1、1第三節(jié) 流量檢測及儀表流量是指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時流量。在某一段時間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時流量在某一段時間內(nèi)的累計值，稱為總量。表示方法：質(zhì)量流量M（t/h、kg/h、kg/s）體積流量Q （m3/h、L/h、L/min） M=Q測量流體流量的儀表一般叫流量計；測量流體總量的儀表常稱為計量表。一、概述第1頁，共36頁。2流量計的分類1速度式流量計測量流體在管道內(nèi)的流速，用過流面積換算成流量。 例如差壓式流量計、轉(zhuǎn)子流量汁、電磁流量計、渦輪流量計等。 2容積式流量計 以單位時間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)量作為測量依據(jù)。 例如橢圓齒輪流量計、活塞式流量

2、計等。 3質(zhì)量流量計 以測量流體流過的質(zhì)量為依據(jù)，分直接式和間接式兩種。 直接式質(zhì)量流量計直接測量質(zhì)量流量。例如量熱式、角動量式、陀螺式和科里奧利力式等質(zhì)量流量計。 間接式質(zhì)量流量汁是用密度與容積流量經(jīng)過運算求得質(zhì)量流量的。具有測量精度不受流體的溫度、壓力、粘度等變化影響的優(yōu)點。第2頁，共36頁。3表類 別工作原理儀表名稱可測流體種類適用管徑mm測量精度安裝要求、特點體積流量計差流壓量式計流體流過通管道中的阻力件時產(chǎn)生的壓力差與流量之間有確定關系，通過測量差壓值求得流量節(jié)流式孔板液、氣、蒸汽50100012需直管段，壓損大噴嘴50500需直管段，壓損中等文丘里管1001200需直管段，壓損小均

3、速管液、氣、蒸汽2590001需直管段，壓損小轉(zhuǎn)子流量計液、氣41502垂直安裝靶式流量計液、氣、蒸汽1520014需直管段，彎管流量計液、氣0.55需直管段，無壓損容流積量式計直接對儀表排出的定量流體計數(shù)確定流量橢園齒輪流量計液104000.20.5無直管段要求，需裝過濾器，壓損中等腰輪流量計液、氣刮板流量計液0.2無直管段要求，壓損小第3頁，共36頁。4表速流度量式計通過測量管道截面上流體平均流速來測量流量渦輪流量計液、氣46000.10.5需直管段，裝過濾器渦街流量計液、氣15010000.51需直管段電磁流量計導電液體620000.51.5直管段要求不高，無壓損超聲波流量計液101需直

4、管段，無壓損直接式直接檢測與質(zhì)量流量成比例的量來質(zhì)量流量熱式質(zhì)量流量計氣1沖量式質(zhì)量流量計固體粉料0.22科氏質(zhì)量流量計液、氣0.15間接式同時測體積流量和流體密度來計算質(zhì)量流量體積流量經(jīng)密度補償液、氣0.5溫度、壓力補償體積流量計質(zhì)量流量計類 別工作原理儀表名稱可測流體種類適用管徑mm測量精度安裝要求、特點第4頁，共36頁。5二、差壓式（節(jié)流式）流量計基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置（流動阻力件）時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量的測量。1 - 節(jié)流元件 ；2 - 引壓管路；3 - 三閥組 ；4 - 差壓計。 第5頁，共36頁。61、工作原理和流量基本方程式當流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時，流速

5、將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。節(jié)流元件附近流速和壓力分布情況壓差影響因素：流量、節(jié)流裝置形式、管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)（密度、粘度）。第6頁，共36頁。7流量基本方程式根據(jù)流體的連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和流體力學的伯努利方程（能量守恒定律），可以推導出流量與壓差之間的流量方程式，即體積流量質(zhì)量流量式中： 流量系數(shù) 流束膨脹系數(shù) F0節(jié)流裝置的開孔截面積 流體密度 節(jié)流裝置前后實際測得的壓力差流量與壓力差的平方根成正比第7頁，共36頁。82、差壓式流量計的組成歷史悠久、技術成熟、應用最

6、廣泛。結構簡單、使用壽命長，適應能力強，幾乎能測量各種工況下的流量。測量對象：流體方面，單相、混相、潔凈、臟污；工作狀態(tài)：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫；管徑方面：從幾毫米到幾米；流動條件：亞音速流、臨界流、脈動流。顯示儀表第8頁，共36頁。93、標準節(jié)流裝置標準孔板1 孔板是一塊具有與管道同心圓形開孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴散的錐形。結構簡單，加工方便，價格便宜。壓力損失較大，測量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測量大管徑高溫高壓介質(zhì)時，孔板易變形。2 噴嘴3 文丘里管第9頁，共36頁。102 噴嘴標準噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對稱體，主要由

7、入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成，有ISAl932噴嘴和長徑噴嘴兩種型式。第10頁，共36頁。113 文丘里管文丘里管有兩種標準型式：經(jīng)典文丘里管與文丘里噴嘴。文丘里管壓力損失最低，有較高的測量精度，對流體中的懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)的流量測量，在大管徑流量測量方面應用的較多。但尺寸大、笨重，加工困難，成本高，一般用在有特殊要求的場合。第11頁，共36頁。124、節(jié)流裝置的取壓方式根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置可將取壓方式分為理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓與損失取壓等五種:第12頁，共36頁。13標準節(jié)流裝置的取壓方式國家規(guī)定的標準節(jié)流裝置有兩種取壓方法，即角接取壓法和法蘭取壓法。

8、其中角接取壓適用于孔板和噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板。（1）角接取壓裝置角接取壓裝置可以采用環(huán)室或夾緊環(huán)(單獨鉆孔)取得節(jié)流件前后的差壓。（2）法蘭取壓裝置法蘭取壓裝置由兩個帶取壓孔的取壓法蘭組成。第13頁，共36頁。14標準節(jié)流裝置的取壓方式示意圖角接取壓法（環(huán)室結構和單獨鉆孔結構）比較簡便，容易實現(xiàn)環(huán)室取壓，測量精度較高。法蘭取壓法結構較簡單，容易裝配，計算也方便，但精度較角接取壓法低些。A：角接取壓法B：法蘭取壓法第14頁，共36頁。155、差壓式流量計-測量誤差被測流體工作狀態(tài)的變動節(jié)流裝置安裝不正確孔板入口邊緣的磨損導壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象差壓計安裝或使用不正確第15頁，共

9、36頁。16三、轉(zhuǎn)子流量計組成：錐形管、轉(zhuǎn)子測量原理:定壓降，變節(jié)流面積轉(zhuǎn)子在錐形管中的平衡位置的高低與被測介質(zhì)的流量大小相對應。適宜于測量管徑50mm以下管道的流量，測量的流量可小到每小時幾升。又名浮子流量計，測量本體由一根自下向上擴大的垂直錐管和一只可以沿著錐管的軸向自由移動的浮子組成如圖所示線性刻度，可測氣體、蒸汽和液體的流量。第16頁，共36頁。171、流量公式流量公式：按錐形管的材料分：玻璃管轉(zhuǎn)子流量計，流量示值刻在錐形管上；金屬管轉(zhuǎn)子流量計，有就地指示型和電氣信號遠傳型兩種。儀表常數(shù)轉(zhuǎn)子的最大橫截面積。 轉(zhuǎn)子的密度；轉(zhuǎn)子浮起的高度；被測流體的密度；轉(zhuǎn)子的體積；重力加速度；第17頁，

10、共36頁。182、電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計組成：流量變送及電動顯示第18頁，共36頁。193、轉(zhuǎn)子流量計指示值修正1、液體流量測量時的修正：介質(zhì)密度修正。 基本公式：用水標定：被測介質(zhì)的粘度和水相差不大時，可認為是常數(shù)。則有：（1）（2）（1）式除以（2），整理后可得：KQ為體積流量密度修正系數(shù)。第19頁，共36頁。202、氣體流量測量時的修正氣體流量測量時的修正：介質(zhì)密度、溫度、壓力的修正。，P，T：密度，壓力，絕對溫度。下標為0：對應標準狀態(tài)下的空氣。下標為1：被測的氣體介質(zhì)。第20頁，共36頁。21四、橢圓齒輪流量計結構與工作原理由于流體在流量計入、出口處的壓力P1P2，當A、B兩輪處于 (a

11、)所示位置時，A輪與殼體間構成容積固定的半月形測量室(圖中陰影部分)，此時進出口差壓作用于B輪上的合力矩為零，而在A輪上的合力矩不為零，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)力矩，使得A輪作順時針方向轉(zhuǎn)動，并帶動B輪逆時針旋轉(zhuǎn)，測量室內(nèi)的流體排向出口；第21頁，共36頁。221、 結構與工作原理（續(xù)1）當兩輪旋轉(zhuǎn)處于 (b)位置時，兩輪均為主動輪；當兩輪旋轉(zhuǎn)90，處于 (c)位置時，轉(zhuǎn)子B與殼體之間構成測量室，此時，流體作用于A輪的合力矩為零，而作用于B輪的合力矩不為零，B輪帶動A輪轉(zhuǎn)動，將測量室內(nèi)的流體排向出口。第22頁，共36頁。231、 結構與工作原理（續(xù)2）當兩輪旋轉(zhuǎn)至180時，A、B兩輪重新回到位置(a)。如

12、此周期地主從更換，兩橢圓齒輪作連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。當橢圓齒輪每旋轉(zhuǎn)一周時，流量計將排出4個半月形(測量室)體積的流體。設測量室的容積為V，則橢圓齒輪每旋轉(zhuǎn)一周排出的流體體積為4V。第23頁，共36頁。242、 流量公式；3、特點流量公式：Q = 4nV 其中： n轉(zhuǎn)速 V半月形(測量室)體積特點：適合于測量高粘度的流體(例如重油、聚乙烯醇、樹脂等)，甚至糊狀物的流量。不能含固體顆粒，入口端應加過濾器，結構復雜，加工困難，成本高。第24頁，共36頁。25五、渦輪流量計1、工作原理與結構在定范圍內(nèi)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流體的平均流速成正比，通過磁電轉(zhuǎn)換裝置將渦輪轉(zhuǎn)速變成電脈沖信號，可推導出被測流體的瞬時流量和累積

13、流量。第25頁，共36頁。262、渦輪流量計的特點和使用優(yōu)點:其測量精度高,復現(xiàn)性和穩(wěn)定性均好；量程范圍寬，量程比可達(1020):1,刻度線性；耐高壓，壓力損失；對流量變化反應迅速，可測脈動流量；抗干擾能力強，信號便于遠傳及與計算機相連。缺點:制造困難，成本高。場合:通常渦輪流量計主要用于量精度要求高、流量變化快的場合，還用作標定其他流量的標準儀表。第26頁，共36頁。27六、電磁流量計1、測量原理和結構電磁流量計是基于法拉第電磁感應原理制成的一種流量計，其測量原理如圖8-30所示。當被測導電流體在磁場中沿垂直于磁力線方向流動而切割磁力線時，在對稱安裝在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應電勢，此

14、電勢與流速成正比?；陔姶鸥袘桑袘妱菖c流速成正比。第27頁，共36頁。282、電磁流量計的特點及應用優(yōu)點：測量導管內(nèi)無節(jié)流部件，壓力損失??；適用于含有顆粒、懸浮物等流體的流量測量；可以用來測量腐蝕性介質(zhì)的流量；流量測量范圍大；流量計的管徑小到1mm，大到2m以上；測量精度為0.5-1.5級；電磁流量計的輸出與流量呈線性關系；無機械慣性，對流量變化反應速度快，可以測量脈動流量。缺點：被測介質(zhì)必須是導電的液體，不能用于氣體、蒸汽及石油制品的流量測量；流速測量下限有一定限度；工作壓力受到限制。結構也比較復雜，成本較高。第28頁，共36頁。29七、漩渦（渦街）流量計1、測量原理：基于流體力學中

15、的卡門渦街原理當雷諾數(shù)達到定的數(shù)值時，會在柱狀物的下游處產(chǎn)生如圖所示的兩列平行狀、并且上下交替出現(xiàn)的漩渦。當h/l=0.281時，非對稱的漩渦列就能保持穩(wěn)定。漩渦頻率f與流速u及漩渦發(fā)生體的寬度d關系：f=Stu/d特點：精度高，應用范圍廣，使用壽命長。第29頁，共36頁。302、渦街頻率的檢測方法檢測原理： 由于漩渦是交替地出現(xiàn)在柱狀物的兩側(cè)，所以鉑熱電阻絲阻值的變化也是交替的，且阻值變化的頻率與漩渦產(chǎn)生的頻率相對應，故可通過測量鉑絲阻值變化的頻率來推算流量。第30頁，共36頁。31八、質(zhì)量流量計-直接式科氏力流量變送器原理：管子的相位差大小取決于管子變形的大小，而管子變形的大小僅僅取決于流經(jīng)管子的流體質(zhì)量的大小。即利用相位差來反映質(zhì)量流量。第31頁，共36頁。32質(zhì)量流量計-間接式間接式質(zhì)量流量計一般是采用體積流量計和密度計或兩個不同類型的體積流量計組合，實現(xiàn)質(zhì)量流量的測量。常見的組合方式主要有3種。節(jié)流式流量計與密度計的組合qv即Q第32頁，共36頁。33體積流量計與密度計的組合節(jié)流式流量計與體積流量計的組合第33頁，共36頁。34小 結1速度式流量計差壓式流量計；