自动化检测仪表第6讲

自动检测技术及仪表控制系统第二编过程参数检测技术4.温度检测5.压力检测6.流量检测7.物位检测8.机械量检测9.成分分析仪表6流量检测6.1流量检测基本概念6.2体积流量检测方法6.3质量流量检测方法6.4流量标准装置6.1.1流量的概念和单位流量：短暂时间内流过某一流通截面的流体数量与通过时间之比，该时间足够短以至可认为在此期间的流动是稳定的。体积流量：质量流量：流体平均流速累积流量6流量检测6.1.2流量检测方法及流量计分类6.1.2.1流量检测方法及流量计分类检测方法：体积流量检测，质量流量检测流量计：由流量传感器和二次仪表构成类别仪表名称体积流量计容积式流量计椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、皮膜式流量计等差压式流量计节流式流量计、均速管流量计、弯管流量计、靶式流量计、浮子流量计等速度式流量计涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等质量流量计推导式质量流量计体积流量经密度补偿或温度、压力补偿求得质量流量等直接式质量流量计科里奥利流量计、热式流量计、冲量式流量计等6流量检测6.1.2流量检测方法及流量计分类6.1.2.2流量计的测量特性1）流量方程式：流量与流量计输出信号之间的关系2）仪表系数：单位流体流过流量计时流量计发出的脉冲数 流出系数：实际流量与理想流量的比值3）流量范围及范围度4）测量精确度和误差5）压力损失6流量检测6.2.1容积式流量计6.2.1.1容积式流量计的测量机构与流量公式构成：测量室、运动部件、传动和显示部件流量方程式：体积总量=固定容积×某时间间隔内经过流量计排出流 体的固定容积数6流量检测6.2.1容积式流量计6.2.1.2几种容积式流量计1）椭圆齿轮流量计进出口液体压力差驱动齿轮，两个齿轮每转动一圈，流量计将排出4个半月形容积的流体。6流量检测6.2.1容积式流量计2）腰轮流量计：原理与椭圆齿轮流量计相同，只是一对测量转子是两个不带齿的腰形轮腰轮流量计工作原理6流量检测6.2.1容积式流量计3）皮膜式家用煤气表家用煤气表结构示意6流量检测6.2.1容积式流量计6.2.1.3容积式流量计的安装与使用被测介质的物性参数和工作状态安装地点应满足技术性能规定的条件流量计上游要加装过滤器定期清洗和检定6流量检测6.2.2差压式流量计在流通管道上设置流动阻力件，流体通过阻力件时将产生压力差，此压力差与流体流量之间有确定的数值关系，通过测量差压值可以求得流体流量。产生差压的装置：孔板、喷嘴、文丘利管动压管、均速管、弯管其它型式：靶式流量计、浮子流量计6流量检测6.2.2差压式流量计6.2.2.1节流式流量计节流装置：产生差压，主体是一个局部收缩阻力件，改变流体流通截面，从而在节流元件前后形成压力差节流装置分为标准和非标准节流装置。主要缺点是安装要求严格，流量计前后要求较长直管段。6流量检测6.2.2差压式流量计1）节流式流量计测量原理及流量方程式 水平管道的能量方程式 连续方程式

流体流经节流件时压力和流速变化情况6流量检测6.2.2差压式流量计

6流量检测6.2.2差压式流量计

6流量检测6.2.2差压式流量计2）节流式流量计的组成和标准节流装置节流式流量计的组成1—节流元件；2—引压管路；3—三阀组；4—差压计6流量检测6.2.2差压式流量计标准节流装置示意节流装置取压方式6流量检测6.2.2差压式流量计3）节流装置的设计和计算： 以节流装置的流量方程式为依据4）节流式流量计的安装与使用条件差压计的安装示意6流量检测6.2.2差压式流量计5）非标准节流装置(a)1/4圆喷嘴(b)锥形入口孔板(c)圆缺孔板(d)V内锥流量计6流量检测6.2.2差压式流量计6.2.2.2均速管流量计流体流经均速管产生与流量有确定关系的差压信号。均速管的实用流量方程式：D为管道内径k为均速管流量系数，由实验确定均速管流量计结构图6流量检测6.2.2差压式流量计6.2.2.3弯管流量计流体通过管道弯头时，受到角加速的作用而产生的离心力会在弯头的外半径侧与内半 径侧之间形成差压，此差压的平 方根与流体流量成正比。弯管流量计的流量方程式：弯管流量计示意6流量检测6.2.2差压式流量计6.2.2.4靶式流量计靶：管流中垂直于流动方向安装的圆盘形阻挡件流体经过时对靶产生作用力，此 作用力与流速有一定关系以直径比 表示流量公式：靶式流量计结构原理1—力平衡转换器；2—密封膜片；3—杠杆；4—靶；5—测量导管6流量检测6.2.2差压式流量计6.2.2.5浮子流量计

1）测量原理及结构 浮子的力平衡公式： 代入节流流量方程式得：浮子流量计测量原理6流量检测6.2.2差压式流量计A0为环隙面积，与浮子高度h对应对于小锥度锥形管，近似有 ，则浮子流量计的类型：直读式，远传式电远传浮子流量计工作原理1—浮子；2—锥形管；3—连动杆；4—铁心；5—差动线圈6流量检测6.2.2差压式流量计2）浮子流量计的使用和安装使用时需要进行密度校正被测介质的物性参数和状态 参数与流量计标定介质不同 时，必须对流量计指示值进 行修正。浮子流量计的安装1—浮子流量计；2—截止阀；3—旁通阀6流量检测6.2.3速度式流量计原理：均基于与流体流速有关的各种物理现象6.2.3.1涡轮流量计利用安装在管道中可以自由转动的 叶轮感受流体的速度变化流量方程式f：信号脉冲频率；：仪表常数

涡轮流量计结构示意1—紧固环；2—壳体；3—前导流件；4—止推片；5—叶轮；6—磁电转换器；7—轴承；8—后导流件；6流量检测6.2.3速度式流量计6.2.3.2涡街流量计原理：流体流过非流线型阻挡体时会产生稳定的漩涡列，漩涡的产生频率与流体流速有着确定的关系构成：漩涡发生体漩涡产生频率

d：漩涡发生体的特征尺寸； St：斯特罗哈尔数流量方程式：

K：仪表系数，通过实验测得6流量检测6.2.3速度式流量计测量几乎不受流体参数变化的影响不足：流体流速分布情况和脉动情况将影响测量准确度，漩涡发生体被玷污也会引起误差三角柱涡街检测器原理示意6流量检测6.2.3速度式流量计6.2.3.3电磁流量计原理：导电流体在磁场中垂直于磁力线方向流过，在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，感应电势的大小与流体速度有关感应电势 流量方程式：6流量检测6.2.3速度式流量计电磁流量计测量原理电磁流量计结构1—外壳；2—激磁线圈；3—衬里；4—测量管；5—电极；6—铁心6流量检测6.2.3速度式流量计6.2.3.4超声流量计原理：超声波在流体中传播，将受到流体速度的影响，检测接收的超声波信号可以测知流速传播速度差法，多普勒效应法，声束偏移法，相关法传播速度差法：超声波在流体中顺流传播与逆流传播的速度不同；时间差法，相差法，频差法6流量检测6.2.3速度式流量计6流量检测6.2.3速度式流量计频差法：频差法不受声速影响，不必考虑流体温度变化对声速的影响6流量检测6.3.1间接式质量流量测量方法根据质量流量和体积流量的关系，组合多种仪表测量不同参数可实现质量流量测量体积流量计与密度计组合体积流量计与体积流量计组合差压式流量计与涡轮流量计温度、压力补偿式质量流量计6流量检测6.3.1间接式质量流量测量方法几种推导式质量流量计组合示意6流量检测6.3.2直接式质量流量计6.3.2.1科里奥利质量流量计原理：流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力流量方程式科氏力流量计测量原理6流量检测6.3.2直接式质量流量计两种科氏力流量计结构示意1—支承管；2—检测管；3—电磁检测器；4—电磁激励器；5—壳体；6流量检测6.3.2直接式质量流量计6.3.2.2热式质量流量计原理：利用外热源对被测流体加热，测量因流体流动造成的温度场变化，从而测得流体的质量流量。流量方程式：6流量检测6.3.2直接式质量流量计非接触式对称结构的热式流量计示意1—镍管；2—加热线圈；3—测温线圈；4—调零电阻；5—电表6流量检测6.3.2直接式质量流量计6.3.2.3冲量式流量计原理：冲量传感器感受被测介质的冲力，经转换放大输出与质量流量成比例的标准信号冲量式流量计工作原理1—冲板；2—冲板轴；3—物料；4—输送机6流量检测6.4.1液体流量标准装置6.4.1.1标准容积法标准容积法流量标准装置1—水池；2—水泵；3—高位水槽；4—溢流管；5—稳压容器；6—活动管接头；7—切换机构；8—切换挡板；9—标准容积计量槽；10—液位标尺；11—游标；12—被校流量计6流量检测6.4.1液体流量标准装置6.4.1.2标准质量法6.4.1.3标准流量计法6.