第三节流量检测及仪表

1、山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室vAqvdAvA0tvvQq dt山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室mvqqmvQQ山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室 测量流量的方法很多，其测量原理和所应用的仪表结构形式各不相同。目前有许多流量测量的分类方法，我们仅举一种大致的分类法，简介如下。 1速度式流量仪表 这是一种以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表。 Q=F F管道的流通面积当F=常数 Q= f（）例如差压式流量计、转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计、堰式流量计

2、等。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室2容积式流量计 这是一种以单位时间内所排出的流体的固定容积V的数目N作为测量依据来计算流量的仪表。 Q=VN当V=常数 Q = f（N）例如椭圆齿轮流量计、盘式流量计、活塞式流量计等。3质量式流量计 这是一种以测量流过的质量M为依据的流量计，例如惯性力式质量流量计、补偿式质量流量计等。它具有被测流量的数值不受流体的温度、压力、粘度等变化的影响，是一种在发展中的流量测量仪表。 山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室 另外在60年代末期，相继出现了应用流体振荡原理测量流量的新型流量仪表，即所谓旋涡式流量计。这种测量方法的

3、特点是管道内无可动部件、压力损失小、精度高，仪表的输出是与体积流量成比例的脉冲信号，即数字显示。这种仪表对气体、液体均适用，所以颇受欢迎。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室速度式流量计速度式流量计 容积式流量计容积式流量计 质量流量计质量流量计 差压式流量计差压式流量计 转子流量计转子流量计 电磁流量计电磁流量计 涡轮流量计涡轮流量计 旋涡流量计旋涡流量计 超声波流量计超声波流量计 靶式流量计靶式流量计 均速管流量计均速管流量计 椭圆齿轮流量椭圆齿轮流量计计 腰轮流量计腰轮流量计 刮板式流量计刮板式流量计 活塞式流量计活塞式流量计 热量式流量计热量式流量计 科里奥里流量计

4、科里奥里流量计 角动量式流量计角动量式流量计 振动陀螺式流量计振动陀螺式流量计 本章主要介绍差压式流量计、转子流量计、电磁流量计和椭圆齿轮流量计，并简述几种其他类型的流量计。山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室(a) 标准孔板(b) 喷嘴(c) 文丘里管山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室差压式流量计的组成1、现场型 现场型差压式流量计是由节流装置、导压管和差压计组成。 节流元件 导压管 差压计QQP P 山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室Q孔板导压管差压计山东师范大学化工系仪

5、表教研室山东师范大学化工系仪表教研室2、远传型远传型差压式流量计是由节流装置，变送器和电流表组成。节流元件 差压变送器 电流表QQP I差压变送器电流表I 420mA 山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室1v3v2v123流速1v2v3v静压1p2p3ppmaxp山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室1、节流现象 连续流动的流体，当遇到装设在管道中的节流装置时，形成节流装置前后流体的静压差，这种现象叫做节流现象。2、节流原理（1）、流体的收缩具有一定能量的流体，才能在管道中形成流动状态。流体的能量有两种形式；动压能和静压能。22动压能= 静压能=P/ 山东

6、师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室 这两种能量在一定条件下，可以相互转化，但是根据能量守恒定律，流体所具有的动压能和静压能总和是不变的。（不考虑阻力损失） 222121Pg2Pg2常数 沿管道纵向连续流动的流体，遇到节流装置的阻碍，由于流通面积突然减小，流体平均速度增大，部分静压能转化为动压能，所以节流装置后的静压要比节流装置前的要小。 在孔板端面入口处，在靠近管壁的地方，流体受到的阻挡作用最强，流速迅速减小，所以使动压能转化成静压能，在管壁附近静压能增大。这个静压头比管道中心处压力要大，因而产生一个径向压差， 山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室 这个径

7、向压差迫使流体产生径向附加速度，从而改变了流体原来的纵向流向，使靠近管壁处的流体质点流向与管道中心轴成相倾斜，形成了流束的收缩。 (2)、差压的产生 由于节流装置造成流束的局部收缩，且在缩脉处流速达到最大，根据柏努利方程可知流束截面最小处流体的静压最低，孔板端面出口处由于流速比入口处增大所以其静压力比入口处要小，即在节流装置入口端面处 开一个取压口静压力为 P1 在节流装置出口端面处 开一个取压口静压力为 P2 当流体的流量越大，流束的局部收缩越厉害，动压能和静压能的转化也就越显著。因此节流装置前后的压差P= P1- P2 也就越大。P1P2山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教

8、研室（3）、流量的基本方程式流量的差压之间的关系，可根据柏努利方程式及流体流动连续性方程推导而出。流量的基本方程式PFQ120流量与压差之间的关系 流量系数 膨胀校正系数 对不可压缩的液体来说 F0 节流装置开孔截面积 1 被测介质节流装置前的密度 Qf (P)1山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室三、标准节流装置1、标准节流装置的结构、尺寸要求、取压方式、标准节流装置、孔板、喷嘴、文丘里管取压方式、环室取压、单孔取压所谓角接取压就是上下游取压管口位于孔板前后两端面处取压。加工要求，孔板一般为不锈钢材料制成，要求耐腐蚀、耐磨损，加工精度很高，不应有毛刺和划痕，用肉眼观察不到

9、光的反射，加尺寸如图所示山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室HhDd山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室aa环隙取压单独钻孔取压夹持环流体山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室l1l2法兰取压法兰取压l1(D)l2(D/2)DD/2取压取压山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室节流装置引压管差压变送器显示仪表/控制器oIpvqp山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室1 1上游直管段；上游直管

10、段；2 2一导压管；一导压管；3 3一孔板；一孔板；4 4一下游直管段；一下游直管段；5 5、7 7一连接法兰；一连接法兰；6 6一取压环室一取压环室山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室通知通知: 请学号尾数为请学号尾数为1、2、3的同学交作业，其他同学将的同学交作业，其他同学将作业交课代表。作业交课代表。少交一次作业扣少交一次作业扣3分，作业不分，作业不合格扣合格扣2分，得优加分，得优加1分分,优优-加加0.5分，良好以下不加分。分，良好以下不加分。交交作作业业喽喽！精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室精品课程精品课程山东师范大学化工系

11、仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室HhDdP( )P( )P( )精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室标准节流装置的选用标准节流装置的选用（1）要求测量精度高，压力损失小。可选用喷嘴）要求测量精度高，压力损失小。可选用喷嘴和文丘里管。和文丘里管。（2）测量介质有腐蚀，易使节流装置磨损、玷污、）测量介质有腐蚀，易使节流装置磨损、玷污、变形时，应采用喷嘴。变形时，应采用喷嘴。（3）从制造、加工、安装、成本方面考虑，孔板）从制造、加工、安装、成本方面考虑，孔板最简单、便宜。喷嘴其次，文丘里管最复杂、成最简单、便宜。喷嘴其次，文丘里管最复杂、成本也最高。实际上在

12、一般条件下，以采用孔板为本也最高。实际上在一般条件下，以采用孔板为多。多。精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室h精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室上一节我们学习了差压式流量计。 即流量只与节流装置前后的差压有关，我们可以用差压计通过测量节流装置前后的差压来间接测量流量。由流体力学我们知道 S 流通面积 流体的平均流速当流体的流速不变时，我们可以通过测量流通面积S达到测量流量的目的。转子流量计就是基于这个原理工作的。PCqvSQ精品课程精品课程山东师范

13、大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室一、转子流量计的工作原理1、结构 转子流量计是由转子和带有刻度的锥形玻璃管构成。 2、工作原理 (1)转子的受力分析F1 转子所受浮力 F2 转子在差压作用下 所受推力 F3 转子所受重力 F1 F2 F3精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室当达到力平衡时 F1F2F3F1VF2=F3= VV + = V gfPAgtgfPAgtAg) (VPft F1 F2 F3精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室因为 V转子的体积 被测介质的密度 转子的密度 g 重力加速度 A 转子的有

14、效面积 均为常数则为常数，因此称转子流量计为恒压降流量计。ftP根据流体力学节流装置前后的差压 可表现为压力损失P2P2f f 为阻力损失系数流速 流体密度 精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室fftfA)(gV2则根据Ag) (VPft2P2f 经分析流速也为常数流量Q与转子高度H之关系 SQ(S) fQ精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室) rR)(rR()rR(S22) rR)(r2rR(SHtg) rR(HRrHtg) r2Htg(Sr2Htg 因为r2r2HtgrHtg2SQrHtg2fftfA)(gV2 KHQ

15、精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室3、转子的测量过程、转子的测量过程QP2F转子上升HSP2F1F3F2F 此时H指示出流量Q的大小。Q精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室二、电远传转子流量计 LZD1、组成转子差动变压器显示QHUABQ由转子、差动变压器和显示部分组成2、差动变压器（1）结构差动变压器由线圈、铁心、骨架组成。初级线圈绕在内层，次级线圈绕在外层。精品课程精品课程山

16、东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室初级：两组线圈同名端同相串联 231213eeU次级：两组线圈同名端反相串联 564546eeU精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室差分变压器输出电压动画差分变压器输出电压动画精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室（2）工作原理当与转子相连接的铁心位于中间位置时，差动变压器次级输出电压为零。此时 5645ee0eeU564546当流量增加铁心上移 4645ee0eeU564546当流量减小铁心下移 4645ee0eeU564546改变铁心位置也就改变了差动变压器的次级电压

17、。 精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室)H(FU46这样就把流量的变化转换为转子高度的变化，转子带动差动变压器的铁心同时也要变化，铁心的变化，通过差动变压器转化成输出电压的变化，如能测出电压，就可达到测量流量之目的。3、电动显示部分（1）偏差电压法转子差动变压器毫伏计QHU46Q精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室有一个差动变压器，将转子的位移转换成差动变压器的输出电压，然后用交流毫伏计作为电动显示部分。V交流信号源精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室（2）平衡电压法有两个差动变压器，

18、（一个叫发送差变，一个叫接受差变）电子放大器、可逆电机、凸轮机构等组成。 测量原理图精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室化工系仪表教研室化工系仪表教研室QHUABUCDUINhQ电远传转子流量计字母的标注电远传转子流量计字母的标注精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室 方块图转子发送差变放大器电机指示凸轮机构发送差变QHUABUCDUINQh精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室Q H UAB U N (正转) 指针右移凸轮逆转hUCDU=0I =0电机停转（指针指在相应位置） 指示Q 动作

19、过程I CDABUUU精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室02 ()twvwVgqhA山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室2 ()tfvffVgqhA0()()tfwvfvftwqq山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室0()()tfwvfvftwqq(7.90.83)*1*3.60.83*(7.9 1)vfq4( / )L s答：4( / )L s山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室0()*()tfwfvmvffvtwqqq 0

20、,00000()()tftffftfQQQ山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室000ffffPQP QTT0000000fffffffP T QP TQQT PT P000ffffPVP VTT000ffffPPTT000ffffP TT P山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室000000QTTPPQffff山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室 工作压力、温度受限（工作温度工作压力、温度受限（工作温度2020120120，工作压力，工作压力22MpaMpa）不能远传、记录和调节。不能远传、记录和调节。精品课程精品课程山东师范大学化工系

21、仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室1、转子流量计必须垂直安装。不得倾斜或水平安装。2、进出口应有大于5D的直管段。3、为便于维修，转子流量计应安装截止阀和旁通阀。4、为避免管道重量直接压在转子流量计上， 在转子流量计前后要安装支撑架。5、测温度、压力较高、有毒、有腐蚀性流 体时应安装防护罩。6、管道直径小于50mm。精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室xEKBDv4vxDqEBK24vDqv根据精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室电磁流量传感器电磁

22、流量变送器精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室图315 光华爱而美特电磁流量计传感器 精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室QQ精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室SNvqn流量系数 脉冲数m3 qv 体积流量 m3/hn 涡轮的转数 脉冲数/h精品课程精品课程山东师范大学化工

23、系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室vQNN 一段时间的脉冲数 QV 流体体积总量 m3例如：涡轮流量计的流量系数15104 脉冲数m3 ,显示仪表在10分钟内积算的脉冲数 N6000次，求流体的瞬时流量和10分钟内的累积流量。解：10分钟内的累积流量为)(m 04. 010156000NQ34V精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室流体的瞬时流量为）h(m24. 0601004. 0tQq31Vv答： 流体的瞬时流量为0.24（m3h），10分钟内的累积流量为0.04（m3）。 (1) 精度高，其基本误差为士 (025%一1.0%)，可作为流量的标准仪表。 (2) 量程比可达10一30，刻度线性。 (3) 动态性好，时间常数达1一50ms，可检测脉动流。 精品课程精品课程山东师范大学化工系仪表教研室山东师范大学化工系仪表教研室(4) 能耐高压达5107Pa，压力