传感器与检测技术05-流量检测

1、第5章 流量检测 流量是指单位时间内流过管道某截面流体的体积或质量。前者称为体积流量，后者称为质量流量。 在一段时间内流过的流体的量称总量，即瞬时流量对时间的累积。 测量总量的仪表叫作流体计量表或流量计。 本章介绍差压式、容积式、速度式、振动式和电磁式流量计。 5.1 流量的检测方法 液体和气体统称为流体。用 Qv表示体积流量，用Qm表示质量流量，表示流体的密度，则二者之间的关系为： 在时间t内，流体流过管道某截面的总体积流量为：总质量流量为： 5.1 流量的检测方法 5.1.1 节流差压法5.1.2 容积法 5.1.3 速度法 5.1.4 流体阻力法 5.1.5 流体振动法 1、旋进式 2、

2、卡门涡街式5.1.6 质量流量测量 1、间接式 2、直接式 5.2 差压式流量计 差压式流量计又叫节流式流量计，主要有两大部分组成：节流装置和差压计。 5.2.1 节流装置的工作原理 流体流经节流装置（如孔板）时的节流现象如图所示。 5.2 差压式流量计 在水平管道装有标准孔板，当流体流经孔板时的流束及压力分布情况如图所示。 5.2 差压式流量计从图中分析可得如下两点结论： 1.流束收缩 2.静压差p的产生 5.2.2 流量方程 对于不可压缩流体的体积流量其基本方程式为质量流量基本方程式为 5.2 差压式流量计 对上述方程处理后，可得到工程上实用流量方程式5.2.3 流量系数的确定 主要是流量

3、系数，与节流装置的形式、取压方式、雷诺数、节流装置开口截面比和管道内壁粗糙度等有关。 5.2 差压式流量计图是标准孔板的流量系数，流体雷诺数Re和孔板截面比m的实验关系曲线。图是标准孔板在雷诺数大于界限雷诺数Rek时的流量系数随m值变化的关系曲线。 5.2 差压式流量计5.2.4 标准节流装置 全套标准节流装置如图所示。 5.2 差压式流量计标准孔板及标准喷嘴的结构如图所示。 5.2 差压式流量计5.2.5 取压方式 以孔板为例，各种取压方式的取压孔位置如图所示。角接取压、法兰取压、理论取压、径距取压、管接取压 5.2 差压式流量计5.2.6 差压计1、双波纹管差压计 主要由两个波纹管、量程弹

4、簧、扭力管及外壳 等部分组成。 5.2 差压式流量计2、膜片式差压计 主要由差压测 量室、三通导压阀 和差动变压器三部 分组成。 5.2 差压式流量计5.2.7 标准节流装置的安装要求1、节流件的开孔和管道同心，端面与管道的轴线垂直；2、导压管尽量按最短距离敷设在350m之内；3、测量液体流量时，应将差压计安装在低于节流装置处，如图所示；4、测量气体流量时，应将差压计安装在高于节流装置处；如图所示； 5.2 差压式流量计5.2 差压式流量计5、测量粘性的、腐蚀性的或易燃的流体流量时，应安装隔离器，如图所示；6、测量蒸汽流量时，差压计和节流装置之间的相对配置和测量液体流量相同。 5.2 差压式流

5、量计5.2.8 差压式流量计的使用 1、测量液体流量 2、测量气体流量 3、测量蒸汽 5.3 容积式流量计 5.3.1 椭圆齿轮流量计 工作原理如图所示。它适合于测量中小流量，其最大口径为250mm。 5.3 容积式流量计5.3.2 腰轮流量计 工作原理如图所示，它可测量液体和气体，测液体的口径为10600mm；测气体的口径为15250mm，即可测小流量也可测大流量。 5.3 容积式流量计5.3.3 旋转活塞式流量计 工作原理如图所示。它具有结构简单、工作可靠、精度高和受粘度影响小等特点，适合测小流量液体。 5.3 容积式流量计5.3.4 刮板式流量计 工作原理如图所示。具有测量精度高、量程比

6、大、受流体粘度影响小，运转平稳，振动和噪音均小等特点，适合测量中等到较大的流量。 5.3 容积式流量计 LC11系列椭圆齿轮流量计、LS系列旋转活塞式流量计如图所示。5.4 速度式流量计 5.4.1 叶轮式流量计 自来水表就是典型 的叶轮式流量计，其结 构如图所示，它也可以 测量气体流量。 5.4 速度式流量计5.4.2 涡轮式流量计 5.5 振动式流量计 5.5.1 旋涡流量计 1、工作原理 当两旋涡列之间的距离h 和同列的两个旋涡之间的距离L满足公式h/L=0.281时，非对称的旋涡列就能保持稳定。此时旋涡的频率f与流体的流速v及旋涡发生体的宽度d有如上关系 5.5 振动式流量计2、旋涡频

7、率的检测 旋涡频率的检测是通过旋涡检测器来实现的，常用的有两种形式：圆柱形和三棱柱形。 圆柱形检测器和三棱柱形检测器如图所示。 5.5 振动式流量计5.5.2 旋进式旋涡流量计 5.6 电磁流量计 电磁流量计是基于电磁感应原理工作的流量仪表。它能测量具有一定电导率的液体体积流量。5.6.1 电磁流量计的工作原理原理图如示，电势差与流速关系为 5.6 电磁流量计 由上式可得 ，则体积流量为5.6.2 电磁流量计的结构电磁流量计由外壳、激励线圈及磁轭、电极和 测量导管四部分组成，内部结构如图所示。 5.7 质量流量的测量 质量流量计主要有三大类：推导式、直接式和补偿式。 5.7.1 推导式质量流量测量1、 检测器与密度计组合的形式 原理如图所示， 质量流量表达式为 5.7 质量流量的测量2、体积流量计与密度计的组合形式 以涡轮流量计与密度计组合而成的质量流量计工作原理如图，表达式为 5.7 质