流量检测PPT课件2

《流量检测PPT课件2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流量检测PPT课件2（94页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 工业生产过程中，流体流量工业生产过程中，流体流量测量测量和和控制控制是是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。在整个过程检测仪表中，流量仪表的的基础。在整个过程检测仪表中，流量仪表的产值约占产值约占1/51/4。第三章第三章 流量检测流量检测 一、流量的基本概念一、流量的基本概念 流量流量指单位时间内流过管道某一截面的流指单位时间内流过管道某一截面的流体数量。即体数量。即瞬时流量瞬时流量。 表示方法有：质量流量表示方法有：质量流量M 和体积流量和体积流量Q 质量流

2、量质量流量M 的单位的单位:t/h、 kg/h 、 kg/s 体积流量体积流量Q的单位的单位: m3/h、 L/h、 L/min 二者的关系：二者的关系：流体的密度流体的密度M = Q 总量总量指指一定时间内流过管道某截面的流体流量一定时间内流过管道某截面的流体流量的总和。的总和。 即即累计流量累计流量。以以 t 表示时间，则流量和总量之间的关系是：表示时间，则流量和总量之间的关系是： 流量测量的方法很多流量测量的方法很多流量测量的方法很多流量测量的方法很多, , 测量原理各不相同测量原理各不相同测量原理各不相同测量原理各不相同, , 从测量方法上一般可分为三大类：从测量方法上一般可分为三大类

3、：从测量方法上一般可分为三大类：从测量方法上一般可分为三大类： 1. 1. 速度式速度式速度式速度式 2. 2. 容积式容积式容积式容积式 3. 3. 质量式质量式质量式质量式二、流量检测的主要方法和分类二、流量检测的主要方法和分类二、流量检测的主要方法和分类二、流量检测的主要方法和分类 1 1、速度式：通过测量流体在管路内的流速大、速度式：通过测量流体在管路内的流速大、速度式：通过测量流体在管路内的流速大、速度式：通过测量流体在管路内的流速大小或与流速相关的其它物理量来实现流量测量。小或与流速相关的其它物理量来实现流量测量。小或与流速相关的其它物理量来实现流量测量。小或与流速相关的其它物理量

4、来实现流量测量。 2 2、容积式：根据在单位时间内所排出流体的、容积式：根据在单位时间内所排出流体的、容积式：根据在单位时间内所排出流体的、容积式：根据在单位时间内所排出流体的固定容积数目来测量流体的流量。固定容积数目来测量流体的流量。固定容积数目来测量流体的流量。固定容积数目来测量流体的流量。 3 3、质量式：通过测量流过管路的质量为依据、质量式：通过测量流过管路的质量为依据、质量式：通过测量流过管路的质量为依据、质量式：通过测量流过管路的质量为依据来实现流量测量。来实现流量测量。来实现流量测量。来实现流量测量。第一节第一节 差压式流量计差压式流量计 差差压压式式（也也称称节节流流式式）流流

5、量量计计是是基基于于流流体体流流动动的的节节流流原原理理，利利用用流流体体流流经经节节流流装装置置时时产产生生的的压压力力差差而而实现流量测量。实现流量测量。显示仪表显示仪表Q差压变送器差压变送器节节 流流 装装置置1、节流、节流现象现象流流体体在在流流过过节节流流装装置置时时，在在节节流流装装置置前前后后的的管管壁壁处处，流流体体的的静静压压力力产产生生差差异异的的现现象象称称为为节节流流现象现象。节流装置包括节流装置包括节流件节流件和和取压装置取压装置。QP1P2 一、节流现象与流量基本方程式一、节流现象与流量基本方程式节节流流件件是是能能使使管管道道中中的的流流体体产产生生局局部部收收缩

6、缩的的元元件件，应应用用最最广广泛泛的的是是孔孔板板，其其次次是是喷喷嘴嘴、文文丘丘里管等。里管等。 2、流量基本方程式、流量基本方程式 具具有有一一定定能能量量的的流流体体，才才可可能能在在管管道道中中流流动动。流动着的流体含有两种能量流动着的流体含有两种能量静压能和动能静压能和动能。静静压压能能表表现现在在流流体体对对管管壁壁的的压压力力，动动能能表表现现在在流流体体有有流流动动速速度度。这这两两种种能能量量在在一一定定条条件件下下可可以互相转化。以互相转化。孔板前后流体孔板前后流体对管壁压力对管壁压力孔板前稳定流动孔板前稳定流动段段-截面截面流束未收流束未收缩前压力缩前压力平均流速平均流

7、速v1流束最小处流束最小处-截面截面流束最小流束最小处压力处压力平均流速平均流速v2123流速静压 根根据据流流体体力力学学中中的的伯伯努努利利方方程程和和流流体体流流动动连连续续性性方方程程，可可以以推推导导得得出出节节流流式式流流量量计计的的流流量量方方程程，也也就就是是差压和流量之间的定量关系式：差压和流量之间的定量关系式： 式式中中：为为流流量量系系数数, , 为为膨膨胀胀系系数数, , A A0 0为为节节流流件件开开孔孔面面积积,为为节节流流装装置置前前的的流流体体密密度度,P,P节流装置前后实际测得的压差节流装置前后实际测得的压差。 与与节节流流装装置置的的型型式式、取取压压方方

8、式式、流流体体流流动动状状态态（如如雷雷诺诺数数）和和管管道道条条件件等等因因素素有有关关。对对标标准准节节流流装装置置，可可从从有有关关手手册册中中查查出出；对对非非标标准准节节流流装装置置，其值要由实验方法确定。其值要由实验方法确定。 膨膨胀胀系系数数，对对于于不不可可压压缩缩性性流流体体，1；对对于于可可压压缩缩性性流流体体，则则1。应应用用时时可可以以查查阅阅有有关关手手册册而得。而得。 结结论论：流流量量与与节节流流件件前前后后压压差差的的平平方方根根成成正正比。只要测得差压比。只要测得差压（P1-P2）便可测得流量。便可测得流量。 差压式流量计分类表差压式流量计分类表 分类原则 分

9、 类 类 型 按产生差压的作用原理分类1）节流式；2）动压头式；3）水力阻力式；4）离心式；5）动压增益式；6）射流式按结构形式分类1）标准孔板；2）标准喷嘴；3）经典文丘里管；4）文丘里喷嘴；5）锥形入口孔板；6）1/4圆孔板；7）圆缺孔板；8）偏心孔板；9）楔形孔板；10）整体（内藏）孔板；11）线性孔板；12）环形孔板；13）道尔管；14）罗洛斯管；15）弯管；16）可换孔板节流装置；17）临界流节流装置按用途分类1）标准节流装置；2）低雷诺数节流装置；3）脏污流节流装置；4）低压损节流装置；5）小管径节流装置；6）宽范围度节流装置；7）临界流节流装置；二、标准节流装置二、标准节流装置

10、标准节流装置包括标准节流件和标准取压装置。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、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。尺寸、公差、光洁度、取压孔位置和使用条件等。标准节流件有：标准节流件有： 节流装置节流装置导压管导压管孔板孔板喷嘴喷嘴文丘里管文丘里管标准孔板标准孔板标准孔板标准孔板标准喷嘴标准喷嘴标准喷嘴标准喷嘴标准孔板标准孔板取压方式取压方式:角接取压法和法兰取压。角接取压法和法兰取压。标准喷嘴标准喷嘴取压方式取压方式:角接取压法。角接取压法。角角接接取取压压法法是是在在节节流流件件前前后后端

11、端面面与与管管壁壁的的夹夹角处取压，有为环室取压和单独钻孔取压两种。角处取压，有为环室取压和单独钻孔取压两种。 1管道法兰管道法兰2环室环室3孔板孔板4夹紧环夹紧环角接取压角接取压 法兰取压法兰取压方式：方式：法兰取压装置是由一对带有取压法兰取压装置是由一对带有取压法兰取压装置是由一对带有取压法兰取压装置是由一对带有取压口的法兰组成。取压口轴线距离孔板上、下端面均为口的法兰组成。取压口轴线距离孔板上、下端面均为口的法兰组成。取压口轴线距离孔板上、下端面均为口的法兰组成。取压口轴线距离孔板上、下端面均为25.4mm25.4mm（1 1英寸）。英寸）。英寸）。英寸）。 差压式流量计特点差压式流量计

12、特点 差压式流量计是一类应用最广泛的流量差压式流量计是一类应用最广泛的流量计，在各类流量仪表中其使用量占居首位。近计，在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来年来,由于各种新型流量计的问世由于各种新型流量计的问世,它的使用量它的使用量逐渐下降，但目前仍是最主要的一类流量计。逐渐下降，但目前仍是最主要的一类流量计。 优点优点: (1) 应用最多的孔板式流量计结构牢固应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能性能稳定可靠稳定可靠,使用寿命长使用寿命长; (2) 应用范围广泛应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计至今尚无任何一类流量计可与之相比拟可与之相比拟; (3) 检测件与变送器、显示仪表分别由不同检测

13、件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产厂家生产,便于规模经济生产。便于规模经济生产。 缺点缺点: (1) 测量精度普遍偏低测量精度普遍偏低; (2) 范围度窄范围度窄,一般仅一般仅3:14:1; (3) 现场安装条件要求高现场安装条件要求高; (4) 压损大压损大(指孔板、喷嘴等指孔板、喷嘴等)。应用场合应用场合: 差压式流量计应用范围特别广泛差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用的流量测量中各种对象都有应用,例如例如流体流体方面方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态工作状态方面方面:常压、高压、真空、常温、高温

14、、低温等常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面管径方面:从从50mm到到1m;流动条件流动条件方面方面:亚音速、亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的量计全部用量的1/41/3。 标标准节流装置使用条件准节流装置使用条件q流流体体应应当当清清洁洁，充充满满圆圆管管并并连续稳定地流动。连续稳定地流动。q流流体体的的雷雷诺诺数数在在104105以以上上，不发生相变。不发生相变。q管管道道必必须须是是直直的的圆圆形形截截面面，直径大于直径大于50mm。q为为保保证证流流体体在在节节流流装装置置前前后后为为稳稳定定的的流流动动

15、状状态态，在在节节流流装装置置的的上上、下下游游必必须须配配置置一一定定长长度度的的直管段。直管段。节流装置节流装置导压管导压管差压计差压计第三节第三节 转子流量计转子流量计 在在工工业业生生产产中中经经常常遇遇到到小小流流量量的的测测量量，因因流流体体的的流流速速低低，要要求求测测量量仪仪表表有有较较高高的的灵灵敏敏度度，才才能能保保证一定的精度。证一定的精度。差差压压式式流流量量计计对对管管径径小小于于50mm、低低雷雷诺诺数数的的流流体体的的测测量量精精度度是是不不高高的的。此此时时可可采采用用而而转转子子流流量量计计来来测测量量，流流量量可可小到每小时几升。小到每小时几升。转子式流量计

16、转子式流量计E:E:动画素材库动画素材库 转子式流量计转子式流量计.swf 工作原理工作原理 差差压压式式流流量量计计是是恒恒节节流流面面积积，变压降来反映流量的大小。变压降来反映流量的大小。 而而转转子子流流量量计计，采采用用的的是是恒恒压压降降、变变节节流流面面积积的的流流量量测测量量方方法。法。流量测量中转子的平衡条件是：压差力流量测量中转子的平衡条件是：压差力 =重力重力-浮力浮力 SP = （ z - f ） g V式中式中 ： S 转子的最大横截面积；转子的最大横截面积； P 转子转子前后流体的压力差；前后流体的压力差； V转子的体积；转子的体积；z 转子材料的密度；转子材料的密度

17、； f 被测流体的被测流体的密度；密度； g 重力加速度。重力加速度。 由于在测量过程中，由于在测量过程中，V 、 S 、 z、f 、g均为常数，由上式可知，均为常数，由上式可知，P也应为常数。也应为常数。 将平衡式变为：将平衡式变为：即即流流过过转转子子流流量量计计的的流流量量是是转转子子与锥形管间环隙面积与锥形管间环隙面积S0的函数。的函数。而流量基本公式为：而流量基本公式为：S02pf=QSgVPz)-(=fS0故故：转转子子流流量量计计是是以以定定压压降降、变变节节流面积法测量流量的。流面积法测量流量的。由由于于锥锥形形管管由由下下往往上上逐逐渐渐扩扩大大，所所以以S0是是转转子子浮起

18、的高度的函数。浮起的高度的函数。hS0 = k h根根据据转转子子浮浮起起的的高高度度h就就可可以以得得出被测介质的流量大小。出被测介质的流量大小。Q=kgVS)2(z -fhf 1、锥锥形形管管是是玻玻璃璃的的，直直接接目目视视转转子的位置。子的位置。 2、在在转转子子内内安安装装磁磁铁铁，锥锥形形管管外外安安装装磁磁环环随随转转子子上上下移动，触发显示。下移动，触发显示。转子位置信号的引出：转子位置信号的引出：123、在在转转子子内内安安装装磁磁铁铁，锥锥形形管管外外安安装装双双霍霍尔尔磁磁场场传传感感器器，测测出出磁磁场场的的水水平平分分量量和和垂垂直直分分量量，可确定转子位置。可确定转

19、子位置。4、在转子上方安装一导、在转子上方安装一导磁棒，使差动变压器输磁棒，使差动变压器输出随转子位置变化。出随转子位置变化。从从流流量量公公式式可可知知，流流量量值值与与被被测测流流体体密密度度有有关关。为为了了便便于于成成批批生生产产，生生产产厂厂是是在在工工业业标标准准状状态态下下（20，0.10133MPa），用水或空气进行标度。，用水或空气进行标度。q对对液液体体测测量量，仪仪表表示示值值代代表表20时水的流量值。时水的流量值。q对对气气体体测测量量，则则是是代代表表20，0.10133MPa压压力力 下下空空气的流量值。气的流量值。实实际际使使用用时时，须须对对指指示示值进行修正。

20、值进行修正。 转子流量计的转子流量计的转子流量计的转子流量计的特点特点特点特点 1 1 1 1、转子流量计主要适合于检测中小管径、较、转子流量计主要适合于检测中小管径、较、转子流量计主要适合于检测中小管径、较、转子流量计主要适合于检测中小管径、较低雷诺数的中小流量；低雷诺数的中小流量；低雷诺数的中小流量；低雷诺数的中小流量； 2 2 2 2、流量计结构简单，使用方便，工作可靠，、流量计结构简单，使用方便，工作可靠，、流量计结构简单，使用方便，工作可靠，、流量计结构简单，使用方便，工作可靠，仪表前直管段长度要求不高；仪表前直管段长度要求不高；仪表前直管段长度要求不高；仪表前直管段长度要求不高；

21、3 3 3 3、转子流量计必须垂直安装，流体流向必须、转子流量计必须垂直安装，流体流向必须、转子流量计必须垂直安装，流体流向必须、转子流量计必须垂直安装，流体流向必须自下而上；自下而上；自下而上；自下而上； 4 4 4 4、流流流流量量量量计计计计的的的的基基基基本本本本误误误误差差差差约约约约为为为为仪仪仪仪表表表表量量量量程程程程的的的的土土土土2 2 2 2，量程比可达，量程比可达，量程比可达，量程比可达10101010：1 1 1 1 5 5 5 5、流流流流量量量量计计计计的的的的测测测测量量量量精精精精度度度度易易易易受受受受被被被被测测测测介介介介质质质质密密密密度度度度、粘粘粘

22、粘度度度度、温温温温度度度度、压压压压力力力力、纯纯纯纯净净净净度度度度、安安安安装装装装质质质质量等的影响。量等的影响。量等的影响。量等的影响。气远转子流量计气远转子流量计E:E:动画素材库动画素材库 气远转子流量计气远转子流量计.swf电远传浮子流量计电远传浮子流量计E:E:动画素材库动画素材库 电远传浮子流量计电远传浮子流量计.avi第三节第三节 漩漩涡流量计涡流量计 利利用用流流体体遇遇到到阻阻碍碍物物后后产产生生的的旋旋涡涡来来测测量量流流量量。可可以以用用来来测测量量管管道道中中的的液液体体、气气体体和和蒸蒸汽汽的的流流量量。旋旋涡涡式式流流量量计计有有两两类类：旋旋进进型型旋旋涡

23、涡流流量量计计和和卡卡曼曼型型旋涡流量计（常称涡街流量计）。旋涡流量计（常称涡街流量计）。旋进型旋进型卡曼型卡曼型涡街流量计测量原理涡街流量计测量原理在在管管道道中中垂垂直直插插入入一一个个非非流流线线形形的的柱柱状状物物，流流体体受受到到阻阻碍碍物物阻阻挡挡时时，会会在在阻阻碍碍物物的的下下游游处处产产生生两两列列平平行行、且且上上下下交交替替出出现现的的旋旋涡涡。因因为为这这些些旋旋涡涡有有如如街街道道旁旁的的路路灯灯，故故有有“涡涡街街”之之称称，此此现现象象首首先先被卡曼（被卡曼（Karman）发现，也称作发现，也称作“卡曼涡街卡曼涡街”。漩涡流量计漩涡流量计E:E:动画素材库动画素材

24、库 漩涡流量计漩涡流量计.swf实实验验表表明明，当当两两列列旋旋涡涡的的间间距距h和和同同列列相相邻邻两两个个旋旋涡涡之之间间的的距距离离 l 之之比比能能满满足足hl0.218时时，所所产产生的涡街是稳定的。满足如下关系：生的涡街是稳定的。满足如下关系：式中：式中： f 单侧旋涡发生频率单侧旋涡发生频率St 斯特劳哈尔系数斯特劳哈尔系数v 流体平均流速流体平均流速d 圆柱体直径圆柱体直径 v公公式式表表明明， St 为为常常数数时时，单单侧侧旋旋涡涡的的发发生生频频率率 f 与流体平均流速与流体平均流速v成正比成正比。v测得测得 f 便可算出体积流量便可算出体积流量QQ = A1v = A

25、1Stfd A1管道中旋涡发管道中旋涡发生体处流通截面积。生体处流通截面积。 A1 A1q旋旋涡涡流流量量计计的的特特点点是是精精确确度度高高、测测量量范范围围宽宽、没没有有运运动部件、压力损失小。动部件、压力损失小。旋涡频率的检测旋涡频率的检测 旋涡频率的检测方法很多。如：热敏检测法旋涡频率的检测方法很多。如：热敏检测法 、超声波检测法、电容检测法、应力检测法等。超声波检测法、电容检测法、应力检测法等。 这这些些方方法法都都是是利利用用旋旋涡涡的的局局部部压压力力、密密度度、流流速速等等的的变变化化作作用用于于敏敏感感元元件件，产产生生电电信信号号，再再经经放放大整形，得到脉冲信号输出。例大

26、整形，得到脉冲信号输出。例1：热敏检测法热敏检测法如如图图所所示示，圆圆柱柱内内腔腔中中心心安安装装一一铂铂电电阻阻，通通以以电电流流时时产产生生热热量量，使使内内腔腔温温度度高高于于腔腔外外。当当流流体体产产生生旋旋涡涡时时，产产生生旋旋涡涡的的一一侧侧流流体体流流速速低低，静静压压高高，一一部部分分流流体体由由导导压压孔孔进进入入内内腔腔，向向未未产产生生旋旋涡涡的的一一侧侧流流出出，带带走走一一部部分分热热量量，铂铂丝丝温温度度降降低低，电电阻阻减减小。每产生一个旋涡，铂电阻就变小一次。小。每产生一个旋涡，铂电阻就变小一次。 测测量量出出铂铂电电阻阻变变化化的的频频率率就就测测定定了了旋

27、旋涡涡频频率，也就测得了流量。率，也就测得了流量。 铂铂丝丝阻阻值值的的变变化化频频率率，采采用用一一个个不不平平衡衡电电桥桥进进行行转转换换，经经放放大大和和整整形形，再再变变换换成成直直流流电电流流信信号号输输出出，供供显显示示，累累积积流量或进行自动控制。流量或进行自动控制。铂电阻丝铂电阻丝电桥输出信号频率电桥输出信号频率fv= 2f例例2：超声波检测法超声波检测法如如图图所所示示，A为为发发射射换换能能器器，发发射射出出超超声声波波。B为为接接收收换能器，接收换能器，接收A发射的超声波。发射的超声波。 由由于于旋旋涡涡的的旋旋转转方方向向、压压力力和和流流体体密密度度的的周周期期变变化

28、化，导导致致了了对对超超声声波波的的折折射射、反反射射和和吸吸收收等等效效应应，而而形形成成了了对对超超声声波波束束的的调调制制作作用用，这这时时B所所接接收收到到的的不不再再是是一一个个等等幅幅波波信信号号，其其幅幅度度变变化化的的次次数数与与旋旋涡涡个数一致，从而测得流速的大小。个数一致，从而测得流速的大小。第四节第四节 质量流量计质量流量计一、一、 概概 述述 速度速度式、容积式、容积式式流量计，测流量计，测的是的是体积流体积流量。流体体积受其温度、压力等参数的影响，量。流体体积受其温度、压力等参数的影响，会会带来测量误差。另外，带来测量误差。另外，在实际生产中，由于要对在实际生产中，由

29、于要对产品进行质量控制、对生产过程中各种物料混合产品进行质量控制、对生产过程中各种物料混合比率进行测定、成本核算以及对生产过程进行自比率进行测定、成本核算以及对生产过程进行自动调节等，动调节等，需要的是需要的是质量流量。质量流量。二二、质量流量计的分类、质量流量计的分类 1、间接式质量流量计、间接式质量流量计 根据质量流量与体积流量的关系根据质量流量与体积流量的关系, 测出体积流量再测出体积流量再乘被测流体的密度的间接质量流量传感器。乘被测流体的密度的间接质量流量传感器。 如工程上常用的采取温度、如工程上常用的采取温度、 压力自动补偿的补偿压力自动补偿的补偿式质量流量传感器。主要方法有：式质量

30、流量传感器。主要方法有： （1）流速）流速密度补偿法密度补偿法 （2）压差）压差密度补偿法密度补偿法 （3）压差）压差流速补偿法流速补偿法流速流速密度补偿法密度补偿法压差压差密度补偿法密度补偿法压差压差流速补偿法流速补偿法间接式质量流量测量方法间接式质量流量测量方法2、直接式质量流量计、直接式质量流量计 直接测量流体质量流量的直接式质量流量传直接测量流体质量流量的直接式质量流量传感器感器, 如热式、惯性力式、动量矩式质量流量传如热式、惯性力式、动量矩式质量流量传感器等。感器等。 直接法测量具有不受流体的压力、温度、粘直接法测量具有不受流体的压力、温度、粘度等变化影响的优点度等变化影响的优点,

31、是一种正在发展中的质量是一种正在发展中的质量流量传感器。流量传感器。 质量流量计结构比较复杂，只用于压力变化质量流量计结构比较复杂，只用于压力变化较大的可压缩流体。较大的可压缩流体。1 1 1 1、基本工作原理：、基本工作原理：、基本工作原理：、基本工作原理： 将充水将充水将充水将充水软软管（水不流管（水不流管（水不流管（水不流动动）两端）两端）两端）两端悬悬挂，挂，挂，挂，使其中段下垂成使其中段下垂成使其中段下垂成使其中段下垂成U U U U形，静止形，静止形，静止形，静止时时，U U U U形的形的形的形的两管两管两管两管处处于同一平面，并垂直于地面，于同一平面，并垂直于地面，于同一平面，

32、并垂直于地面，于同一平面，并垂直于地面，左右左右左右左右摆时摆时，两管同，两管同，两管同，两管同时时弯曲，仍然保持弯曲，仍然保持弯曲，仍然保持弯曲，仍然保持在同一曲面。在同一曲面。在同一曲面。在同一曲面。 三、科里奥利力质量流量计简介三、科里奥利力质量流量计简介三、科里奥利力质量流量计简介三、科里奥利力质量流量计简介若若若若将将将将软软管管管管与与与与水水水水源源源源相相相相接接接接，使使使使水水水水由由由由一一一一端端端端流流流流入入入入，从从从从另另另另一一一一端端端端流流流流出出出出（如如如如图图b b b b和和和和c c c c）。当当当当U U U U形形形形管管管管受受受受外外外

33、外力力力力作作作作用用用用向向向向左左左左右右右右摆摆动动时时，它它它它将将将将发发生生生生扭扭扭扭曲曲曲曲。扭扭扭扭曲曲曲曲的的的的方方方方向向向向总总是是是是出出出出水水水水侧侧侧侧的的的的摆动摆动要早于入水要早于入水要早于入水要早于入水侧侧。 随随着着质质量量流流量量的的增增加加，这种种现象象变得得更更加加明明显，出出水水侧摆动相位超前于入水相位超前于入水侧更多。更多。 这就就是是科科氏氏力力质量量流流量量的的检测原原理理，它它利利用用两两管管的的振振动动（摆动）相相位位差差来来反反映映流流经该U U形形管管的的质量流量。量流量。2、科里奥利力质量流量计、科里奥利力质量流量计 利用科氏力

34、构成的质量流量利用科氏力构成的质量流量计，有直管、弯管、单管、双计，有直管、弯管、单管、双管等多种形式。管等多种形式。现场显示远传质量流量计现场显示远传质量流量计 换换能能器器A A在在外外加加交交变变电电压压作作用用下下产产生生交交变变力力，使使两两根根U U形形管管彼彼此此一一开开一一合合地地振振动动，相相当当于于两两根根软软管管按按相相反反方方向向不不断断摆摆动动，换换能能器器B B和和C C用用来来检检测测两两管管的的振振动动情情况况。由由于于B B处处于于进进口口侧侧，C C处处于于出出口口侧侧，则则根根据据出出口口侧侧振振动动相相位位超超前前于于进进口口侧侧的的规规律律，C C输输

35、出出的的交交变变信信号号的的相相位位将将超超前前于于B B某某个个相相位位。此此相相位位差差的的大大小小与与质质量量流流量成正比。量成正比。 若若将将这这两两个个交交流流信信号号相相位位差差经经电电路路进进一一步步转转换换成成直流直流4 420mA20mA等标准信号，就成为质量流量变送器。等标准信号，就成为质量流量变送器。 双弯管型是最常见的。双弯管型是最常见的。它由两根金属它由两根金属U形管组成，形管组成，其端部连通并与被测管路相连。这样流体可以同时在其端部连通并与被测管路相连。这样流体可以同时在两个两个U形管内流动。形管内流动。在两管的中间在两管的中间A、B、C三处各装三处各装有一组压电换

36、能器。有一组压电换能器。一、一、靶式流量计靶式流量计使使用用悬悬在在管管道道中中央央的的靶靶作作为为节节流流元元件件，流流体体作作用用于于靶靶上上的的推推力力与与流流速速有有定定值值关关系系。推推力力F 经经杠杠杆杆引出，由力平衡变送器测出。引出，由力平衡变送器测出。第五节第五节 其他流量计其他流量计电电动动靶靶式式流流量量变变送送器器靶式流量计靶式流量计.swf E:E:动画素材库动画素材库 靶式流量计靶式流量计.swf理理论论分分析析及及实实验验证证明明，流流体体作作用用于于靶靶上上的的推推力力F 与与流体流速流体流速 v 的平方成正比的平方成正比式中式中: k靶的推力系数；靶的推力系数；

37、Sd 靶的受力面积；靶的受力面积； 流体比重；流体比重； g 重力加速度；重力加速度； v 靶与管璧间环形间隙靶与管璧间环形间隙中流体平均流速中流体平均流速 式中，式中，流量系数流量系数v和差压式流量计相似，流量和力是开方关系。和差压式流量计相似，流量和力是开方关系。v可可用用于于较较小小的的雷雷诺诺数数状状态态，特特别别是是于于高高粘粘度度的的流体，如重油、沥青等的流量测量。流体，如重油、沥青等的流量测量。v精度为精度为23%。则则而通过管道的体积流量而通过管道的体积流量 Q=S0vS0Sd二、二、 椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计椭椭圆圆齿齿轮轮流流量量计计是是利利用用两两个个相相互互啮啮合合

38、的的椭椭圆圆形齿轮在流体的推动下，连续转动来测流量的。形齿轮在流体的推动下，连续转动来测流量的。当当流流体体要要流流过过椭椭圆圆齿齿轮轮时时，进进口口侧侧压压力力p1大大于于出出口口侧侧压压力力p2，在在此此压压力力差差的的作作用用下下，产产生生作作用用力力矩使椭圆齿轮转动。矩使椭圆齿轮转动。 图图（a）位位置置时时，由由于于p1 p2，所所产产生生的的合合力力矩矩使使A轮顺时针方向转动。轮顺时针方向转动。A带动带动B转动。转动。 转至（转至（b）位置，位置，A轮与轮与B轮均为主动轮。轮均为主动轮。 转至（转至（c）位置，合力矩使位置，合力矩使B轮带动轮带动A轮转动。轮转动。 A 、B轮轮转转

39、动动时时，连连续续将将半半月月形形容容积积内内的的流流体体排出。排出。椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计工作过程工作过程E:E:动画素材库动画素材库 椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计. .swfswf 此此图图表表示示椭椭圆圆齿齿轮轮转转动动了了1/4周周的的情情况况，其其排排出出的的流流体体为为一一个个半半月月形形容容积积V0。所所以以，椭椭圆圆齿齿轮轮每每转转一一周周所所排排出出的的被被测测介介质质量量为为半半月月形形容容积积的的4倍倍。故通过椭圆齿轮流量计的体积流量故通过椭圆齿轮流量计的体积流量Q为：为： Q = 4nV0 n齿轮转速齿轮转速 如果累计齿轮转速，则得到体积总量。如果累计齿轮转速，则

40、得到体积总量。V0q特点特点由由于于椭椭圆圆齿齿轮轮流流量量计计是是基基于于容容积积式式原原理理测测量量的的，与与流流体体的的粘粘度度、密密度度、雷雷诺诺数数等等参参数数无无关关。因因此此，安安装装时时不不需需要要有有直直管管段段，对对流流体体的的流流动动状状态态无无要要求求，特特别别适适用用于于高高粘粘度度介介质质的的流流量量测测量量。测测量量精精度度高高，最高可达最高可达0.1%。椭椭圆圆齿齿轮轮流流量量计计的的使使用用温温度度不不能能过过高高，否否则则可可能能使使齿齿轮轮膨膨胀胀卡卡死死。另另外外被被测测流流体体中中不不能能含含有有固固体体颗颗粒粒，否否则则会会引引起起齿齿轮轮磨损以至损

41、坏。磨损以至损坏。E:E:动画素材库动画素材库 腰轮流量计腰轮流量计. .swfswf腰轮流量计（罗茨流量计）腰轮流量计（罗茨流量计）腰轮流量计腰轮流量计测量原理测量原理 腰形轮每转动一周，就把转子与壳体之间所构成的具腰形轮每转动一周，就把转子与壳体之间所构成的具腰形轮每转动一周，就把转子与壳体之间所构成的具腰形轮每转动一周，就把转子与壳体之间所构成的具有一定容积的计量室流体的四倍体积，从流入口送到流出口。有一定容积的计量室流体的四倍体积，从流入口送到流出口。有一定容积的计量室流体的四倍体积，从流入口送到流出口。有一定容积的计量室流体的四倍体积，从流入口送到流出口。 腰轮流量计 腰轮流量计是一

42、种容积式流量测量仪表，腰轮流量计是一种容积式流量测量仪表，腰轮流量计是一种容积式流量测量仪表，腰轮流量计是一种容积式流量测量仪表，用以测量封闭管中流体的体积流量。用以测量封闭管中流体的体积流量。用以测量封闭管中流体的体积流量。用以测量封闭管中流体的体积流量。 就地显示累积流量，并有远传输出接就地显示累积流量，并有远传输出接就地显示累积流量，并有远传输出接就地显示累积流量，并有远传输出接口，与相应的光电式电脉冲转换器和流量口，与相应的光电式电脉冲转换器和流量口，与相应的光电式电脉冲转换器和流量口，与相应的光电式电脉冲转换器和流量积算仪配套，可进行远程测量，显示和控积算仪配套，可进行远程测量，显示

43、和控积算仪配套，可进行远程测量，显示和控积算仪配套，可进行远程测量，显示和控制。制。制。制。 精度高，重复性好，范围度大，对流精度高，重复性好，范围度大，对流精度高，重复性好，范围度大，对流精度高，重复性好，范围度大，对流量计前后直管段要求不高。量计前后直管段要求不高。量计前后直管段要求不高。量计前后直管段要求不高。 适用较高粘度流体，流体粘度变化对适用较高粘度流体，流体粘度变化对适用较高粘度流体，流体粘度变化对适用较高粘度流体，流体粘度变化对示值影响较小。示值影响较小。示值影响较小。示值影响较小。 适用无腐蚀性能的流体，如原油，石适用无腐蚀性能的流体，如原油，石适用无腐蚀性能的流体，如原油，

44、石适用无腐蚀性能的流体，如原油，石油制品油制品油制品油制品( ( ( (柴油，润滑油等柴油，润滑油等柴油，润滑油等柴油，润滑油等) ) ) )。三、三、涡轮流量计涡轮流量计在在测测量量管管道道内内，安安装装一一个个可可以以自自由由转转动动的的涡涡轮轮，当当流流体体通通过过时时，流流体体的的动动能能使使涡涡轮轮旋旋转转。流流体体的的流流速速越大，越大，涡涡轮转速也就越高。轮转速也就越高。因因此此，测测出出涡涡轮轮的的转转速速或或转转数数，就就可可确确定定流流过过管管道道的的流流体体流流量量或或总总量量。日日常常生生活活中中使使用用的的某某些些自自来来水水表表、油油量量计计等等，都都是是利利用用这

45、这种种原原理理制制成成的的，都都属于速度式仪表。属于速度式仪表。涡轮流量计涡轮流量计E:E:动画素材库动画素材库 涡轮流量计涡轮流量计.swf涡涡轮轮上上的的螺螺旋旋形形叶叶片片用用高高导导磁系数的不锈钢材料制成。磁系数的不锈钢材料制成。导导流流器器用用以以稳稳定定流流体的流向体的流向外外壳壳由由非非导导磁磁的的不不锈钢制成锈钢制成涡轮流量计的工作过程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。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高导磁性的涡轮叶片就周期性地扫过磁钢底部，使磁路的磁地扫过磁钢

46、底部，使磁路的磁阻发生周期性的变化，线圈中阻发生周期性的变化，线圈中的磁通量也跟着发生周期性的的磁通量也跟着发生周期性的变化，线圈中便感应出脉冲电变化，线圈中便感应出脉冲电信号。其频率与涡轮的转速成信号。其频率与涡轮的转速成正比，即与流量成正比。正比，即与流量成正比。NS输出脉冲频率输出脉冲频率 f 与被测流量与被测流量 Q 之间的关系：之间的关系： f = NQ N仪表常数仪表常数NS插入式插入式q特点特点涡涡轮轮转转速速不不用用轴轴输输出出，没没有有齿齿轮轮传传动动误误差差和和密密封封问问题题，因因而而涡涡轮轮流流量量计计测测量量精精度度高高（可可达达0.2级级），耐耐高压（静压可达高压（

47、静压可达50MPa）。）。输输出出信信号号为为频频率率信信号号，不不易易受受干扰，便于远传干扰，便于远传 。要要求求流流体体清清洁洁，安安装装时时，应应加加装过滤器，且前后要有一定的直管段。装过滤器，且前后要有一定的直管段。四四、电磁流量计电磁流量计在在流流量量测测量量中中，当当被被测测介介质质是是具具有有导导电电性性的的液液体介质时，可以应用电磁感应的方法来测量流量。体介质时，可以应用电磁感应的方法来测量流量。工作原理工作原理在在管管道道两两侧侧安安放放磁磁铁铁，流流动动的的液液体体当当作作切切割割磁磁力力线线的的导导体体，产产生生的的感感应应电电动动势势与与流流体体的的流流速速成成正正比比

48、关关系系。当当磁磁感感应应强强度度B不不变变、管管道道直直径径一一定定时时，流流体体切切割割磁磁力力线线而而产产生生的的感感应应电电势势E的的大大小小仅仅与与流流体体的的流流 v 速有关。速有关。电磁流量计电磁流量计E:E:动画素材库动画素材库 电磁流量计电磁流量计.swf式中：式中： Ex 感应电势；感应电势； B 磁磁 感感 应应 强强 度度 ； D 管道直径；管道直径； v 流体速度。流体速度。当当BD一定一定时，感应电势感应电势E与流速与流速v成正比。成正比。 感应电势的方向由右手定则判断，其大小为：感应电势的方向由右手定则判断，其大小为： 体积流量体积流量Q与流速与流速v的关系为：的

49、关系为：将将 v= E/BD代入可得：代入可得：感应电势感应电势E与被测流与被测流量量qv成正比关系。成正比关系。qvvD变送器结构变送器结构 变变送送器器由由测测量量管管和和转转换换器两部分组成。器两部分组成。 测测量量管管两两侧侧分分别别绕绕有有马马鞍形的励磁线圈。鞍形的励磁线圈。 为为了了避避免免直直流流磁磁场场产产生生的的直直流流感感应应电电势势使使电电极极周周围围导导电电液液体体电电解解，导导致致电电极极表表面面极极化化，而而减减小小感感应应电电势势，一般采用交流励磁。一般采用交流励磁。为为了了避避免免磁磁力力线线被被测测量量管管的的管管壁壁短短路路，并并使使测测量量导导管管在在磁磁

50、场场中中尽尽可可能能地地降降低低涡涡流流损损耗耗，测测量量导导管管应应由由非非导导磁磁的的高高阻阻材材料料制制成成，如如不不锈锈钢钢。但但内内壁壁必必须须涂涂一一层绝缘衬里，如环氧树脂。以防止感应电势被短路。层绝缘衬里，如环氧树脂。以防止感应电势被短路。优点：优点：测量导管内无任何阻碍物，因而被测流体的压测量导管内无任何阻碍物，因而被测流体的压力损失很小。力损失很小。可以测量各种导电液体的流量，如酸、碱、盐可以测量各种导电液体的流量，如酸、碱、盐溶液，流体可以含有固体颗粒、悬浮物或纤维等。溶液，流体可以含有固体颗粒、悬浮物或纤维等。输出信号与流量之间的关系不受流体的物理性输出信号与流量之间的关

51、系不受流体的物理性质（例温度、压力、粘度等）变化和流动状态的影质（例温度、压力、粘度等）变化和流动状态的影响。响。测量响应速度快，可用来测量脉动流量。测量响应速度快，可用来测量脉动流量。由由于于感感应应电电势势数数值值很很小小，后后级级采采用用高高放放大大倍倍数数的的放放大大器器，很很容容易易受受外外界界电电磁磁场场干干扰扰的的影响。影响。缺点缺点只只能能用用来来测测量量导导电电液液体体的的流流量量，要要求求导导电电率率不不小小于于水水的的导导电电率率。不不能能测测量量气气体体、蒸蒸汽汽及及石石油油制品等的流量。制品等的流量。五、超声波流量计五、超声波流量计 超声波流量测量属于非接触式测量。它

52、通过发射超声波流量测量属于非接触式测量。它通过发射超声波，穿过流动的流体，被接收后，经过信号处理超声波，穿过流动的流体，被接收后，经过信号处理反映出流体的流速。根据流速便能算出流量。反映出流体的流速。根据流速便能算出流量。 超声波的测量有多种不同的方式。如：传播时间超声波的测量有多种不同的方式。如：传播时间法、旋涡法、多普勒效应法等。法、旋涡法、多普勒效应法等。传播时间法传播时间法 根据声波在流体中的传播速度顺流时会增大、根据声波在流体中的传播速度顺流时会增大、逆流时会减小的原理测流速。检测方法有：逆流时会减小的原理测流速。检测方法有： 时差法时差法测超声波在顺流、逆流时的传播时间差测超声波在

53、顺流、逆流时的传播时间差 相位差法相位差法测超声脉冲在顺流、逆流时的相位差测超声脉冲在顺流、逆流时的相位差 频差法频差法测超声脉冲在顺流、逆流时的重复频率测超声脉冲在顺流、逆流时的重复频率v v 因频差法可以不受声速变化影响，使用较多。因频差法可以不受声速变化影响，使用较多。v v超声波流量计的原理超声波流量计的原理E:E:动画素材库动画素材库 超声波流量计的原理超声波流量计的原理. .swfswf频差法原理频差法原理 根据超声脉冲在顺流、逆流时的重复频率差测量根据超声脉冲在顺流、逆流时的重复频率差测量流速。顺流发射的一组换能器和逆流发射的一组换能流速。顺流发射的一组换能器和逆流发射的一组换能

54、器各自组成发射器各自组成发射接收的闭路循环系统。测量时由发接收的闭路循环系统。测量时由发射换能器发射一个脉冲，经过流体传播，被接收换能射换能器发射一个脉冲，经过流体传播，被接收换能器接收放大后，再送至发射换能器发射第二个脉冲。器接收放大后，再送至发射换能器发射第二个脉冲。如此循环，两组发射如此循环，两组发射接收的循环频率分别为接收的循环频率分别为v v频率差法测量流量的原理频率差法测量流量的原理E:E:动画素材库动画素材库 频率差法测量流量的原理频率差法测量流量的原理.swf 可见，只要测出一定时间内两组闭路循环系统可见，只要测出一定时间内两组闭路循环系统的脉冲循环频率之差，就可测得流速。而流

55、速乘以的脉冲循环频率之差，就可测得流速。而流速乘以管道截面积则得流量。管道截面积则得流量。两组频率差值为两组频率差值为则流速则流速特点：特点：v超超声声波波流流量量计计属属非非接接触触式式测测量量，不不会会影影响响被被测测流流体体的的流流动动状状况况。测测量量液液体体流流量量精精度度可可达达0.2级级，测测量气体流量精度可达量气体流量精度可达0.5级。量程范围可达级。量程范围可达201。v要要求求流流体体清清洁洁，以以避避免免对对超超声声波波束束的的干干扰扰。测测量量管管前前后后要要有有足足够够长长的的直直管管段段，以以保保证证流流速速均匀。均匀。小结小结流量测量流量测量质质量量流流量量体体积积流流量量 总总量量 差压式流量计差压式流量计转子流量计转子流量计电磁流量计电磁流量计涡轮流量计涡轮流量计涡街流量计涡街流量计椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计靶式流量计靶式流量计超声波流量计超声波流量计本章作业：本章作业：本章作业：本章作业：P45 P45 P45 P45 习题与思考题习题与思考题习题与思考题习题与思考题2-62-62-62-6，9 9 9 9，10101010，13-1613-1613-1613-16