第三章流量测量3

1、第四节第四节 其它流量计其它流量计一、靶式流量计一、靶式流量计1、原理、原理 在流体经过的管道中，垂直在流体经过的管道中，垂直于流动方向安装一圆盘形的靶，于流动方向安装一圆盘形的靶，流体经过时由于受阻必然要冲流体经过时由于受阻必然要冲击圆盘形的靶，靶上所受的作击圆盘形的靶，靶上所受的作用力与流速之间存在一定的关系。通过力矩转换用力与流速之间存在一定的关系。通过力矩转换的方式测出靶上所受的力，便可求出流速和流量。的方式测出靶上所受的力，便可求出流速和流量。2、计算公式、计算公式 D-管道直径管道直径 d-靶径靶径 F-靶上的作用力靶上的作用力3、使用特点、使用特点 结构简单，使用方便，不易堵塞结

2、构简单，使用方便，不易堵塞 可测气、液和蒸汽流量，特别是高粘、含固体颗粒的可测气、液和蒸汽流量，特别是高粘、含固体颗粒的浆液、腐蚀介质的流量浆液、腐蚀介质的流量gFddDkQa22129.14三、涡轮流量计三、涡轮流量计 该流量计是一种速度式流量计，被测流体流过时，该流量计是一种速度式流量计，被测流体流过时，冲击涡轮叶片使涡轮旋转，转速冲击涡轮叶片使涡轮旋转，转速n与被测流量与被测流量Q成正比。成正比。1、组成：、组成： 流量变送器：将流量信号转换为电信号流量变送器：将流量信号转换为电信号 显示仪表显示仪表2、涡轮流量变送器的结构及工作原理、涡轮流量变送器的结构及工作原理 结构：涡轮：导磁不锈

3、钢材料叶片结构：涡轮：导磁不锈钢材料叶片 磁电感应转换器磁电感应转换器 线圈线圈 永久磁钢永久磁钢 前置放大器前置放大器 原理：原理： 流体作用在涡轮叶片上时，使叶片旋转，切割流体作用在涡轮叶片上时，使叶片旋转，切割磁力线，靠近和远离线圈时，磁阻变化，使通磁力线，靠近和远离线圈时，磁阻变化，使通过线圈的磁通量发生周期性的变化，从而在线过线圈的磁通量发生周期性的变化，从而在线圈中感应脉冲电流，该微弱信号通过前置放大圈中感应脉冲电流，该微弱信号通过前置放大器加以放大，并远传至显示仪表，即：器加以放大，并远传至显示仪表，即： Q n 脉冲电流频率脉冲电流频率f 放大，远传放大，远传故：故： nf ，

4、Q f磁电感应转换器磁电感应转换器前置放大器前置放大器涡轮涡轮 f= Q 仪表指数，反映单位体积的介质流过变仪表指数，反映单位体积的介质流过变送器时，线圈所输出的脉冲数。单位：脉冲数送器时，线圈所输出的脉冲数。单位：脉冲数/升。升。 故：故： 瞬时流量：瞬时流量：Q= f / ， 总量总量V=N/ N脉冲数。脉冲数。3、显示仪表、显示仪表（1）总量积算）总量积算 作用：实现作用：实现N Q的换算。的换算。 除法积算器：积算除法积算器：积算N有多少有多少 的倍数。的倍数。 与门：输入（即各光电触发器输出）均为高位与门：输入（即各光电触发器输出）均为高位时输出一个脉冲，总量积算器跳一个字，同时时输

5、出一个脉冲，总量积算器跳一个字，同时通过回零电路使触发器回零。通过回零电路使触发器回零。 运作过程：通过各触发器表盘的指针设定高位，运作过程：通过各触发器表盘的指针设定高位，例分别为例分别为4、6、7、8，则脉冲数为，则脉冲数为4678时与门时与门输出输出 一个脉冲，若有一个脉冲，若有9345个脉冲，则仍只输出个脉冲，则仍只输出一个脉冲，即总量积算器是逢一个脉冲，即总量积算器是逢K进一的积算器。进一的积算器。 设定系数设定系数K= 10m 若若 =38.66，则，则K=3866，m=2，即最小计量单位为，即最小计量单位为102,即即100升，总量积升，总量积算器跳一个字，表示通过算器跳一个字，

6、表示通过 10m升流体。升流体。 流体总量流体总量=总量积算器读数总量积算器读数 最小计量单位最小计量单位Vo=N/K 10m 计数器脉冲数计数器脉冲数 N0（Vo=N0 10m ）例：一涡轮流量变送器流量系数例：一涡轮流量变送器流量系数=16.25脉冲脉冲/升，当变升，当变送器输出送器输出162499脉冲时，问积算器显示出多少升总脉冲时，问积算器显示出多少升总量量?该积算器最小计量单位为多少该积算器最小计量单位为多少? 解：设定系数解：设定系数K设定为设定为1625，则，则10m =K/ =1625/16.25=100（升）（升） V=N0 10m =99100=9900（升）（升）计数器1

7、 / KN0N）只能为整数，且不大于（取KNNNKNN00099 9999.991625162499mmmmNKNNNV101010100（2）瞬时流量）瞬时流量 Q f I(标准电流标准电流)4、使用特点、使用特点精度高（精度高（0.10.5），可作标准表用），可作标准表用量程大，可测脉动流量，耐压量程大，可测脉动流量，耐压 反应快，惯性小，压力损失小反应快，惯性小，压力损失小 缺点：缺点：结构复杂，成本高，轴承磨损影响其寿命结构复杂，成本高，轴承磨损影响其寿命 对介质清洁度要求高，需加过滤器对介质清洁度要求高，需加过滤器介质密度和粘度对指示值影响大，介质密度和粘度对指示值影响大， 是在常温

8、下用水是在常温下用水标定的，使用时标定的，使用时需重新标定。需重新标定。1)流量计应水平安装（涡轮便于旋转），变送器前后应流量计应水平安装（涡轮便于旋转），变送器前后应有一定的直管段有一定的直管段 变送器变送器f/I转换转换四、漩涡流量计四、漩涡流量计分类分类 涡列式涡列式(涡街式涡街式)：测量液、气和蒸汽的流量。：测量液、气和蒸汽的流量。 旋进式：测量气体流量旋进式：测量气体流量（一）涡街流量计（一）涡街流量计1、结构组成：、结构组成： 传感器传感器 旋涡发生器：产生稳定强烈的旋涡旋涡发生器：产生稳定强烈的旋涡 变送器变送器 检测器：检出旋涡的频率检测器：检出旋涡的频率 放大器：将检测输出的

9、微弱电信号放大放大器：将检测输出的微弱电信号放大 转换器：将频率信号轮换成标准的电流信号转换器：将频率信号轮换成标准的电流信号 流量显示仪表流量显示仪表2、变送器的原理、变送器的原理 原理框图：原理框图： 脉冲输出脉冲输出 流量显示仪表流量显示仪表 传感器传感器 转换器转换器 模拟输出模拟输出 调节控制仪表调节控制仪表 原理：在流体中垂直插入一个非流线形的柱状原理：在流体中垂直插入一个非流线形的柱状物物(圆柱或三角柱圆柱或三角柱)作为漩涡发生体，当雷诺数作为漩涡发生体，当雷诺数达到一定的数值时，会在柱状物的下游处产生达到一定的数值时，会在柱状物的下游处产生两列平行状，并且上下交替出现的漩涡，漩

10、涡两列平行状，并且上下交替出现的漩涡，漩涡产生的频率产生的频率f与流体的平均流速与流体的平均流速成正比，测得成正比，测得f即可求得体积流量即可求得体积流量Q。f=St v/d3、漩涡频率的检测、漩涡频率的检测 分类：热敏检测法、电容检测法、应力检测法、分类：热敏检测法、电容检测法、应力检测法、超声检测法等超声检测法等 原理：利用漩涡的局部压力、密度、流速等的原理：利用漩涡的局部压力、密度、流速等的变化作用于敏感元件，产生周期性电信号，再变化作用于敏感元件，产生周期性电信号，再经放大整形，得到方波脉冲。经放大整形，得到方波脉冲。 热敏检测法热敏检测法 在圆柱形发生体上有一段空腔在圆柱形发生体上有

11、一段空腔(检测器检测器)，被隔墙，被隔墙分成两部分，在静压差作用下，流体从下游经分成两部分，在静压差作用下，流体从下游经导压孔进入上游，并将空腔内铂丝上的热量带导压孔进入上游，并将空腔内铂丝上的热量带走，铂丝温度下降，电阻值减小，阻值变化的走，铂丝温度下降，电阻值减小，阻值变化的频率与漩涡产生的频率相对应，故可通过不平频率与漩涡产生的频率相对应，故可通过不平衡电桥的转换、放大和整形来测量铂丝阻值变衡电桥的转换、放大和整形来测量铂丝阻值变化的频率。化的频率。4. 特点特点 精度高、测量范围宽精度高、测量范围宽 无运动部件、无机械磨损、压力损失小无运动部件、无机械磨损、压力损失小五、超声波流量计五

12、、超声波流量计1、超声波、超声波 频率为频率为16000HZ以上的声波叫做超声波。以上的声波叫做超声波。 具有方向性，在介质中传播时，它相对介质的具有方向性，在介质中传播时，它相对介质的传播速度也是声速传播速度也是声速C。其绝对速度为声速和流。其绝对速度为声速和流体运动速度的矢量之和。体运动速度的矢量之和。2、超声波流量计的原理、超声波流量计的原理 当在一定距离的测量管段的上、上游安装上超声波发射当在一定距离的测量管段的上、上游安装上超声波发射(F)和接收和接收(J)元件之后，可以根据自上而下与自下而上超元件之后，可以根据自上而下与自下而上超声波传播的时差、相差或频差，测量出流体的平均速度。声波传播的时差、相差或频差，测量出流体的平均速度。 1c+cos 2c -cos Q = v S3、速度差的测量、速度差的测量 时差法时差法 相差法相差法 频差法频差法ttgDcDvQ2284ftgDcQ162fDvDQ2sin4432 一用除法方案数字积算器的涡轮流量计，一用除法方案数字积算器的涡轮流量计，其设定系数其