第七章流量物位检测

1、流量检测仪表流量检测仪表流量流量：单位时间内流过管道某一截面流体的量，亦称瞬时单位时间内流过管道某一截面流体的量，亦称瞬时流量。流量。总流量总流量：在一段时间内流过流体量的总和。在一段时间内流过流体量的总和。平均流量平均流量：总流量除以得到总流量的时间间隔称该段时间总流量除以得到总流量的时间间隔称该段时间内的平均流量。内的平均流量。流量测量概述流量测量概述定义定义吨每小时吨每小时(t/h)、千克每小时千克每小时(kg/h)、千克每秒千克每秒(kg/s)、立方米每小时立方米每小时(m3/h)、升每小时升每小时(l/h)、升升每秒每秒(l/min) - 测量流体流量的仪表叫流量计，测量流测量流体流

2、量的仪表叫流量计，测量流体总量的仪表叫总量计。常用的流量单位为体总量的仪表叫总量计。常用的流量单位为速度式流量计速度式流量计容积式流量容积式流量计计质量式流量计质量式流量计旋涡式流量计旋涡式流量计流量测量仪表分类流量测量仪表分类这是一种以测量流体在管道内的速度作为测量这是一种以测量流体在管道内的速度作为测量依据来计算流量的仪表。例如依据来计算流量的仪表。例如压差式流量计压差式流量计、转子转子流量计流量计、电磁流量计电磁流量计、涡轮流量计涡轮流量计、靶式流量计、靶式流量计、堰式流量计等。堰式流量计等。速度式流量计速度式流量计智能电磁式流量计智能电磁式流量计涡街流量计涡街流量计电传远式转子流量计电

3、传远式转子流量计 SF14转子流量计转子流量计这是一种以单位时间内所排出的流体的固定这是一种以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。例容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。例如如椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计、活塞式流量计等、活塞式流量计等。这是一种以测量流过的质量这是一种以测量流过的质量M为依据的流量为依据的流量计。例如惯性式质量流量计、补偿质量流量计等。计。例如惯性式质量流量计、补偿质量流量计等。容积式流量计容积式流量计质量式流量计质量式流量计一、漩涡流量计（涡街流量计）一、漩涡流量计（涡街流量计） 涡街流量计是依据流体震荡原理工作的流量计。涡街流量计是依据流

4、体震荡原理工作的流量计。是利用有规则的漩涡剥离现象来测量流体流量的仪是利用有规则的漩涡剥离现象来测量流体流量的仪表。表。 dv在管道中垂直于流体流向放置一个非线性柱在管道中垂直于流体流向放置一个非线性柱体（旋涡发生体），当流体流量增大到一定程度体（旋涡发生体），当流体流量增大到一定程度以后，流体在旋涡发生体两侧交替产生两列规则以后，流体在旋涡发生体两侧交替产生两列规则排列的旋涡，两列旋涡的旋转方向相反，且从发排列的旋涡，两列旋涡的旋转方向相反，且从发生体上分离出来，平衡但不对称，这两列旋涡被生体上分离出来，平衡但不对称，这两列旋涡被称为卡曼涡街（也称涡街）。称为卡曼涡街（也称涡街）。 dv漩涡

5、流量计的原理漩涡流量计的原理 当两列旋涡间距为当两列旋涡间距为h，同列中相邻旋涡间距为同列中相邻旋涡间距为l，对于圆柱体当满足对于圆柱体当满足时，旋涡体稳定。时，旋涡体稳定。281. 0/ lh1.测量原理测量原理卡门旋涡列卡门旋涡列Lh返回返回 V V旋涡发生体两侧的平均流速，旋涡发生体两侧的平均流速，m/sm/s d d旋涡发生体迎流面的最大宽度，旋涡发生体迎流面的最大宽度，m m St St斯特劳哈尔数，无量纲，流体产斯特劳哈尔数，无量纲，流体产生旋涡的相似准则数。生旋涡的相似准则数。tvfSd单列旋涡的频率与流体的流速有如单列旋涡的频率与流体的流速有如下公式下公式 0QF vK f流量

6、方程：流量方程： 三角柱涡街三角柱涡街流量计流量计检测元件不接触流体，可靠性高，介质适应检测元件不接触流体，可靠性高，介质适应性强。无可动部件、耐磨损、测量范围宽、准确性强。无可动部件、耐磨损、测量范围宽、准确度高、压力损失小、脉冲信号低。度高、压力损失小、脉冲信号低。 特点特点LUGB型涡街流量传感器型涡街流量传感器 v采用国际先进技术而特别采用国际先进技术而特别设计设计LUGB型涡街流量传型涡街流量传感器，性能更稳定，抗振感器，性能更稳定，抗振性能更好，是替代差压式性能更好，是替代差压式(如孔板等如孔板等)和其他流量传和其他流量传感器量理想的流量传感器。感器量理想的流量传感器。 v主要特点

7、：主要特点： 无可动部件，长期运行可靠性较高，无可动部件，长期运行可靠性较高， 输出信号是与流量成正比的脉冲信号，无输出信号是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，方便同计算机联网；零点漂移，方便同计算机联网；量程比大，可达量程比大，可达1：10，而差压式流量计只，而差压式流量计只有有1：3； 在一定的雷诺数内，输出的频率不受流体在一定的雷诺数内，输出的频率不受流体物性和组分的变化影响，测量精度高；物性和组分的变化影响，测量精度高； 压力损失较小，压力损失较小， 结构简单而牢固，安装、维护较方便。结构简单而牢固，安装、维护较方便。主要用途主要用途：1、 生产企业：生产企业： 车间能源考核：测量蒸

8、汽、压缩空气、车间能源考核：测量蒸汽、压缩空气、水等；水等； 生产工艺过程：测原材料等；生产工艺过程：测原材料等；2、能源供给单位：测量蒸汽、热水、自来、能源供给单位：测量蒸汽、热水、自来水等。水等。 二、电磁流量计二、电磁流量计LD系列智能电磁流量计系列智能电磁流量计 电磁流量计的原理电磁流量计的原理 利用某些流体的导电性质，根据电磁感应原理制成利用某些流体的导电性质，根据电磁感应原理制成的测量流量的装置，称为电磁流量计。电磁流量计应用的测量流量的装置，称为电磁流量计。电磁流量计应用范围广，可以测量酸、碱、盐溶液等腐蚀性介质，也可范围广，可以测量酸、碱、盐溶液等腐蚀性介质，也可以测量那些带有

9、悬浮颗粒的导电浆液。以测量那些带有悬浮颗粒的导电浆液。 NS显示仪表VBEX返回返回电磁流量计原理简图电磁流量计原理简图1磁极；磁极；2电极；电极；3管道管道 电磁流量计的测量原理是法拉第电磁感应原理，电磁流量计的测量原理是法拉第电磁感应原理，即导电液体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产即导电液体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产生感应电势，其感应电势生感应电势，其感应电势E为为 E=K BDV 其中：其中：K 仪表常数；仪表常数；B磁感应强度；磁感应强度；V测量管道截面内的平均流速；测量管道截面内的平均流速；D测量管道截面的内径。测量管道截面的内径。 vDQ24 圆形管道中体积流量圆形管

10、道中体积流量Q与流速与流速V的关系为的关系为 电磁流量计流量电磁流量计流量Q为为 4DKBQE电磁流量计的结构电磁流量计的结构 电磁流量计由电磁流量电磁流量计由电磁流量传感器传感器和转换器两部分组和转换器两部分组成。传感器安装在工业过程成。传感器安装在工业过程管道管道上，它的作用是将流上，它的作用是将流进管道内的液体体积流量值线性地变换成感应电势信进管道内的液体体积流量值线性地变换成感应电势信号，并通过传输线将此信号送到转换器。转换器安装号，并通过传输线将此信号送到转换器。转换器安装在离传感器不太远的地方，它将传感器送来的流量信在离传感器不太远的地方，它将传感器送来的流量信号进行放大，并转换成

11、流量信号成正比的号进行放大，并转换成流量信号成正比的标准标准电信号电信号输出，以进行显示，累积和调节控制。输出，以进行显示，累积和调节控制。 外壳、磁轭、励磁外壳、磁轭、励磁线圈、电极、测量线圈、电极、测量导管导管注意：注意：1为了防止磁力线被为了防止磁力线被测量导管的管壁短路，测量导管的管壁短路，导管由非导磁的材料导管由非导磁的材料组成。组成。2当采用导电材料作当采用导电材料作导管，测量导管与电导管，测量导管与电极之间需要加内衬。极之间需要加内衬。变送器结构变送器结构电磁流量计的特点电磁流量计的特点 电磁流量计的主要优点如下：电磁流量计的主要优点如下： 1）电磁流量计的传感器结构简单，测量管

12、内没有可动部）电磁流量计的传感器结构简单，测量管内没有可动部件，也没有任何阻碍流体流动的节流部件。所以当流体通过件，也没有任何阻碍流体流动的节流部件。所以当流体通过流量计时不会引起任何附加的流量计时不会引起任何附加的压力压力损失，是流量计中运行损失，是流量计中运行能能耗耗最低的流量仪表之一。最低的流量仪表之一。 2）可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的）可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件，与被测流流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件，与被测流体接触的只是测量管内衬和电极，其材料可根据被测流体的体接触的只是测量管内衬和电极，其

13、材料可根据被测流体的性质来选择。例如，用聚三氟性质来选择。例如，用聚三氟乙烯乙烯或聚四氟乙烯做内衬，可或聚四氟乙烯做内衬，可测量各种酸、碱、盐等腐蚀性介质；采用耐磨测量各种酸、碱、盐等腐蚀性介质；采用耐磨橡胶橡胶做内衬，做内衬，就特别适合于测量带有固体颗粒的、磨损较大的矿浆、就特别适合于测量带有固体颗粒的、磨损较大的矿浆、水泥水泥浆等液固两相流以及各种带浆等液固两相流以及各种带纤维纤维液体和纸浆等悬浊液体。液体和纸浆等悬浊液体。 （3）电磁流量计在测量过程中，它不受被测介质的温度、粘）电磁流量计在测量过程中，它不受被测介质的温度、粘度、密度以电导率（在一定范围）的影响。因此，电磁流量计度、密度

14、以电导率（在一定范围）的影响。因此，电磁流量计只需经水标定后，就可心用来测量其它导电性液体的流量。只需经水标定后，就可心用来测量其它导电性液体的流量。 （4）电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比，而）电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比，而与对称分布下的流动状态（层流或湍流）无关。所以电磁流量与对称分布下的流动状态（层流或湍流）无关。所以电磁流量计的量程范围极宽，其测量范围度可达计的量程范围极宽，其测量范围度可达100：1，有的甚至达，有的甚至达1000：1的可运行流量范围。的可运行流量范围。 （5）电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量瞬时脉动）电磁流量计无机械惯性，反应灵

15、敏，可以测量瞬时脉动流量，也可测量正反两个方向的流量。流量，也可测量正反两个方向的流量。（6）工业）工业用电用电磁流量计的口径范围极宽，从几个毫米一直到磁流量计的口径范围极宽，从几个毫米一直到几米，而且国内已有口径达几米，而且国内已有口径达3m的实流校验设备，为电磁流量的实流校验设备，为电磁流量计的应用和发展奠定了基础计的应用和发展奠定了基础电磁流量计目前仍然存在的主要不足如下电磁流量计目前仍然存在的主要不足如下 1）不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。）不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。 2）不能用来测量电导率很低的液体介质，如对石油制品或）不能用来测量电导率很低的液体

16、介质，如对石油制品或有机有机溶剂溶剂等介质，目前电磁流量计还无能为力。等介质，目前电磁流量计还无能为力。 3）普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘）普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘材料的限制，不能用于测量高温介质；如未经特殊处理，也不材料的限制，不能用于测量高温介质；如未经特殊处理，也不能用于低温介质的测量，以防止测量管外结露（结霜）破坏绝能用于低温介质的测量，以防止测量管外结露（结霜）破坏绝缘。缘。 4）电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。）电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。 一体式电磁流量计一体式电磁流量计 分体式电磁流量计分体式电磁流量计 插入式电磁流量计插入式

17、电磁流量计 HDLDE 电磁流量计电磁流量计 v广泛适用于石油、化工、冶金等广泛适用于石油、化工、冶金等领域，用于领域，用于 电导率大于电导率大于 5 us/cm 的导电液体的流量测量的导电液体的流量测量。v 测量管内无活动及阻流部件，测量管内无活动及阻流部件，无压力损失，测量不受介质的密无压力损失，测量不受介质的密度、粘度、温度、压力和导电率度、粘度、温度、压力和导电率变化的影响。变化的影响。v选用衬里材料及电极材料具有良选用衬里材料及电极材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。低频矩好的耐腐蚀性和耐磨性。低频矩形波励磁，不受工频及现场各种形波励磁，不受工频及现场各种杂散干扰影响杂散干扰影响。主要技

18、术指标主要技术指标1、准确度等级：、准确度等级：0.5级、级、1级级2、量程比：量程比：1：203、最大流速范围：、最大流速范围：0.310m/s4、规格规格(口径口径):10、15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300、350、400、500、600、700、800、900、1000(mm)5、输出信号：输出信号：脉冲信号：脉冲信号：02KHz,幅度：幅度：05V；模拟信号：模拟信号：010mADC，负载能力为负载能力为01.5千欧；千欧；420mADC,负载能力为负载能力为075千欧千欧三、科氏力式质量流量计三、科氏力式质量流量计 科氏力

19、质量流量计是基于流体在管道中科氏力质量流量计是基于流体在管道中流动时，将产生于质量流量成正比的科里奥流动时，将产生于质量流量成正比的科里奥力。力。 M = Ks/4r科氏力质量流量计特点科氏力质量流量计特点 直接测量质量流量，不受流体物性影响，测量直接测量质量流量，不受流体物性影响，测量精度高；测量不受流体管道内流场影响，没有上下精度高；测量不受流体管道内流场影响，没有上下游直观段长度的要求；可测各种非牛顿流体及黏滞游直观段长度的要求；可测各种非牛顿流体及黏滞和含微粒的浆液。和含微粒的浆液。 阻力损失大，零点不稳定，管路震动影响测量阻力损失大，零点不稳定，管路震动影响测量精度。精度。四、超声波

20、流量计四、超声波流量计FLUXUS ADM 6725便携式超声波流量计便携式超声波流量计 超声波是一种频率在超声波是一种频率在16000Hz以上的声波，以上的声波，它在介质中的传播具有方向性。当超声波在流体它在介质中的传播具有方向性。当超声波在流体中传播时，其传播速度是它在静止流体中的传播中传播时，其传播速度是它在静止流体中的传播速度与流体流速的矢量之和。测量出超声波在流速度与流体流速的矢量之和。测量出超声波在流体中定距离的传播时间，即可以测出流体的流速，体中定距离的传播时间，即可以测出流体的流速，从而测出流体的流量。超声波测量流体速度有各从而测出流体的流量。超声波测量流体速度有各种方法，如速

21、度差法，多普勒频移法，声束偏移种方法，如速度差法，多普勒频移法，声束偏移法等。法等。 超声波流量计进行的是非接触测量，对被测流超声波流量计进行的是非接触测量，对被测流体不产生附加阻力，不受被测介质粘度，导电率，体不产生附加阻力，不受被测介质粘度，导电率，温度等物理性质的影响，且输出与流量成线性关系，温度等物理性质的影响，且输出与流量成线性关系，它特别适用于大口径液体流量的测量。但是，速度它特别适用于大口径液体流量的测量。但是，速度法超声波流量计也有弱点，对于那些带颗粒或含多法超声波流量计也有弱点，对于那些带颗粒或含多气泡的脏污液体，由于颗粒、气泡的散射严重，致气泡的脏污液体，由于颗粒、气泡的散射严重，致使超声波接收到的信号较弱，影响测量精度。在这使超声波接收到的信号较弱，影响测量精度。在这种情况下，我们可利用超声波的散射特性而制成另种情况下，我们可利用超声波的散射特性而制成另一种型号的超声波流量计，即多普勒法超声波流量一种型号的超声波流量计，即多普勒法超声波流量计。计。PT300+便携式超声波流量计便携式超声波流量计 英英国国梅梅克克罗罗尼尼公公司司物位检测仪表物位检测仪表电容式物位计 电容器的组成1内电极；2外电极dDLCln210 通过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。 非导电介质的液位测量1内电极；2外电极；3绝缘套；4流通