生化过程控制第3章流量检测2

1、第三章第三章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 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 堪式流量计等。堪式流量计等。 三、转子流量计三、转子流量计 金属管浮子流量计金属管浮子流量计 CFSECFSE双转子流量计双转子流量计 玻璃转子流量计玻璃转子流量计 转子流量计转子流量计 常州双诚热工仪表常州双诚热工仪表 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 三、转子流量计三、转子流量计 1.1.工作原理工作原理 以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小，以

2、压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小， 即转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量方法。即转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量方法。 图图3-27 3-27 转子流量计的工作原理图转子流量计的工作原理图 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 AppgV ft21 A gV ppp ft 21 转子流量计中转子的平衡条件是转子流量计中转子的平衡条件是 （3-173-17） 由式（由式（3-253-25）可得）可得 （3-183-18） 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 phM f 2 根据转子浮起的高度就可以判断被测介质的流量大小根据转子浮起的高度就可以判

3、断被测介质的流量大小 或 phQ f 2 将式（将式（3-183-18）代入上两式，得）代入上两式，得 A gV hM fft 2 或 A gV hQ f ft 2 转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时其刻度需单转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时其刻度需单 独标定。仪表厂在工业标准状态下，以独标定。仪表厂在工业标准状态下，以空气空气标定测量标定测量 气体流量的仪表；以气体流量的仪表；以水水标定测量液体流量的仪表。若标定测量液体流量的仪表。若 被测介质不是水或空气，则流量计的指示值与实际流被测介质不是水或空气，则流量计的指示值与实际流 量值之间存在差别，必须对流量指示值按照实际被测量值之间存在

4、差别，必须对流量指示值按照实际被测 介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行刻度介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行刻度 修正。修正。 仪表出厂前标度：仪表出厂前标度： 液体液体-水水 T=20 T=20 气体气体-空气空气 P=0.10133MPaP=0.10133MPa 3.3.转子流量计的指示值修正转子流量计的指示值修正 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 A gV hQ w wt 2 0 3.3.转子流量计的指示值修正转子流量计的指示值修正 （1 1）液体流量测量时的修正）液体流量测量时的修正 （3-233-23） 如果被测介

5、质的黏度与水的黏度相差不大，可近似认为如果被测介质的黏度与水的黏度相差不大，可近似认为 是常数，则有是常数，则有 A gV hQ f ft f 2 （3-243-24） 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 fQf wft fwt QKQQ 0 整理后得整理后得 wft fwt Q K （3-263-26） （3-253-25） 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 fMf wfwt wf MKMQ 0 wfft wt M K 同理可导得质量流量的修正公式为同理可导得质量流量的修正公式为 （3-273-27） （3-283-28） 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 f f

6、 Q K 9 . 7 9 . 6 ff M K 9 . 7 9 . 6 当采用耐酸不锈钢作为转子材料时，当采用耐酸不锈钢作为转子材料时，t t7.9g/cm7.9g/cm3 3，水，水 的密度的密度w w1g/cm1g/cm3 3，代入（，代入（3-343-34）与式（）与式（3-363-36）得）得 （3-293-29） （3-303-30） 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 当介质密度当介质密度f变化时，密度修正系数变化时，密度修正系数KQ、KM的数值见下表。的数值见下表。 tKQKMtKQKM tKQKM 0.400.6701.516 0.950.9711.022 1.501.

7、2720.847 0.450.6461.435 1.001.0001.000 1.551.2970.837 0.500.6831.365 1.051.0280.979 1.600.3230.827 0.550.7191.307 1.101.0560.960 1.651.3510.818 0.600.7541.256 1.151.0840.943 1.701.3760.809 0.650.7871.211 1.201.1110.927 1.751.4010.800 0.700.8191.170 1.251.1390.911 1.801.4270.792 0.750.8511.134 1.301.

8、1650.897 1.851.4530.785 0.800.8821.102 1.351.1930.884 1.901.4770.778 0.850.9121.073 1.401.2200.872 1.951.5040.771 0.900.9441.046 1.451.2450.859 2.001.5290.764 表表3-3 3-3 密度修正系数表密度修正系数表 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 9.0 Q K 例例4:4:现用一只以水标定的转子流量计来测量苯的流量，已知转子现用一只以水标定的转子流量计来测量苯的流量，已知转子 材料为不锈钢，材料为不锈钢，t t7.9g/cm7.9

9、g/cm3 3，苯的密度为，苯的密度为f f0.83g/cm0.83g/cm3 3。试。试 问流量计读数为问流量计读数为3.6L/s3.6L/s时，苯的实际流量是多少？时，苯的实际流量是多少？ sLQ K Q Q f /46 . 3 9 . 0 11 0 即苯的实际流量为4L/s。 解解: :由式（3-29）计算或由表3-3可查得, 将此值代入式（3-25），得 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 （2 2）气体流量测定时的修正）气体流量测定时的修正 对被测介质的密度、工作压力和温度均需进行修正。对被测介质的密度、工作压力和温度均需进行修正。 当已知仪表显示刻度当已知仪表显示刻度Q0，

10、要计算实际的工作介质流，要计算实际的工作介质流 量时，可按下式修正。量时，可按下式修正。 00 1 0 0 1 1 0 1 111 Q KKK Q T T p p Q TP 注意注意上式计算得到的上式计算得到的Q 是被测介质在单位时间（小时）内 是被测介质在单位时间（小时）内 流过转子流量计的标准状态下的容积数（标准立方米），而不流过转子流量计的标准状态下的容积数（标准立方米），而不 是被测介质在实际工作状态下的容积流量。是被测介质在实际工作状态下的容积流量。 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 例例5 5 某厂用转子流量计来测量温度为某厂用转子流量计来测量温度为2727，表压，表压

11、为为0.16MPa0.16MPa的空气流量，问转子流量计读数为的空气流量，问转子流量计读数为 38Nm38Nm3 3/h/h时，空气的实际流量是多少？时，空气的实际流量是多少？ 解解已知已知Q03838Nm3/h，p10.160.160.101330.101330.261330.26133MPa， T12727273273300300K，T0293293K，p00.101330.10133MPa， 101.293Kg/Nm3。 将上列数据代入上式，便可得将上列数据代入上式，便可得 即这时空气的流量为即这时空气的流量为60.360.3Nm3/h。 hNmQ/3 .6038 300 293 101

12、33. 0 26133. 0 293. 1 293. 1 3 1 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 f ff f wfft wt MMQ 1000 9 . 7 19 . 7 0 tf （3 3）蒸汽流量测量时的换算）蒸汽流量测量时的换算 f f MQ 1 56.29 0 转子流量计用来测量水蒸气流量时，若将蒸转子流量计用来测量水蒸气流量时，若将蒸 汽流量换算为水流量，可按式（汽流量换算为水流量，可按式（3-273-27）计算。）计算。 若转子材料为不锈钢，若转子材料为不锈钢， 7.97.9g/cm3，则有，则有 当时 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 若已知某饱和蒸汽（温度

13、不超过若已知某饱和蒸汽（温度不超过200200） 流量值时，可从上式换算成相应的水流量值，流量值时，可从上式换算成相应的水流量值， 然后按转子流量计规格选择合适口径的仪表。然后按转子流量计规格选择合适口径的仪表。 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 四四、电磁流量计、电磁流量计 能够测量酸、碱、盐溶液以及含有固体颗粒（例如泥浆）或纤维能够测量酸、碱、盐溶液以及含有固体颗粒（例如泥浆）或纤维 液体的流量。液体的流量。 图图3-32 3-32 电磁流量电磁流量 计原理图计原理图 BDvKEX vDQ 2 4 1 KD D BDK EX 4 感应电势的方向由右手定则判断，大小由下式感应电势的

14、方向由右手定则判断，大小由下式 决定决定 （3-433-43） 而 （3-443-44） 将式（将式（4-444-44）代入式（）代入式（4-434-43），得），得 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 注意注意 只能用来测量导电液体的流量，且导电率要求不只能用来测量导电液体的流量，且导电率要求不 小于水的导电率，不能测量气体、蒸汽及石油制品等小于水的导电率，不能测量气体、蒸汽及石油制品等 的流量。要引入高放大倍数的放大器，会造成测量系的流量。要引入高放大倍数的放大器，会造成测量系 统很复杂、成本高，并且易受外界电磁场的干扰。使统很复杂、成本高，并且易受外界电磁场的干扰。使 用中要注意

15、维护，防止电极与管道间绝缘的破坏。安用中要注意维护，防止电极与管道间绝缘的破坏。安 装时要远离一切磁源。不能有振动。装时要远离一切磁源。不能有振动。 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 容积式流量计容积式流量计 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计 图图3-293-29椭圆齿轮流量计结构原理椭圆齿轮流量计结构原理 通过椭圆齿轮流量计的通过椭圆齿轮流量计的 体积流量体积流量 0 4nVQ 椭圆齿轮流量计的测量部椭圆齿轮流量计的测量部 分是由两个相互啃合的椭分是由两个相互啃合的椭 圆形齿轮圆形齿轮A A 和和B B 、轴及壳、轴及壳 体组成。椭圆齿轮与壳

16、体体组成。椭圆齿轮与壳体 之间形成测量室，如右图之间形成测量室，如右图 所示所示 式中，式中， n n 为椭圆齿轮的旋转速度为椭圆齿轮的旋转速度; ; V V0 0为半月形测量室容积。为半月形测量室容积。 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 0 4nVQ 式中，式中， n n 为椭圆齿轮的旋转速度为椭圆齿轮的旋转速度; ; V V0 0为半月形测量室容积。为半月形测量室容积。 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计 适用于高黏度介质的流量测量。适用于高黏度介质的流量测量。 测量精度较高，压力损失较小，安装使用也较方便。测量精度较高，压力损失较小，安装使

17、用也较方便。 椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器。椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器。 椭圆齿轮流量计的使用温度有一定范围。椭圆齿轮流量计的使用温度有一定范围。 椭圆齿轮流量计的结构复杂，加工成本较高。椭圆齿轮流量计的结构复杂，加工成本较高。 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 质量质量式式流量计流量计 直接式质量流量计直接式质量流量计 图图3-33 3-33 科氏力流科氏力流 量计测量原理量计测量原理 科氏力流量计的测量原理是科氏力流量计的测量原理是: : 基于流体在振动管中流动时，基于流体在振动管中流动时， 将产生与质量流量成正比的将产生与质量流量成正比的 科里奥利力。科里奥利力。 r K M S 4 质