自动检测技术第四章课件.ppt

1、第四章第四章 流量检测流量检测 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。4.1 4.1 流量的测量方法流量的测量方法 n液体和气体统称为流体。用液体和气体统称为流体。用 QvQv表示体积表示体积流量，用流量，用QmQm表示质量流量，表示质量流量，表示流体表示流体的密度，则二者之间的关系为：的密度，则二者之间的关系为：n在时间在时间t t内，流体流过管道某截面的总体内，流体流过管道某截面的总体积流量为：

2、积流量为：n总质量流量为总质量流量为：VmQQdtQQtVV0dtQQtmm04.1 4.1 流量的测量方法流量的测量方法 n流量测量方法如下：流量测量方法如下：n一、节流差压法一、节流差压法n二、容积法二、容积法 n三、速度法三、速度法 n四、流体阻力法四、流体阻力法 n五、流体振动法五、流体振动法n六、质量流量测量六、质量流量测量 1 1、间接式、间接式 2 2、直接式直接式 4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计 n 差压式流量计又叫节流式流量计，主要有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。两大部分组成：节流装置和差压计。n4.2.1 4.2.1 节流装置

3、的工作原理节流装置的工作原理n 流体流经节流装置（如孔板）时的节流现流体流经节流装置（如孔板）时的节流现象如图所示。象如图所示。4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计n 在水平管道装有标准孔板，当流体流经孔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。板时的流束及压力分布情况如图所示。4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计n从图中分析可得如下两点结论：从图中分析可得如下两点结论：1.1.流束收缩流束收缩 2.2.静压差静压差p p产生产生 n4.2.2 4.2.2 流量方程流量方程 n对于不可压缩流体的体积流量其基本方程式为对于不可压缩流体的体积流量其基本方程式为n

4、质量流量基本方程式为质量流量基本方程式为 )(2210ppFQV)(2210ppFQm4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计n对上述方程处理后，可得到工程上实用流量方 程式n4.2.3 4.2.3 流量系数的确定流量系数的确定 主要是流量系数，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。pmDpdQV2201252.001252.0pmDpdQm2201252.001252.04.2 4.2 差压式流量计差压式流量计n图是标准孔板的流量系数图是标准孔板的流量系数，流体雷诺数，流体雷诺数ReRe和孔板截面和孔板截面比比m m的实验关系曲线。的实验关系曲线。n图

5、是标准孔板在雷诺数大于界限雷诺数图是标准孔板在雷诺数大于界限雷诺数ReRek k时的流量系时的流量系数随数随m m值变化的关系曲线。值变化的关系曲线。4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计n5.2.4 5.2.4 标准节流装置标准节流装置n全套标准节流装置如图所示。全套标准节流装置如图所示。4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计n标准孔板及标准喷嘴的结构如图所示。标准孔板及标准喷嘴的结构如图所示。4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计n4.2.5 4.2.5 取压方式取压方式n以孔板为例，各种取压方式的取压孔位置如图以孔板为例，各种取压方式的取压孔位置如图 所示。所示。4.2 4.2 差

6、压式流量计差压式流量计n4.2.6 4.2.6 差压计差压计n一、双波纹管差压计n主要由两个波纹管、量程弹簧、扭力管及外壳 等部分组成。4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计n二、膜片式差压计二、膜片式差压计n 主要由差压测主要由差压测 量室、三通导压阀量室、三通导压阀 和差动变压器三部和差动变压器三部 分组成。分组成。4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计n4.2.7 4.2.7 标准节流装置的安装要求标准节流装置的安装要求n一、节流件的开孔和管道同心，端面与管道的一、节流件的开孔和管道同心，端面与管道的 轴线垂直；轴线垂直；n二、导压管尽量按最短距离敷设在二、导压管尽量按最短距离敷设在

7、3 350m50m之内；之内；n三、测量液体流量时，应将差压计安装在低于三、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；节流装置处，如图所示；n四、测量气体流量时，应将差压计安装在高于四、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；节流装置处；如图所示；4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计n五、测量粘性的、腐蚀性的或易燃的流体流量时，五、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；应安装隔离器，如图所示；n六、测量蒸汽流量时，差压计和节流装置之间的六、测量蒸汽流量时，差压计和节流装置之间的相对配置和

8、测量液体流量相同。相对配置和测量液体流量相同。4.3 4.3 容积式流量计容积式流量计 n4.3.1 4.3.1 椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计n工作原理如图所示。它适合于测量中小流量，工作原理如图所示。它适合于测量中小流量，其最大口径为其最大口径为250mm250mm。4.3 4.3 容积式流量计容积式流量计n4.3.2 4.3.2 腰轮流量计腰轮流量计n工作原理如图所示，它可测量液体和气体，测工作原理如图所示，它可测量液体和气体，测液体的口径为液体的口径为1010600mm600mm；测气体的口径为；测气体的口径为1515 250mm250mm，即可测小流量也可测大流量。，即可测小流量也可测

9、大流量。4.3 4.3 容积式流量计容积式流量计n4.3.3 4.3.3 旋转活塞式流量计旋转活塞式流量计n工作原理如图所示。它具有结构简单、工作可工作原理如图所示。它具有结构简单、工作可靠、精度高和受粘度影响小等特点，适合测小靠、精度高和受粘度影响小等特点，适合测小流量液体。流量液体。4.3 4.3 容积式流量计容积式流量计n4.3.4 4.3.4 刮板式流量计刮板式流量计n工作原理如图所示。具有测量精度高、量程比工作原理如图所示。具有测量精度高、量程比大、受流体粘度影响小，运转平稳，振动和噪大、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。音均小等特点，适合测

10、量中等到较大的流量。4.4 4.4 速度式流量计速度式流量计 n4.4.1 4.4.1 叶轮式流量计叶轮式流量计n 自来水表就是典型自来水表就是典型 的叶轮式流量计，其结的叶轮式流量计，其结 构如图所示，它也可以构如图所示，它也可以 测量气体流量。测量气体流量。4.4 4.4 速度式流量计速度式流量计n4.4.2 4.4.2 涡轮式流量计涡轮式流量计 4.5 4.5 振动式流量计振动式流量计 n4.5.1 4.5.1 旋涡流量计旋涡流量计 n一、工作原理一、工作原理n当两旋涡列之间的距离当两旋涡列之间的距离h h 和同列的两个旋涡之和同列的两个旋涡之 间的距离间的距离L L满足公式满足公式h/

11、L=0.281h/L=0.281时，非对称的旋时，非对称的旋涡列就能保持稳定。此时旋涡的频率涡列就能保持稳定。此时旋涡的频率f f与流体与流体的流速的流速v v及旋涡发生体的宽度及旋涡发生体的宽度d d有如上关系有如上关系 dvStf 4.5 4.5 振动式流量计振动式流量计n二、旋涡频率的检测二、旋涡频率的检测n旋涡频率的检测是通过旋涡检测器来实现的，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。常用的有两种形式：圆柱形和三棱柱形。n圆柱形检测器和圆柱形检测器和三棱柱形检测器如图所示。三棱柱形检测器如图所示。4.5 4.5 振动式流量计振动式流量计n4.5.2

12、4.5.2 旋进式旋涡流量计旋进式旋涡流量计 4.6 4.6 电磁流量计电磁流量计 n电磁流量计是基于电磁感应原理工作的流量仪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。表。它能测量具有一定电导率的液体体积流量。n4.6.1 4.6.1 电磁流量计的工作原理电磁流量计的工作原理n原理图如示，电势差与流速关系为原理图如示，电势差与流速关系为n BDvU 4.6 4.6 电磁流量计电磁流量计n由上式可得 ，则体积流量为n4.6.2 4.6.2 电磁流量计的结构电磁流量计的结构n电磁流量计由外壳、电磁流量计由外壳、激励线圈及磁轭、电激励线圈及磁轭、电极和极和 测

13、量导管四部测量导管四部分组成，内部结构如分组成，内部结构如图所示。图所示。BDUv UBDvDQv4424.7 4.7 质量流量的测量质量流量的测量 n质量流量计主要有三大类：推导式、直接式和质量流量计主要有三大类：推导式、直接式和 补偿式。补偿式。n4.7.1 4.7.1 推导式质量流量测量推导式质量流量测量n一、一、检测器与密度计组合的形式检测器与密度计组合的形式n原理如图所示，原理如图所示，n质量流量表达式为质量流量表达式为 vvmQKQKxyQ224.7 4.7 质量流量的测量质量流量的测量n二、体积流量计与密度计的组合形式二、体积流量计与密度计的组合形式n以涡轮流量计与密度计组合而成的质量流量计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，表达式为工作原理如图，表达式为 vmQKxyQ4.74.7质量流量的测量质量流量的测量n三、三、检测器与体积流量计组合的形式检测器与体积流量计组合的形式 工作原理如图所示，表达式为工作原理如图所示，表达式为 vvvmQKQQKyxQ24.7 4.7 质量流量的测量质量流量的测量n4.7.2 4.7.2 直接式质量流量测量直接式质量流量测量n科里奥利力（简称科氏力）质量流量计就是一种直接式质量流量计，结构图如所示。检测管受力及运动如图所示。