流量測量器概述

第八章第八章 流量測量流量測量石磊石磊 博士博士講師講師Email：shi_8.1流速法測流量流速法測流量8.2壓差法測流量壓差法測流量8.3渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)8.4電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)8.5超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)8.6渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)8.7流量計(jì)的校準(zhǔn)和標(biāo)定流量計(jì)的校準(zhǔn)和標(biāo)定流量流量是流體在單位時(shí)間內(nèi)通過管道或設(shè)備某橫截面處的數(shù)量質(zhì)量流量質(zhì)量流量：是單位時(shí)間內(nèi)通過的流體質(zhì)量，用qm表示，單位為kg/s體積流量體積流量：是單位時(shí)間內(nèi)通過的流體體積，用qV表示，單位為m3/s質(zhì)量流量是表示流量的最好方法它們之間可以互相換算質(zhì)量流量和體積流量有下列關(guān)系：qm=qv8-1流速法測量8-2壓差法測流量 當(dāng)流體流經(jīng)管道中急驟收縮的局部截面時(shí)，將產(chǎn)生增速當(dāng)流體流經(jīng)管道中急驟收縮的局部截面時(shí)，將產(chǎn)生增速降壓的節(jié)流現(xiàn)象，流體的流速越大，即流量越大，節(jié)流壓降壓的節(jié)流現(xiàn)象，流體的流速越大，即流量越大，節(jié)流壓降也越大以這種節(jié)流現(xiàn)象作為流量測量依據(jù)的儀表簡稱降也越大以這種節(jié)流現(xiàn)象作為流量測量依據(jù)的儀表簡稱為差壓式流量計(jì)或節(jié)流式流量計(jì)為差壓式流量計(jì)或節(jié)流式流量計(jì)差壓式流量計(jì)由節(jié)流裝置、差壓信號(hào)管道（導(dǎo)壓管）和差壓式流量計(jì)由節(jié)流裝置、差壓信號(hào)管道（導(dǎo)壓管）和差壓計(jì)三部分組成。

差壓計(jì)三部分組成使用最廣泛的方法:u進(jìn)口流量計(jì)（也稱雙紐線流量計(jì)）u節(jié)流式流量計(jì)節(jié)流裝置：節(jié)流裝置：包括改變流束截面的節(jié)流元件，取壓裝置和前后一定距離的管道標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)孔板、文丘里噴嘴、文丘里噴嘴、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、文丘里管文丘里管 孔板：構(gòu)造最簡單，安裝容易，但壓力損失大，精度稍差標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：流量系數(shù)大，壓力損失比孔板小，精度比孔板高，可測量溫度和壓力較高的蒸汽、氣體流量，但價(jià)格較孔板高，制造較復(fù)雜，僅限于中等口徑；文丘里管：流體阻力最小，但結(jié)構(gòu)、加工和安裝都較復(fù)雜，研究還不如孔板深入；文丘里噴嘴：介于噴嘴和文丘里管之間的節(jié)流元件，壓力損失比噴嘴低取壓裝置：取壓裝置：角接取壓適用于孔板和噴嘴；角接取壓適用于孔板和噴嘴；法蘭取壓僅適用于孔板法蘭取壓僅適用于孔板節(jié)流原理：節(jié)流原理：流量越大，壓差越大；流量越大，壓差越大；流體運(yùn)動(dòng)的慣性，使得流體運(yùn)動(dòng)的慣性，使得流束收縮最厲害的位置流束收縮最厲害的位置不在節(jié)流孔中，而是位不在節(jié)流孔中，而是位于節(jié)流孔之后；于節(jié)流孔之后；由于克服摩擦阻力和消由于克服摩擦阻力和消耗于節(jié)流件后形成的旋耗于節(jié)流件后形成的旋渦等能量損失，壓力不渦等能量損失，壓力不能恢復(fù)到原值。

能恢復(fù)到原值不可壓縮流體：不可壓縮流體：可壓縮流體：可壓縮流體：膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)流量系數(shù)：查手冊(cè)流量系數(shù)：查手冊(cè)8-3渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)8-4電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表可以測量各種腐蝕性介質(zhì)：酸、堿、鹽溶液以及帶有懸浮顆粒的漿液此流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測量脈沖流量，而且線性較好，可以直接進(jìn)行等分刻度只能測量導(dǎo)電液體，因此對(duì)于氣體、蒸氣以及含大量氣泡的液體，或者電導(dǎo)率很低的液體不能測量由于測量管內(nèi)襯材料一般不宜在高溫下工作，所以目前一般的電磁流量計(jì)還不能用于測量高溫介質(zhì)設(shè)在均勻磁場中，垂直于磁場設(shè)在均勻磁場中，垂直于磁場方向有一個(gè)直徑為方向有一個(gè)直徑為D的管道管道由不導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)導(dǎo)管道由不導(dǎo)磁材料制成，當(dāng)導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電的液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，因而在磁電液體切割磁力線，因而在磁場及流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)場及流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，如安裝一對(duì)電生感應(yīng)電動(dòng)勢，如安裝一對(duì)電極，則電極間產(chǎn)生和流速成比極，則電極間產(chǎn)生和流速成比例的電位差例的電位差E為感應(yīng)電動(dòng)勢：為感應(yīng)電動(dòng)勢：B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，為磁感應(yīng)強(qiáng)度，D為管道內(nèi)徑；為管道內(nèi)徑；v為液體在管道內(nèi)平均流速。

為液體在管道內(nèi)平均流速特點(diǎn)：特點(diǎn)：壓力損失小，使用壽命長不需修正（體積流量計(jì)，不受介質(zhì)溫度、粘度、密度等參數(shù)的影響）量程范圍寬，線性好，無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能測氣體、蒸汽和導(dǎo)磁率低的液體介質(zhì)不能測高溫高壓流體8-5 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，會(huì)載帶流體流速的信息因此，根據(jù)對(duì)接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，可以檢測到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值傳播速度差法的基本原理為：測量超聲波脈沖在順流和逆流傳測量超聲波脈沖在順流和逆流傳播過程中的速度之差來得到到被測流體的流速播過程中的速度之差來得到到被測流體的流速根據(jù)測量的物理量的不同，可以分為時(shí)差法(測量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播速度不同而引起的時(shí)間差)、相差法(測量超聲波在順、逆流中傳播的相位差)、頻差法(測量順、逆流情況下超聲脈沖的循環(huán)頻率差)頻差法是目前常用的測量方法，它是在前兩種測量方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的在測量管道中，裝兩個(gè)超聲波發(fā)射換能器F1和F2以及兩個(gè)接收換能器J1和J2，F(xiàn)1J1和F2J2與管道軸線夾角為a，管徑為D，流體由左向右流動(dòng)，速度為v，此時(shí)由F1到J1超聲波傳播速度為F2到J2超聲波傳播速度為：時(shí)差法時(shí)差法如果超聲波發(fā)生器發(fā)射一短小脈沖，順流傳播時(shí)間為逆流傳播的時(shí)間為8-6 渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)（Vortex flow meter)是利用流體流過阻礙物時(shí)產(chǎn)是利用流體流過阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過測量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的。

生穩(wěn)定的漩渦，通過測量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的渦街流量計(jì)由渦街流量傳感器和流量顯示儀表兩部分構(gòu)成渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測量的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)中著名的“卡門渦街”原理在流動(dòng)的流體中放置一根其軸線軸線與流向垂直的非流線性柱形體與流向垂直的非流線性柱形體(加三角柱、圓柱等)，稱之為漩渦發(fā)生體，見圖當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時(shí)，會(huì)在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示不對(duì)稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街由于漩渦之間的相互影響，其形成通常是不穩(wěn)定的馮.卡門對(duì)渦列的穩(wěn)定條件進(jìn)行了研究，于1911年得到結(jié)論：只有當(dāng)兩漩渦列之間的距離h和同列的兩漩渦之間的距離L之比滿足h/L=0.281時(shí)，所產(chǎn)生的渦街才是穩(wěn)定的圓柱體后漩渦發(fā)生的頻率為：KTlF型智能流量積算儀與渦街電磁流量計(jì)等配套使用,測量蒸汽、氣體和液體的流量八、流量計(jì)的校準(zhǔn)和標(biāo)定。