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1、第4章 流量检测本讲稿第一页，共三十六页第8、9、10周安排：评委：电气081 曾伟锋 李绪祖 电气082 魏兆青 李伟军 工网081 李玲玲 李晓旦 记分员：江森林 计时员：曾锐平本讲稿第二页，共三十六页第四章第四章 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。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。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。测量总量的仪表叫作流体计量表或流量计
2、。本章介绍差压式、容积式、速度式、振动式和电本章介绍差压式、容积式、速度式、振动式和电磁式流量计。磁式流量计。本讲稿第三页，共三十六页 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表示体积流表示体积流量，用量，用QmQm表示质量流量，表示质量流量，表示流体的密表示流体的密度，则二者之间的关系为：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积内，流体流过管道某截面的总体积流量为：流量为：n总质总质量流量量流量为为：本讲稿第四页，共三十六页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
3、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 本讲稿第五页，共三十六页4.2 4.2 差压式流量计差压式流量计 n 差压式流量计又叫差压式流量计又叫节流节流式流量计，主要有两大式流量计，主要有两大部分组成：节流装置和差压计。部分组成：节流装置和差压计。4.2.1 4.2.1 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）时的节流现象如流体流经节流装置（如孔板）时的节流现象如图所示。图所示。本讲稿第六页，共三十六页节流装置节流装置节流
4、装置：包括标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管；取压方式：有环室取压、法兰取压；本讲稿第七页，共三十六页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所示。束及压力分布情况如图所示。本讲稿第八页，共三十六页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 4.2.2 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对于不可压缩流体的体积流量其基本方程式为式为质质量流量基本方程式量流量基本方程式为为 本讲稿第九页，共三十六页n对上述方程处理后，可
5、得到工程上实用流量方程式4.2.3 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。本讲稿第十页，共三十六页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和孔板截面比和孔板截面比m m的实的实验关系曲线。验关系曲线。n图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时的流量系数随时的流量系数随m m值值变化的关系曲线。变化的关系曲线。本讲稿第十一页，共三十六页n4.2.4 4.2.4 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
6、准节流装置如图所示。本讲稿第十二页，共三十六页问题：问题：（07计控梁振锋）计控梁振锋）若流体未占满整个管道，将有什么后果？若流体未占满整个管道，将有什么后果？本讲稿第十三页，共三十六页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。本讲稿第十四页，共三十六页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。本讲稿第十五页，共三十六页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。本讲稿第十六页，共三十六页n二、膜片式差
7、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。本讲稿第十七页，共三十六页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3 350m50m之内；之内；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 节节流装置处，如图所示；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
8、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；本讲稿第十八页，共三十六页本讲稿第十九页，共三十六页n五、测量粘性的、腐蚀性的或易燃的流体流量时，应安五、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；装隔离器，如图所示；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装置之流装置之间间的相的相对对配置和配置和测测量液体流量相同。量液体流量相同。本讲稿第二十页，共三十六页 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，其工作原理如图所示。它
9、适合于测量中小流量，其最大口径为最大口径为250mm250mm。本讲稿第二十一页，共三十六页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，测液工作原理如图所示，它可测量液体和气体，测液体的口径为体的口径为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大流量。本讲稿第二十二页，共三十六页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、工作可靠、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
10、小流量液精度高和受粘度影响小等特点，适合测小流量液体。体。本讲稿第二十三页，共三十六页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、量程比大、受工作原理如图所示。具有测量精度高、量程比大、受流体粘度影响小，运转平稳，振动和噪音均小等特点，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。适合测量中等到较大的流量。本讲稿第二十四页，共三十六页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
11、如图所示，它也可以 测量气体流量。测量气体流量。原理：叶轮的旋转角速度与流量成线性关系，测得旋转角速度就可测得流量值。本讲稿第二十五页，共三十六页n4.4.2 4.4.2 涡轮式流量计涡轮式流量计 本讲稿第二十六页，共三十六页LWGY型涡轮流量计是一型涡轮流量计是一种精密流量测量仪表，与种精密流量测量仪表，与相应的流量积算仪表配套相应的流量积算仪表配套可用于测量液体的流量和可用于测量液体的流量和总量。总量。本讲稿第二十七页，共三十六页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
12、h 和同列的两个旋涡之和同列的两个旋涡之 间的间的距离距离L L满足公式满足公式h/L=0.281h/L=0.281时，非对称的旋涡列就能保时，非对称的旋涡列就能保持稳定。此时旋涡的频率持稳定。此时旋涡的频率f f与流体的流速与流体的流速v v及旋涡发及旋涡发生体的宽度生体的宽度d d有如上关系有如上关系 本讲稿第二十八页，共三十六页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，常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。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三棱柱形检测检测器如器如图图所示。
13、所示。本讲稿第二十九页，共三十六页n4.5.2 4.5.2 旋进式旋涡流量计旋进式旋涡流量计 本讲稿第三十页，共三十六页 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表。它能电磁流量计是基于电磁感应原理工作的流量仪表。它能测量测量具有一定电导率具有一定电导率的液体体积流量。的液体体积流量。n5.6.1 5.6.1 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 本讲稿第三十一页，共三十六页n由上式可得 ，n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
14、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 测测量量导导管四部管四部分分组组成，内部成，内部结结构如构如图图所示。所示。本讲稿第三十二页，共三十六页5.8 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，表达式为如图，表达式为 本讲稿第三十三页，共三十六页 4.8 4.8 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 补补偿式。偿式。4.8.1 4.8.1
15、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 本讲稿第三十四页，共三十六页5.8 5.8 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 工作原理工作原理如图所示，表达式为如图所示，表达式为 本讲稿第三十五页，共三十六页5.8 5.8 质量流量的测量质量流量的测量n5.8.2 5.8.2 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。本讲稿第三十六页，共三十六页