1、任務1-4 流量測量儀表,第一節(jié) 流量測量概述 第二節(jié) 橢圓齒輪流量計 第三節(jié) 差壓式流量計,第一節(jié) 流量測量概述,一、流量的定義 流量（瞬時流量）：單位時間內(nèi)通過某橫截面的流量的數(shù)量， 工程上講的流量常指瞬時流量。 質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)通過的流體質(zhì)量，用qm表示，單位為kg/s。 重量流量：單位時間內(nèi)通過的流體重量，用qG表示，單位為kgf/s。 體積流量：單位時間內(nèi)通過的流體體積，用qV表示，單位為m3/s。 “標準體積”：溫度為20，絕對壓力為1.013105 pa下的體積。 這三種方法中，質(zhì)量流量是表示流量的最好方法。它們?nèi)?之間可以互相換算： 質(zhì)量流量和體積流量有下列關(guān)系：qm =

2、qv 質(zhì)量流量和重量流量之間關(guān)系為：qG= qmg =gqv,流量有瞬時流量和累積流量之分。 瞬時流量：在單位時間內(nèi)流過某一截面的流體的量。 累積流量：在某一時間間隔內(nèi)流體通過的總量。該總量可以用在該段時間間隔內(nèi)的瞬時流量對時間的積分而得到，所以也叫積分流量。 平均流量：累積流量除以流體流過的時間間隔。,二、流量計的分類 1、速度式流量計 以測量流體在管道內(nèi)的流速做為測量依據(jù)來計算流量。利用管道中流量敏感元件把流體的流速變換成壓差、位移、轉(zhuǎn)速、沖力、頻率等對應的信號來間接測量流量的。 （1）葉輪（渦輪式）式流量計：流體沖擊渦輪片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度隨流量的變化而變化，最后從渦輪的轉(zhuǎn)數(shù)求

3、出流速，從而求出流量值。,渦輪流量變送器的結(jié)構(gòu)圖 1-緊固環(huán) 2-殼體 3-前導流器 4-止推片 5-渦輪葉片 6-磁、電轉(zhuǎn)換器 7-軸承 8-后導流器,（2） 轉(zhuǎn)子流量計：P101圖5-1 轉(zhuǎn)子流量計由一根自下向上直徑逐漸擴大的垂直錐管及管內(nèi)的轉(zhuǎn)子組成。當流體自下而上流經(jīng)錐形管時，由于受到流體的沖擊，轉(zhuǎn)子被托起并向上運動。當轉(zhuǎn)子在流體中的重量與流體作用在轉(zhuǎn)子上的頂托力相平衡時，轉(zhuǎn)子停在某一高度，保持平衡，轉(zhuǎn)子在錐形管中的不同高度代表著不同的流量。,（3）靶式流量計 在流體管道的中間，迎著流體流向安裝一圓鋼片，稱之為“靶”，它對流動的流體造成阻力，測取此靶的受力來得出管內(nèi)流體的速度，從而得知流

4、量。,（4）渦街流量計 基本原理是流體流經(jīng)阻擋體或者是特制的元件時，產(chǎn)生了流動振蕩（漩渦），通過測定其振蕩頻率來反映通過的流量。 （5）旋進式渦街流量計 利用旋進的渦流現(xiàn)象，即繞中心軸渦流的螺旋進動來測量流量。,2、容積式流量計 P102圖5-3 以單位時間內(nèi)所排出流體的固定容積作為測量依據(jù)來計算流量。使流體以固定的、已知大小的體積逐次從流量計中排放出來，則計數(shù)排放次數(shù)，就可以求得通過儀器的流體總量。 屬于這類流量計的有橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板流量計等。適于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。 3、差壓式流量計 P102圖5-3 主要利用管內(nèi)流體通過節(jié)流裝置時，其流量與節(jié)流裝置前后的壓差有一定

5、的關(guān)系。屬于這類流量計的有標準節(jié)流裝置等。,4、超聲波流量計 超聲波是指振動頻率大于20kHz以上的,其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上（20000Hz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。 原理：超聲波在流動介質(zhì)中傳播時，其傳播速度與在靜止介質(zhì)中的傳播速度不同，其變化量與介質(zhì)流速有關(guān)。測得這一變化就能求得介質(zhì)的流速，進而求出流量。 如圖所示。用來發(fā)射和接受超聲波的裝置稱為超聲波換能器。圖中F為發(fā)射換能器，J為接受換能器，u為介質(zhì)流速，c為介質(zhì)靜止時聲速。,5、電磁流量計 根據(jù)法拉第電磁感應定律進行理論測量的流量檢測儀表，導電性液體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電動勢，其值和體積流量成正

6、比。,6、質(zhì)量流量計 利用流體在振動管中流動時所產(chǎn)生的與質(zhì)量流量成正比的科氏力的原理來制成的。 質(zhì)量式流量計的輸出信號不受流體壓力、溫度等參數(shù)改變引起的流體密度變化的影響，因此測量準確度有很大提高。,第二節(jié) 橢圓齒輪流量計,一、測量原理 工作原理：一對相互嚙合的橢圓形齒輪在流體差壓作用下交替地相互帶動繞各自的軸旋轉(zhuǎn)，齒輪轉(zhuǎn)動時，左右兩邊分別交替與殼體構(gòu)成月牙形體積V0，并以V0為基本單位，一次又一次地將被測介質(zhì)由變送器的入口排至出口。當兩個齒輪各完整地轉(zhuǎn)一圈后，變送器所排出的被測介質(zhì)量為V0的4倍。只要測量出齒輪的轉(zhuǎn)速就可以確定流體的容積流量。,二、顯示原理,因為測量部分輸出的是流量信號，所以

7、測量轉(zhuǎn)速的儀表就可用來顯示流量。 1、就地顯示 2、遠傳顯示 優(yōu)點：P103 缺點：,根據(jù)節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差來測量流量的。 應用最廣泛的節(jié)流件是孔板、噴嘴、文丘里管等。 一、差壓式流量計工作原理及流量公式,第三節(jié) 差壓式流量計,1、工作原理 P103 在管道中放置一節(jié)流元件，充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流元件，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力降低，在節(jié)流元件的前后兩側(cè)產(chǎn)生壓力差（差壓）。節(jié)流件前后的差壓p與流量q的關(guān)系為q=k,適用于測量直徑大于50mm的圓形截面管道中的單相、均質(zhì)流體的流量。 同時，要求流體充滿圓管道和節(jié)流裝置；流體流動是穩(wěn)定的或

8、隨時間緩變的； 流動不可以是脈動流和旋轉(zhuǎn)流，流經(jīng)節(jié)流件前，流束與管道軸線平行，不得有旋轉(zhuǎn)流，在節(jié)流件前后一定距離內(nèi)不發(fā)生相變或析出雜質(zhì)；流速為亞音速；流動屬于非脈動流；,通過伯努利方程和流動連續(xù)性方程來推導。,2、流量公式(q- p關(guān)系),流體流經(jīng)節(jié)流件時的流動情況,流束在孔板前大約等于D處開始收縮，即位于邊緣處的流體開始向中心加速，流束中央的壓力開始下降。流束通過孔板后，因慣性的作用繼續(xù)收縮在孔板后D/2處流束截面積最小，流速最快，靜壓力最低，在這以后，流束開始擴展，壓力逐漸恢復到最大，但不能恢復到收縮前的 最大壓力值，這是由于實際流通經(jīng)過孔板和管道時會有壓力損失。,假設管道中流動的流體是不

9、可壓縮流體，且不計流動過程中的阻力損失，根據(jù)伯努利方程可寫出下述能量關(guān)系：,又流體的連續(xù)性方程為,質(zhì)量流量 qm=,將上兩式代入該式可得,qm=,= qv = =,實際流量公式（修正后）,標準節(jié)流裝置指節(jié)流件的結(jié)構(gòu)、形式、技術(shù)要求等均已標準化，同時還規(guī)定了相應的取壓方式及節(jié)流件前后直管段要求。,標準節(jié)流裝置組成：標準節(jié)流件、取壓裝置、節(jié)流件上游側(cè)第一個局部阻力件、第二個阻力件、下游側(cè)第一個局部阻力件以及它們之間的直管段長度。,二、 標準節(jié)流裝置,（一）、標準節(jié)流件及其取壓裝置,標準節(jié)流件包括標準孔板、標準噴嘴、文丘里管。,常用的節(jié)流元件形式 （a） 孔板（b）噴嘴（c）文丘里管,1、標準孔板,

10、（1）結(jié)構(gòu) P105 中心開孔的旋轉(zhuǎn)對稱體圓盤。進口圓筒形部分應與管道同心安裝。 上游斷面A, 下游斷面B，入口邊緣G,出口邊緣H、I, 孔板厚度E，圓孔厚度e。,（2）取壓方式 標準節(jié)流裝置規(guī)定了由節(jié)流件前后引出差壓信號的幾種取壓方式。 角接取壓 單獨鉆孔取壓 標準孔板 環(huán)室取壓 法蘭取壓 1）角接取壓 P106圖5-9 角接取壓的取壓口緊靠節(jié)流元件上、下游端面，孔板兩側(cè)的壓力由它們與管道所形成的角頂取出。 單獨鉆孔取壓：孔板前后夾緊環(huán)鉆孔 環(huán)室取壓：均壓作用，壓差比較穩(wěn)定。,2）法蘭取壓 P106圖5-10,標準孔板夾于兩片法蘭之間， 在安裝法蘭上鉆孔取壓，孔軸線必須垂直于管道軸線。,（3）特點 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、體積小，加工方便，成本低。 缺點：準確度較低，壓力損失較大。,2、標準噴嘴,（1）結(jié)構(gòu) 是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對稱體，由兩個圓弧曲面構(gòu)成的入口收縮部分及與之相接的圓筒形喉部所組成 。壓力損失比孔扳小。 （2）取壓方式 只采用角接取壓（單獨鉆孔和環(huán)室取壓）。,（3）特點 優(yōu)點：壓力損失小，準確度高。 缺點：結(jié)構(gòu)比較負雜、體積大，加工困難，成本較高。,四、智能流