重視，量方法越來越受到人們的重視， 渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)Vortex flow meter) 是利用流體流是利用流體流過阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過測(cè)量其漩渦產(chǎn)生過阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過測(cè)量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的。渦街流量計(jì)由渦街流量傳頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的。渦街流量計(jì)由渦街流量傳感器和流量顯示儀表兩部分構(gòu)成，感器和流量顯示儀表兩部分構(gòu)成，二、渦街流量計(jì)二、渦街流量計(jì)2022-4-1663上海肯特智能有限公司卡門渦街流量計(jì)演示 氣體或液體管道及渦流發(fā)生錐體 2022-4-1664 渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量

37、測(cè)量的理論基礎(chǔ)是渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)中著名的流體力學(xué)中著名的“卡門渦街原理。在流卡門渦街原理。在流動(dòng)的流體中放置一根其軸線與流向垂直的非動(dòng)的流體中放置一根其軸線與流向垂直的非流線型柱形體流線型柱形體(如三角柱、圓柱等如三角柱、圓柱等)，稱之為，稱之為漩渦發(fā)生體。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時(shí)，漩渦發(fā)生體。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時(shí)，會(huì)在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示不對(duì)稱但會(huì)在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示不對(duì)稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街。街。2022-4-1665When a fluid flow encounters a body

38、, the layers of fluid close to the surfaces of the body are slowed down. With a streamlines body, these boundary layers follow the contours of the body until virtually meeting at the rear of the object. This results in very little wake being produced. With a non-streamlined body, a so-called bluff-b

39、ody, the boundary layers detach from the body much earlier and a large wake is produced.When the boundary layer leaves the body surface it rolls up into vortices. These are produced alternately from the top and bottom surfaces of the body. The result is two parallel rows of vortices moving downstrea

40、m with the distance between successive vortices in each row being the same, a vortex in one row occurring half way between those in the other row.2022-4-1666由于漩渦之間的相互影響，其形成通常是不穩(wěn)定的。馮由于漩渦之間的相互影響，其形成通常是不穩(wěn)定的。馮.卡卡門對(duì)渦列的穩(wěn)定條件進(jìn)行了研究，于門對(duì)渦列的穩(wěn)定條件進(jìn)行了研究，于1911年得到結(jié)論：只年得到結(jié)論：只有當(dāng)兩漩渦列之間的距離有當(dāng)兩漩渦列之間的距離h和同列的兩漩渦之間的距離和同列的兩漩渦

41、之間的距離L之之比滿足比滿足時(shí)，所產(chǎn)生的渦街才是穩(wěn)定的時(shí)，所產(chǎn)生的渦街才是穩(wěn)定的2022-4-166725Re3 10 2 1021()4QAvDDd v0.21tttvfSdSvvfSdd是與雷諾數(shù)有關(guān)的無量綱數(shù)，稱為斯特羅哈數(shù)。圓柱體后漩渦發(fā)生圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率為：的頻率為：2022-4-16682022-4-1669渦街流量計(jì)分類渦街流量計(jì)分類按傳感器連接方式分為法蘭型和夾裝按傳感器連接方式分為法蘭型和夾裝型。型。按檢測(cè)方式分為熱敏式、應(yīng)力式、電按檢測(cè)方式分為熱敏式、應(yīng)力式、電容式、應(yīng)變式、超聲式、振動(dòng)體式、光電容式、應(yīng)變式、超聲式、振動(dòng)體式、光電式和光纖式等。式和光纖式等。按用途分

42、為普通型、防爆型、高溫型、按用途分為普通型、防爆型、高溫型、耐腐型、低溫型、插入式和汽車專用型等。耐腐型、低溫型、插入式和汽車專用型等。按測(cè)量原理分為體積流量計(jì)、質(zhì)量流按測(cè)量原理分為體積流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)。量計(jì)。第四節(jié)第四節(jié) 其他流量計(jì)其他流量計(jì)2022-4-1670不同檢測(cè)方法渦街流量計(jì)比較不同檢測(cè)方法渦街流量計(jì)比較名名 稱稱檢測(cè)變化量檢測(cè)變化量檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)技術(shù)口徑口徑/mm/mm介質(zhì)溫介質(zhì)溫度度/ /o oC C范圍度范圍度雷諾數(shù)雷諾數(shù)范圍范圍簡(jiǎn)單程簡(jiǎn)單程度度牢固程牢固程度度靈敏度靈敏度耐熱性耐熱性耐振性耐振性耐污能耐污能力力應(yīng)用范應(yīng)用范圍圍檢測(cè)原檢測(cè)原理理檢測(cè)元檢測(cè)元件件熱敏式熱敏式渦街

43、流渦街流量計(jì)量計(jì)流流速速變變化化加熱體加熱體冷卻冷卻熱敏元熱敏元件件2525200200-196-196+205+2051515303010104 410106 6清潔、清潔、無腐蝕無腐蝕液體、液體、氣體氣體超聲式超聲式渦街流渦街流量計(jì)量計(jì)聲束被聲束被調(diào)制調(diào)制超聲換超聲換能器能器2525150150-15-15+175+17530303 310103 310106 6小口徑小口徑液體、液體、氣體氣體電容式電容式渦街流渦街流量計(jì)量計(jì)棱球棱球/ /電磁電磁壓差作壓差作用用壓差檢壓差檢測(cè)測(cè)膜片膜片/ /電容電容1515300300-200-200+400+400303010104 410106 6液

44、體、液體、氣體、氣體、蒸汽蒸汽應(yīng)力式應(yīng)力式渦街流渦街流量計(jì)量計(jì)壓差檢壓差檢測(cè)測(cè)膜片膜片/ /壓電片壓電片5050200200-18-18+205+205161610104 410106 6液體、液體、氣體、氣體、蒸汽蒸汽振動(dòng)體振動(dòng)體式渦街式渦街流量計(jì)流量計(jì)壓差檢壓差檢測(cè)測(cè)圓盤圓盤/ /電磁電磁5050200200-268-268-48-48101030305 510103 310106 6極低溫極低溫液態(tài)氣液態(tài)氣體體-40-40+427+427高溫蒸高溫蒸汽汽光電式光電式渦街流渦街流量計(jì)量計(jì)壓差檢壓差檢測(cè)測(cè)反射鏡反射鏡/ /光電光電元件元件40408080-10-10+50+5040403 3

45、10103 310105 5低壓常低壓常溫氣體溫氣體應(yīng)變式應(yīng)變式渦街流渦街流量計(jì)量計(jì)升力作升力作用用應(yīng)變檢應(yīng)變檢測(cè)測(cè)應(yīng)變?cè)獞?yīng)變?cè)?050150150-40-40120120151510104 43 310106 6液體液體應(yīng)力式應(yīng)力式渦街流渦街流量計(jì)量計(jì)應(yīng)力檢應(yīng)力檢測(cè)測(cè)壓電元壓電元件件1515300300-40-40+400+4001010202010104 47 710106 6液體、液體、氣體、氣體、蒸汽蒸汽注注 -較好、較好、-一般、一般、-差。差。2022-4-16712022-4-1672熱敏式檢測(cè)原理熱敏式檢測(cè)原理2022-4-1673 圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相

46、通空腔由圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通空腔由隔板分成兩部分，在隔板的中央部分有隔板分成兩部分，在隔板的中央部分有小孔，在小孔中裝有小孔，在小孔中裝有檢測(cè)流體流動(dòng)的鉑電阻絲檢測(cè)流體流動(dòng)的鉑電阻絲 當(dāng)旋渦在圓柱體下游側(cè)產(chǎn)生時(shí)，出于升力的作用，使得圓當(dāng)旋渦在圓柱體下游側(cè)產(chǎn)生時(shí)，出于升力的作用，使得圓柱體下方的壓力比上方高一些，圓柱體下方的流體在上下壓力柱體下方的壓力比上方高一些，圓柱體下方的流體在上下壓力差的作用下，從圓柱體下方導(dǎo)壓孔進(jìn)入空腔，通過隔板中央部差的作用下，從圓柱體下方導(dǎo)壓孔進(jìn)入空腔，通過隔板中央部分的小孔，流過鉑電阻絲，從上方導(dǎo)壓孔流出。如果將鉑電阻分的小孔，流過鉑電阻絲，

47、從上方導(dǎo)壓孔流出。如果將鉑電阻絲加熱到高于流體溫度的某溫度值，則當(dāng)流體流過鉑電阻絲時(shí)，絲加熱到高于流體溫度的某溫度值，則當(dāng)流體流過鉑電阻絲時(shí)，就會(huì)帶走熱量，改變其溫度，也即改變其電阻值。當(dāng)圓柱體上就會(huì)帶走熱量，改變其溫度，也即改變其電阻值。當(dāng)圓柱體上方產(chǎn)生一個(gè)旋渦時(shí)，則流體從上導(dǎo)壓孔進(jìn)入，由下導(dǎo)壓孔流出，方產(chǎn)生一個(gè)旋渦時(shí)，則流體從上導(dǎo)壓孔進(jìn)入，由下導(dǎo)壓孔流出，又一次通過鉑電阻絲，又改變一次它的電阻值。由此可知：電又一次通過鉑電阻絲，又改變一次它的電阻值。由此可知：電阻值變化與流動(dòng)變化相對(duì)應(yīng)，也既與旋渦的頻率相對(duì)應(yīng)。所以，阻值變化與流動(dòng)變化相對(duì)應(yīng)，也既與旋渦的頻率相對(duì)應(yīng)。所以，可由檢測(cè)鉑電阻絲電

48、阻變化頻率得到渦頻率，進(jìn)而得到流量值?？捎蓹z測(cè)鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率，進(jìn)而得到流量值。2022-4-1674熱敏式VSF采用檢測(cè)方式2）、3），如圖11所示。旋渦分離引起局部流速變化，改變熱敏電阻阻值，恒流電路把橋路電阻變化轉(zhuǎn)換為交變電壓信號(hào)。這種儀表檢測(cè)靈敏度較高，下限流速低，對(duì)振動(dòng)不敏感，可用于清潔、無腐蝕性流體測(cè)量。 熱敏式渦街流量計(jì)線路R11，R12-熱敏電阻2022-4-1675超聲式超聲式采用檢測(cè)方式，如下圖。由圖可見，在管壁上安裝二采用檢測(cè)方式，如下圖。由圖可見，在管壁上安裝二對(duì)超聲探頭對(duì)超聲探頭T1T1，R1R1，T2T2，R2R2，探頭，探頭T1T1，T2T2發(fā)射高頻

49、、發(fā)射高頻、連續(xù)聲信號(hào)，聲波橫穿流體傳播。當(dāng)旋渦通過聲束時(shí)，連續(xù)聲信號(hào)，聲波橫穿流體傳播。當(dāng)旋渦通過聲束時(shí)，每一對(duì)旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦對(duì)聲波產(chǎn)生一個(gè)周期的調(diào)每一對(duì)旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦對(duì)聲波產(chǎn)生一個(gè)周期的調(diào)制作用，受調(diào)制聲波被接收探頭制作用，受調(diào)制聲波被接收探頭R1R1，R2R2轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大、檢波、整形后得旋渦信號(hào)。儀表有較高檢測(cè)經(jīng)放大、檢波、整形后得旋渦信號(hào)。儀表有較高檢測(cè)靈敏度，下限流速較低，但溫度對(duì)聲調(diào)制有影響，流靈敏度，下限流速較低，但溫度對(duì)聲調(diào)制有影響，流場(chǎng)變化及液體中含氣泡對(duì)測(cè)量影響較大，故儀表適用場(chǎng)變化及液體中含氣泡對(duì)測(cè)量影響較大，故儀表適用于溫度變化小的氣體和含

50、氣量微小的液體流量測(cè)量。于溫度變化小的氣體和含氣量微小的液體流量測(cè)量。超聲式渦街流量傳感器超聲式渦街流量傳感器 2022-4-1676振動(dòng)體式振動(dòng)體式如下圖。在旋渦發(fā)生體軸向開設(shè)圓柱形深孔，如下圖。在旋渦發(fā)生體軸向開設(shè)圓柱形深孔，孔內(nèi)放置軟磁材料制作的輕質(zhì)空心小球或圓盤孔內(nèi)放置軟磁材料制作的輕質(zhì)空心小球或圓盤振動(dòng)體），旋渦分離產(chǎn)生的差壓推動(dòng)振動(dòng)體振動(dòng)體），旋渦分離產(chǎn)生的差壓推動(dòng)振動(dòng)體上下運(yùn)動(dòng)，位于振動(dòng)體上方的電磁傳感器檢測(cè)上下運(yùn)動(dòng)，位于振動(dòng)體上方的電磁傳感器檢測(cè)出旋渦頻率。它只適用于清潔度較高的流體出旋渦頻率。它只適用于清潔度較高的流體如蒸汽），可用于極高溫如蒸汽），可用于極高溫427oC及極

51、低及極低溫（溫（-268oC），這是其特點(diǎn)。），這是其特點(diǎn)。 振動(dòng)體式渦街流量計(jì)振動(dòng)體式渦街流量計(jì) 2022-4-1677升力式渦街質(zhì)量流量計(jì)升力式渦街質(zhì)量流量計(jì)旋渦分離的同時(shí)，旋渦發(fā)生體受到流體作用的升力，升力旋渦分離的同時(shí)，旋渦發(fā)生體受到流體作用的升力，升力F的大小的大小為為F=CLU2/2 （5）式中式中 CL-旋渦發(fā)生體升力系數(shù)。旋渦發(fā)生體升力系數(shù)。以式以式5除以式除以式1），經(jīng)整理后可得質(zhì)量流量），經(jīng)整理后可得質(zhì)量流量qm qm=U(/4)D2=D2Sr/2CLmdF/f （6） 由式由式6可看出，質(zhì)量流量可看出，質(zhì)量流量qm與升力與升力F成正比。圖成正比。圖14為原理框圖。為原理框

52、圖。從壓電檢測(cè)元件取出旋渦信號(hào)，經(jīng)電荷轉(zhuǎn)換器后分兩路處理：一路經(jīng)有從壓電檢測(cè)元件取出旋渦信號(hào)，經(jīng)電荷轉(zhuǎn)換器后分兩路處理：一路經(jīng)有源濾波器、施密特整形器和源濾波器、施密特整形器和f/V轉(zhuǎn)換器，獲得與流速成正比的信號(hào)；另轉(zhuǎn)換器，獲得與流速成正比的信號(hào)；另一路經(jīng)放大器、濾波器獲得信號(hào)幅值與一路經(jīng)放大器、濾波器獲得信號(hào)幅值與U2成正比的信號(hào)。這兩路信號(hào)成正比的信號(hào)。這兩路信號(hào)經(jīng)除法器運(yùn)算，獲得質(zhì)量流量。經(jīng)除法器運(yùn)算，獲得質(zhì)量流量。 2022-4-1678升力式渦街質(zhì)量流量計(jì)原理框圖升力式渦街質(zhì)量流量計(jì)原理框圖 該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但信號(hào)幅值與壓電元件穩(wěn)定性、放大器穩(wěn)定性、該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但信號(hào)幅值與壓電元

53、件穩(wěn)定性、放大器穩(wěn)定性、現(xiàn)場(chǎng)安裝條件、被測(cè)介質(zhì)溫度等多種因素有關(guān)，測(cè)量精確度難以現(xiàn)場(chǎng)安裝條件、被測(cè)介質(zhì)溫度等多種因素有關(guān)，測(cè)量精確度難以提高。提高。2022-4-1679差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì)差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì)流體通過旋渦發(fā)生體，產(chǎn)生旋渦分離和尾流震蕩，部分能量被消耗和轉(zhuǎn)流體通過旋渦發(fā)生體，產(chǎn)生旋渦分離和尾流震蕩，部分能量被消耗和轉(zhuǎn)換，在旋渦發(fā)生體前后產(chǎn)生壓力損失換，在旋渦發(fā)生體前后產(chǎn)生壓力損失p=CDU2/2 （7）式中式中 CD-渦街流量傳感器阻力系數(shù)。渦街流量傳感器阻力系數(shù)。以式以式7除式除式1），經(jīng)整理后得質(zhì)量流量），經(jīng)整理后得質(zhì)量流量qmqm=U(/4)D2=(D2Sr/2mdCD)

54、(p/f) （8）圖圖15示為差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì)原理框圖，傳感器輸出與體積流量成正示為差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì)原理框圖，傳感器輸出與體積流量成正比的頻率，差壓?jiǎn)卧獪y(cè)出旋渦發(fā)生體前后特定位置的差壓比的頻率，差壓?jiǎn)卧獪y(cè)出旋渦發(fā)生體前后特定位置的差壓P，經(jīng)計(jì)算單元，經(jīng)計(jì)算單元計(jì)算，獲得質(zhì)量流量計(jì)算，獲得質(zhì)量流量qm。選擇阻力特性和流量特性俱佳的旋渦發(fā)生體，確。選擇阻力特性和流量特性俱佳的旋渦發(fā)生體，確定取壓孔位置，建立定取壓孔位置，建立CD的數(shù)學(xué)模型是技術(shù)關(guān)鍵。的數(shù)學(xué)模型是技術(shù)關(guān)鍵。 2022-4-1680差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì)差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì) 2022-4-1681三、渦輪流量計(jì)三、渦輪流量計(jì) 屬

55、于速度式計(jì)量表。在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉屬于速度式計(jì)量表。在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過時(shí)，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)輪，流體流過時(shí)，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)正比于流過的體積流量，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)計(jì)數(shù)器正比于流過的體積流量，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)計(jì)數(shù)器的齒輪機(jī)構(gòu)，計(jì)數(shù)器即顯示讀數(shù)。這類計(jì)量表的齒輪機(jī)構(gòu)，計(jì)數(shù)器即顯示讀數(shù)。這類計(jì)量表機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，大多的水表即采用此結(jié)構(gòu)。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，大多的水表即采用此結(jié)構(gòu)。第四節(jié)第四節(jié) 其他流量計(jì)其他流量計(jì)渦輪流量計(jì)動(dòng)畫渦輪流量計(jì)動(dòng)畫2022-4-1683當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，會(huì)載帶流體流當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，會(huì)載帶流體流速的信息。因而，根據(jù)對(duì)接收到的超聲波速的信息。因而，根據(jù)對(duì)接收到的

56、超聲波信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，可以檢測(cè)到流體的流信號(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)速，進(jìn)而可以得到流量值。超聲波流量測(cè)量方法有很多，本節(jié)主要介紹傳播速度差量方法有很多，本節(jié)主要介紹傳播速度差方法和多普勒方法的基本原理與流量方方法和多普勒方法的基本原理與流量方程程四、超聲波流量計(jì)四、超聲波流量計(jì)2022-4-1684傳播速度差法的基本原理為：測(cè)量超聲波脈沖在傳播速度差法的基本原理為：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到到被測(cè)順流和逆流傳播過程中的速度之差來得到到被測(cè)流體的流速。根據(jù)測(cè)量的物理量的不同，可以分流體的流速。根據(jù)測(cè)量的物理量的不同，可以分

57、為時(shí)差法為時(shí)差法(測(cè)量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播速測(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)間差度不同而引起的時(shí)間差)、相差法、相差法(測(cè)量超聲波在測(cè)量超聲波在順、逆流中傳播的相位差順、逆流中傳播的相位差)、頻差法、頻差法(測(cè)量順、逆測(cè)量順、逆流情況下超聲脈沖的循環(huán)頻率差流情況下超聲脈沖的循環(huán)頻率差)。頻差法是目前。頻差法是目前常用的測(cè)量方法，它是在前兩種測(cè)量方法的基礎(chǔ)常用的測(cè)量方法，它是在前兩種測(cè)量方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的上發(fā)展起來的2022-4-1685在測(cè)量管道中，裝兩個(gè)超聲波發(fā)射換能器在測(cè)量管道中，裝兩個(gè)超聲波發(fā)射換能器F1和和F2以及兩個(gè)以及兩個(gè)接收換能器接收換能器J1和和J

58、2，F(xiàn)1J1和和F2J2與管道軸線夾角為與管道軸線夾角為a，管徑，管徑為為D，流體由左向右流動(dòng)，速度為，流體由左向右流動(dòng)，速度為v，此時(shí)由，此時(shí)由F1到到J1超聲波超聲波傳播速度為傳播速度為F2到J2超聲波傳播速度為：2022-4-16861、時(shí)差法、時(shí)差法如果超聲波發(fā)生器發(fā)射一短小脈沖，其順流傳播時(shí)間為如果超聲波發(fā)生器發(fā)射一短小脈沖，其順流傳播時(shí)間為而逆流傳播的時(shí)間為而逆流傳播的時(shí)間為2/sincosDtcv測(cè)量速度差的方法測(cè)量速度差的方法212221222222cos22428vDvctgtttcvvcDvctgtttcctvDctgDctqAvDc tgtDctg 2022-4-1687

59、2、相差法、相差法所謂相差法，既是通過測(cè)量超聲波在順流和逆流時(shí)傳播的相位所謂相差法，既是通過測(cè)量超聲波在順流和逆流時(shí)傳播的相位差來得到流速差來得到流速2022-4-168822216vDvctgcDc tgqf2022-4-16893、頻差法、頻差法此法是通過測(cè)量順流和逆流時(shí)超聲脈沖的重復(fù)頻率差去測(cè)量流此法是通過測(cè)量順流和逆流時(shí)超聲脈沖的重復(fù)頻率差去測(cè)量流速。在單通道法中脈沖重復(fù)頻率是在一個(gè)發(fā)射脈沖被接收器接速。在單通道法中脈沖重復(fù)頻率是在一個(gè)發(fā)射脈沖被接收器接收之后，立即發(fā)射出一個(gè)脈沖，這樣以一定頻率重復(fù)發(fā)射，對(duì)收之后，立即發(fā)射出一個(gè)脈沖，這樣以一定頻率重復(fù)發(fā)射，對(duì)于順流和逆流重復(fù)發(fā)射頻率為

60、于順流和逆流重復(fù)發(fā)射頻率為2022-4-16902、多普勒法、多普勒法 多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體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(dāng)聲源和目標(biāo)之間有流量的多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起聲波在頻率上的變化，這相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起聲波在頻率上的變化，這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和靜止的換能種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和靜止的換能器之間的相對(duì)速度。器之間的相對(duì)速度。2022-4-169112112 cos2cosvffffcAcqvff 圖是超聲多普勒流量計(jì)示圖是超聲多普勒流量計(jì)示意圖。超聲換能器安裝在意圖。超聲換能器安裝在管外。從發(fā)射晶體管外。從發(fā)射晶體T