第三章-流量测量.pptx

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1、第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述流量计和计量表流量计和计量表二、流量测量仪表的分类二、流量测量仪表的分类二、流量测量仪表的分类二、流量测量仪表的分类按测量原理分：按测量原理分：1.1.速度式流量计速度式流量计:2.2.容积式流量计容积式流量计:3.3.质量式流量计：质量式流量计：依据介质流动速度依据介质流动速度v v来测量流量。已知来测量流量。已知A A测测v v，间接求，间接求Qv=AvQv=Av依据在流量计内连续通过的标准体积依据在流量计内连续通过的标准体积V0V0的数目的数目N N来测流量，来测流量，计算公式：计算公式：V=V0.NV=V0.N如：差压式、转子式、电磁流量计、涡

2、轮流量计如：差压式、转子式、电磁流量计、涡轮流量计如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计。如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计。依质量流量依质量流量QmQm为依据，直接测定为依据，直接测定M M如：振动式质量流量计。如：振动式质量流量计。第1页/共36页第二节第二节第二节第二节 差压式流量计差压式流量计差压式流量计差压式流量计利用流体流经利用流体流经节流装置节流装置所产生的静压差来显示流量大小。又叫节流式流所产生的静压差来显示流量大小。又叫节流式流量计。量计。标准节流装置：标准节流装置：孔板、喷嘴、文丘里管孔板、喷嘴、文丘里管组成：节流装置、引压管和差压计，如图组成：节流装置、引压管和差压计，如图3-13-

3、1所示。所示。节流装置：使流体产生节流的节流元件和压力引出的取压装置，节流装置：使流体产生节流的节流元件和压力引出的取压装置，将流量转换为压差。将流量转换为压差。引压管：连接节流装置和差压计，传递压差信号。引压管：连接节流装置和差压计，传递压差信号。差压计：测量压差信号。差压计：测量压差信号。一、节流装置的流量测量原理一、节流装置的流量测量原理一、节流装置的流量测量原理一、节流装置的流量测量原理节流原理：节流原理：流体具有流体具有动压能动压能和和静压能静压能，它和流体流动克服流体阻力所，它和流体流动克服流体阻力所消耗的能量消耗的能量总和总和在在无外加能量无外加能量的情况下保持不变。的情况下保持

4、不变。因此因此,流速增加，流速增加，动压能增加，静压力下降。动压能增加，静压力下降。节节流装置就是利用了流体的动压能和静压能转换流装置就是利用了流体的动压能和静压能转换的原理实现流量的测量。的原理实现流量的测量。第2页/共36页qvqvP2P2P1P1P3V1V1V2V2V3标准节流装置标准节流装置孔板孔板的节流原理的节流原理第二节第二节第二节第二节 差压式流量计差压式流量计差压式流量计差压式流量计第3页/共36页二、基本流量方程二、基本流量方程二、基本流量方程二、基本流量方程根据流体力学伯努力方程、连续性方程推到得到：根据流体力学伯努力方程、连续性方程推到得到：理论流量方程：理论流量方程：实

5、用实用流量方程：流量方程：说明说明：Q Q与与P P的平方根成正比，流量标尺刻度是非线性的。的平方根成正比，流量标尺刻度是非线性的。三、标准节流装置三、标准节流装置三、标准节流装置三、标准节流装置第二节第二节第二节第二节 差压式流量计差压式流量计差压式流量计差压式流量计第4页/共36页 1.1.标准节流元件标准节流元件 （1 1）标准孔板）标准孔板 （2 2）标准喷嘴）标准喷嘴 （3 3）标准文丘里管）标准文丘里管 2.2.取压方式取压方式 取压位置不同，即使是同一节流元件、在同一流量下所得到的压差大小取压位置不同，即使是同一节流元件、在同一流量下所得到的压差大小也是不同的也是不同的。常用取压

6、方式有：。常用取压方式有：（1 1）角接取压）角接取压 （2 2）法兰取压）法兰取压 （3 3）径距取压）径距取压第二节第二节第二节第二节 差压式流量计差压式流量计差压式流量计差压式流量计第5页/共36页四、差压计四、差压计四、差压计四、差压计 差压式仪表均可作为差压式流量计中的差压计使用，通常采用差压差压式仪表均可作为差压式流量计中的差压计使用，通常采用差压式变送器。将节流装置、引压管、三组阀、差压变送器直接组装成一式变送器。将节流装置、引压管、三组阀、差压变送器直接组装成一体，成为一体式差压流量计。体，成为一体式差压流量计。五、差压式流量计的安装及应用（略）五、差压式流量计的安装及应用（略

7、）五、差压式流量计的安装及应用（略）五、差压式流量计的安装及应用（略）第二节第二节第二节第二节 差压式流量计差压式流量计差压式流量计差压式流量计第6页/共36页第三节第三节第三节第三节 转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计适用于：小管径低流速的小流量测量适用于：小管径低流速的小流量测量一、工作原理一、工作原理一、工作原理一、工作原理Ff+FpFf+FpFwFw1.1.测量原理测量原理转子受力分析：转子受力分析：流体对转子产生的上向流体对转子产生的上向冲击力冲击力FpFpA A 转子迎流面的最大横截面积；转子迎流面的最大横截面积；C C 流体作用力系数；流体作用力系数；-被测流体的密度；被测

8、流体的密度；-锥管与转子环隙上的平均流速。锥管与转子环隙上的平均流速。流体对转子的浮力流体对转子的浮力Ff=Vr.Ff=Vr.转子自身重力转子自身重力Fw=Vr.rFw=Vr.r其方向其方向向下向下第7页/共36页第三节第三节第三节第三节 转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计工作原理：工作原理：当转子上所受到的浮力与流体上向冲击力当转子上所受到的浮力与流体上向冲击力之和，恰好等于转子重力时，转子受力平衡，之和，恰好等于转子重力时，转子受力平衡，就会稳定地悬停在某一高度上。就会稳定地悬停在某一高度上。如果被测流体的如果被测流体的流量增大流量增大，作用在转子上，作用在转子上的流体上向的流体上向

9、冲击力随之增大冲击力随之增大，使得转子受力，使得转子受力失去平衡，有向上的合力使转子上升。失去平衡，有向上的合力使转子上升。随着转子的位置升高，转子与锥形管间的随着转子的位置升高，转子与锥形管间的环形流通面积增大环形流通面积增大，其环隙上流速减小，转，其环隙上流速减小，转子受到的子受到的流体作用力减小流体作用力减小。当转子升高到某。当转子升高到某一新的高度、作用在转子上的一新的高度、作用在转子上的作用力再次平作用力再次平衡时衡时，转子会，转子会在新的位量稳定在新的位量稳定下来。流量减下来。流量减小时情况相反，转子位置降低。小时情况相反，转子位置降低。流体的流量与转子高度的关系：流体的流量与转子

10、高度的关系：忽略有关项，进一步推导得：忽略有关项，进一步推导得：第8页/共36页第三节第三节第三节第三节 转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计忽略有关项，进一步推导得：忽略有关项，进一步推导得：式中，式中，为流量系数，为流量系数，取决于转子形状和雷诺数取决于转子形状和雷诺数，一般由实验确定。，一般由实验确定。实际实际应用时，必使流体的雷诺数高于临界值，流量系数就可保证为一常数应用时，必使流体的雷诺数高于临界值，流量系数就可保证为一常数值，值，从而使流量与转子高度近似为线性关系。从而使流量与转子高度近似为线性关系。二、转子流量计的类型与结构二、转子流量计的类型与结构二、转子流量计的类型与结构

11、二、转子流量计的类型与结构 按照锥形管材料的不同可分为：按照锥形管材料的不同可分为：玻璃管转子流量计玻璃管转子流量计和和金属管转子流量金属管转子流量计计。其外形结构示意图见图。其外形结构示意图见图3 31212。教材。教材P35P351.1.玻璃管转子流量计玻璃管转子流量计2.2.金属管转子流量计金属管转子流量计结构特点：结构特点：（1 1）连接方式为法兰）连接方式为法兰（2 2）指示部分为）指示部分为磁性耦合磁性耦合（3 3）可输出流量电信号）可输出流量电信号优点：优点：耐高压、高温、安全，读数清晰，耐高压、高温、安全，读数清晰，可适用于不透明介质和腐蚀性介可适用于不透明介质和腐蚀性介质的流

12、量测量。质的流量测量。第9页/共36页第三节第三节第三节第三节 转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计测量原理：测量原理：锥管和转子组成流量检测元锥管和转子组成流量检测元件。转子件。转子2 2通过内磁钢通过内磁钢5 5一外磁一外磁钢钢4 4磁性耦合方式，将浮子的磁性耦合方式，将浮子的位移传给转换部分，使杠杆位移传给转换部分，使杠杆7 7偏转。通过四连杆机构偏转。通过四连杆机构9 9、1010、1111、1212带动指针偏转相应角带动指针偏转相应角度，指示流量大小。度，指示流量大小。电远传型转子流量计电远传型转子流量计普遍采普遍采用用差动变压器结构差动变压器结构，在指针，在指针现场指示的同时，

13、把转子位现场指示的同时，把转子位移通过另一个四连杆机构移通过另一个四连杆机构1313、1414、1515转换为转换为差动变压器铁差动变压器铁芯芯1616的位移的位移。由差动变压器。由差动变压器转换为电信号输出至转换器，转换为电信号输出至转换器，变成标准电流信号输出变成标准电流信号输出，由，由其他仪表进行显示、记录或其他仪表进行显示、记录或控制控制第10页/共36页第三节第三节第三节第三节 转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计为什么要修正？为什么要修正？三、转子流量计示值的修正三、转子流量计示值的修正三、转子流量计示值的修正三、转子流量计示值的修正 转子流量计的转子流量计的流量刻度流量刻度流

14、量刻度流量刻度是在标准状态是在标准状态（空气空气 20,101KPa20,101KPa；水水 2020）下下经过经过单独标定单独标定单独标定单独标定得到的得到的。当被测流体介质不是水或空气，不是标准状态时必须。当被测流体介质不是水或空气，不是标准状态时必须进行修正。进行修正。1.1.液体流量的修正液体流量的修正被测液体不是水但被测液体不是水但粘度与水的粘度相差粘度与水的粘度相差不大，只是被测液体不大，只是被测液体密度与水不同密度与水不同修正公式：修正公式：式中：式中：qv0-qv0-流量计指示值，流量计指示值，m3/hm3/h；qv-qv-介质实际流量值，介质实际流量值，m3/hm3/h；w0

15、-w0-水的标准密度，水的标准密度，998.2kg/m3998.2kg/m3；-液体介质实际密度，液体介质实际密度，kg/m3kg/m3；第11页/共36页第三节第三节第三节第三节 转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计2.2.气体流量的修正气体流量的修正例例1.1.有一台转子流量计，其转子材料是不锈钢（密度为有一台转子流量计，其转子材料是不锈钢（密度为7900kg7900kgm3m3），用），用来测量密度为来测量密度为791kg791kgm3m3的甲醇，当流量计示值为的甲醇，当流量计示值为500L500Lh h时，被测甲时，被测甲醇的实际流量为多少醇的实际流量为多少解：解：因为甲醇与水的粘

16、度相差不大，所以因为甲醇与水的粘度相差不大，所以对于非空气介质在不同的工作状态下测量时，可按下式进行修正对于非空气介质在不同的工作状态下测量时，可按下式进行修正第12页/共36页第三节第三节第三节第三节 转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计例例2.2.式中：式中：qv-qv-被测介质的实际流量，被测介质的实际流量，m3/h;m3/h;qvn-qvn-换算到标准状态的实际流量，换算到标准状态的实际流量，m3/h;m3/h;qv0-qv0-流量计指示流量，流量计指示流量，m3/h;m3/h;a0-a0-空气的标准密度，空气的标准密度，1.2046 kg/m31.2046 kg/m3；0-0-被

17、测介质的标准密度，被测介质的标准密度，kg/m3kg/m3；P-P-被测介质的绝对压力；被测介质的绝对压力；T-T-被测介质的绝对温度；被测介质的绝对温度；P0-P0-标准状态绝对压力，标准状态绝对压力，P0=101.325kPa P0=101.325kPa；T0-T0-标准状态绝对温度，标准状态绝对温度，T0=293.15 K T0=293.15 K。有一台气体转子流量计用来测量天然气的流量，工作压力为有一台气体转子流量计用来测量天然气的流量，工作压力为0.6MPa0.6MPa（表压），工作温度为（表压），工作温度为5555。当流量计的读数为。当流量计的读数为100m3100m3h h时，天

18、然气时，天然气的实际流量和换算后的标准流量分别是多少？（此天然气在标准状态的实际流量和换算后的标准流量分别是多少？（此天然气在标准状态下的密度为下的密度为O.755kgO.755kgm3m3）第13页/共36页第三节第三节第三节第三节 转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计例例2.2.解：解：有一台气体转子流量计用来测量天然气的流量，工作压力为有一台气体转子流量计用来测量天然气的流量，工作压力为0 0。6MPa6MPa（表压），工作温度为（表压），工作温度为5555。当流量计的读数为。当流量计的读数为100m3100m3h h时，天然气时，天然气的实际流量和换算后的标准流量分别是多少？（此天

19、然气在标准状态的实际流量和换算后的标准流量分别是多少？（此天然气在标准状态下的密度为下的密度为O O。755kg755kgm3m3）第14页/共36页第三节第三节第三节第三节 转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计四、转子流量计的安装与使用四、转子流量计的安装与使用四、转子流量计的安装与使用四、转子流量计的安装与使用1.1.转子流量计的特点转子流量计的特点2.2.转子流量计的安装转子流量计的安装3.3.转子流量计的使用转子流量计的使用第15页/共36页第四节第四节第四节第四节 容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计是利用是利用标准容积标准容积累积法累积法测量

20、原理测量原理的一类流量计的一类流量计种类：种类：腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、刮板流量计、旋转活塞流量计腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、刮板流量计、旋转活塞流量计结构：结构：一个或一对转动部件一个或一对转动部件转子，转子，转子的形状比较特殊转子的形状比较特殊，当转子转动时，当转子转动时和壳体内壁之间和壳体内壁之间形成一固定容积的空间形成一固定容积的空间（称为（称为“计量室计量室”）工作能源：工作能源：在流量计在流量计进、出口压力差进、出口压力差的作用下转动，属的作用下转动，属自力式自力式仪表。仪表。基本工作原理：基本工作原理：当流体流经流量计时，因转子的阻挡作用必然在进、出口当流体流经流量计时，因转

21、子的阻挡作用必然在进、出口之间形成压力差，在压力差的作用下转子转动，随着转子之间形成压力差，在压力差的作用下转子转动，随着转子的转动，流体一次次地充满流量计的的转动，流体一次次地充满流量计的“计量室计量室”，然后又，然后又不断地被送往出口。由于不断地被送往出口。由于“计量室计量室”的容积是一定的容积是一定的，因的，因而由转动部件的而由转动部件的转数转数就可以就可以确定确定通过流量计的通过流量计的流体体积流体体积。特点：特点：1.1.测量精度高，积算精度可达测量精度高，积算精度可达0 0。1 10 0。5 5。2.2.测量精度受流体密度、粘度、温度、压力和流态的影响较小，测量精度受流体密度、粘度

22、、温度、压力和流态的影响较小，适宜于测量高粘度流体。适宜于测量高粘度流体。3.3.安装较方便。安装较方便。不足：不足：1.1.制造装配精度要求高制造装配精度要求高。2.2.对被测流体的洁净度要求严格对被测流体的洁净度要求严格。第16页/共36页第四节第四节第四节第四节 容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计 容积式流量计是用于容积式流量计是用于原油计量的首选仪表原油计量的首选仪表,在油田各计量站、联合站、油库在油田各计量站、联合站、油库和炼厂等场合得到了广泛的应用和炼厂等场合得到了广泛的应用基本组成：基本组成：测量主体测量主体+

23、显示表头显示表头测量主体测量主体 壳体内有壳体内有一对截面呈一对截面呈“8 8”字形的柱状转子字形的柱状转子腰轮腰轮，腰轮上下盖以隔板。腰轮上下盖以隔板。腰轮与腰轮与壳体及两侧隔板间形成的封壳体及两侧隔板间形成的封闭空间就是闭空间就是“计量室计量室”。与与腰轮同轴的两个驱动齿轮在腰轮同轴的两个驱动齿轮在隔板外面相互啮合隔板外面相互啮合，以保持，以保持两腰轮反向转动两腰轮反向转动。第17页/共36页第四节第四节第四节第四节 容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计1.1.工作原理工作原理 液体在流量计进出口的压力差液体在流量计进出口

24、的压力差P1 P2,P1 P2,使腰轮产生力矩。使腰轮产生力矩。(a)(a)状态：状态：A A腰轮上腰轮上P1P1、P2P2两边对称，其上无力距。两边对称，其上无力距。B B腰轮下侧两边分别作用腰轮下侧两边分别作用 P1P1、P2P2产生顺时针力矩，产生顺时针力矩，B B顺转顺转-A-A逆转逆转(b)(b)状态：状态：A A腰轮下侧、腰轮下侧、B B腰轮上侧分别产生力矩，腰轮上侧分别产生力矩，A A、B B腰轮均主动转腰轮均主动转B B顺转顺转-A-A逆转逆转(c)(c)状态：状态：A A腰轮上产生逆时针力矩，腰轮上产生逆时针力矩，A逆转-B顺转第18页/共36页第四节第四节第四节第四节 容积

25、式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计1.1.工作原理工作原理结论结论：A A、B B两腰轮交替产生力矩、相互驱动，周而复始，连续转动。两腰轮交替产生力矩、相互驱动，周而复始，连续转动。同时把同时把“月牙月牙”柱液体从入口吸入柱液体从入口吸入分隔分隔排出至出口。从排出至出口。从a a到到d d腰轮转腰轮转动半周，排出动半周，排出2 2倍倍V0V0液体。液体。测量腰轮转数测量腰轮转数N N即可确定即可确定累积流量累积流量 Q=4NVQ=4NV。测量腰轮转速测量腰轮转速n n即可确定即可确定瞬时流量瞬时流量 qv=4nVqv=4nV。2

26、.2.显示部分显示部分腰轮流量计的流量显示，有就地显示和远传显示两种。腰轮流量计的流量显示，有就地显示和远传显示两种。就地显示：就地显示：将腰轮的转动通过磁性密封联轴器和一套传动减速机构传递将腰轮的转动通过磁性密封联轴器和一套传动减速机构传递给机械计数器，直接指示出流经流量计的给机械计数器，直接指示出流经流量计的总量总量远传显示：远传显示：附加发信装置后，再配以电显示仪表，就可实现远传指示附加发信装置后，再配以电显示仪表，就可实现远传指示瞬瞬时流量或累积流量。时流量或累积流量。第19页/共36页第四节第四节第四节第四节 容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量

27、计一、腰轮流量计一、腰轮流量计2.2.显示部分显示部分1 1）总量积算结构）总量积算结构 在腰轮流量计中，腰轮转数在腰轮流量计中，腰轮转数N N通过磁性联轴器传递到表头。在表头内，具通过磁性联轴器传递到表头。在表头内，具有有一系列传动齿轮一系列传动齿轮、调整齿轮与机械计数器调整齿轮与机械计数器。流量积算机构中的机械计数器。流量积算机构中的机械计数器原理如下图所示。腰轮转数通过传动齿轮，取得原理如下图所示。腰轮转数通过传动齿轮，取得一个恰当的传动比一个恰当的传动比后，使机后，使机械计数器的末位数字轮转动，显示流过流量计的体积值。传动齿轮起到了械计数器的末位数字轮转动，显示流过流量计的体积值。传动

28、齿轮起到了流流量换算量换算作用。作用。注意：注意：表头中的传动齿轮，表头中的传动齿轮，只驱动末位数字轮转动只驱动末位数字轮转动。其他高位数字轮都是。其他高位数字轮都是通过进位齿轮逐级向上驱动的。通过进位齿轮逐级向上驱动的。第20页/共36页第四节第四节第四节第四节 容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计2.2.显示部分显示部分 2 2）瞬时流量显示与信号远传）瞬时流量显示与信号远传信号远传：信号远传：传动齿轮系中装发讯器，将腰轮转数转换成电脉冲信号输出。传动齿轮系中装发讯器，将腰轮转数转换成电脉冲信号输出。瞬时流量显示：瞬时流量

29、显示：用瞬时流量显示器直接指示瞬时流量值。瞬时流量显示器用瞬时流量显示器直接指示瞬时流量值。瞬时流量显示器是在表头传动齿轮中装上一个小型测速发电机，根据腰轮转速与流量成正是在表头传动齿轮中装上一个小型测速发电机，根据腰轮转速与流量成正北的关系，将流量的大小变为电流，由电流表指示出来。北的关系，将流量的大小变为电流，由电流表指示出来。3.3.结构特点结构特点基本组成：测量主体、联轴器、显示表头。基本组成：测量主体、联轴器、显示表头。1 1）通过磁性耦合）通过磁性耦合将转子转动传到隔板外。将转子转动传到隔板外。2 2）大型腰轮流量计，有双对腰轮）大型腰轮流量计，有双对腰轮3 3）有立式、卧式两种形

30、式。）有立式、卧式两种形式。第21页/共36页第四节第四节第四节第四节 容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计一、腰轮流量计4.4.安装及应用安装及应用 腰轮不直接接触，可允许测量含有微小颗粒的流体。具有精度高、可腰轮不直接接触，可允许测量含有微小颗粒的流体。具有精度高、可靠性好，测量范围：靠性好，测量范围：0.10.12500m3/h2500m3/h，口径：，口径：1616500mm500mm。1 1）腰轮流量计前应安装消气器和过滤器，并定期清洗。）腰轮流量计前应安装消气器和过滤器，并定期清洗。2 2）保证安装精度，以减小腰轮和外壳及盖板的

31、磨损，降低轴承受力。）保证安装精度，以减小腰轮和外壳及盖板的磨损，降低轴承受力。3 3）为便于维修、校验，流量计必须安装旁通管路）为便于维修、校验，流量计必须安装旁通管路。4 4）被测流体温度不能超过流量计额定温度，防止零部件热膨胀变形卡）被测流体温度不能超过流量计额定温度，防止零部件热膨胀变形卡死。死。5 5）当被测流体流量偏小、粘度变小时，腰轮与壳体间的泄漏量会变得）当被测流体流量偏小、粘度变小时，腰轮与壳体间的泄漏量会变得突出，降低测量精度。突出，降低测量精度。第22页/共36页第四节第四节第四节第四节 容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计二、椭圆齿轮流量计二、椭圆齿轮流量计

32、二、椭圆齿轮流量计二、椭圆齿轮流量计1 1工作原理工作原理 椭圆齿轮流量计的测量部分是椭圆齿轮流量计的测量部分是由两个装在轴上相互啮合的椭圆形齿轮由两个装在轴上相互啮合的椭圆形齿轮及壳体构成及壳体构成。椭圆齿轮与壳体之间形成月牙形体积的计量室。椭圆齿轮与壳体之间形成月牙形体积的计量室椭圆齿轮同样是依靠流量计进、出口流体的压力差来推动旋转的。椭圆齿轮同样是依靠流量计进、出口流体的压力差来推动旋转的。2.2.特点及应用特点及应用 无外置驱动齿轮，无外置驱动齿轮，结构相对简单结构相对简单；对流体中的固体颗粒更为敏感，只能；对流体中的固体颗粒更为敏感，只能测量测量清洁的流体清洁的流体。与同尺寸腰轮流量

33、计相比，其。与同尺寸腰轮流量计相比，其计量室体积较小计量室体积较小，因此一，因此一般用来测量中小流量：般用来测量中小流量：3L3Lh h540m3540m3h h，口径，口径1010250mm250mm之间。之间。椭圆齿轮流量计的安装、使用注意事项与腰轮流量计基本相同。椭圆齿轮流量计的安装、使用注意事项与腰轮流量计基本相同。第23页/共36页第四节第四节第四节第四节 容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计三、刮板流量计三、刮板流量计三、刮板流量计三、刮板流量计1 1凸轮式刮板流量计凸轮式刮板流量计适用于含有机械杂质的流体。按其结构特点来分，有凸轮式和凹线式两种。适用于含有机械杂质的流

34、体。按其结构特点来分，有凸轮式和凹线式两种。第24页/共36页第四节第四节第四节第四节 容积式流量计容积式流量计容积式流量计容积式流量计三、刮板流量计三、刮板流量计三、刮板流量计三、刮板流量计 圆筒形转子上有圆筒形转子上有4 4个槽孔，个槽孔，4 4块刮板两两连接，伸出转子槽孔。凸轮固定不块刮板两两连接，伸出转子槽孔。凸轮固定不动，刮板随转子转动时，滚柱沿凸轮运动，使刮板在槽内伸出或缩进。动，刮板随转子转动时，滚柱沿凸轮运动，使刮板在槽内伸出或缩进。进出口压差作用进出口压差作用-刮板带动转筒转动刮板带动转筒转动-相邻两刮板在凸轮引导下压向壳内壁相邻两刮板在凸轮引导下压向壳内壁-封闭计量室封闭计

35、量室-随上方刮板沿凸轮大弧转动随上方刮板沿凸轮大弧转动-计量室液体被送至出口。计量室液体被送至出口。转子每转一周，排出转子每转一周，排出4 4个计量室流体，测量转数个计量室流体，测量转数-表头表头-指示累计流量。指示累计流量。特点：特点：适宜测量高粘度、带砂液体。转子不易卡。适宜测量高粘度、带砂液体。转子不易卡。压损小（压损小（30kPa),30kPa),适于、大流量测量。适于、大流量测量。振动及噪音小。振动及噪音小。第25页/共36页第五节第五节第五节第五节 其它流量计其它流量计其它流量计其它流量计二、漩涡流量计二、漩涡流量计二、漩涡流量计二、漩涡流量计旋涡流量计是基于旋涡流量计是基于流体振

36、荡原理流体振荡原理工作的一种流量计。工作的一种流量计。由由测量管测量管、旋涡发生体旋涡发生体（具有非流线具有非流线型截面的柱体，垂直插于流通截面内型截面的柱体，垂直插于流通截面内）组成和组成和转换器转换器组成。组成。分类：分类：涡街流量计，基于流体涡街流量计，基于流体自然自然振荡振荡旋进旋涡流量计，基于流体旋进旋涡流量计，基于流体强迫强迫振荡振荡1.1.涡街流量计涡街流量计基于流体力学中的基于流体力学中的卡门涡街原理卡门涡街原理工作。工作。卡门涡街：卡门涡街：（1 1）组成结构及工作原理：）组成结构及工作原理：当流体流过旋涡发生体时，在发生体当流体流过旋涡发生体时，在发生体两侧会两侧会交替地产

37、生旋涡交替地产生旋涡，并在它的下，并在它的下游形成两列游形成两列不对称不对称的旋涡列的旋涡列。当每两。当每两个旋涡之间的纵向距离个旋涡之间的纵向距离h h和横向距离和横向距离L L满足满足h hL=0.281L=0.281关系时，两个旋涡列关系时，两个旋涡列稳定（称为稳定（称为“卡门涡街卡门涡街”）第26页/共36页二、漩涡流量计（涡街）二、漩涡流量计（涡街）二、漩涡流量计（涡街）二、漩涡流量计（涡街）实验证明实验证明:在一定的雷诺数范围内，稳定的在一定的雷诺数范围内，稳定的旋涡产生频率旋涡产生频率f f与旋涡发生体处的与旋涡发生体处的流速流速V V有有确定的关系：确定的关系：f f单位时间内

38、单位时间内单列漩涡产生的个数单列漩涡产生的个数d d为旋涡发生体的特征尺寸为旋涡发生体的特征尺寸StSt称为称为斯特罗哈尔数斯特罗哈尔数StSt与旋涡发生体形状及流体雷诺数有关，在与旋涡发生体形状及流体雷诺数有关，在一定一定的雷诺数范围的雷诺数范围内，内，StSt数值基本不变。数值基本不变。因此因此,当旋涡发生体的形状和尺寸确定当旋涡发生体的形状和尺寸确定后，可以通过测量旋涡产生频率来测后，可以通过测量旋涡产生频率来测量流体的流量。其流量方程为量流体的流量。其流量方程为:AsAs管道内管道内漩涡发生体处的流通截面积漩涡发生体处的流通截面积K K为仪表系数为仪表系数单位体积脉冲个数单位体积脉冲个

39、数，一般是通过实验测得。，一般是通过实验测得。1.1.涡街流量计涡街流量计第27页/共36页（2 2）旋涡频率检出）旋涡频率检出旋涡频率信号旋涡频率信号的检测方法有的检测方法有热敏式热敏式、差压式、超声波式、应变式等多种、差压式、超声波式、应变式等多种环流原理环流原理：当圆柱体一侧出现漩涡时，：当圆柱体一侧出现漩涡时，惯性作用惯性作用其他部分产生反向旋转流其他部分产生反向旋转流-逆环流。逆环流。下方下方产生漩涡时：逆环流产生漩涡时：逆环流使上侧使上侧 VPVP，下侧，下侧 VP VP产生由产生由下向上的力下向上的力F(F(茹科夫斯基力茹科夫斯基力)F)F=1.7dV2=1.7dV2。上方产生漩

40、涡时：产生。上方产生漩涡时：产生由上向下的力。由上向下的力。频率检出原理频率检出原理：在漩涡发生体内腔连通孔中，嵌入一个热敏电阻：在漩涡发生体内腔连通孔中，嵌入一个热敏电阻（或铂电（或铂电阻）阻），通入恒定电流加热电阻。产生漩涡的一侧，流速降低、静压升高；，通入恒定电流加热电阻。产生漩涡的一侧，流速降低、静压升高；另一侧反之。流体从导压孔进入、向未产生漩涡的一侧流出。带走热电阻另一侧反之。流体从导压孔进入、向未产生漩涡的一侧流出。带走热电阻的热量，热电阻温度降低、电阻增大。在交替产生的旋涡的作用下，热电的热量，热电阻温度降低、电阻增大。在交替产生的旋涡的作用下，热电阻被周期地冷却，使其阻值阻被

41、周期地冷却，使其阻值周期性周期性改变，改变，阻值变化的频率是单列漩涡产生阻值变化的频率是单列漩涡产生频率频率f f的的2 2倍倍，阻值的变化由桥路测出，即可测得旋涡产生频率，从而测知阻值的变化由桥路测出，即可测得旋涡产生频率，从而测知流量。流量。二、漩涡流量计（涡街）二、漩涡流量计（涡街）二、漩涡流量计（涡街）二、漩涡流量计（涡街）第28页/共36页（3 3）旋涡流量计的特点）旋涡流量计的特点1 1）精度较高）精度较高(0.5(0.5l l)，量程宽，量程宽 ；频率；频率脉冲脉冲信号输出，抗干扰。信号输出，抗干扰。2 2）测量不受流体参数）测量不受流体参数及及状态状态的的影响。影响。3 3）无

42、可动部件，压力损失小；使用寿命长；）无可动部件，压力损失小；使用寿命长；4 4）安装简便，维护量小，故障率低。）安装简便，维护量小，故障率低。5)5)流速分布情况和脉动影响测量精度，旋涡发生体粘污会引起误差。流速分布情况和脉动影响测量精度，旋涡发生体粘污会引起误差。1 1）安装时必须保证流量计的前后）安装时必须保证流量计的前后有足够的直管段长度有足够的直管段长度，以确保产生旋涡，以确保产生旋涡 的必要流动条件的必要流动条件，前，前15D15D、后、后5D5D。2 2）涡街流量计不能用于强振动场所）涡街流量计不能用于强振动场所。3 3）允许安装在水平或垂直的管道上，但必须保证管道为）允许安装在水

43、平或垂直的管道上，但必须保证管道为满管满管流动。垂直安流动。垂直安装时流体必须装时流体必须自下而上自下而上流动。流动。4 4）在高粘度、低流速、小口径情况下，应注意检验雷诺数是否满足）在高粘度、低流速、小口径情况下，应注意检验雷诺数是否满足 ReReD D21042104条件。条件。5)5)被测被测流体的流速必须在流体的流速必须在规定范围规定范围（切记）（切记）气体流速范围为气体流速范围为4 460m60ms s 液体液体流速范围是流速范围是0 0.38387m7ms s 测量蒸气时流速范围不超过测量蒸气时流速范围不超过70m70ms s。（4 4）旋涡流量计的安装与使用）旋涡流量计的安装与使

44、用二、漩涡流量计（涡街）二、漩涡流量计（涡街）二、漩涡流量计（涡街）二、漩涡流量计（涡街）第29页/共36页三、超声波流量计三、超声波流量计三、超声波流量计三、超声波流量计超声波超声波：频率大于频率大于16kHz16kHz的声波的声波超声波流量计：超声波流量计：通过检测流体流动时对超声波传播速度的作用来测量流体流量通过检测流体流动时对超声波传播速度的作用来测量流体流量的的一种速度式一种速度式流量仪表。流量仪表。时差式时差式和多普勒式和多普勒式1.1.工作原理：工作原理：1 1）时差式）时差式声波在流体中传播声波在流体中传播速度速度受流体流动速度的影响受流体流动速度的影响，顺流方向声波，顺流方向

45、声波的传播速度会增大，逆流方向声波的传播速度则会减小。的传播速度会增大，逆流方向声波的传播速度则会减小。利用利用传播速度之差传播速度之差与与被测流体流速被测流体流速之间的关系，即可确定被测流体的流量之间的关系，即可确定被测流体的流量。A AB BA AB B顺流传播时间：顺流传播时间：A AB B逆流传播时间：逆流传播时间：L LA AB Bv v第30页/共36页三、超声波流量计三、超声波流量计三、超声波流量计三、超声波流量计传播时间差为：传播时间差为：V Vc c，忽略，忽略 得：得：注意：注意：c c受介质温度的影响而变。受介质温度的影响而变。第31页/共36页三、超声波流量计三、超声波

46、流量计三、超声波流量计三、超声波流量计2.2.结构特点与应用结构特点与应用结构：结构：超声波流量计主要由安装在测量管道上的超声波流量计主要由安装在测量管道上的超声波换能器超声波换能器和和转换器转换器组成，组成，换能器和转换器之间由专用信号传输电缆连接。换能器和转换器之间由专用信号传输电缆连接。特点特点:(1)(1)测量管内无任何阻流元件，无额外压力损失测量管内无任何阻流元件，无额外压力损失，特别，特别适用于大管径、大流量测量，适合在天然气长距输送、适用于大管径、大流量测量，适合在天然气长距输送、气体分配和控制方面使用。气体分配和控制方面使用。(2)(2)夹装式换能器管外安装，非接触测量，不影响

47、生产。夹装式换能器管外安装，非接触测量，不影响生产。(3)(3)测量精度偏低，一般为测量精度偏低，一般为1.01.0级左右（一体式精度可提级左右（一体式精度可提高为高为O.5O.5级）。夹装式安装，由于管道条件的不确知性，级）。夹装式安装，由于管道条件的不确知性，误差可能还要大一些误差可能还要大一些应用应用 (1)(1)时差法流量计时差法流量计只能用于测量清洁、满管、单相流体；只能用于测量清洁、满管、单相流体；多普勒式超声波流量计多普勒式超声波流量计 适于测量含有一定数量的颗粒或气泡的流体，否则声波无法散射。适于测量含有一定数量的颗粒或气泡的流体，否则声波无法散射。(2)(2)安装时，换能器前

48、后要有足够长的直管段。保证上游安装时，换能器前后要有足够长的直管段。保证上游10D10D下游下游5D5D直管段。直管段。(3)(3)尽量避开有变频器、电焊机等电气设备尽量避开有变频器、电焊机等电气设备(4)(4)应定期校核，检查换能器是否松动，要定期清理探头上沉积的杂质、水垢。应定期校核，检查换能器是否松动，要定期清理探头上沉积的杂质、水垢。第32页/共36页五、电磁流量计五、电磁流量计五、电磁流量计五、电磁流量计电磁流量计电磁流量计是根据电磁感应定律工作的，主要用于是根据电磁感应定律工作的，主要用于测量导电液体测量导电液体（如工业水、（如工业水、污水，各种酸、碱、盐等腐蚀性介质）污水，各种酸

49、、碱、盐等腐蚀性介质）的流量的流量，广泛应用于给排水、污水处理、，广泛应用于给排水、污水处理、石油化工、煤炭、炼钢、造纸、食品、印染等领域。石油化工、煤炭、炼钢、造纸、食品、印染等领域。特点：特点：测导电液体，管中无凸出物，可测赃污介质、腐蚀性介质、含纤维及颗测导电液体，管中无凸出物，可测赃污介质、腐蚀性介质、含纤维及颗粒介质，测量精度不受介质性质流态状态影响。粒介质，测量精度不受介质性质流态状态影响。1 1、工作原理、工作原理当导电流体在磁场中流动时，可视为一片片直径当导电流体在磁场中流动时，可视为一片片直径为为D D 的导电园片依次通过磁场切割磁力线。与长的导电园片依次通过磁场切割磁力线。

50、与长为为D D 的导电棒切割磁力线相似，在垂直于磁力线的导电棒切割磁力线相似，在垂直于磁力线方向两侧产生出感生电势方向两侧产生出感生电势E E，且在通过电极时将，且在通过电极时将E E传出。传出。由于由于E E、B B、V V垂直，垂直，E E大小为：大小为：第33页/共36页五、电磁流量计五、电磁流量计五、电磁流量计五、电磁流量计 当磁场强度当磁场强度B B与两电极间距离与两电极间距离D D一定时，感应电动势一定时，感应电动势E E与体积流量与体积流量q qv v的大的大小成正比关系小成正比关系。2 2、结构、结构电磁流量计组成：电磁流量变送器电磁流量转换器电磁流量计组成：电磁流量变送器电磁