基础知识在电磁流量计研究中的应用.ppt

基础知识在流量计研究中的应用 电气自动化教研室 曹金亮 流量测量研究简介 流量的定义在一段时间内流体流过一定截面的量称为通过该截面的流量 流量和温度 压力一样 是人们生产生活中最重要的测量参数之一 流量测量的复杂性流量是一个动态量 通常测量流量的对象是气体 液体和混合流体这三种具有不同物理特性的流体 而测量流量需要考虑的条件又是多种多样的 如单相流 多相流 腐蚀性 测量时的温度 压力范围 流量大小 被测流体的流动状态如层流 紊流等等 对液体而言还存在着粘度大小 导电与否等的不同情况 流量测量技术的研究内容 研究流量计在不同的流体密度 粘度 温度 压力等物性参数下的计量特性 以分析使用条件与校准条件不同造成的差异 研究上 下游管路条件对各种流量计计量性能的影响 以确定流量计的使用条件 研究雷诺数 流速分布等流体参数的定量影响 流量测量研究简介 流量测量研究的目的为准确的测量流量 研究不同流体在不同条件下的流量测量方法 并提供相应的测量仪表 这是流量计量技术研究的主要工作之一 流量测量的发展历史流量和温度 压力一样 是人们生产生活中最重要的测量参数之一 流量计的应用 流量计量可以应用在各种不同的场合 不同的条件下 根据被测流体的不同而选用不同的流量计 例如流体介质有液 气之分 其粘度 密度 清洁程度 压力 温度均有较大差异 而我们所选用的流量计除要适应所使用的条件之外 还要考虑很多其它因素 如价格 准确度等级 流量范围 抗干扰性 压力损失 耐腐蚀 防爆等级等等 流量测量的基本原理 流量测量的基本原理速度式流量计 通过测量流速实现流量测量 如涡轮 涡街 电磁 超声等 容积式流量计 利用机械装置将流体分成单位体积进行累计测量 如齿轮流量计 刮板流量计 活塞流量计等 差压式流量计 利用伯努利方程原理测量流量 利用流体流经测量装置产生的压力差进行测量 如节流式流量计 弯管流量计等 流量测量的基本原理和方法 流量测量仪表的主要性能参数可测量介质的种类动态响应与稳定性流量测量范围 量程比 各种测量方法的局限性不同的测量介质 环境需要不同的测量方法 目前主要存在的问题 各种测量方法的局限性不同的测量介质 环境需要不同的测量方法 流量仪表的品种 规格 准确度和可靠性尚不能完全满足要求 特别对腐蚀性流体 脏污流体 高粘性流体 多相流体 特大流量 微小流量等的测量问题 有待发展有效的测量手段 流量标准装置不能满足流量计检定要求 尤其是缺乏现场进行实时检定流量计的技术手段 流体在管道中的流速分布 流经弯管后流速分布及随位移的变化雷诺数RD 105 l D l 直管段长度 D管道直径 流体在管道中的流速分布 管道层流的分布规律 r0 r0 rx ux 流体在管道中的流速分布 管道紊流速度分布规律 流体在管道中的流速分布 紊流中的平均速度和脉动速度 几种常用的流量计及其工作原理 电磁流量计 几种常用的流量计及其工作原理 涡轮流量计 几种常用的流量计及其工作原理 转子流量计变面积流量计 文丘利管压力损失最小 而孔板压力损失最大 文丘利管 孔板 喷嘴 差压式流量计 几种常用的流量计及其工作原理 几种常用的流量计及其工作原理 巴歇尔槽明渠流量计 几种常用的流量计及其工作原理 涡街流量计 几种常用的流量计及其工作原理 超声波流量计 几种常用的流量计及其工作原理 超声波多普勒流量计 式中f 信息窗内所有反射粒子的多普勒频移的平均值 Ni 产生多普勒频移fi的粒子数 fi 任一个悬浮粒子产生的多普勒频移 f 信息窗与平均多普勒频移 换能器 几种常用的流量计及其工作原理 该流量计由两椭圆齿轮相互啮合进行工作 图中P1表示流量计进口流体压力 P2表示出口流体压力 显然压力P1大于P2 腰轮流量计 罗茨流量计 几种常用的流量计及其工作原理 刮板式容积流量计 几种常用的流量计及其工作原理 当前流量计研究的关键问题 目前主要存在的问题如下 流量仪表的品种 规格 准确度和可靠性尚不能完全满足要求 特别对腐蚀性流体 脏污流体 高粘性流体 多相流体 特大流量 微小流量等的测量问题 有待发展有效的测量手段 流量标准装置不能满足流量计检定要求 尤其是缺乏现场进行实时检定流量计的技术手段 当前流量计研究的关键问题 续 因此 为了适应不同的介质条件 环境条件和使用要求 各种流量计量的仪表应运而生 据不完全统计 流量计的种类达几十种之多 只要有一个新的技术发展起来 就会有人尝试着将它应用到流量计量当中去 比如电磁 超声 激光技术等等 当前流量计研究的关键问题 续 针对上述问题 随着科学技术的发展 人们利用最新的技术成果研制新型流量计 将超声波 激光 电磁 核技术及微计算机等新技术引入流量计量领域 使得无接触无活动部件间接测量技术大大发展 流量传感器趋向电子化 数字化 多功能化 为流量计量开拓新的领域 流量测量的发展方向 扩展应用场合 超 大流量测量及 超 小流量测量家用煤气表 水表依然重要 但随着工业 能源 环保 医学等的发展 对大管道自来水 污水的计量 大管道高压天然气的计量 微小流量的计量等 提出了越来越高的要求 多参数测量利用信号包含的更多信息实现多参数测量新技术对流量测量的影响利用新技术 促进了基于不同测量原理的流量计的发展 如超声波流量计 质量流量计 电磁流量计等等 多传感器技术 智能化技术 数值仿真技术引到新的研究过程中 新的测量方法由于电子技术及计算机技术的发展而得到应用 促进了流量测量技术的发展 电磁流量计的测量原理及特点 1 2 电磁流量计基本结构及测量原理图 电磁流量计基本测量原理图 电磁流量计的测量原理及特点 E 2 e1 电磁流量计的测量原理及特点 优点 压力损失极小 无可动部件 流量测量为体积流量 可对多相流进行测量 动态范围不受限制 精度高 量程宽 输出电动势与流速变化同步 可测流体的正反向流量 不足之处 要求被测量流体必须是导电的 不能测量气体 蒸汽和含有较大气泡的液体 流速分布影响测量精度 对直管段有要求 因传感器材料原因不能用于较高温度的测量场合 当前国内外电磁流量计研究的状况 困难流体的测量问题传感器的标定及再标定非轴对称流动条件下的流量测量非满管条件下的测量技术磁钢励磁的电磁流量计信号处理方法的研究 当前电磁流量计研究涉及的技术基