靶式流量计课件

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徐军Copyright©byARTCOMPTAllrightsreserved.靶式流量计23前言工作原理特点及分类刻度换算工作特性及测量误差应用

目录4靶式流量计最早出现于20世纪60年代,最初主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量问题。我国于70年代开始开发该种仪表,由于受当时技术水平的限制,主要有气动靶式流量计和矢量机构电动靶式流量计两种类型。因为品种单一、调试繁琐、密封不可靠、抗干扰能力差等原因,致使靶式流量计在80年代至90年代初几乎退出市场。随着电子技术的飞速发展及新型传感器技术的涌现,靶式流量计在测量精度、抗干扰性、密封可靠性、校验调试等方面都有很大进步,重新获得了市场认可,成为流量测量的常用设备。

前言5

前言雷诺数根据流体力学中的定义，雷诺数是流体流动的惯性力与粘滞力之比，表示为式中---雷诺数，无量纲---整个截面上流体的平均流速，m/s---流体的特征长度，m

---流体运动粘度，，

6工作原理靶式流量计工作原理如图所示。靶式流量计的测量元件是一个放在管道中心的圆形靶，靶与管道间形成环形流通面积。流体流动时质点冲击到靶上，会使靶受力，并产生相应的微小位移，这个力（或位移）就反映了流体流量的大小。通过传感器测得靶上的作用力（或靶子的位移），就可实现流量的测量。7

工作原理流体对靶的作用力：力的性质产生原因产生位置备注冲击力流体对靶的直接冲击靶板正中心在流量较大时前两种力起主要作用，而且它们是在同一流动现象中出现，二者方向一致，可看作一个力。由于靶是薄圆盘形，摩擦力很小，其影响可归入流量系数中静压差压力靶的背面存在漩涡造成抽吸效应，使该处压力减小，靶前后存在静压差靶板外沿粘滞摩擦力流体流经靶时，由于流体流通截面缩小，流速增加，流体与靶周边产生粘滞摩擦力靶板周边8工作原理由表格可知，作用于靶上的力可近似表示为：

F=ξ式中F---作用于靶上的力，N

ξ---比例系数ρ---被测介质的密度，kg/md---靶的最大直径，m

------------------------式①---环形流通截面中流体的平均流速，m/s---靶迎着来流方向的最大面积，即靶的受力面积，㎡，它等于-----------式②9工作原理靶式流量计的体积流量为

-------------------------③式中A---靶式流量计的节流面积，即环形流通面积，㎡由图可知，它等于D

---管道内径，m

-------------------④10工作原理联立式①~④，并整理得靶式流量计的体积流量计算公式为式中α---靶式流量计的流量系数，用靶径比--------------④表示，则流量计算公式为注：若考虑靶的热胀冷缩，可对上式乘一修正系数-------------⑤11工作原理从上述计算过程可知，在被测流体的密度ρ，管道直径D，靶径d和流量系数α已知的情况下，只要测出靶上受到的力F，即可求得通过流体的流量。在工业上一般是通过转换器将此力信号转换成电信号或气信号进行测量、显示、记录和远传。如应变片靶式流量计就是将流体作用在靶上的力通过杠杆传给弹性圆筒，使之弯曲变形。筒壁产生的应变通过筒壁上的应变片电桥转换成电压信号，此电压信号与流量成对应关系。12特点及分类靶式流量计的特点无可动部件，结构简单，不需要安装引压管和其他辅助管件，安装维护方便，不宜堵塞。压力损失小，可用于小口径（0.0015~0.2mm）、低雷诺数流体测量下限低，量程比为3:1，基本误差为测量对象适用范围广：主要用来测量管道中的低雷诺数、高粘度流体的流量可测量含适量固体颗粒的浆液流量，如泥浆、纸浆、矿浆等可测量脏污的流体，如污水、原油、高温油渣等

也可用来测量一般液体、气体和蒸汽的流量若靶用耐腐蚀材料制造时，可测量腐蚀性介质流量仪器尚未标准化，需个别实流体标定才能保证仪器准确度高流速冲击靶板时，在其后会产生漩涡，使输出信号发生震荡，影响信号稳定性，因此高流速测量对象慎用，弥补了标准节流装置难以应用的场合。13特点及分类靶式流量计的分类14特点及分类结构型信号转换形式示意图特点备注轴封膜片结构型力-气压稳定性差、灵敏度低、量程范围窄、耐压能力低、调试繁琐,安装现场必须提供标准气源,相关设备，投入大、维护成本高该结构流量计出现较早，现已很少使用，在如防爆要求严格，老设备改造等特殊场合仍被使用力-位移-电压结构复杂、调试极其困难、稳定性很差、易受到振动干扰,测量精度和灵敏度低、量程范围窄、耐压能力低此结构靶式流量计在七八十年代的主要结构形式,到90年代出期已基本不生产力-应变-电压以电子技术为基础、以应变测量为手段测力,测量精度提高。电子技术的使用使结构简化可靠性提高,调试简单,制造成本和维护费用降低此结构是90年代中期发展起来的，改变了以往力的机械模式的装换方式15

目录结构型信号转换形式示意图特点备注挠性管结构型力-应变-电压提高了流量计的耐压性能和密封可靠性,中间环节减少,消除了力的传递误差,提高了测量精度。但对应变计的耐温性能要求有所提高,应变计的粘接工艺要求更严格是轴封膜片应变靶式流量计的改进型,将前者的弹性体和轴封膜片设计成一体,使机构更为简化扭力管结构型力-扭矩-电压解决了微小流量、宽量程比、高温和高压的测量要求。所测靶力可在0.1N到几百N范围,耐压能力可达到42MPa以上无差压靶结构型力-差压理论清晰、结构简单、安装维修方便、测量精度高、性能可靠一种新概念流量测量仪表,综合了节流装置和靶式流量计的优点,克服了各自的缺点16刻度换算如无特殊说明，其标定状态默认为如下标准状态：温度T=293.16K，绝对压力p=101325Pa。对于液体，由于密度为常数，只需修正被测流体与标定流体不同造成的影响，则由式按照浮子流量计的推导原理的刻度换算公式为

--------------------------⑦式中

---靶式流量计在工作状态下，测量被测流体时的流量示值,---靶式流量计在标定状态下，测量标定流体时的流量示值,---靶式流量计在工作状态下，测量标定流体时的流量系数---靶式流量计在标定状态下，测量标定流体时的流量系数---标定流体在标定状态下的密度，---标定流体在工作状态下的密度，17刻度换算通可近似认为则式⑦变为--------------------⑧对于气体，由于具有可压缩性，还要考虑标定（或刻度）状态和实际工作状态不同造成的影响，即温度和压力的影响。可直接使用式⑧计算，也可按流体和状态不同分两步修正，计算公式为-----------------⑨式中---标定状态下的绝对压力，Pa---工作状态下的绝对压力，Pa---标定状态下的绝对温度，K---工作状态下的绝对温度，K---被测气体在标定状态下的密度，18

工作特性及测量误差靶式流量计的工作特性主要是通过流体标定实验获得，也可在保证重现实验条件的前提下，通过干式标定获得，即利用重物产生的重力代替靶在工作时所受流体的作用力进行流量计的标定。流量系数靶式流量计的流量系数α与雷诺数有关，也与管道口径D、靶径β、把的形状、靶腔的结构、靶和靶腔的加工准确度、靶入口边缘的尖锐程度、靶和管道的同心度即粗糙度有关，一般都是由实验求出流量系数α与、D、β之间的关系曲线，如图所示。靶式流量计有临界雷诺系数。当

时，α值基本保持恒定，是流量计的实际测量范围；当时，作用在靶上的粘滞摩擦力影响显著α随变化而变化，难以保证测量准确度。注：与节流装置不同，靶式流量计的临界雷诺系数不仅与靶径比有关，还与管道口径有关使用时需注意19工作特性及测量误差压力损失实际流体通过靶时会产生粘性摩擦力，在靶后产生漩涡，这些都将消耗流体一部分能量，造成压力损失。压力损失与流量计的口径、靶径比、流量大小及流体性质有关。在相同流体、相同流量和相同口径的情况下，靶径比越小，压力损失

也越小。不同口径、不同靶径比的压力损失曲线，如图所示。靶式流量计的压损一般低于节流差压式流量计，分别取β=0.8和β=0.5的孔板进行测试比较，靶式流量计的压力损失只有孔板的40%~50%20

工作特性及测量误差测量误差靶式流量计的测量误差的主要原因有两个：由于在靶式流量计的流量计算时，我们忽略了流体对靶周边的粘滞摩擦力的影响，但在实际测量高黏性流体时，该粘滞摩擦力将使靶的实际受力增加，从而导致仪表显示的流量偏大。在被测量流量较小时，由于粘滞力的影响，流体对靶的作用力与流体速度的平方不成线性关系。21

应用安装及使用要求靶式流量计安装和使用时有如下几个要求:①流量计应安装在订货时指定的位号上,以保证订货参数与仪表使用时的参数一致;②安装时必须注意流量计的介质流向标记,保证介质流向正确;③流量计安装在不允许停车的管道上时,应开设旁路或选择可在线插拔型;④流量计上游直管段不小于10倍测量管直径,下游直管段不小于5倍测量管直径;⑤安装时靶板应与测量管同心,其偏心误差不大于测量管直径的0.3%;⑥流量计不应参与扫线过程,投用时应缓慢打开上游的阀门,直至完全打开;⑦介质密度参数发生变化时,应对流量计进行修正；22

应用校验装置国家检定规程JJG641-1986中规定,可以用干校法和标准装置检定法对靶式流量计进行校验,并且推荐了砝码干校法的试验装置,如图所示。规程中规定:滑轮的摩擦阻力不得大于0.05N。实际使用中这是一个很难测量的指标,一是因为滚动摩擦的测量本身就是个难题;另一方面,所挂的量是变化的,更增加了