第二章 流量测量

1、 A v vdAvAq s m A m gvdAvvAq s kg vAqv 22 2 20 2 20 2 10 1 10 vpvp 2211 vAvA 1110 vCv 2220 vCv pAqm2 0 21 22 0 2 1 pp m A qm 为流量系数 md/D，d-孔板开孔直径。D-管道内径 孔板开口面积为A0，截面1、2的面积为A1、 A2。收缩系数A2/A0。 引压管节流装置差压变送器显示仪表/控制器 o I p v qp 孔板流量计 标准孔板 BDvE vDqv 2 4 kqvq D B E v 4k是仪表常数 电磁流量计 4 v qVn 腰轮流量计腰轮流量计 刮板流量计刮板流

2、量计 刮板流量计 椭圆齿轮流量计 腰轮流量计 2 2 v cAgVgV ffff f ff cA gV v 2 f ff v cA gV AvAq 2 00 1878年斯特劳哈尔（Strouhal）就发表了关于流体振动 频率与流速关系的文章。 涡街流体振动现象用于测量研究始于20世纪50年代，如 风速计和船速计等。60年代末开始研制封闭管道流量计- 涡街流量计，诞生了热丝检测法及热敏检测法VSF。 70、80年代涡街流量计发展异常迅速，开发出众多类型 阻流体及检测法的涡街流量计，并大量生产投放市场。 卡曼涡街产生原理 在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两 侧交替地产生有规则的旋涡，

3、这种旋涡称为卡曼涡街。 d v Sf t 涡列频率 斯特罗哈数 涡列发生体两侧流体的平均流速 涡列发生体迎流面的最大宽度 t v S dfA vAq 涡列发生体两侧的流通截面积 体积流量 斯特罗哈数St主要与漩涡发生体的形状和雷诺数有关，形 状确定后，在一定雷诺数范围内St为常数。 涡街稳定条件：流体流经柱体时，速度上升，压力 下降（节流），在圆柱体后速度下降，压力上升。当 ReD60时，从旋涡发生体两侧会产生旋向相反，且交替 出现的旋涡，当涡街宽度h/相邻旋涡间距l =0.2806时， 涡街达到稳定。 2.3 涡街结构 VSF由传感器和转换器两部 分组成： 传感器包括旋涡发生体（阻 流体）、

4、检测元件、仪表表 体等； 转换器包括前置放大器、滤 波整形电路、DA转换电 路、输出接口电路、端子、 支架和防护罩等。 图2 涡街流量计 旋涡频率检测方法，大致分为两类： 1、检测旋涡发生时流速变化，采用的元件有热丝、热 敏电阻、超声波探头等； 2、检测旋涡发生时压力变化，采用的检测元件有压电 元件、应变元件、膜片+压电、膜片+电容等。 热电阻法：热电阻法： 把圆柱做成空心，中间放入一个加热的电阻丝，在 隔板层开几个导压孔，当一侧产生涡列时，P变化 （脉动），另一侧未变，所以流体经过导压孔突然 流过电阻丝，使之冷却，温度降低，电阻减小，另 一侧再产生涡列时，流体再次冷却，电阻减小，测 出电阻下

5、降的次数就可以推出频率f。 电磁检测法：电磁检测法： 旋涡发生体后设置一个信号电极，并使电极处于一个磁 感应强度为B的永久磁场中，流体旋涡的振动使电极同 频率振动，切割磁力线产生感应电动势。 检测元件把涡街信号转换成电信号，该信号既微弱又含有不同成分的噪声， 必须进行放大、滤波、整形等处理才能得出与流量成比例的脉冲信号。 不同检测方式应配备不同特性的前置放大器，如表1所列。 表1 检测方式与前置放大器 图5 转换器原理框图 缩径型缩径型 双头型双头型 法兰型法兰型 夹持型夹持型 分体型分体型 多参数型多参数型 安装使用注意事项 1、涡街流量计对管道流速分布畸变、旋转流 和流动脉动等敏感，对现场管道安装条件应充 分重视，遵照生产厂使用说明书的要求执行。 2、涡街流量计可安装在室内或室外。 3、传感器在管道上可以水平、垂直或倾斜安 装，但测量液体和气体时为防止气泡和液滴的 干扰，安装位置要注意 。 混混 相相 流流 体体 的的 安安 装装 涡街流量计的特点涡街流量计的特点 精度高精度高 0.21.0%。 量程比量程比100：1