第八章流量测量技术2

信息采集技术8.2.2容积式流量计容积式流量计是一种直接测量型流量计。利用机械测量元件，把流体连续不断地分隔为单个的固定容积排出，计算单位时间或某一时间的流量。容积式流量计的安装与使用：1、被测流体的流动方向应与流量计外壳上的流向标志一致。2、避免杂质进入。3、调节流量的阀门应位于流量计的下游。4、无设置直管段的要求。5、流量计需定期清洗和检定。电子信息工程系信息采集技术1、椭圆齿轮流量计具有卫生、保洁、耐酸、耐腐蚀等优点，可用于液体饮料、日用化妆液及医药工业等要求卫生保洁场合，以及冶金、化工等工业部门腐蚀性溶液的流量计量。2、腰轮流量计是精确测量燃气流量的仪表。仪表基于容积式测量原理，其特点是精确度高、结构紧凑坚固、入口无需直管段、使用寿命长，适于安装在环境狭窄的场合，在严酷的气候条件下精确测量负荷变动大的气体流量。压力损失特低，量程比特宽。电子信息工程系信息采集技术8.2.3速度式流量计利用测量管道内流体流动速度来测量流量的。1、涡轮流量计涡轮流量传感器的结构如图所示。它是在管道中安装一个可自由转动的叶轮,流体流过叶轮使叶轮旋转,流量越大,流速越高,则动能越大,叶轮转速也越高。测量出叶轮的转速或频率,就可确定流过管道的流体流量和总量。涡轮流量传感器具有安装方便、精度高（可达0.1级）、反应快、刻度线性及量程宽等特点,信号易远传,且便于数字显示,可直接与计算机配合进行流量积算和控制。电子信息工程系信息采集技术2、涡街流量计电子信息工程系信息采集技术3、电磁流量计(EMF)是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。近年来世界范围的产量约占工业流量仪表台数的5%～6.5%。基本原理是法拉第电磁感应定律，即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势。优点：

1、不易阻塞。2、不产生因检测流量所形成的压力损失。3、体积流量，不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响。电子信息工程系信息采集技术4、前置直管段要求较低。5、测量范围度大，通常为20：1～50：1，可选流量范围宽。满度值液体流速可在0.5～10m/s内选定。6、口径范围比其他品种流量仪表宽，从几毫米到3m。7、可测正反双向流量。缺点：

1、不能测量电导率很低的液体，如石油制品和有机溶剂等。2、不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。3、通用型EMF由于衬里材料和电气绝缘材料限制，不能用于较高温度的液体；有些型号仪表用于过低于室温的液体，因测量管外凝露（或霜）而破坏绝缘。电子信息工程系信息采集技术4、超声流量计（USF）是通过检测流体流动时对超声束（或超声脉冲）的作用，以测量体积流量的仪表。按测量原理分类有：①传播时间法；②多普勒效应法；③波束偏移法；④相关法；⑤噪声法。要求有直管段（前10D，后5D）。电子信息工程系信息采集技术优点：

1、非接触测量。夹装式换能器USF可无需停流截管安装，只要在既设管道外部安装换能器即可。这是USF在工业用流量仪表中具有的独特优点，因此可作移动性（即非定点固定安装）测量，适用于管网流动状况评估测定。2、无压力损失。

USF为无流动阻挠测量，无额外压力损失。3、可采用干法标定流量计的仪表系数是可从实际测量管道及声道等几何尺寸计算求得的，既可采用干法标定，（带测量管段式除外）。4、适用于大型圆形管道和矩形管道。且原理上不受管径限制，其造价基本上与管径无关。对于大型管道不仅带来方便，可认为在无法实现实流校验的情况下是优先考虑的选择方案。电子信息工程系电子信息工程系信息采集技术5、多普勒USF可测量固相含量较多或含有气泡的液体。

可测量非导电性液体，在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。

6、可解决一些特殊测量问题。

因易于实行与测试方法（如流速计的速度-面积法，示踪法等）相结合，可解决一些特殊测量问题，如速度分布严重畸变测量，非圆截面管道测量等。7、判断所测液体类别。

某些传播时间法USF附有测量声波传播时间的功能，即可测量液体声速以判断所测液体类别。例如，油船泵送油品上岸，可核查所测量的是油品还是仓底水。

缺点和局限性：

1、传播时间法只能用于清洁液体和气体，

多普勒法只能用于测量含有一定异相的液体。2、外夹装换能器的不能用于衬里或结垢太厚的管道。3、多普勒多数情况下测量精度不高。

4、国内生产现有品种不能用于管径小于DN25mm的管道。信息采集技术8.2.4质量流量计流体的体积是流体的温度、压力和密度的函数。1、间接式质量流量计采用体积流量计和密度计组合。2、直接式质量流量计直接反映质量流量，不受温度、压力、密度变化的影响。（1）热式量流量计热质量流量计（ThermalMassFlowmeters）流体吸收热量的速率直接与它的流量成比例。利用外部热源对管道内的被测流体加热，热能随流体一起流动，通过测量因流体流动而造成的热量变化来反映出流体的质量流量。电子信息工程系信息采集技术移动气体的分子与热源接触，它们吸收热量使热源冷却。当流速增加时，有更多的分子与热源接触，吸收更多的热量。热源以这种方式散失的热量总数与特定气体分子数量（它的质量）、气体的热学特性以及它的流动特性成比例。本流量计多用于测量较大气体流量。（2）差压式质量流量计以马格努斯效应为基础。马格努斯效应（Magnuseffect）：在不可压缩的粘滞流体中运动的旋转圆柱和圆球受到侧向力的一种现象。电子信息工程系信息采集技术这个效应由德国物理学家马格努斯于1852年发现，故名。他在研究炮弹飞行弹道时，发现旋转飞行的炮弹有时不能按预计的弹道曲线飞行；经过多次观察试验终于发现了该效应。把转动的圆柱体或圆球，放入粘滞流体中（转动体的转轴与流体的流向垂直），由于流体的粘滞性，转动体产生环流与流体相互作用，使转动体周围的流体速度发生变化，造成流速不均匀。顺着转动方向的流体流速加快；逆着转向的流体流速减慢，根据伯努利方程可知，流速慢的正压力大于流速快的正压力，因此转动体受到侧向力，此力与转动轴与流体的流向均垂直，故使转动体偏离原来运动方向。足球、排球、网球以及乒乓球等的侧旋球和弧圈球的运动轨迹之所以有那么大的弧度，也起因于马格努斯效应。电子信息工程系信息采集技术（3）科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计（CoriolisMassFlowmeter简称CMF）是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。科里奥利质量流量计-这种流量计利用科里奥利效应测量通过元件移动的质量数量，其实质是测量流体通过一个U形管而在垂直于流动方向上引起的振动。流体通过U形管时伴随有引起旋流的振动。旋流角度越大，流量越大。电子信息工程系信息采集技术优点：1、直接测量质量流量，有很高的测量精确度。2、可测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的中高压气体。3、测量管的振动幅小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件和活动件。4、对流速分布不敏感，因而无上下游直管段要求。5、测量值对流体粘度不敏感，流体密度变化对测量值得值的影响微小。6、可做多参数测量，如同期测量密度，并由此派生出测量溶液中溶质所含的浓度，温度、体积等。电子信息工程系信息采集技术缺点：1、零点不稳定形成零点漂移，影响其精确度的进一步提高，使得许多型号仪表只得采用将总误差分为基本误差和零点不稳定度量两部分。2、不能用于测量低密度介质和低压气体；液体中含气量超过某一限制（按型号而异）会显着著影响测量值。3、对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号的流量传感器安装固定要求较高。4、不能用于较大管径，目前尚局限于150（200）mm以下。5、测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精确度，尤其对薄壁管测量管的更为显着。6、压力损失较大，与容积式仪表相当，有些型号甚至比容积式仪表大100%。大部分重量和体积较大。7、价格昂贵。国外价格5000～100