建筑环境测试技术第八章

1、8.1 概述概述流量的定义流量的定义 流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处的数量。流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处的数量。 流量的表示方法流量的表示方法 质量流量、体积流量、重量流量。质量流量、体积流量、重量流量。若以若以M表示流体流过一定截面的质量，则质量流量为表示流体流过一定截面的质量，则质量流量为mdmqdtkg/s 若以若以V表示流体流过一定截面的体积，则体积流量为表示流体流过一定截面的体积，则体积流量为vdVqdt 3m /s若以若以G表示流体流过一定截面的重量，则重量流量为表示流体流过一定截面的重量，则重量流量为GdGqdtkgf s三者的关系为三者的关系为Gmvqqq

2、g流量的测量方法流量的测量方法可分为直接测量法和间接测量法。可分为直接测量法和间接测量法。直接测量法直接测量法：用标准容积和标准时间计量后，计算平均流量。：用标准容积和标准时间计量后，计算平均流量。间接测量法间接测量法：通过测量与流量有关的物理量得出流量。：通过测量与流量有关的物理量得出流量。间接测量法的常见形式间接测量法的常见形式流速法流速法vAG节流差压法节流差压法pKQ变面积式变面积式KlQ 涡轮机械式涡轮机械式KnQ 旋涡式旋涡式KfQ 电磁式电磁式超声波超声波8.2 流速法流速法基本原理基本原理vAG对于不可压流体对于不可压流体)(2*ppv对于可压流体对于可压流体kkppRTkkv

3、1*112.:;:;:;:;:*等熵指数气体常数总温静压总压kRTpp上式表明：只要测得流体的总压、静压、总温，就可以计算上式表明：只要测得流体的总压、静压、总温，就可以计算出流体的流速，进而计算出流量。出流体的流速，进而计算出流量。确定截面流速的方法确定截面流速的方法由于流体的粘性作用，管道测量截面上各点的速度或压力的分由于流体的粘性作用，管道测量截面上各点的速度或压力的分布是不均匀的，为了测出管道截面上的流体的平均速度，通常布是不均匀的，为了测出管道截面上的流体的平均速度，通常将管道横截面划分若干面积相等的部分，测量每一部分中某一将管道横截面划分若干面积相等的部分，测量每一部分中某一特征点

4、的流体速度，然后按这些特征点的流速值计算各相等部特征点的流体速度，然后按这些特征点的流速值计算各相等部分面积上通过的流量，通过整个管道截面的流量即为这些部分分面积上通过的流量，通过整个管道截面的流量即为这些部分面积流量之和。面积流量之和。特征点位置的确定：特征点位置的确定：中间矩形法中间矩形法；切比雪夫积分法；对数曲；切比雪夫积分法；对数曲线法。线法。层流分布层流分布紊流分布紊流分布u中间矩形法中间矩形法 对于半径为对于半径为R的圆形管道，将其分成的圆形管道，将其分成几个面积相等的同心圆环（最中心的为几个面积相等的同心圆环（最中心的为圆）。圆形外圆的半径由管道中心算起分圆）。圆形外圆的半径由管

5、道中心算起分别为别为r2，r4，r2n。再在各圆环中求。再在各圆环中求得一圆。又将圆环分成两个面积相等的圆得一圆。又将圆环分成两个面积相等的圆环，此圆从管道轴心算起的半径分别为环，此圆从管道轴心算起的半径分别为r1，r3，r2n-1 ，在此圆上布置测点，即，在此圆上布置测点，即为特征点的位置。为特征点的位置。112rRn332rRn552rRn21212iirRn21212nnrRn以上各测点所测得的值近似代表相应圆环其他各点的值。以上各测点所测得的值近似代表相应圆环其他各点的值。故管道内的分布曲线就可以近似地阶梯型的分布规律所代故管道内的分布曲线就可以近似地阶梯型的分布规律所代替。实际上一般

6、管道内流动不是对称分布的，故每个测定替。实际上一般管道内流动不是对称分布的，故每个测定圆周上最好应布置四个测点。圆周上最好应布置四个测点。u中间矩形法中间矩形法8.3 差压式流量计差压式流量计概述概述差压式流量计差压式流量计：流体流动中，当流道的截面积突然缩小时，：流体流动中，当流道的截面积突然缩小时，其流速升高而压力降低，通过测量收缩面前后的压力差得到流其流速升高而压力降低，通过测量收缩面前后的压力差得到流量，此类流量计统称为差压式流量计。量，此类流量计统称为差压式流量计。8.3 差压式流量计差压式流量计概述概述差压式流量计的构成差压式流量计的构成由节流件、取压装置、阻流件、中间管道组成。由

7、节流件、取压装置、阻流件、中间管道组成。上游第二上游第二个阻流件个阻流件上游第一上游第一个阻流件个阻流件节流件节流件取压装置取压装置下游第一下游第一个阻流件个阻流件中间管道中间管道常用节流元件常用节流元件取压方式取压方式取压方式有角接取压、法兰取压、取压方式有角接取压、法兰取压、D和和D/2取压等方式取压等方式角接取压角接取压法兰取压法兰取压流量基本方程流量基本方程节流原理节流原理流速收缩：沿管道轴向流动流速收缩：沿管道轴向流动的流体，当遇到节流装置时，的流体，当遇到节流装置时，近壁处的流体由于受到节流近壁处的流体由于受到节流装置的阻挡最大，促使流体装置的阻挡最大，促使流体的一部分动压头转换为

8、静压的一部分动压头转换为静压头，体现在头，体现在P1的升高。的升高。P的产生：由于节流装置造的产生：由于节流装置造成流束的局部收缩，同时流成流束的局部收缩，同时流体又是保持连续流动，因此体又是保持连续流动，因此在截面积最小流速达到最大，在截面积最小流速达到最大，而压力最低。而压力最低。流量越大，流束的局部收缩流量越大，流束的局部收缩和能量转换越显著，因此节和能量转换越显著，因此节流装置两端的压差也越大。流装置两端的压差也越大。流量基本方程流量基本方程在管道上取两个截面：截面在管道上取两个截面：截面1-1和和2-2，并列，并列出这两个截面流体总流的伯努力方程：出这两个截面流体总流的伯努力方程：2

9、222222222111vvcpvcpC1，C2为总流的动能的修正系数；为总流的动能的修正系数；为阻力系数为阻力系数 流体总流的连续方程为：流体总流的连续方程为： 442 221dvDv设节流件的开孔直径为设节流件的开孔直径为d d，定义，定义Dd收缩系数为收缩系数为22 dd)(212142122ppccv)(241212 4212ppdccQ2121pppp)(242124212ppdccQ4212cc不可压流体不可压流体)(2)(2421212ppAppdQ体积流量：体积流量：质量流量：质量流量：)(221ppAG对于可压缩流体对于可压缩流体可压缩流体流经节流件时，由于压力的变化，密度随

10、之而变化。把可压缩流体流经节流件时，由于压力的变化，密度随之而变化。把流体可压缩性的影响用一流束膨胀修正系数流体可压缩性的影响用一流束膨胀修正系数来修正。显然，不可来修正。显然，不可压缩流体的压缩流体的 =1 =1，可压缩流体的，可压缩流体的112.5mm;d的数值应取四个不同位置测量值的算术平均的数值应取四个不同位置测量值的算术平均值，任一实测值与平均值之差不大于值，任一实测值与平均值之差不大于0.05%;d的加工公差与的加工公差与有关有关: 0.67时，公差为时，公差为+(-)0.0005d;e的尺寸的尺寸DeD02. 0005. 0孔板厚度孔板厚度EDEe05. 0进口边缘应尖锐，严格直

11、角，无划痕，加工过程中不得使用进口边缘应尖锐，严格直角，无划痕，加工过程中不得使用刮刀、砂布，出口边缘无毛刺，无划痕。刮刀、砂布，出口边缘无毛刺，无划痕。孔板安装必须与管道轴线垂直，其偏差不得超过孔板安装必须与管道轴线垂直，其偏差不得超过+（-）1。标准孔板及角接取压装置标准孔板及角接取压装置角接取压装置有环室取压和单独钻孔取压两种方式。角接取压装置有环室取压和单独钻孔取压两种方式。环室有均压作用，压差稳定，环室有均压作用，压差稳定，广泛采用；但当管道直径大广泛采用；但当管道直径大于于500mm时，环室加工困难，时，环室加工困难，一般采用单独钻孔取压。一般采用单独钻孔取压。.,.2,10421

12、,2.101,02. 001. 0 ,65. 003. 0005. 0 ,65. 0相同孔直径与钻孔取压长度大于或等于取取压孔环室截面积范围内应在值对于任何时时ammDahcafmmaDaDDaD标准节流装置中的管道标准节流装置中的管道节流件上下游侧最小直管段长度与节流件上下游侧阻力件的形节流件上下游侧最小直管段长度与节流件上下游侧阻力件的形式和节流件开孔直径比式和节流件开孔直径比有关有关. . L1的长度取决于节流件上游第一个阻流件的形式和的长度取决于节流件上游第一个阻流件的形式和值值. .L2的长度取决于节流件下游第一个阻流件的形式和的长度取决于节流件下游第一个阻流件的形式和值值. .L0

13、的长度按节流件上游第二个阻流件的形式和的长度按节流件上游第二个阻流件的形式和=0.7=0.7查查L1L1的一的一半半. .教材教材:P143F7-5其他差压式流量计其他差压式流量计转子流量计转子流量计 由自下而上直径逐渐扩大的垂直锥管由自下而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，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。随着转子上转子被托起并向上运动。随着转子上移，转子与锥形管之间的环形流通面移，转子与锥形管之间的环形流通面积增大，此处流体流速减低，直到转积增大，此处流体流速减低，直到转子在流体中

14、的重量与流体作用在转子子在流体中的重量与流体作用在转子上的力相平衡时上的力相平衡时, , 转子停在某一高度，转子停在某一高度，保持平衡。当流量变化时，转子便会保持平衡。当流量变化时，转子便会移到新的平衡位置。由此可见，转子移到新的平衡位置。由此可见，转子在锥形管中的不同高度代表着不同的在锥形管中的不同高度代表着不同的流量。将锥形管的高度用流量值刻度，流量。将锥形管的高度用流量值刻度，转子上边缘处对应的位置即为被测流转子上边缘处对应的位置即为被测流量值。量值。8.4 涡轮流量计涡轮流量计特点特点: :(1)(1)精度高：基本误差在精度高：基本误差在0.250.251.5%1.5%之间；之间；(2

15、)(2)量程比大：一般为量程比大：一般为1010：1 1；(3)(3)惯性小：时间常数为毫秒级；惯性小：时间常数为毫秒级；(4)(4)耐压高：被测介质的静压可高达耐压高：被测介质的静压可高达l0MPal0MPa；(5)(5)使用温度范围广：有的型号可测使用温度范围广：有的型号可测-200-200的低温介质的流量，的低温介质的流量，有的可测有的可测400400度的介质的流量；度的介质的流量；(6)(6)压力损失小：一般为压力损失小：一般为0.02Mpa0.02Mpa；(7)(7)输出是频率信号：容易实现流量积算和定量控制；输出是频率信号：容易实现流量积算和定量控制；(8)(8)流体中不能含有杂质

16、，否则误差大，轴承磨损快，仪表寿命流体中不能含有杂质，否则误差大，轴承磨损快，仪表寿命低，故仪表前最好装过滤器；不适于测粘度大的液体。低，故仪表前最好装过滤器；不适于测粘度大的液体。工作原理工作原理涡轮流量计是由变送器和显示仪表组成涡轮流量计是由变送器和显示仪表组成 。涡轮叶片受力而旋转，其转速与流体流量（流速）成正比，涡轮叶片受力而旋转，其转速与流体流量（流速）成正比，其转数又可以转换成磁电的频率，此频率表现为电脉冲，其转数又可以转换成磁电的频率，此频率表现为电脉冲，用计数器记录此电脉冲，就可以得到流量。用计数器记录此电脉冲，就可以得到流量。变送器的形式变送器的形式切线式切线式轴线式轴线式涡

17、轮流量计的结构涡轮流量计的结构流量方程流量方程UVAVQ tanUV nrrU2U：圆周速度；：圆周速度；：角速度；：角速度；n：转数（转：转数（转/秒）；秒）；r：涡轮叶片的平均直径；：涡轮叶片的平均直径；：叶片对涡轮轴线的夹角叶片对涡轮轴线的夹角f=nZ f:脉冲频率；脉冲频率；Z：涡轮叶片数：涡轮叶片数则有：则有：fZrAAZfrAnrArAUAVQtan2tan2tan2tantan令令rAZ2tanfQ ：流量系数。表示单位体积流量所对应的脉冲数。：流量系数。表示单位体积流量所对应的脉冲数。8.5 涡街流量计涡街流量计工作原理工作原理在流动的流体中放置一根其轴与流向垂直的、有对称形状

18、的非在流动的流体中放置一根其轴与流向垂直的、有对称形状的非流线形状柱体（如圆柱、三角柱等），该柱体称漩涡发生体。流线形状柱体（如圆柱、三角柱等），该柱体称漩涡发生体。当流体绕过漩涡发生体时，出现了附面层分离，在漩涡发生体当流体绕过漩涡发生体时，出现了附面层分离，在漩涡发生体下游两列不对称、但有规律的漩涡列，这就是下游两列不对称、但有规律的漩涡列，这就是卡门涡街卡门涡街。当两漩涡列之间的距离当两漩涡列之间的距离h和同列的两个漩涡之间的距离和同列的两个漩涡之间的距离l满足满足h/l=0.281时，所产生的涡街是稳定的。此时漩涡的分离频率时，所产生的涡街是稳定的。此时漩涡的分离频率f与漩涡发生体处流

19、体平均流速与漩涡发生体处流体平均流速v及柱宽及柱宽d有如下关系有如下关系dvSftSt:斯特劳哈尔数，它与漩涡发生体的形状和雷诺数有关。斯特劳哈尔数，它与漩涡发生体的形状和雷诺数有关。实验证明：在雷诺数实验证明：在雷诺数ReD为为3*1022*105范围内，范围内，St是个常数。是个常数。对于三角柱漩涡发生体，对于三角柱漩涡发生体，St0.16；对于圆柱漩涡发生体，对于圆柱漩涡发生体，St0.20。 则有：则有：tSfdv 流量方程流量方程v1v2DdA1A22211AvAvQ由连续方程，有：由连续方程，有：设设m=A2/A1，当，当d/D0.3时，可以近似时，可以近似认为：认为：Ddm25.

20、 112222212211)25. 11 (444vDdDmvDvAADAvQtSfdv ffSdDdDt)25. 11 (42结论：只要测得漩涡频率，就可以得到流量。结论：只要测得漩涡频率，就可以得到流量。频率的检测方法频率的检测方法常用的检测方法有热敏式、超声式、应力式、应变式、电容式、常用的检测方法有热敏式、超声式、应力式、应变式、电容式、光电式和电磁式等几种。光电式和电磁式等几种。 导压孔导压孔热电阻热电阻当旋涡在圆柱体下游侧产生时，出于升当旋涡在圆柱体下游侧产生时，出于升力的作用，使得圆柱体下方的压力比上力的作用，使得圆柱体下方的压力比上方高一些，圆柱体下方的流体在上下压方高一些，圆

21、柱体下方的流体在上下压力差的作用下，从圆柱体下方导压孔进力差的作用下，从圆柱体下方导压孔进入空腔，通过隔板中央部分的小孔，流入空腔，通过隔板中央部分的小孔，流过铂电阻丝，从上方导压孔流出。如果过铂电阻丝，从上方导压孔流出。如果将铂电阻丝加热到高于流体温度的某温将铂电阻丝加热到高于流体温度的某温度值，则当流体流过铂电阻丝时，就会度值，则当流体流过铂电阻丝时，就会带走热量，改变其温度，也即改变其电带走热量，改变其温度，也即改变其电阻值。当圆柱体上方产生一个旋涡时，阻值。当圆柱体上方产生一个旋涡时，则流体从上导压孔进入，由下导压孔流则流体从上导压孔进入，由下导压孔流出，又一次通过铂电阻丝，又改变一次

22、出，又一次通过铂电阻丝，又改变一次它的电阻值。由此可知：电阻值变化与它的电阻值。由此可知：电阻值变化与流动变化相对应，也既与旋涡的频率相流动变化相对应，也既与旋涡的频率相对应。所以，可由检测铂电阻丝电阻变对应。所以，可由检测铂电阻丝电阻变化频率得到涡频率，进而得到流量值。化频率得到涡频率，进而得到流量值。涡街流量计在使用时，流量计上游侧应有涡街流量计在使用时，流量计上游侧应有2040D（管（管道公称直径）的直管段；下游侧需不小于道公称直径）的直管段；下游侧需不小于5D的直管段；的直管段；且流量计两侧的管路应加减振架加以固定，以减小管路且流量计两侧的管路应加减振架加以固定，以减小管路振动噪声的影

23、响。涡街流量计可以水平、垂直或任意角振动噪声的影响。涡街流量计可以水平、垂直或任意角度安装，测液体时若垂直安装，流体应自下而上流动。度安装，测液体时若垂直安装，流体应自下而上流动。安装漩涡发生体时，应使其轴线与管道轴线相互垂直。安装漩涡发生体时，应使其轴线与管道轴线相互垂直。涡街流量计结构简单，无运动部件，阻力损失小，输出涡街流量计结构简单，无运动部件，阻力损失小，输出的频率信号便于实现数字化测量及与微机连接，具有测的频率信号便于实现数字化测量及与微机连接，具有测量精度高、应用范围广的特点，可用于气体、液体及蒸量精度高、应用范围广的特点，可用于气体、液体及蒸汽的流量测量，汽的流量测量， 涡街流

24、量计涡街流量计电磁流量计是根据电磁流量计是根据法拉第电磁感法拉第电磁感应应定律研制出的一种测量定律研制出的一种测量导电液导电液体体体积流量的仪表。由电磁流量体积流量的仪表。由电磁流量变速器和转换器组成。根据法拉变速器和转换器组成。根据法拉第定律，第定律，当导体在磁场中切割磁当导体在磁场中切割磁力线时，将产生电动势力线时，将产生电动势。该电动。该电动势的大小势的大小与磁感应强度与磁感应强度B，磁场，磁场中作垂直切割磁力线方向运动的中作垂直切割磁力线方向运动的导体长度导体长度L和导体在磁场中作垂和导体在磁场中作垂直于磁力线方向运动的直于磁力线方向运动的速度速度成正成正比。当三者互相垂直时，感应电比

25、。当三者互相垂直时，感应电动势动势e的大小为的大小为veBv L第第6节节 电磁流量计电磁流量计如果将切割磁力线的金属导体换成具有一定导电率的液体流柱，如果将切割磁力线的金属导体换成具有一定导电率的液体流柱，将切割磁力线的长度（两电极之间的距离）近似取为液柱的直将切割磁力线的长度（两电极之间的距离）近似取为液柱的直径径D，用被测流体的平均速度近似代替导体的运动速度，可得，用被测流体的平均速度近似代替导体的运动速度，可得eBDv当磁感应强度当磁感应强度B及两电极之间的距离及两电极之间的距离D固定不变时，电极两端固定不变时，电极两端产生感应电动势只与被测流体的平均流速成正比。这样，流产生感应电动势

26、只与被测流体的平均流速成正比。这样，流过测量管截面的液体的体积流量为过测量管截面的液体的体积流量为4vDqeB结论结论：体积流量与感应电动势：体积流量与感应电动势e成线性关系，而与其他物理成线性关系，而与其他物理参数无关。即测得的体积流量不受流体的温度、压力、密度、参数无关。即测得的体积流量不受流体的温度、压力、密度、粘度等参数的影响。粘度等参数的影响。电磁流量变送器一般由电磁流量变送器一般由测量管、励磁系统；检测量管、励磁系统；检测部分和外壳组成。测部分和外壳组成。电磁流量计的结构电磁流量计的结构测量管采用的是强度好、磁导测量管采用的是强度好、磁导率低、电阻率高的材料制造，率低、电阻率高的材

27、料制造，管内涂有耐腐蚀、耐高温的内管内涂有耐腐蚀、耐高温的内衬材料。衬材料。小口径的变速器采用磁轭式集小口径的变速器采用磁轭式集中绕组磁路结构，以使接结构中绕组磁路结构，以使接结构紧凑。紧凑。大口径的变速器采用磁轭式分大口径的变速器采用磁轭式分段绕组磁路结构，以使结构紧段绕组磁路结构，以使结构紧凑。凑。转换器的作用是将变速器送来转换器的作用是将变速器送来的感应电动势的感应电动势e信号放大，转换信号放大，转换成与被测体积流量成正比的电成与被测体积流量成正比的电流信号或频率信号。流信号或频率信号。使用电磁流量计的前提是使用电磁流量计的前提是被测流体必须是导电被测流体必须是导电的，流体的导的，流体的

28、导电率不能低于下限值，导电率低于下限值，会产生测量误差甚电率不能低于下限值，导电率低于下限值，会产生测量误差甚至不能使用。根据使用经验，实际应用的液体导电率最好要比至不能使用。根据使用经验，实际应用的液体导电率最好要比仪表厂规定的下限值大一个数量级。仪表厂规定的下限值大一个数量级。选用的电磁流量计的最低流速不能低于量程的选用的电磁流量计的最低流速不能低于量程的10，最大流，最大流速不能超过速不能超过10m/s。为保证变速器中没有沉积物或气泡积存，。为保证变速器中没有沉积物或气泡积存，变速器最好垂直安装，被测流体自下而上流动。变速器最好垂直安装，被测流体自下而上流动。变速器上游侧变速器上游侧应有

29、应有510D（变送器公称直径）的直管段（变送器公称直径）的直管段；下游侧的直管段可；下游侧的直管段可短一些。短一些。电磁流量计结构简单、无相对运动部件，阻力损失小，测量电磁流量计结构简单、无相对运动部件，阻力损失小，测量范围宽；可任意改变量程，可测量正反方向流体的流量。适当范围宽；可任意改变量程，可测量正反方向流体的流量。适当选用绝缘内衬，可以测量各种腐蚀性溶液的流量，尤其是在测选用绝缘内衬，可以测量各种腐蚀性溶液的流量，尤其是在测量含有固体颗粒的液体，更显示其优越性。但不能测量气体、量含有固体颗粒的液体，更显示其优越性。但不能测量气体、蒸汽及石油产品。蒸汽及石油产品。电磁流量计电磁流量计第第

30、7节节 超声波流量计超声波流量计假定流体静止的声速为假定流体静止的声速为c，流体速，流体速度为度为v，顺流时传播速度为，顺流时传播速度为c+v，逆流时则为逆流时则为c-v。在流道中设置两。在流道中设置两个超声波发生器个超声波发生器T1和和T2，两个接，两个接收器收器R1和和R2，发生器与接收器的，发生器与接收器的间距为间距为l。在不用两个放大器的情。在不用两个放大器的情况下，声波从况下，声波从T1到到R1和和T2到到R2的的时间分别为时间分别为t1和和t2：22122vclvvclvclttt则则22vc 22clvt 若已知若已知l和和c，只要测得，只要测得t，便可知流速，便可知流速v。此种

31、测量方法称为。此种测量方法称为时差法时差法。由于流。由于流速带给声波的变化量为速带给声波的变化量为10-3数量级，而要得到数量级，而要得到1的流量测量精度，对声波的的流量测量精度，对声波的测量速度要求为测量速度要求为10-510-6数量级，检测很困难。通常采用数量级，检测很困难。通常采用声循环法声循环法。vclt1vclt2声循环法声循环法接入两个反馈放大器，即构成接入两个反馈放大器，即构成声循环法声循环法 首先从首先从T1发射超声波，发射超声波，R1接收到的信号经接收到的信号经放大器放大后加到放大器放大后加到T1上，再从上，再从T1发射，如发射，如此重复进行。此重复进行。重复周期为重复周期为

32、t1重复频率（声循环频率）重复频率（声循环频率）f1vclt1lvctf111逆向从逆向从T2到到R2循环的声循环频率循环的声循环频率f2为为lvctf221声循环频率差为声循环频率差为 lvfff212结论结论：流速只与顺逆流的频率差有关，与声速无关，从而消除：流速只与顺逆流的频率差有关，与声速无关，从而消除了声速的影响。了声速的影响。超声波流量计（固定式）超声波流量计（固定式）超声波流量计（便携式）超声波流量计（便携式）超声波流量计（手持式）超声波流量计（手持式）超声波流量计使用方便；安装在测量管道的外表，和被测流体超声波流量计使用方便；安装在测量管道的外表，和被测流体不接触，所以不干扰流

33、场，没有压力损失；维修时不需要切断流不接触，所以不干扰流场，没有压力损失；维修时不需要切断流体。体。超声波流量计对管道尺寸及流量测量范围的变化有很大的适应超声波流量计对管道尺寸及流量测量范围的变化有很大的适应能力，其结构形式与造价同被测管道的直径关系不大，且直径越能力，其结构形式与造价同被测管道的直径关系不大，且直径越大经济优势越显著。大经济优势越显著。超声波流量计适用于管径超声波流量计适用于管径205000mm的各种介质的流量测量，的各种介质的流量测量，并具有较高的测量精度。并具有较高的测量精度。超声波流量计应尽可能在远离泵、阀等流动紊乱的地方安装。超声波流量计应尽可能在远离泵、阀等流动紊乱

34、的地方安装。泵应在被测管上游侧泵应在被测管上游侧50D（管径公称直径）处，流量控制阀应远离（管径公称直径）处，流量控制阀应远离12D以上。一般情况下，上游侧应有以上。一般情况下，上游侧应有12D（管径公称直径）的直管（管径公称直径）的直管段；下游侧需段；下游侧需5D的直管段。的直管段。超声波流量计特点超声波流量计特点第第8节节 容积式流量计容积式流量计工作原理工作原理：在一定容积空间里充满的液体，随流量及内部：在一定容积空间里充满的液体，随流量及内部的运动元件的移动而被送出出口，测量这种送出流体的次的运动元件的移动而被送出出口，测量这种送出流体的次数就可以求出通过流量计的流体体积。数就可以求出

35、通过流量计的流体体积。如果运动元件每循环动作一次从流量计内送出的体积为如果运动元件每循环动作一次从流量计内送出的体积为U，流体流过时，运动元件动作次数为流体流过时，运动元件动作次数为N。则。则N次动作的时间次动作的时间内通过流量计的流体体积内通过流量计的流体体积V为为VNU容积流量计种类很多，常用的有容积流量计种类很多，常用的有腰轮流量计腰轮流量计、转式气体转式气体流量计流量计和和薄膜式气体流量计薄膜式气体流量计。腰轮流量计腰轮流量计 当流体按箭头方向流入时，静压力当流体按箭头方向流入时，静压力p1均匀地作用在腰轮转子均匀地作用在腰轮转子A的一侧上，转子的一侧上，转子A因力矩平衡而不转动；此时

36、，腰轮子因力矩平衡而不转动；此时，腰轮子B由于出入口的压力差（由于出入口的压力差（p1-p2），而受到旋转力矩，按逆时），而受到旋转力矩，按逆时针方向旋转，同时带动固定在同一轴上的驱动齿轮旋转，针方向旋转，同时带动固定在同一轴上的驱动齿轮旋转，通过一对驱动齿轮的啮合关系，使转子通过一对驱动齿轮的啮合关系，使转子A按顺时针方向旋转按顺时针方向旋转到（到（b）的位置。）的位置。 腰轮流量计腰轮流量计 此时，（此时，（a）中阴影部分（计量腔）中的液体被送到流量计）中阴影部分（计量腔）中的液体被送到流量计的出口端。随着转子旋转位置的变化，转子的出口端。随着转子旋转位置的变化，转子B上力矩逐渐减上力矩逐

37、渐减少，而转子少，而转子A上产生转动力矩，并逐渐增大。当两个转子都上产生转动力矩，并逐渐增大。当两个转子都旋转，到达（旋转，到达（c）的位置）的位置 腰轮流量计腰轮流量计 转子转子A产生的转动力矩到最大，而转子产生的转动力矩到最大，而转子B上则无转动力矩。上则无转动力矩。这时，两个驱动齿轮相互改变主从动关系，两转子交替地这时，两个驱动齿轮相互改变主从动关系，两转子交替地把经计量腔计量过的流体连续不断地由流量计的入口端排把经计量腔计量过的流体连续不断地由流量计的入口端排出到出口端，从而达到计量目的。出到出口端，从而达到计量目的。 腰轮流量计腰轮流量计 腰轮流量计精度高（腰轮流量计精度高（0.10

38、.5），量程比为），量程比为1：10，结构，结构简单可靠且寿命长，对流量计前后的直管段或整流器无严简单可靠且寿命长，对流量计前后的直管段或整流器无严格要求，容易做到就地指示和远传。适用于水、油和其他格要求，容易做到就地指示和远传。适用于水、油和其他液体的测量，也可用于各中高低压气体的测量。液体的测量，也可用于各中高低压气体的测量。转式气体流量计（湿式煤气表转式气体流量计（湿式煤气表 ） 在流量计的内部注入在流量计的内部注入一半左右的水或低粘一半左右的水或低粘度油，转筒则有一半度油，转筒则有一半浸在液体中。而转筒浸在液体中。而转筒又分为几个空间部分，又分为几个空间部分，转子绕其中心的轴旋转子绕其

39、中心的轴旋转。从入口进入的气转。从入口进入的气体到达前室，再通过体到达前室，再通过送气管流入转筒内的送气管流入转筒内的空间部分。首先从送空间部分。首先从送气管出来的气体进入气管出来的气体进入转筒之外而经出口流转筒之外而经出口流走，转筒旋转一周从走，转筒旋转一周从入口进来而从出口排入口进来而从出口排走的气体量等于转筒走的气体量等于转筒内部的空间部分的体内部的空间部分的体积。转筒的旋转数通积。转筒的旋转数通过与转筒旋转轴连动过与转筒旋转轴连动的齿轮系统传送至指的齿轮系统传送至指示部分。示部分。 转式气体流量计转式气体流量计 转式气体流量计精度转式气体流量计精度高（高（0.20.5），），量程比为量

40、程比为1：20，常用，常用作量值传递用表或标作量值传递用表或标准表。主要用于城市准表。主要用于城市气体和丙烷气体的流气体和丙烷气体的流量测量，也可用于测量测量，也可用于测量常压下的其他气体。量常压下的其他气体。由于很难加快旋转速由于很难加快旋转速度，故只能用于小流度，故只能用于小流量的气体测量。要注量的气体测量。要注意所测气体不能溶于意所测气体不能溶于流量计内部的液体和流量计内部的液体和与液体发生反应，如与液体发生反应，如果密封液体是水，则果密封液体是水，则通过流量计的气体中通过流量计的气体中若含有水蒸气，在测若含有水蒸气，在测量时要进行修正。量时要进行修正。薄膜式气体流量计薄膜式气体流量计

41、（干式气体流量计（干式气体流量计 ）在流量计内部有浸油薄羊在流量计内部有浸油薄羊皮或合成树脂薄膜制成的皮或合成树脂薄膜制成的能够伸缩的容积部能够伸缩的容积部2、3及及与其容积部伸缩动作连动与其容积部伸缩动作连动的阀的阀1和和2。在图。在图a中，从中，从入口流入的气体通过阀入口流入的气体通过阀1流入容积部流入容积部2，薄膜在流，薄膜在流入气体的压力下伸胀，容入气体的压力下伸胀，容积部积部2增大的同时，容积增大的同时，容积部部1中的气体通过阀中的气体通过阀1向出向出口排出。在该动作期间和口排出。在该动作期间和薄膜的动作连动的阀薄膜的动作连动的阀1和和阀阀2徐徐移动，从入口流徐徐移动，从入口流入的气

42、体也进入容积部分入的气体也进入容积部分3，与此同时，容积部分，与此同时，容积部分4的气体通过阀的气体通过阀2从出口排从出口排走。走。 薄膜式气体流量计薄膜式气体流量计 （干式气体流量计（干式气体流量计 ）在图（在图（b）中，容积）中，容积部部3充满气体，且从入充满气体，且从入口进入的气体继续流口进入的气体继续流入。因向容积部入。因向容积部3进入进入气体时，薄膜将伸胀，气体时，薄膜将伸胀，与此连动的阀与此连动的阀1和和2也也移动，而变成图（移动，而变成图（c）的状态。的状态。 薄膜式气体流量计薄膜式气体流量计 （干式气体流量计（干式气体流量计 ）在图（在图（c）中，从入口流）中，从入口流入的气体

43、进入容积部入的气体进入容积部1，在该气体压力下，薄膜收在该气体压力下，薄膜收缩，使容积部缩，使容积部2中气体向中气体向出口排出。继续动作后，出口排出。继续动作后，将变成图（将变成图（d）的状态，）的状态，待循环一次后回到最初的待循环一次后回到最初的图（图（a）状态，开始第二）状态，开始第二次循环动作。这样在进入次循环动作。这样在进入气体的压力下，由于薄膜气体的压力下，由于薄膜的伸缩及与此连动阀的作的伸缩及与此连动阀的作用，连续地将气体从入口用，连续地将气体从入口送至出口，测得这种动作送至出口，测得这种动作的循环次数，即可测量所的循环次数，即可测量所通过的体积。动作的循环通过的体积。动作的循环次

44、数是通过与薄膜的伸缩次数是通过与薄膜的伸缩连动的齿轮系统传送指示连动的齿轮系统传送指示部分。部分。 刮板流量计刮板流量计流体在流量计进出口压差流体在流量计进出口压差作用下，推动流量计的刮作用下，推动流量计的刮板和转子一起转动。刮板板和转子一起转动。刮板在一个固定凸轮作用下，在一个固定凸轮作用下，可以沿径向而伸出和收回。可以沿径向而伸出和收回。当某一刮板转到计量空间当某一刮板转到计量空间的起始点的起始点B时，前一刮板时，前一刮板正好转过计量空间的终止正好转过计量空间的终止点点C，流体排出。，流体排出。在流量计转子旋转一周以在流量计转子旋转一周以后，有后，有6倍计量空间的流倍计量空间的流体体积经过流量计。测量体体积经过流量计。测量转子的转速，可知液体的转子的转速，可知液体的体积流量。体积流量。容积式流量计的安装及应用容积式流量计的安装及应用 容积式流量计如果安装不当，运动部件在转动时将容积式流量计如果安装不当，运动部件在转动时将严重磨损，缩短使用寿命。容积式流量计所测流体中不严重磨损，缩短使用寿命。容积式