山东建筑大学热工检测课第9章

1、第第9章章 流量测量流量测量第第1节节 容积式流量测量方法容积式流量测量方法第第2节速度式流量测量方法节速度式流量测量方法第第3节节 差压式流量测量方法差压式流量测量方法第第4节质量流量计节质量流量计类 别工作原理仪表名称可测流体种类适用管径mm测量精度安装要求、特点体积流量计差流压量式计流体流过通管道中的阻力件时产生的压力差与流量之间有确定关系，通过测量差压值求得流量节流式孔板液、气、蒸汽50100012需直管段，压损大喷嘴50500需直管段，压损中等文丘里管1001200需直管段，压损小均速管液、气、蒸汽2590001需直管段，压损小转子流量计液、气41502垂直安装靶式流量计液、气、蒸汽

2、1520014需直管段，弯管流量计液、气0.55需直管段，无压损容流积量式计直接对仪表排出的定量流体计数确定流量椭园齿轮流量计液104000.20.5无直管段要求，需装过滤器，压损中等腰轮流量计液、气无直管段要求，压损小速流度量式计通过测量管道截面上流体平均流速来测量流量涡轮流量计液、气46000.10.5需直管段，装过滤器涡街流量计液、气15010000.51需直管段电磁流量计导电液体620000.51.5直管段要求不高，无压损超声波流量计液101需直管段，无压损直接式直接检测与质量流量成比例的量来质量流量热式质量流量计气1冲量式质量流量计固体粉料0.22科氏质量流量计液、气0.15间接式同

3、时测体积流量和流体密度来计算质量流量体积流量经密度补偿液、气体积流量计质量流量计第第1节节 容积式流量测量方法容积式流量测量方法基本依据是，单位时间内被测流体充满基本依据是，单位时间内被测流体充满(或排出或排出)某一定容容器的次数。即有某一定容容器的次数。即有qv = nV式中，式中， V为定容容器的容积为定容容器的容积; n为单位时为单位时间内被测流体充满间内被测流体充满(或排出或排出)定容容器的定容容器的次数次数 。 形式形式：椭圆齿轮式、腰轮式、刮板式、：椭圆齿轮式、腰轮式、刮板式、活塞式等活塞式等 。 特点特点：流动状态对测量的影响小，精：流动状态对测量的影响小，精度高；有一定的压力损

4、失；不宜用于度高；有一定的压力损失；不宜用于高温、高压、脏污介质的测量。高温、高压、脏污介质的测量。湿式气体流量计动画湿式气体流量计动画 容积式仪表的准确度受流量大小、流体黏容积式仪表的准确度受流量大小、流体黏性的影响很小，特别适用于小口径管道流性的影响很小，特别适用于小口径管道流量和高粘度流体流量测量。在测量总量时，量和高粘度流体流量测量。在测量总量时，准确度高，一般可达准确度高，一般可达+（0.10.5）%，但，但仪表有转动部分，惯性较大，动态特性不仪表有转动部分，惯性较大，动态特性不好。好。容积式流量计误差特性曲线容积式流量计误差特性曲线 从图可知，在流量较小时，误差向负的方从图可知，在

5、流量较小时，误差向负的方向倾斜。向倾斜。容积式流量计误差特性曲线容积式流量计误差特性曲线 这是由于在小流量时流体的泄漏量这是由于在小流量时流体的泄漏量(流体通流体通过运动件和外壳之间或通过阀的间隙直接过运动件和外壳之间或通过阀的间隙直接从输入口流至出口，称这种仅经过而不流从输入口流至出口，称这种仅经过而不流入流量计内的流体为泄漏入流量计内的流体为泄漏)相对比较大，误相对比较大，误差就很大，差就很大，容积式流量计误差特性曲线容积式流量计误差特性曲线 因此，流速仪只有在一定流量以上因此，流速仪只有在一定流量以上(如如1520满量程满量程)使用时才能保证有足够的准确使用时才能保证有足够的准确度。当流

6、量过大时，由于仪表进出口差压度。当流量过大时，由于仪表进出口差压增大，误差也要增大。增大，误差也要增大。 第第2节节 速度型流量计速度型流量计 原理原理： 速度型流量计以流体一元流动速度型流量计以流体一元流动的连续方程为理论依据，即当流通截的连续方程为理论依据，即当流通截面确定时，流体的体积流量与截面上面确定时，流体的体积流量与截面上的平均流速成正比。的平均流速成正比。 形式形式： 差压式、转子式、涡轮式、层差压式、转子式、涡轮式、层流式，电磁式、声波式流式，电磁式、声波式. 特点特点： 使用性能好，精度高；可用于使用性能好，精度高；可用于高温、高压介质的测量，流动状态、高温、高压介质的测量，

7、流动状态、Re对测量的影响大。对测量的影响大。 流体有粘性，当它在管内流动时，即使是流体有粘性，当它在管内流动时，即使是在同一管路截面上，流速也因其流经的位在同一管路截面上，流速也因其流经的位置不同而不同。越接近管壁，由于管壁与置不同而不同。越接近管壁，由于管壁与流体的粘滞作用，流速越低；管中心部分流体的粘滞作用，流速越低；管中心部分的流速最快。流体流动状态不同将呈现不的流速最快。流体流动状态不同将呈现不同的流速分布。同的流速分布。 研究具有圆形截面的管内流动情况，研究具有圆形截面的管内流动情况，当管内当管内流体为层流状态时流体为层流状态时，沿半径方向上的流速分，沿半径方向上的流速分布可用下式

8、表示：布可用下式表示：2max1Rruuxx 研究具有圆形截面的管内流动情况，管内流体研究具有圆形截面的管内流动情况，管内流体为为紊流状态紊流状态时，沿半径方向上的流速分布为：时，沿半径方向上的流速分布为：nxxRruu/1max1随流体雷诺随流体雷诺数不同而变数不同而变化的系数化的系数圆管内的流速分布圆管内的流速分布一一 涡轮流量计涡轮流量计涡轮涡轮磁电转换磁电转换前置放大前置放大显示仪表显示仪表转数脉冲构造构造： 导流器、涡轮、壳体、转速传感器、导流器、涡轮、壳体、转速传感器、二次仪表。二次仪表。 壳体（表体）：壳体（表体）：承受被测流承受被测流体的压力、固定安装检测部体的压力、固定安装检

9、测部件和连接管道；壳体采用不件和连接管道；壳体采用不导磁不锈钢或硬铝合金制造导磁不锈钢或硬铝合金制造导向体导向体 ：对流体起导向整流以：对流体起导向整流以及支撑叶轮的作用，通常选用不及支撑叶轮的作用，通常选用不导磁不锈钢或硬铝材料制作导磁不锈钢或硬铝材料制作涡轮（叶轮）：涡轮（叶轮）：流量计的流量计的检测元件，高导磁性材料检测元件，高导磁性材料轴与轴承：轴与轴承：支撑叶轮旋转支撑叶轮旋转信号检测器：信号检测器：感应线圈和永感应线圈和永久磁铁一起固定在壳体上。久磁铁一起固定在壳体上。 国内常用变磁阻式国内常用变磁阻式原理原理：当被测流体流经涡轮并推动其转动：当被测流体流经涡轮并推动其转动时，高导

10、磁性的涡轮叶片就周期性地扫过时，高导磁性的涡轮叶片就周期性地扫过磁电转换器的永久磁铁，使磁路的磁阻产磁电转换器的永久磁铁，使磁路的磁阻产生相应的变化，生相应的变化，原理原理:致使通过感应线圈的磁通量也随之发生周期致使通过感应线圈的磁通量也随之发生周期性变化，从而在线圈内产生交变的感应电动势，性变化，从而在线圈内产生交变的感应电动势，即输出交流电脉冲信号。即输出交流电脉冲信号。脉冲信号的变化频率脉冲信号的变化频率f就是涡轮转过叶片的频率，就是涡轮转过叶片的频率，它与涡轮的转速它与涡轮的转速n成正比，即成正比，即 f=znf为磁电转换器输出为磁电转换器输出的电脉冲频率；的电脉冲频率；z为为涡轮的叶

11、片数目；涡轮的叶片数目；n为涡轮转速。为涡轮转速。结论结论：涡轮的转速：涡轮的转速n与被测流体的平与被测流体的平均流速成正比，均流速成正比，亦即与被测流量的亦即与被测流量的大小成正比。大小成正比。 因此，转换器输出的电脉冲频率与被测流因此，转换器输出的电脉冲频率与被测流量量qv之间的关系可表达为之间的关系可表达为式中，式中，为流量计的仪表常数，也称流量系数，为流量计的仪表常数，也称流量系数，它与涡轮流量变送器的结构以及被测流体它与涡轮流量变送器的结构以及被测流体的性质等因素有关，一般通过试验标定的的性质等因素有关，一般通过试验标定的方法确定。方法确定。 特性曲线特性曲线即仪表常数即仪表常数在流

12、量测量范围内的变化特性。在流量测量范围内的变化特性。 特性曲线特性曲线仪表常数分为二段，即仪表常数分为二段，即线性段和非线性段线性段和非线性段。线性段的特性与线性段的特性与传感器结构尺寸传感器结构尺寸及流体粘性有关及流体粘性有关非线性段，特性受非线性段，特性受轴承摩擦力，流体轴承摩擦力，流体粘性阻力影响较大粘性阻力影响较大二二 涡街流量计涡街流量计 工作原理工作原理:在流体中设置旋涡发生体（阻流在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图所示的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图所示,旋涡列在旋涡发生体下

13、游非对称地排列旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列Lh 当两列旋涡间距为当两列旋涡间距为h，同列中相邻旋涡间距同列中相邻旋涡间距为为L，对于圆柱体当满，对于圆柱体当满足足 h/L=0.281时，旋时，旋涡体稳定。涡体稳定。 单侧的旋涡产生的频率单侧的旋涡产生的频率f与柱体附近的流与柱体附近的流体流速体流速V、柱体尺寸、柱体尺寸d的关系的关系St为斯特劳哈尔系数为斯特劳哈尔系数 管道直径为管道直径为D。在。在d/D小于小于0.3时，时，体积流量为体积流量为：漩涡频率的测量漩涡频率的测量 在三角柱体的迎流面对称地嵌入两个热敏在三角柱体的迎流面对称地嵌入两个热敏电阻组成桥路的两臂，以恒定电流加热使电阻

14、组成桥路的两臂，以恒定电流加热使其温度稍高于流体，在交替产生的漩涡的其温度稍高于流体，在交替产生的漩涡的作用下，两个电阻被周期地冷却，使其阻作用下，两个电阻被周期地冷却，使其阻值改变，阻值的变化由桥路测出，即可测值改变，阻值的变化由桥路测出，即可测得漩涡产生频率，从而测出流量得漩涡产生频率，从而测出流量LUGB型涡街流量传感器型涡街流量传感器 采用国际先进技术而采用国际先进技术而特别设计特别设计LUGB型涡街型涡街流量传感器，性能更流量传感器，性能更稳定，抗振性能更好，稳定，抗振性能更好，是替代差压式是替代差压式(如孔板如孔板等等)和其他流量传感器和其他流量传感器量理想的流量传感器。量理想的流

15、量传感器。 主要特点：主要特点： 无可动部件，长期运行可靠性较高，无可动部件，长期运行可靠性较高， 输出信号是与流量成正比的脉冲信号，无输出信号是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，方便同计算机联网；零点漂移，方便同计算机联网；量程比大，可达量程比大，可达1：10，而差压式流量计只，而差压式流量计只有有1：3； 主要特点：主要特点：在一定的雷诺数内，输出的频率不受流体物在一定的雷诺数内，输出的频率不受流体物性和组分的变化影响，测量精度高；性和组分的变化影响，测量精度高； 压力损失较小，压力损失较小， 结构简单而牢固，安装、维护较方便。结构简单而牢固，安装、维护较方便。 涡街流量计不适用于低雷诺

16、数测量涡街流量计不适用于低雷诺数测量（ReD2104），故在高粘度、低流速、），故在高粘度、低流速、小口径情况下应用受到限制。小口径情况下应用受到限制。 应根据上游侧不同形式的阻流件配置足够应根据上游侧不同形式的阻流件配置足够长的直管段或装设流动调整器（整流器）。长的直管段或装设流动调整器（整流器）。 对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所。场所。 主要用途主要用途：1、 生产企业：生产企业： 车间能源考核：测量蒸汽、压缩空气、车间能源考核：测量蒸汽、压缩空气、水等；水等； 生产工艺过程：测原材料等；生产工艺过程：测原材料等；2、能源供给单位：测量蒸汽、热

17、水、自来、能源供给单位：测量蒸汽、热水、自来水等。水等。 T T柱形旋涡检测器柱形旋涡检测器 流体流过T柱形旋涡发生体，出现卡曼涡列时，使粘贴在T柱形旋涡发生体两侧的敏感元件交替地受到茹科夫斯基升力的作用，输出相应频率的电信号。敏感元件有应变片、压电陶瓷、电感变换元件、电容变化元件等。 美国罗斯蒙特公司的8800型智能旋涡流量变送器，其检测原理为压电方式，如下图所示。三三 电磁流量计电磁流量计 当导体在磁场中切割磁力线时，将产生当导体在磁场中切割磁力线时，将产生电动势，该电动势的大小与磁感应强度电动势，该电动势的大小与磁感应强度B、导体长度导体长度L、垂直于磁力线方向的运动速、垂直于磁力线方向

18、的运动速度成正比。若三者垂直，度成正比。若三者垂直，LBvE法拉第定律法拉第定律410vDEB B磁感应强度磁感应强度Gs D管道直径管道直径 m 平均流速平均流速 m/svvDQ24kQQDBE4104工作原理工作原理注意：注意：1为了防止磁力线被测量导管的管壁短路，为了防止磁力线被测量导管的管壁短路，导管由非导磁的材料组成。导管由非导磁的材料组成。2当采用导电材料作导管，测量导管与电极当采用导电材料作导管，测量导管与电极之间需要加内衬。之间需要加内衬。变送器结构变送器结构特点特点 优点：优点：压力损失小，适用于含有颗粒、悬压力损失小，适用于含有颗粒、悬浮物等流体的流量测量；可以用来测量腐浮

19、物等流体的流量测量；可以用来测量腐蚀性介质的流量；流量测量范围大；流量蚀性介质的流量；流量测量范围大；流量计的管径小到计的管径小到1mm1mm，大到，大到2m2m以上；以上；测量精度测量精度为为0.5-1.50.5-1.5级级；电磁流量计的输出与流量呈；电磁流量计的输出与流量呈线性关系；反应迅速，可以测量脉动流量线性关系；反应迅速，可以测量脉动流量 缺点：缺点：被测介质必须是导电的液体，不能被测介质必须是导电的液体，不能用于气体、蒸汽及石油制品的流量测量；用于气体、蒸汽及石油制品的流量测量；流速测量下限有一定限度；工作压力受到流速测量下限有一定限度；工作压力受到限制。结构也比较复杂，成本较高。

20、限制。结构也比较复杂，成本较高。HDLDE 电磁流量计电磁流量计 v广泛适用于石油、化工、冶金等广泛适用于石油、化工、冶金等领域，用于领域，用于 电导率大于电导率大于 5 us/cm 的导电液体的流量测量的导电液体的流量测量。v 测量管内无活动及阻流部件，测量管内无活动及阻流部件，无压力损失，测量不受介质的密无压力损失，测量不受介质的密度、粘度、温度、压力和导电率度、粘度、温度、压力和导电率变化的影响。变化的影响。v选用衬里材料及电极材料具有良选用衬里材料及电极材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。低频矩好的耐腐蚀性和耐磨性。低频矩形波励磁，不受工频及现场各种形波励磁，不受工频及现场各种杂散干扰影响

21、杂散干扰影响。四四 超声波流量计超声波流量计vclt1顺向：顺向：vclt2逆向：逆向：c为静止流体中的声速为静止流体中的声速v为流体流速为流体流速21222 lvt t tc v 22clvt 22tcvlvc 一般情况下，一般情况下，22vc即即:上式可写成：上式可写成：缺陷：必须已缺陷：必须已知声速知声速c，并且，并且声速常随着温声速常随着温度的变化而变度的变化而变化，给测量带化，给测量带来测量误差。来测量误差。因此需要进行因此需要进行声速修正。声速修正。时差法时差法vclt12ltc v22122vclvtttlvfff221lvctf111顺向：顺向：lvctf221逆向：逆向：声循

22、环频率差：声循环频率差：结论：流速只与频率差有关，与声速无结论：流速只与频率差有关，与声速无关，消除了声速的影响关，消除了声速的影响声循环法声循环法时差法超声波流量计测量系统框图时差法超声波流量计测量系统框图超声波传感器超声波传感器 是利用超声波的特性研制而成的传感器。是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。能够成为

23、射线而定向传播等特点。超声波传感器超声波传感器 超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。到活动物体能产生多普勒效应。 超声波传感器，习惯上称为超声超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。换能器，或者超声探头。 超声波探头超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超

24、声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。个探头反射、一个探头接收）等。PT300+便携式超声波流量计便携式超声波流量计 英英国国梅梅克克罗罗尼尼公公司司 便携便携: v 主机体积小，仅相当于一本英文字典大主机体积小，仅相当于一本英文字典大小，设计符合人体力学，便于在操作现小，设计符合人体力学，便于在操作现场单手控制，

25、重量轻，不到场单手控制，重量轻，不到1.5KGv仪器主机和所有附件都可放置在随机配仪器主机和所有附件都可放置在随机配置的防水箱中，只需将便携箱带至现场置的防水箱中，只需将便携箱带至现场就可以完成所有工作就可以完成所有工作 使用方便，操作简单使用方便，操作简单：v使用者只需知道管道的尺寸和材质，就可以出使用者只需知道管道的尺寸和材质，就可以出色地检测出各项参数色地检测出各项参数 v通过主机面板上的按键可以设置高级功能通过主机面板上的按键可以设置高级功能 v标准配置内存储器，可储存标准配置内存储器，可储存53000个数据，储个数据，储存时间间隔从存时间间隔从5 秒钟到秒钟到1 小时可调，可随小时可

26、调，可随 时将时将数据下载到计算机或打印机中数据下载到计算机或打印机中五五 热式流量计热式流量计 将一根通电加热的细金属丝（称热线）置将一根通电加热的细金属丝（称热线）置于气流中，热线在气流中的散热量与流速于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化而引起有关，而散热量导致热线温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号电阻变化，流速信号即转变成电信号 当流体的密度、比热容、导热系数一定时，当流体的密度、比热容、导热系数一定时，流体流速流体流速V与热线散热量与热线散热量Q之间的关系之间的关系 如热线的阻值为如热线的阻值为R，通过的电流为，通过的电流为I，则，则 如保持阻

27、值如保持阻值R不变，通过测量电流不变，通过测量电流I来确定来确定流速，称为流速，称为恒温式恒温式 如保持电流如保持电流I不变，通过测量阻值不变，通过测量阻值R来确定来确定流速，称为流速，称为恒流式恒流式则则热式质量流量计示意图 电源：24VDC精度：13%F.S.流通管径：20200工作温度：-2060输出：420mA、05VDC、232接口 第第3节节 差压式流量测量方法差压式流量测量方法 根据伯努利方程，测量差压计算流量根据伯努利方程，测量差压计算流量测量气流总压和静压以确定气流速度的测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置。皮托管的构造如图一种管状装置。皮托管的构造如图一一 皮托管

28、与均速管皮托管与均速管 测速时头部对准来流，总压孔感测速时头部对准来流，总压孔感受来流总压受来流总压p0，经内管传送至压，经内管传送至压力计。力计。头部头部为半为半球形球形后为一双层套管后为一双层套管皮托管头部迎流方皮托管头部迎流方向开有一个小孔向开有一个小孔A，称为称为总压孔总压孔 在距头部一定距离处开有若干垂直于流在距头部一定距离处开有若干垂直于流体流向的体流向的静压孔静压孔B，感受来流静压，感受来流静压p，经，经外套管也传至压力计。外套管也传至压力计。 对于不可压缩流动，根据伯努利方程，对于不可压缩流动，根据伯努利方程，流体参数在同一流线上有如下关系：流体参数在同一流线上有如下关系：得流

29、速为：得流速为：p0为总压，为总压，p为静压，为静压，为气流密度，为气流密度，V为流速为流速 当气体流动的马赫数大于当气体流动的马赫数大于0.3时，需要考虑时，需要考虑气体的压缩性效应，用下式进行修正：气体的压缩性效应，用下式进行修正：为气体的压缩为气体的压缩性修正系数性修正系数测量点的选择测量点的选择 皮托管只能测量管道截面上某一点流速，皮托管只能测量管道截面上某一点流速，而计算流量需要截面上的平均流速而计算流量需要截面上的平均流速 分两种情况：层流、紊流分两种情况：层流、紊流（1 1）层流：）层流：21RrVVor021VV nRrVVor11021VV r0=0.7071R（2 2）紊流

30、：）紊流：r0=0.762R所以如果知道被测所以如果知道被测流体的状态，可根流体的状态，可根据流体的流速分布据流体的流速分布情况布置测点情况布置测点管道内流体的速度分布管道内流体的速度分布测量点的选择测量点的选择 层流：从管中心算起，层流：从管中心算起，r0=0.7071R处的流处的流速为截面的平均流速；速为截面的平均流速； 紊流紊流以等环面法为例以等环面法为例：圆形管道圆形管道将截面分成面积相等的数个将截面分成面积相等的数个同心圆环。一般同心圆环。一般n=5，直径，直径小于小于300mm时，时，n=3按按中间矩形法中间矩形法布置测点。在布置测点。在每一个圆环内布置测点，测每一个圆环内布置测点

31、，测点所在圆周恰将圆环面积平点所在圆周恰将圆环面积平分，推荐均布四个。也可按分，推荐均布四个。也可按切比雪夫法布置测点。切比雪夫法布置测点。1. 平均流速等于各点平均平均流速等于各点平均测量点的选择测量点的选择对数对数-线性法线性法布置测点布置测点 r/R=0.3586 0.010.7302 0.010.9358 0.032在半径上取五点时：在半径上取五点时：r/R=0.2776 0.010.5658 0.010.6950 0.00320.8470 0.00750.9622 0.0018说明：说明： A A、 求平均值时各测点测量值的权重为求平均值时各测点测量值的权重为1 1； B B 、 测

32、点应安排在相互垂直的四个半径上。测点应安排在相互垂直的四个半径上。在半径上取三点时：在半径上取三点时：矩形管内紊流流动情形矩形管内紊流流动情形均速管（阿纽巴管）均速管（阿纽巴管） 测量平均动压，即测量平均流速。测量平均动压，即测量平均流速。二二 靶式流量计靶式流量计 在管道的中心设置一在管道的中心设置一圆盘形靶子圆盘形靶子作为节流件，作为节流件，靶子与管壁之间形成环形流通截面。流体靶子与管壁之间形成环形流通截面。流体P使靶子受一推力，测出此力便可以知道流量使靶子受一推力，测出此力便可以知道流量 靶感受冲击力靶感受冲击力, , 使主、副杠杆转动，使检测片移动使主、副杠杆转动，使检测片移动, ,。

33、用于用于低雷诺数、含固体颗粒的浆液及腐蚀介质低雷诺数、含固体颗粒的浆液及腐蚀介质流量测量。流量测量。结构简单，安装维修方便，成本低。结构简单，安装维修方便，成本低。三转子流量计三转子流量计PFqv20恒压降变截面恒压降变截面流量不同转子的高度不同流量不同转子的高度不同（1）当压差）当压差P对浮子产对浮子产生向上的作用力与介质生向上的作用力与介质对浮子的浮力之和等于对浮子的浮力之和等于浮子重量时，浮子就处浮子重量时，浮子就处于平衡状态。于平衡状态。（3）随着流量减少，差压）随着流量减少，差压P减小，所以浮子减小，所以浮子下降，下降，（2）随着流量的增加，差压）随着流量的增加，差压P增大，所以浮子

34、上升。增大，所以浮子上升。看看原理吧看看原理吧ffffpAgvgv)(1fffgvAppAQ20fffAgvAQ20由上面两式由上面两式chA0由于锥度小，由于锥度小，流量公式流量公式fffAgvchQ2流量公式流量公式流体入口流体入口流体出口流体出口转子转子转子(浮子)流量计 转子流量计在出厂时，对于测量气体的流转子流量计在出厂时，对于测量气体的流量计，是以空气标定流量的，对于测量液量计，是以空气标定流量的，对于测量液体的流量计是以水标定流量的。当转子流体的流量计是以水标定流量的。当转子流量计用于其他气体或液体流量测量时，应量计用于其他气体或液体流量测量时，应进行密度修正。对应的校正系数为：

35、进行密度修正。对应的校正系数为：001ffk（1）介质为液体）介质为液体刻度校正刻度校正02kTPPT00 （2）介质为空气）介质为空气 或或002fffgvQchA 001ffkfffAgvchQ2刻度校正刻度校正HH50系列智能金属管浮子流量计系列智能金属管浮子流量计第第4节节 质量流量计质量流量计 以测量与流体质量有关的物理效应为以测量与流体质量有关的物理效应为基础，分为基础，分为直接式、推导式和温度压直接式、推导式和温度压力补偿式力补偿式三种。三种。 一直接式质量流量计一直接式质量流量计 科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计(简称简称CMF)是利用是利用流体流体在振动管中流动时，产生与

36、质量流量成正在振动管中流动时，产生与质量流量成正比的科里奥利力比的科里奥利力而制成的一种直接式质量而制成的一种直接式质量流量仪表。流量仪表。工作过程工作过程：扭角扭角与通过流与通过流体的质量有关体的质量有关电磁装置电磁装置U形管以形管以o-o轴固定频率振动轴固定频率振动（方向垂直于（方向垂直于U管平面）管平面）液体流动中产生液体流动中产生科里奥利加速度科里奥利加速度形成作用于形成作用于U形形管的力矩管的力矩(F1-F2)U形管以形管以M为为轴发生扭曲轴发生扭曲 当质量为当质量为m的质点以速度的质点以速度在对在对p轴作角速度轴作角速度旋转的管道内移动时，质点受到两个分量旋转的管道内移动时，质点受

37、到两个分量的加速度及其力。的加速度及其力。 法向加速度：即向心力加速度法向加速度：即向心力加速度r，其量值，其量值等于等于2r，方向朝向，方向朝向P轴。轴。 切向加速度：即科里奥利加速度切向加速度：即科里奥利加速度t，其量值等于其量值等于2，方向与垂直方向，方向与垂直方向ar垂垂直。由理论力学可知，当某一质量为直。由理论力学可知，当某一质量为m的物体在旋转参考系中以速度的物体在旋转参考系中以速度v运动时，运动时，将受到一个力的作用，其值为将受到一个力的作用，其值为2 m 当密度为当密度为的流体在旋转管道中以恒定速的流体在旋转管道中以恒定速度度流动时，任何一段长度流动时，任何一段长度x的管道都的

38、管道都将受到一个将受到一个Fc的切向科里奥利力。的切向科里奥利力。 xAvFc2由于质量流量为由于质量流量为qm=A，所以，所以 xqFmc2xqFmc2直接或间接测量在旋转管道中流动流体产直接或间接测量在旋转管道中流动流体产生的科里奥利力就可以测的得质量流量，生的科里奥利力就可以测的得质量流量，这是科里奥利质量流量计的基本原理。这是科里奥利质量流量计的基本原理。通过旋转运动产生科里奥利力是困难的，通过旋转运动产生科里奥利力是困难的，目前产品均代之以管道振动产生的目前产品均代之以管道振动产生的 科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计 流量计结构主体采用两根并排的流量计结构主体采用两根并排的U形管

39、，让两根形管，让两根管的回弯部分相向微微振动起来，则两侧的直管管的回弯部分相向微微振动起来，则两侧的直管会跟着振动，即它们会同时靠拢或同时张开，即会跟着振动，即它们会同时靠拢或同时张开，即两根管的振动是同步的，对称的。两根管的振动是同步的，对称的。 如果在管子同步振动的同时，将流体导入管内，如果在管子同步振动的同时，将流体导入管内，使之沿管内向前流动，则管子将强迫流体与之一使之沿管内向前流动，则管子将强迫流体与之一起上下振动。流体为了反抗这种强迫振动，会给起上下振动。流体为了反抗这种强迫振动，会给管子一个与其流动方向垂直的反作用力，在这种管子一个与其流动方向垂直的反作用力，在这种被叫做科里奥利

40、效应力的作用下，管子的震动不被叫做科里奥利效应力的作用下，管子的震动不同步了，入口段管与出口段管在振动的时间先后同步了，入口段管与出口段管在振动的时间先后商会出现差异，（差异是由于入口段和出口段流商会出现差异，（差异是由于入口段和出口段流体流向是相反的），这叫做相位时间差。这种差体流向是相反的），这叫做相位时间差。这种差异与流过管子的流体质量流量的大小成正比。如异与流过管子的流体质量流量的大小成正比。如果通过电路能检测出这种时间差异的大小，则就果通过电路能检测出这种时间差异的大小，则就能将质量流量的大小给确定了。能将质量流量的大小给确定了。 二二 推导式质量流量计推导式质量流量计 推导式质量流量计推导式质量流量计是同时测取流体的是同时测取流体的密度和体积流量，通过运算而推导出密度和体积流量，通过运算而推导出质量流量的。一般，它由速度型流