任务1-4--流量测量仪表

1、任务1-4 流量测量仪表,第一节 流量测量概述 第二节 椭圆齿轮流量计 第三节 差压式流量计,第一节 流量测量概述,一、流量的定义 流量（瞬时流量）：单位时间内通过某横截面的流量的数量， 工程上讲的流量常指瞬时流量。 质量流量：单位时间内通过的流体质量，用qm表示，单位为kg/s。 重量流量：单位时间内通过的流体重量，用qG表示，单位为kgf/s。 体积流量：单位时间内通过的流体体积，用qV表示，单位为m3/s。 “标准体积”：温度为20，绝对压力为1.013105 pa下的体积。 这三种方法中，质量流量是表示流量的最好方法。它们三者 之间可以互相换算： 质量流量和体积流量有下列关系：qm =

2、qv 质量流量和重量流量之间关系为：qG= qmg =gqv,流量有瞬时流量和累积流量之分。 瞬时流量：在单位时间内流过某一截面的流体的量。 累积流量：在某一时间间隔内流体通过的总量。该总量可以用在该段时间间隔内的瞬时流量对时间的积分而得到，所以也叫积分流量。 平均流量：累积流量除以流体流过的时间间隔。,二、流量计的分类 1、速度式流量计 以测量流体在管道内的流速做为测量依据来计算流量。利用管道中流量敏感元件把流体的流速变换成压差、位移、转速、冲力、频率等对应的信号来间接测量流量的。 （1）叶轮（涡轮式）式流量计：流体冲击涡轮片，使涡轮旋转，涡轮的旋转速度随流量的变化而变化，最后从涡轮的转数求

3、出流速，从而求出流量值。,涡轮流量变送器的结构图 1-紧固环 2-壳体 3-前导流器 4-止推片 5-涡轮叶片 6-磁、电转换器 7-轴承 8-后导流器,（2） 转子流量计：P101图5-1 转子流量计由一根自下向上直径逐渐扩大的垂直锥管及管内的转子组成。当流体自下而上流经锥形管时，由于受到流体的冲击，转子被托起并向上运动。当转子在流体中的重量与流体作用在转子上的顶托力相平衡时，转子停在某一高度，保持平衡，转子在锥形管中的不同高度代表着不同的流量。,（3）靶式流量计 在流体管道的中间，迎着流体流向安装一圆钢片，称之为“靶”，它对流动的流体造成阻力，测取此靶的受力来得出管内流体的速度，从而得知流

4、量。,（4）涡街流量计 基本原理是流体流经阻挡体或者是特制的元件时，产生了流动振荡（漩涡），通过测定其振荡频率来反映通过的流量。 （5）旋进式涡街流量计 利用旋进的涡流现象，即绕中心轴涡流的螺旋进动来测量流量。,2、容积式流量计 P102图5-3 以单位时间内所排出流体的固定容积作为测量依据来计算流量。使流体以固定的、已知大小的体积逐次从流量计中排放出来，则计数排放次数，就可以求得通过仪器的流体总量。 属于这类流量计的有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计等。适于测量高粘度、低雷诺数的流体。 3、差压式流量计 P102图5-3 主要利用管内流体通过节流装置时，其流量与节流装置前后的压差有一定

5、的关系。属于这类流量计的有标准节流装置等。,4、超声波流量计 超声波是指振动频率大于20kHz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。 原理：超声波在流动介质中传播时，其传播速度与在静止介质中的传播速度不同，其变化量与介质流速有关。测得这一变化就能求得介质的流速，进而求出流量。 如图所示。用来发射和接受超声波的装置称为超声波换能器。图中F为发射换能器，J为接受换能器，u为介质流速，c为介质静止时声速。,5、电磁流量计 根据法拉第电磁感应定律进行理论测量的流量检测仪表，导电性液体在磁场中运动时产生感应电动势，其值和体积流量成正

6、比。,6、质量流量计 利用流体在振动管中流动时所产生的与质量流量成正比的科氏力的原理来制成的。 质量式流量计的输出信号不受流体压力、温度等参数改变引起的流体密度变化的影响，因此测量准确度有很大提高。,第二节 椭圆齿轮流量计,一、测量原理 工作原理：一对相互啮合的椭圆形齿轮在流体差压作用下交替地相互带动绕各自的轴旋转，齿轮转动时，左右两边分别交替与壳体构成月牙形体积V0，并以V0为基本单位，一次又一次地将被测介质由变送器的入口排至出口。当两个齿轮各完整地转一圈后，变送器所排出的被测介质量为V0的4倍。只要测量出齿轮的转速就可以确定流体的容积流量。,二、显示原理,因为测量部分输出的是流量信号，所以

7、测量转速的仪表就可用来显示流量。 1、就地显示 2、远传显示 优点：P103 缺点：,根据节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差来测量流量的。 应用最广泛的节流件是孔板、喷嘴、文丘里管等。 一、差压式流量计工作原理及流量公式,第三节 差压式流量计,1、工作原理 P103 在管道中放置一节流元件，充满管道的流体流经管道内的节流元件，流束将在节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，在节流元件的前后两侧产生压力差（差压）。节流件前后的差压p与流量q的关系为q=k,适用于测量直径大于50mm的圆形截面管道中的单相、均质流体的流量。 同时，要求流体充满圆管道和节流装置；流体流动是稳定的或

8、随时间缓变的； 流动不可以是脉动流和旋转流，流经节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流，在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；流速为亚音速；流动属于非脉动流；,通过伯努利方程和流动连续性方程来推导。,2、流量公式(q- p关系),流体流经节流件时的流动情况,流束在孔板前大约等于D处开始收缩，即位于边缘处的流体开始向中心加速，流束中央的压力开始下降。流束通过孔板后，因惯性的作用继续收缩在孔板后D/2处流束截面积最小，流速最快，静压力最低，在这以后，流束开始扩展，压力逐渐恢复到最大，但不能恢复到收缩前的 最大压力值，这是由于实际流通经过孔板和管道时会有压力损失。,假设管道中流动的流体是不

9、可压缩流体，且不计流动过程中的阻力损失，根据伯努利方程可写出下述能量关系：,又流体的连续性方程为,质量流量 qm=,将上两式代入该式可得,qm=,= qv = =,实际流量公式（修正后）,标准节流装置指节流件的结构、形式、技术要求等均已标准化，同时还规定了相应的取压方式及节流件前后直管段要求。,标准节流装置组成：标准节流件、取压装置、节流件上游侧第一个局部阻力件、第二个阻力件、下游侧第一个局部阻力件以及它们之间的直管段长度。,二、 标准节流装置,（一）、标准节流件及其取压装置,标准节流件包括标准孔板、标准喷嘴、文丘里管。,常用的节流元件形式 （a） 孔板（b）喷嘴（c）文丘里管,1、标准孔板,

10、（1）结构 P105 中心开孔的旋转对称体圆盘。进口圆筒形部分应与管道同心安装。 上游断面A, 下游断面B，入口边缘G,出口边缘H、I, 孔板厚度E，圆孔厚度e。,（2）取压方式 标准节流装置规定了由节流件前后引出差压信号的几种取压方式。 角接取压 单独钻孔取压 标准孔板 环室取压 法兰取压 1）角接取压 P106图5-9 角接取压的取压口紧靠节流元件上、下游端面，孔板两侧的压力由它们与管道所形成的角顶取出。 单独钻孔取压：孔板前后夹紧环钻孔 环室取压：均压作用，压差比较稳定。,2）法兰取压 P106图5-10,标准孔板夹于两片法兰之间， 在安装法兰上钻孔取压，孔轴线必须垂直于管道轴线。,（3）特点 优点：结构简单、体积小，加工方便，成本低。 缺点：准确度较低，压力损失较大。,2、标准喷嘴,（1）结构 是一种以管道轴线为中心线的旋转对称体，由两个圆弧曲面构成的入口收缩部分及与之相接的圆筒形喉部所组成 。压力损失比孔扳小。 （2）取压方式 只采用角接取压（单独钻孔和环室取压）。,（3）特点 优点：压力损失小，准确度高。 缺点：结构比较负杂、体积大，加工困难，成本较高。,四、智能流