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1、过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统一、概述 流量是指单位时间内流动介质流经管道 （或通道，统称流道）中某截面的数量 ，也称瞬时流量。而在某一段时间内流 过的流体总和，即瞬时流量在某一段时 间内的累积值，称为累积流量 过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 体积流量单位为 质量流量单位为过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 流量检测方法的分类 体积流量 直接法 （容积法）直接测出在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不 断地进行度量，以排出流体固定容积数来计算流 量。椭圆齿轮腰轮刮
2、板旋转活塞 精度较高过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五节 流量检测仪表 间接法 （速度法） 测量平均流速 节流式 力学 转子 力学 涡轮 力学 电磁 电学 超声波 声学 涡街 力学 热线风速 热学 激光多普勒 光学过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 质量流量 直接式：涡轮转矩式质量流量计科里奥利质量流量计 间接式：差压流量计与密度计组合差压流量计与速度流量计组合靶式流量计与速度流量计组合 补偿：用压力、温度补偿过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统二、节流式流量计 根据节流原理，当流体流经节流元件（
3、阻力件）时，在节流元件两端产生差压 ，该差压的大小与流量（流速）成正比 。 作为流量测量的节流元件有标准节流元 件和特殊节流元件，其中标准节流元件 有标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 检测原理（主要讨论标准孔板的原理） 设流体在水平管中沿轴线方向稳定流动，流 体不对外作功，和外界没有热量交换，流体 本身也没有稳定变化。对于不可压缩理想流 体，则根据伯努利方程设md/D，收缩系数A2/A0则过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统因为流束最小截面2的位置随流速而变，实际取压点的位置是固定的
4、，当用固定取压点处 ，代替 ， 时，需引入一个取压系数则令 ，流量系数为：过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统于是流体流量为：流量方程式中的流量系数也可用流出系数 C来代替，C的定义是式中 渐近速度系数显然C是实际流量系数与取和 均为1的流 量系数的比值。这样把收缩系数和取压系 数的影响统一归到一个参数流出系数C过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统对于可压缩流体， 则引入一个膨胀系数 流量方程式的讨论 流量系数（或流出系数C）与节流元件形式（m）、取压方式、Re， 管道情况等有关过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪
5、表与装置第五章 流量检测仪表与系统 取压方式取压方式(即取压点的位置)不同,流量系数不同 ，目前主要的取压方式有：角接取压、法兰取压 、取压法 雷诺数 表示了流体的流动状态，对于给定的流体和流动 条件，它反映了流体的流动速度过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 直径比只要直径比值一定，则流量系数只是雷诺数的函数 管壁粗糙度 对于标准孔板的流量系数，角接取压法是在相对平均粗糙度K/D3810的管道中测定的，法兰取压法和 取压法是在K/D1010的管道中测定的，其中是管道内壁绝对平均粗糙度 K是管道内壁绝对平均粗糙度过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与
6、装置第五章 流量检测仪表与系统 可膨胀系数对可压缩流体，需进行修正。对于标准节流装置，与 ，有关 节流件的开孔面积 与材料的热膨胀系数管道和孔板的开孔直径一般是在20时的值，当稳定发生变化时，其直径也要变化。孔板：管道：过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 流体密度流量方程式中所用的密度是指被测介质在节流元件前的工作状态（温度、压力）下的值。当工作时实际流体密度与设计时不同时，应进行修正 式中在右上角加“”的符号表示实际工作状态下的密度和流量，无上标“”的表示设计值过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 压力损失流体通过
7、节流元件时，一部分能量用来克服 摩擦阻力和消耗在节流件后形成涡流上，而 通过节流元件流体的静压力并不能完全恢复 ，可按下式估算：说明越小， 越大过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 标准节流装置 节流装置包括节流件、取压装置和符合要 求的前、后直管段 标准节流件孔板 按照国际GB262493规定 标准取压装置 直流段孔板流量计过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 节流式流量计（特点） 结构简单，工作可靠 管径D501000mm 量程比3：1 几乎能测各种工况下的介质，但不能有脏污物，流体必须是牛顿流体标准孔板过程检测系
8、统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 标准节流装置的设计与计算 已知管道内径，节流件开孔直径，取压方式 ，被测流体参数等必要条件，根据所测得的 差压值，计算被测流体的流量 已知管道内径，被测流体参数，预计的流量 范围以及其他必要条件，要求选择适当的流 量标尺上限、差压上限、节流装置的形式， 并确定节流件的开孔直径 过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统三、转子流量计又称恒压降变面积流量计，适用于中小流量。 检测原理 流体在锥形管中自下而上流动，其中的浮子（转子）将稳定在某一个位置模型演示过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与
9、装置第五章 流量检测仪表与系统 对浮子受力分析：A0环状流通面积；Af浮力面积（最大） C阻力系数过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 对流量方程各参数的讨论 流量系数 流量系数与锥形管的锥度，浮子的几何形状 以及被测流体的雷诺数等因素有关 流体密度流量刻度与流体密度有关，出厂时流体是用 在标准状态（20，760mmHg）下用水和空 气进行标定的，若使用的流体密度不一样， 需要进行刻度修正过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 信号转换转子流量计根据显示方式的不同可分为 两类： 直接指示型的转子流量计 电远传转子流量计转
10、子流量计转子流量计过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 转子流量计的特点 主要适用于中小管径、较低雷诺数的中小流 量的检测； 结构简单，使用方便，工作可靠，仪表前直 管段长度要求不高； 基本误差约为仪表量程的12%，量程比 可达101； 易受工作介质密度，粘度，纯净度等影响过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统四、涡街流量计 涡街流量计也称漩涡流量计 漩涡流量计有两种：一种是应用自然振 荡的卡门漩涡列原理而制成的称为卡门 漩涡流量计；另一种是应用强迫振荡的 漩涡旋进原理而制成的称为旋进式漩涡 流量计过程检测系统检测控制仪
11、表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 检测原理（卡门漩涡流量计） 若在流体中垂直于流向放置一个圆柱体或棱 柱体，在它下游两侧就会交替出现漩涡，两 侧漩涡的旋转方向相反，并轮流地从柱体上 分离出来，这两排平行的非对称的漩涡列称 为卡门涡街。 漩涡发生体是漩涡流量计的核心。漩涡发生 体的形状主要有圆柱形、方柱形和三角柱形 ，也有组合式的。过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五节 流量检测仪表 漩涡频率的检测 漩涡频率的检测有很多，一般与漩涡发生体 形状有关 热电丝圆柱体 热敏电阻三角柱 压电元件组合式 超声波检测元件三角柱过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装
12、置第五章 流量检测仪表与系统 涡街流量计的特点 精度高 0.21.0%。 量程比100：120：1。 几乎不受流体性质变化的影响 结构简单。 频率输出，便于数字化测量，f与v成正比涡街和旋进流量计过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统五、电磁流量计 检测原理：基于电磁感应定律当导电流体（相当于导体）在磁场中作垂直 于磁场方向流动而切割磁力线时，在两电极 上也会产生感应电势，其方向由右手定则判 断，其大小为：因为 ，则k是仪表常数过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 电磁流量计的结构 磁路系统：直流磁场简单，但使管道中的导
13、 电液体电解、电极极化常采用交流B Bmsint交变磁场按励磁绕组不同主要有两 种结构：集中绕组；分组绕组式。 测量管：用不导磁，低导电率，低导热率 具有一定强度，让被测流体通过，不锈钢 、玻璃钢、高强度塑料过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 电极：测量感应电势 衬里：直接接触被测介质，主要作用是增加测 量管的耐磨与耐蚀性，防止感应电势被金属测 量管管壁短路 外壳：一般用铁磁材料制成，它是保护励磁线 圈的外罩，并可隔离外磁场的干扰 转换电路：流体流动产生的感应电势十分微弱 ，而且各种干扰因素的影响也很大，转换电路 的目的是将感应电势放大并能抑制主要的干扰
14、 信号 过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 电磁流量计的转换电路 主要由前置放大、差动交流放大、高通 滤波、采样电路和差动直流放大等部分 组成 采样电路电磁流量计信号转换电路框图差动 直流 放大高通 滤波差动 交流 放大前 置 放 大过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 电磁流量计的特点： 测量导管中无可动部件，压力损失小，并可 测含有杂物、悬浮物等流体的流量。 只要流体导电，结果与流体的温度、压力、 密度、粘度无关。 量程比较宽10：1。 反应速度快，可测脉动流量。电磁流量计过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统四、容积式流量计 常见的容积式流量计有：椭圆齿轮流量 计、腰轮(罗茨)流量计、刮板流量计、活 塞式流量计、湿式流量计及皮囊式流量 计等 它是使被测流体充满具有一定容积的空 间，然后再把这部分流体从出口排出过程检测系统检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置第五章 流量检测仪表与系统 检测原理 流量计内部有12个转
