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1、第5章 流量检测第1页，本讲稿共41页第第5章章 流量检测流量检测 流量流量是指单位时间内流过管道某截面流体的体积或是指单位时间内流过管道某截面流体的体积或质量。前者称为质量。前者称为体积流量体积流量，后者称为，后者称为质量流量质量流量。在一段时间内流过的流体的量称在一段时间内流过的流体的量称总量总量，即瞬时流，即瞬时流量对时间的累积。量对时间的累积。测量总量的仪表叫作测量总量的仪表叫作流体计量表流体计量表或或流量计流量计。本章介绍差压式、容积式、速度式、振动式和电磁本章介绍差压式、容积式、速度式、振动式和电磁式流量计。式流量计。第2页，本讲稿共41页 转子流量计转子流量计第3页，本讲稿共41
2、页 旋涡式流量计旋涡式流量计第4页，本讲稿共41页 电磁流量计电磁流量计第5页，本讲稿共41页 超声波流量计超声波流量计第6页，本讲稿共41页5.1 流量的测量方法流量的测量方法 n液体液体和气体统称为和气体统称为流体流体。用。用 QV表示体积流量，表示体积流量，用用Qm表示质量流量，表示质量流量，表表示流体的密度，则二示流体的密度，则二者之间的关系为：者之间的关系为：n在时间在时间t内，流体流过管道某截面的总体积流量内，流体流过管道某截面的总体积流量为：为：n总质总质量流量量流量为为：第7页，本讲稿共41页 5.1 流量的测量方法流量的测量方法 流量测量方法如下：流量测量方法如下：n一、节流
3、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、间接式、间接式 2、直接式直接式第8页，本讲稿共41页讨论题（讨论题（p.181-183）:1.什么是流量？什么是流量计？举出两个使什么是流量？什么是流量计？举出两个使用流量计的实例。用流量计的实例。2.测量体积流量的常用方法有哪几种？各自测量体积流量的常用方法有哪几种？各自的基本原理是什么？的基本原理是什么？第9页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计 n差压式流量计差压式流量计又叫又叫节流式流量计节流式流量计，主
4、要有两大部分，主要有两大部分组成：节流装置和差压计。组成：节流装置和差压计。n5.2.1 节流装置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）时的节流现象如图示。流体流经节流装置（如孔板）时的节流现象如图示。第10页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计n在水平管道装有标准孔板，当流体流经孔板时的流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示。束及压力分布情况如图示。第11页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计n从从图中分析可得如下两点结论：图中分析可得如下两点结论：流束收缩流束收缩 静压差静压差p产生产生 n5.2.2 流量方程流量方程
5、 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质质量流量基本方程式量流量基本方程式为为 第12页，本讲稿共41页5.2 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对上述方程处理后，可得到工程上实用流量方程式程式n5.2.3 流量系数的确定流量系数的确定 主要是流量系数主要是流量系数，与节流装置的形式、取，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。内壁粗糙度等有关。第13页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计n图是标准图是标准孔板的流孔板的流量系
6、数量系数，流体雷诺流体雷诺数数Re和孔和孔板截面比板截面比m的实验的实验关系曲线。关系曲线。n图是标准图是标准孔板在雷孔板在雷诺数大于诺数大于界限雷诺界限雷诺数数Rek时的时的流量系数流量系数随随m值变值变化的关系化的关系曲线。曲线。第14页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计n5.2.4 标准节流装置标准节流装置n全套标准节流装置如图示。全套标准节流装置如图示。第15页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计n标准孔板标准孔板及标准喷及标准喷嘴的结构嘴的结构如图示。如图示。第16页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计n5.2.5 取压方式取压方式n以孔板为例，
7、各种取压方式的取压孔位置如图示。以孔板为例，各种取压方式的取压孔位置如图示。第17页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计n5.2.6 差压计差压计n一、双波纹管一、双波纹管差压计差压计n主要由两个波纹管、主要由两个波纹管、量程弹簧、扭力管量程弹簧、扭力管及外壳及外壳 等部分组等部分组成。成。第18页，本讲稿共41页5.2 差压式差压式 流量计流量计n二、膜片式差压计二、膜片式差压计n主要由差压测量室、主要由差压测量室、三通导压阀三通导压阀 和差动变压器三部和差动变压器三部 分组成。分组成。第19页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计n5.2.7 标准节流装置的安装要求标
8、准节流装置的安装要求n一、节流件的开孔和管道同心，端面与管道一、节流件的开孔和管道同心，端面与管道的轴线垂直。的轴线垂直。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350m之内。之内。n三、测量液体流量时，应将差压计安装在低三、测量液体流量时，应将差压计安装在低于节流装置处，如图示。于节流装置处，如图示。n四、测量气体流量时，应将差压计安装在高四、测量气体流量时，应将差压计安装在高于节流装置处，如图示。于节流装置处，如图示。第20页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计第21页，本讲稿共41页5.2 差压式流量计差压式流量计n五、测量粘性的、五、测量粘性的、腐蚀性
9、的或易燃的腐蚀性的或易燃的流体流量时，应安流体流量时，应安装隔离器，如图示。装隔离器，如图示。n六、六、测测量蒸汽流量量蒸汽流量时时，差，差压计压计和和节节流流装置之装置之间间的相的相对对配配置和置和测测量液体流量量液体流量相同。相同。第22页，本讲稿共41页 5.3 容积式流量计容积式流量计 n5.3.1 椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计n工作原理如图示。它适合于测量中小流量，其最大口径为工作原理如图示。它适合于测量中小流量，其最大口径为250mm。第23页，本讲稿共41页5.3 容积式流量计容积式流量计n5.3.2 腰轮流量计腰轮流量计n工作原理如图示，它可测量液体和气体，测液体的口径为工作原
10、理如图示，它可测量液体和气体，测液体的口径为10600mm；测气体的口径为；测气体的口径为15250mm，即可测小流量也可测，即可测小流量也可测大流量。大流量。第24页，本讲稿共41页5.3 容积式流量计容积式流量计n5.3.3 旋转活旋转活塞式流量计塞式流量计n工作原理如图所工作原理如图所示。它具有结构示。它具有结构简单、工作可靠、简单、工作可靠、精度高和受粘度精度高和受粘度影响小等特点，影响小等特点，适合测小流量液适合测小流量液体。体。第25页，本讲稿共41页5.3 容积式流量计容积式流量计n5.3.4 刮板式流量计刮板式流量计n工作原理如图示。具有测工作原理如图示。具有测量精度高、量程比
11、大、受量精度高、量程比大、受流体粘度影响小、运转平流体粘度影响小、运转平稳、振动和噪音均小等特稳、振动和噪音均小等特点，适合测量中等到较大点，适合测量中等到较大的流量。的流量。第26页，本讲稿共41页5.4 速度式速度式 流量计流量计 n5.4.1 叶轮式叶轮式流量计流量计n自来水表自来水表就是典就是典型的叶轮式流量计，型的叶轮式流量计，其结构如图示。它其结构如图示。它也可以测量气体流也可以测量气体流量。量。第27页，本讲稿共41页5.4 速度式流量计速度式流量计 n5.4.2 涡轮式流量计涡轮式流量计第28页，本讲稿共41页5.5 振动式流量计振动式流量计 n5.5.1 旋涡流量计旋涡流量计
12、 n一、工作原理一、工作原理n当两当两旋涡列之间的距离旋涡列之间的距离h和同列的两个旋涡之间的距离和同列的两个旋涡之间的距离L满足公式满足公式h/L=0.281时时，非对称的旋涡列就能保持，非对称的旋涡列就能保持稳定。此时稳定。此时旋涡的频率旋涡的频率f与流体的流速与流体的流速v及旋涡发生体及旋涡发生体的宽度的宽度d有如上关系有如上关系 第29页，本讲稿共41页5.5 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频率的检测是通过旋涡检测器旋涡检测器来实现的，常用来实现的，常用的有两种形式：圆柱形和三棱柱形。的有两种形式：圆柱形和三棱柱形。n圆柱形检测
13、器和圆柱形检测器和三棱柱形三棱柱形检测检测器如器如图图示。示。第30页，本讲稿共41页5.5 振动式流量计振动式流量计n5.5.2 旋进式旋涡流量计旋进式旋涡流量计 第31页，本讲稿共41页 5.6 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表。它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。能测量具有一定电导率的液体体积流量。n5.6.1 电磁流量计的工作原理电磁流量计的工作原理n原理如图示，电势差与流速关系为原理如图示，电势差与流速关系为n 第32页，本讲稿共41页5.6 电磁流量计电磁流量计n由上式可得由上式可得 ，则体积流量为，
14、则体积流量为n5.6.2 电磁流量计的结构电磁流量计的结构 电磁流量计由外壳、激励线圈及磁轭、电极电磁流量计由外壳、激励线圈及磁轭、电极和和测测量量导导管四部分管四部分组组成，内部成，内部结结构如下构如下图图所示。所示。第33页，本讲稿共41页 变变压压器器型型电电磁磁流流量量计计第34页，本讲稿共41页5.7 超声波流量计超声波流量计 n5.7.1 时间差法测量流量时间差法测量流量 n时间差法就是测量超声波脉冲顺流和逆时间差法就是测量超声波脉冲顺流和逆流时传播的时间差。流时传播的时间差。n则则求出求出时时差差为为 第35页，本讲稿共41页5.7 超声波流量计超声波流量计n求出时差法的基本流量
15、方程为求出时差法的基本流量方程为 n5.7.2 多普勒频移法测量流量多普勒频移法测量流量 一、一、工作原理及特点工作原理及特点 n二、基本流量方程式二、基本流量方程式 第36页，本讲稿共41页5.7 超声波流量计超声波流量计n由式由式可知，多普勒频移可知，多普勒频移f 与发射频率与发射频率 f1 及流体流及流体流速速u成正比，与介质的传声速度成正比，与介质的传声速度c成反比。成反比。n容积流量容积流量Q与多普勒频移与多普勒频移f 的关系为的关系为n三、结构及测量电路三、结构及测量电路 n1.换能器及其结构换能器及其结构 n2.检检测仪测仪表及其表及其线线路路 第37页，本讲稿共41页 5.8
16、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质量流量计主要有三大类：推导式、直接式和类：推导式、直接式和补偿式。补偿式。n5.8.1 推导式质量流量推导式质量流量测量测量n一、一、检测器与密度检测器与密度计组合的形式计组合的形式n原理如图示原理如图示n质量流量表达式为质量流量表达式为 第38页，本讲稿共41页5.8 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工作原理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示如图示n表达式为表达式为 第39页，本讲稿共41页5.8 质量流量的测量质量流量的测量n三、三、检测器与体检测器与体积流量计组合的形积流量计组合的形式式n工作原理如图示工作原理如图示n表达式为表达式为 第40页，本讲稿共41页5.8 质量流量质量流量 的测量的测量n5.8.2 直接式质直接式质量流量测量量流量测量n科里奥利力（简称科科里奥利力（简称科氏力）质量流量计就氏力）质量流量计就是一种直接式质量流是一种直接式质量流量计，结构图如示。量计，结构图如示。检测管受力及运动如检测管受力及运动如图示。图示。第41页，本讲稿共41页