热工测试技术08流量2.ppt

1、1,第八章 流量测量,第一节 概 述 第二节 节流式流量计 第三节 涡轮式流量计 第四节 光纤流量计 第五节 超声波流量计 第六节 质量流量计,第三节 涡轮流量计,一、工作原理 为速度型流量计。,高导磁涡轮周期性通过永久磁铁4，线圈3中产生交变的感应电动势。涡轮叶片通过永久磁铁的频率f与涡轮转速n成正比：f = z.n。z为涡轮的叶片数目。,涡轮流量计,涡轮叶片,输出电脉冲频率与被测体积流量qv关系为,K为流量计的仪表常数。,二、涡轮流量计的基本特性 1.线性特性 仪表常数K在流量测量范围内的变化特性反映了涡轮流量计的线性特性，用Kqv曲线表示。,与变送器的结构以及被测流体的性质等有关，由实验

2、标定确定；主要包括线性特性和压力损失特性。,高峰部分限制了可测流量范围的下限，故应尽量减轻叶轮质量，减少涡轮转动部分的摩擦阻力矩，使得K-qv曲线高峰的位置前移、峰谷压平。,2.压力损失特性 流量越大，压力损失p越大；流体的粘度越大，产生的粘滞阻力矩越大，压力损失也就越大。 压力损失还与流量计的结构尺寸和工艺水平有关。,三、影响涡轮流量计测量结果的主要因素 仪表常数K（流体物性参数&涡轮变换器结构特征尺寸的函数）是在特定的状态下、采用特定的介质标定的。 1.流体粘度的影响 流体粘度增大，流量计线性测量范围缩小。因液体涡轮流量计常用常温水标定的。 当测量粘度为1x106m2/s左右的轻质油和其他

3、液体介质时，不必再作单独标定； 当测量粘度大于1x106m2/s时而小于15x106m2/s的液体时，测量精度符合工业测量的要求。 当被测液体的粘度大于15x106m2/s时，须重新标定。,2.流体密度的影响 推动涡轮转动的力矩与流体的密度成正比。,p为工作压力与标定压力之差；为变送器壳体材料泊松比；R为变送器的公称半径；E为涡轮变送器壳体材料拉伸弹性模量；A为涡轮变送器叶轮的截面积；h为涡轮变送器壳体厚度。,3.流体压力和温度的影响 流体的压力和温度有较大偏离时，变送器结构尺寸及流体体积发生变化。,压力变化引起结构尺寸变化的修正系数为,温度变化引起变送器结构尺寸变化的修正系数,1、2为涡轮变

4、送器壳体和叶轮材料的线膨胀系数； t为涡轮变送器工作温度与标定温度之差。,压力变化引起流体体积变化的修正系数为,p0 、p为标定压力和工作压力； Z0，Z为标定温度和工作温度下的压缩系数。,温度变化引起流体体积变化的修正系数为,压力和温度同时变化时，综合修正公式为,qv 、qm 为修正后的体积流量和质量流量；qv为未经修正的流量计读数；为被测流体在标定状态下的密度。,4.流动状态的影响 进口处流速的突变和流体的旋转可使测量误差加大。故需要改善流动状态。需在涡轮变送器上安装导流器，同时在其前后均有一定长度的直管段，上游的直管段长度20D，下游为5D。,第四节 光纤流量计,一、光纤差压式流量计 节

5、流式流量计，利用光纤检测差压p。,二、光纤膜片式流量计 流量越大，膜片1向内挠曲变形越大，测量膜片的位移量确定被测流量。,膜片采用钢或铜等材料，厚度0.050.2mm；为增加反射光强度，膜片内侧镀铬或银。,三、光纤卡门(Karman)涡街流量计,流体中垂直插入对称的非流线型柱状物体，若流体ReD5103，则漩涡发生体下游产生两列相互交替的内旋漩涡，且与流体同速，形成一条街道形状(卡门涡街)。,v为漩涡发生体两侧流体的流速；d为漩涡发生体迎流面的最大宽度；Sr为斯特劳哈尔数。,若游涡之间的距离为l，两涡街之间的距离为h,当h/l=0.281时，涡街是稳定的。漩涡的频率f为,根据流动连续性原理 AvA v （8-30) A、v为管道截面积和平均流速； A 为漩涡体两侧流通面积。,设m A/A，由式(8-29)和式(8-30)可得,则体积流量为,通过测量漩涡频率f得到流量。,光纤卡门涡街流量计：漩涡左右交替的出来时，两边压力差的正负随之交替变化，并由Y形光纤传感