流量检测技术及仪表.ppt

4流量检测技术及仪表4.1概述体积流量qv：单位时间内通过某截面的流体的体积,单位为m3/s。

用流体的平均流束V表示,体积流量可写成
qv=vA
质量流量qm：单位时间内通过某截面的流体的质量,

用平均流速表示,则为流量测量方法：（2）容积式流量计：根据已知容积的容室在单位时间内所
排出流体的次数来测量流体的瞬时流量和总量。有椭
圆齿轮、旋转活塞式和刮板等流量传感器。利用管路内的节流装置,将管道中流体的瞬时流量转换成节流装置前后的压力差。节流装置的作用是把被测流体的流量转换成压差信号,差压计则对压差进行测量并显示测量值。
引压导管将节流装置前后产生的差压传送给差压变送器（或流量变送器）。
差压变送器能把差压信号转换为与流量对应的标准电信号或气信号,以供显示、记录或控制。
4.2.1节流装置
节流装置是差压式流量传感器的流量敏感检测元件,安装在流体流动的管道中的阻力元件。
常用的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管。工业生产过程中常采用孔板。标准孔板是最为简单和典型的标准节流装置。圆缺孔板偏心孔板4.2.2节流原理与流量方程式v14.2.2.2流量方程式
假设节流件上游入口前的流速为V10,密度为ρ1,静压为p10,流过节流件时的流速、密度和静压分别为V20、ρ2和p20,对于不可压缩理想流体,能量方程为:对于可压缩流体,压力变化必然会引起密度ρ的改变,在公式中应引入流束膨胀系数ε,公式应变为:如果以表示4.2.3取压方式法兰取压由节流装置、差压引压导管及差压计（或差压变送器）等组成。标准孔板及其安装方法4.2.5节流式流量计的应用问题⑸导压管路应尽量短，其走向必须符合有关规范要求，
必要时必须安装集气器、排气阀或排污阀等。根据法拉弟电磁感应定律测量导电性液体的流量。体积流量qv与流体的流速v关系为常用的电磁流量转换器能把传感器的输出感应电动势信号放大并转换成标准电流信号（0-10mA或4-20mA）或一定频率的脉冲信号,配合单元组合仪表或计算机对流量进行显示、记录、运算、报警和控制等。
电磁流量传感器只能测量导电介质的流体流量。4.3.2电磁流量测量系统4.3.3电磁流量计的应用问题4.4涡街式流量计该漩涡列称为卡曼涡列（也称为涡街）。St与雷诺数的关系4.4.2漩涡频率的测量导压孔把铂热电阻丝用电流加热到比流体温度高出
某个温度，流体通过铂热电阻丝时，带走它
的热量，从而改变它的电阻值；
此电阻值的变化与发出漩涡的频率相对应，
便可检测出与流速成比例的频率。三角柱体漩涡检测方法：埋在三角柱正面的两只热敏电阻（负温度系数）与其它两只固定电阻构成一个电桥，电桥通以恒定电流使热敏电阻的温度升高。每产生一个漩涡，与漩涡在同一侧的热敏电阻的阻值就减小一次，上、下两侧漩涡交替有规律出现，上、下两个热敏电阻的阻值交替变化。电桥的输出电压变化频率就为双侧漩涡频率，通过测量电桥的输出电压的变化频率，即可求得被测流量的大小。埋在三角柱正面的两只热敏电阻与其它两只固定电阻构成一个电桥，电桥通以恒定电流使热敏电阻的温度升高。
由于产生漩涡处的流速较大，使热敏电阻的温度降低，阻值改变，电桥输出信号。
随着漩涡交替产生，电桥输出一系列与漩涡发生频率相对应的电压脉冲。4.4.3漩涡流量计测量系统4.5涡轮流量计涡轮流量计测量时,当流体通过涡轮叶片与管道间的间隙时,流体对叶片前后产生压差推动叶片,使涡轮旋转,在涡轮旋转的同时,高导磁性的涡轮叶片周期性地改变磁电系统的磁阻值,使通过线圈的磁通量发生周期性的变化,在线圈两端产生感应电势,经过放大和整形,可得到足以可测出频率的方波脉冲,将脉冲送入计数器就可求得累积总量。F1发射的超声波先到达T1直式安装4.6.1超声波流量计的特点4.6.2.1时差法如设顺流方向的传播时间为t1，逆流方向的传播时间为t2，流体静止时的超声波传播速度为c，流体流动速度为v，则有此时超声波的传输时间将由右式确定4.6.2.2相差法4.6.2.3频差法4.7光纤流量计当流体运动受到一个垂直于流动方向的非流线体阻碍时，根据流体力学原理，在某些条件下，在非流线体的下游两侧产生有规则的漩涡，其漩涡的频率f与流体的流速可表示为4.8质量流量计4.8.1直接式质量流量计
4.8.1.1科里奥利质量流量计
利用流体在直线运动的同时，处于一个旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力而制成的一种直接式质量流量计。质点具有两个分量的加速度及相应的加速度力：
①法向加速度：即向心加速度ar，其量值为ω2r，方向朝向P轴。
②切向加速度：科里奥利加速度at，其量值为2ωv，方向与ar垂直。
由于复合运动，在质点的at方向上作用着科里奥利力为2ωvm，而管道对质点作用着一个反向力，其值为-2ωvm。直接或间接测量在旋转管道中流动流体所产生的科里奥利力就可以测