第5章流量检测传感器

1、5.1流量测量分类，流量测量的主要方法和分类节流流量计转子流量计电磁流量计涡轮流量计容积流量计其他流量检测方法超声波流量检测质量流量检测方法，5章流量检测传感器，一些概念，流量通常表示在单位时间内通过管道特定部分的流体数，即瞬时流量。一段时间内流动的流体的总和称为总量或累积流量。体积流量，以体积表示的瞬时流量为qv，以单位m3/s表示的累积流量为Qv，以单位m3，质量流量为质量表示的瞬时流量为QM，以单位kg/s表示的累积流量为Qm，以单位kg，标准状态表示的体积流量可以压缩气体，因此流体的体积会受到工作条件的影响。处于标准状态的卷流以Nm3/s为单位显示为qvn。流量检测方法可分为直接和间接

2、测量方法两类，即测量原理。直接测量方法通过直接测量管道的体积流量或质量流量，以及管道的横截面面积、流体的密度和工作状态，测量流体的(平均)流速来计算。流大和流小没有绝对的分界线。流量测量的主要方法和分类：5.2节流流量计，也称为差压流量计，是目前工业生产过程中流量测量最成熟、最常用的方法之一。在管道中放置固定的电阻零件会在中间打开一个比管道截面小的孔，流体通过该电阻零件时，流体梁的收缩会导致流速加快，静压力减小，从而在电阻零件前后产生更大的压差。差压的大小与流体流速的大小相关，流速越大，差压就越大，所以只要测量差压，就可以计算流速，计算流体的流动。(a)标准孔口，(b)喷嘴，(c)文丘里管，使

3、流体通过电阻零件流动，因此梁收缩引起的压力变化称为节流过程，其中电阻零件称为节流。用于流量检测的节流器有标准和特殊两种。包括标准孔板、标准喷嘴和标准文丘里管。对于标准化变径零件，设计和计算时标准规定、要求和计算所需的相关数据和程序直接按标准制造。安装和使用不需要校准。特殊节流部件主要用于特殊介质或特殊条件的流量检测，应通过实验方法单独校准。标准孔板通常使用最简单、最广泛，仅介绍两种形式：标准孔板、节流原理、流动流体能量(静压能量和动能)。流体由于压力，有静压能量，有流动速度，有动能，这两种形式的能量在一定条件下可以相互转换。节流装置的作用：对于不可压缩流体，产生差压的光束部分收缩。伯努利方程式

4、：P1/ 1 V12/2=p2/ 2 v222/2流体连续性方程式：AV11=aV2不可压缩流体：1=2，管直径D(A=不可压缩流体，=1。(流量系数)的影响因素包括管道直径、变径形式、洞口直径、压力位置和雷诺数。必须保持常数，才能保证测量的准确性。工程上， q=1.252，(m3/h)，q=k ( p) 1/2，m=1.252，(kg/h)，流量方程式根据流体力学的伯努利方程式，是流量系数为膨胀系数A0为节流部件的开放区域，是节流设备之前的流体密度 p节流设备之前和之后实际测量的压差，主要与节流设备的类型、压力方法、流体的流动状态(例如雷诺数)和管道条件有关。因此，如果复杂影响因素的综合参数

5、和节流流量计能够准确测量流量的关键因素雷诺数大于特定值(边界雷诺数)，值可以视为常数。对于标准限制设备，请参阅相关文档。对于非标准节流装置，其值由实验方法确定。膨胀系数用于补偿节流前后压力的相对变化量、流体等熵指数等相关流体的可压缩性，其范围小于1。不可压缩流体的=1；可压缩流体的 500mm通常用作单独的钻孔压力。法兰压力和d-d/2压力、法兰压力测量装置由孔面板以及顶部和底部端点为25.4毫米(1英寸)的凸缘对组成；D-D/2压力测量装置安装D和D/2(D是管道的直径)、节流流量计，以及显示和控制方便，在各种标准节流中作为标准孔板使用最广泛，具有便于大流量测量的结构。孔口最大的缺点是流体通

6、过节流后压力损失更大，在工艺管路不允许大压力损失的情况下，通常不适合选择孔口流量计。标准喷嘴和标准文丘里管的压力损失较小，但结构更复杂，不易加工。节流流量计的使用非常广泛，但如果使用不当，测量误差可能会大大增加，或者达到10%到20%。下面列出了测量错误的一些原因，以便在安装使用过程中给予足够的注意并适当地解决。差压变送器的安装如前所述、节流流量计的使用特点和要求，标准孔板广泛使用，具有适合大流量测量的简单结构和简单安装特性。孔板测量压力损失很大，不能在不允许较大管道压力损失的情况下使用。一般情况下，孔板仍然常用。标准喷嘴和标准文丘里管的压力损失小于孔口，但结构更复杂，不易加工。标准节流装置只

7、能用于测量管道直径大于50mm、雷诺数大于104至105的流体。流体必须干净，充满所有管道，不发生相变。要在变径设备前后保持恒定的流动状态，在变径设备的上游和下游保持一定长度的直管段(与管道直径、变径孔面积和管道的弯头数有关)变径设备长时间使用，由于物理磨损或化学腐蚀，几何形状和尺寸会发生变化，因此必须及时检查和维修，必要时应更换新的变径设备。发生节流流量计错误的原因是实际条件与设计要求不一致，即温度、压力、湿度及其流体重要性、粘度、雷诺数等参数值发生变化时会产生更大的错误。要消除这种错误，必须根据新的工序重新设计计算或进行必要的修改。节流设备安装不正确节流设备安装不正确，安装时要特别注意节流

8、设备的安装方向。使用过程中，必须保持节流装置清洁。防止节流装置中沉淀、焦化、堵塞等。节流装置的磨损应注意日常检查、维护，必要时应更换为新孔板。导管安装不正确或插头、泄漏现象、节流流量计错误的原因：直角边不锋利、测量值小、d值太大、测量值太小、h值太大、测量值太大、安装不好、孔口弯曲、小的5.3回电子流量计，在工业生产中经常发生小流量测量。转子流量计特别适合测量管道直径50mm以下的流量，测量的流量每小时可以小于几升。孔板流量计：孔板流量计：流量变化，差压变化，转子流量计：差压变化，流量变化，节流区域变化，转子流量计主要由两部分组成。一种是从下往上逐渐膨胀的圆锥管(通常用透明玻璃制成)，第二种是

9、在圆锥管内自由移动的转子。被私有体从圆锥管底部开始进入通过转子和圆锥管之间的环形缝隙，并从顶部排出。流体流动时，位于锥形管上的转子会受到向上的力而膨胀。这个力正好从转子重量中减去流体对转子的浮力，转子就会悬浮在一定高度。流体流动突然从小到大，作用于转子的向上力增大，转子上升，环形间隙增大，循环区域增大。环形间隙越大，流体流速越慢，作用于转子的流体向上力也越小。这样，转子在新的高度重新平衡。这样，转子在锥形管中位置的高低h与测试介质的流量大小相对应。在液体中，转子的力：重力-浮力=向上推力，左侧值为常数，a度常数为，因此该流量计称为可变面积流量计，静压差流量计。，=常数，流方程，转子的平衡关系：

10、v是转子的体积；t和f分别是转子和流体的密度。g是重力加速度。 p是转子前后的差压。a是转子的最大截面，转子和锥形管之间的环隙区域与节距流量计的节流孔面积相同，但变化了，与转子高度h近似的线性关系，因此转子流量计的流量公式可以表示为：式：可以表示为米常数；h是转子升起的高度。流量和转子高度h线性关系的其他参数是常数，转子流量计的锥形管通常由透明材料制成，锥形管上刻有流量读数，用户根据转子高度读取读数。转子流量计通常仅适用于现场指示。此外，对于具有远距离发射器的转子流量计，反应流量大小的转子高度h可以转换为电信号，并传送到其他仪表进行显示、记录或控制。其中是米常数，h是转子的高度。对于某些仪器，

11、与转子形状和介质粘度相关的系数是常量。因此，流动仅与环隙区域相关，即转子的位置。结论：(1)流速与高度成比例(2)P1-P2=常数(3)转子流量计的范围更改方法：锥度、张度、转子材料更改。流量修正，转子流量计从行业基准状态(20，0.10133Mpa)缩放到水或空气。如果工作状态不同，则应根据实际测试介质的密度、温度、压力等参数修改流量指示值。液体流量测量的校正，转子流量计的转子高度为h，介质为20 时，流量qv0与h的关系得到满足：格式：qv0是水的密度，介质不为20 时，流量qvf与h的关系得到满足：qvf和f分别是被测量介质的实际流量和密度，被测量介质的粘度和水的粘度没有太大区别流量计的

12、读数为3.6L/s时，苯的实际流量是多少？解决方案：修正公式，因此质量流的修正公式，气体流量测量中的修正，对于校准状态(P1，T1)下的空气，对于操作状态(P2，T2)下的介质，P1，T1， 103354空气，校准状态，绝对压力(PA)，绝对温度(k)P2，T2，203354介质，操作状态，绝对压力(PA)，绝对温度(k)，标准状态的密度kg/m3；Q2从操作状态转换为介质的体积流，再转换为校准状态的体积流。、10、20可以同时采取标准状态或校准状态的密度，饱和蒸汽指示校正：到水流，回电子流量计的特性，转子流量计主要适合检测小直径、低雷诺数的小流量，特别适合测量小流量流量计结构简单，使用方便，工作稳定，仪表前直线段长度要求不高，但需要垂直安装。流量计的基本误差在仪器范围内的2%左右，范围为10: 1 流量计的测量精度容易受到测量介质的密度、粘度、温度、压力、纯度、安装质量等的影响。，5.4电磁流量计，基本工作原理，导体切断磁力线会产生电动势，在某些情况下，可以检测包括具有一定电导率的酸、碱、盐溶液、腐蚀性液体和固体粒子的液体测量，但不能检测气体、蒸汽和非导电液体的流动。当导电流体在磁场中垂直流动时，切断磁力线，感应电位的大小与磁场的强