流量检测与变送器.ppt

第四讲流量检测与变送器一、基本概念二、差压式流量计
差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量。节流现象
流体在流过节流装置时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。
节流装置包括节流件和取压装置。节流件是能使管道中的流体产生局部收缩的元件，应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管等。静压能表现在流体对管壁的压力，动能表现在流体有流动速度。这两种能量在一定条件下可以互相转化。截面Ⅰ处能量=截面Ⅱ处能量+损耗式中：
——为流体在截面Ⅰ-Ⅰ与Ⅱ-Ⅱ之间的动能损失系数；
g——为重力加速度；S1、S2分别为Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处的流束截面积。S0——孔板的开孔面积。
另外，取紧挨孔板前后的管壁压差（P1-P2）代替（P’1-P’2），为此引用系数ψ加以修正：代入v2式，得体积流量故流量系数α与节流装置的结构形式、取压方式、开孔面积与管道截面积之比m、管壁粗糙度、流体流动状态等因素有关；很难准确计算，一般通过实验确定。因此，节流装置都是标准化的，由厂家提供α数据。标准节流装置
标准节流装置包括标准节流件和标准取压装置。节流装置标准化的具体内容有：节流装置的结构、尺寸、公差、光洁度、取压孔位置和使用条件等。标准节流件有：——标准取压方式法兰取压和D－D/2取压标准节流装置使用条件
流体应当清洁，充满圆管并连续稳定地流动。
流体的雷诺数在104～105以上，不发生相变。
管道必须是直的圆形截面，直径大于50mm。
为保证流体在节流装置前后为稳定的流动状态，在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管段。差压式流量计适合于大于50mm的管道，且要求前后有一段一定长度的直管段。（1）导压管的安装a)取压点应该位于节流装置的下半部，与水平线夹角α为0°～45°。测量液体流量时的连接图测量气体流量时，上述的这些基本原则仍然适用。测量蒸汽流量的连接图由引压导管接至差压计或变送器前，必须安装切断阀1、2和平衡阀3，构成三阀组。三、转子流量计
在工业生产中经常遇到小流量的测量，因流体的流速低，要求测量仪表有较高的灵敏度，才能保证一定的精度。工作原理故：转子流量计是以定压降、变节流面积法测量流量的。1、锥形管是玻璃的，直接目视转子的位置。
2、在转子内安装磁铁，锥形管外安装磁环随转子上下移动，触发显示。3、在转子内安装磁铁，锥形管外安装双霍尔磁场传感器，测出磁场的水平分量和垂直分量，可确定转子位置。从流量公式可知，流量值与被测流体密度有关。为了便于成批生产，生产厂是在工业标准状态下（20℃，0.10133MPa），用水或空气进行标度。液体流量测量时的修正例——转子流量计的特点四、靶式流量计
使用悬在管道中央的靶作为节流元件，流体作用于靶上的推力与流速有定值关系。推力F经杠杆引出，由力平衡变送器测出。理论分析及实验证明，流体作用于靶上的推力F与流体流速v的平方成正比式中，五、容积式流量计——直接测量椭圆齿轮流量计
椭圆齿轮流量计是利用两个相互啮合的椭圆形齿轮在流体的推动下，连续转动来测流量的。图（a）位置时，由于p1>p2，所产生的合力矩使A轮顺时针方向转动。A带动B转动。
转至（b）位置，A轮与B轮均为主动轮。
转至（c）位置，合力矩使B轮带动A轮转动。
A、B轮转动时，连续将半月形容积内的流体排出。此图表示椭圆齿轮转动了1/4周的情况，其排出的流体为一个半月形容积V0。所以，椭圆齿轮每转一周所排出的被测介质量为半月形容积的4倍。故通过椭圆齿轮流量计的体积流量Q为：
Q=4nV0n—齿轮转速特点
由于椭圆齿轮流量计是基于容积式原理测量的，与流体的粘度、密度、雷诺数等参数无关。因此，安装时不需要有直管段，对流体的流动状态无要求，特别适用于高粘度介质的流量测量。测量精度高，最高可达±0.1%。1、涡轮流量计
在测量管道内，安装一个可以自由转动的涡轮，当流体通过时，流体的动能使涡轮旋转。流体的流速越大，涡轮转速也就越高。涡轮上的螺旋形叶片用高导磁系数的不锈钢材料制成。涡轮流量计的工作过程
当流体通过涡轮叶片与管道之间的间隙时，叶片前后的压差力推动叶片旋转。高导磁性的涡轮叶片就周期性地扫过磁钢底部，输出脉冲频率f与被测流量Q之间的关系：
f=NQ插入式2、电磁流量计
在流量测量中，当被测介质是具有导电性的液体介质时，可以应用电磁感应的方法来测量流量。工作原理
在管道两侧安放磁铁，流动的液体当作切割磁力线的导体，产生的感应电动势与流体的流速成正比关系。当磁感应强度B不变、管道直径一定时，流体切割磁力线而产生的感应电势E的大小仅与流体的流v速有关。式中：
Ex—感应电势；
B—磁感应强度；D—管道直径；
v—流体速度。体积流量Q与流速v的关系为：变送器结构
变送器由测量管和转换器两部分组成