流量檢測 6 1流量檢測基本概念 6 1 1流量的概念和單位定義 短暫時間內(nèi)流過某一流通截面的流體數(shù)量與通過時間之比 體積流量 用流體的體積來表示 qv 瞬時質(zhì)量流量 用流量的質(zhì)量來表示 qm 簡稱質(zhì)量流量 累積流量 一段時間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值 累積體積流量 累積質(zhì)量流量 6 1 2流量檢測方法及流量計分類 6 1 2 1流量檢測方法及流量計分類檢測方法 體積流量檢測 質(zhì)量流量檢測 流量計 由流量傳感器和二次儀表構成 6 1 2 2流量計的測量特性 1 粘性 衡量流體粘性大小的物理量稱為粘度 2 層流和紊流 層流 流體在細管中流動的流線平行于管軸時的流動 紊流 流體在細管中流動的流線相對混亂的流動 利用雷諾數(shù)可以判斷流動的形式 在層流流動狀態(tài)時 流量與壓力降成正比 在紊流流動狀態(tài)時 流量與壓力降的平方根成正比 雷諾數(shù) 雷諾數(shù)是表征流體流動時慣性力與粘性力之比 利用細管直徑d 可求出雷諾數(shù)Rd Rd 2320時為層流 Rd 2320時為紊流 3 流體流動的連續(xù)性方程 流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動的情況 即流體在穩(wěn)定流動 且不可壓縮時 流過各截面流體的體積為常量 因此利用上式 很方便的求出流體流過管道不同截面時的流速 4 流量范圍及范圍度 指可測最大流量和最小流量所限定的范圍 在這個范圍內(nèi) 儀表在正常使用條件下示值誤差不超過最大允許誤差 5 測量精確度和誤差 6 壓力損失 6 2體積流量檢測方法 6 2 1容積式流量計 一定時間間隔測量體積總量 構成 測量室 運動部件 傳動和顯示部件 腰輪流量計 流體總量 6 2 2差壓式流量計 二 組成 一 基本原理在流通管道上設置流動阻力件 流體通過阻力件時將產(chǎn)生壓力差 此壓力差與流體流量之間有確定的數(shù)值關系 通過測量差壓值可以求得流體流量 6 2 2 1節(jié)流式流量計 節(jié)流裝置 產(chǎn)生差壓 主體是一個局部收縮阻力件 改變流體流通截面 從而在節(jié)流元件前后形成壓力差 根據(jù)伯努利方程 對截面I I 處沿管中心的流體有以下能量關系 根據(jù)流體的連續(xù)性方程得 對流量的修正 標準節(jié)流裝置示意 節(jié)流裝置取壓方式 角接取壓 法蘭取壓 6 2 2 2均速管流量計 流體流經(jīng)均速管產(chǎn)生與流量有確定關系的差壓信號 均速管的實用流量方程式 D為管道內(nèi)徑 k為均速管流量系數(shù) 由實驗確定 均速管流量計結構圖 6 2 2 3彎管流量計 流體通過管道彎頭時 受到角加速的作用而產(chǎn)生的離心力會在彎頭的外半徑側與內(nèi)半徑側之間形成差壓 此差壓的平方根與流體流量成正比 彎管流量計的流量方程式 彎管流量計示意 6 2 2 4靶式流量計 靶 管流中垂直于流動方向安裝的圓盤形阻擋件流體經(jīng)過時對靶產(chǎn)生作用力 此作用力與流速有一定關系 以直徑比表示流量公式 靶式流量計結構原理1 力平衡轉換器 2 密封膜片 3 杠桿 4 靶 5 測量導管 6 2 2 5浮子流量計 1 測量原理及結構浮子的力平衡公式 浮子流量計測量原理 代入節(jié)流流量方程式得 A0為環(huán)隙面積 與浮子高度h對應對于小錐度錐形管 近似有 電遠傳浮子流量計工作原理1 浮子 2 錐形管 3 連動桿 4 鐵心 5 差動線圈 6 2 3速度式流量計 原理 均基于與流體流速有關的各種物理現(xiàn)象 6 2 3 1渦輪流量計利用安裝在管道中可以自由轉動的葉輪感受流體的速度變化 流量方程式f 信號脈沖頻率 儀表常數(shù) 渦輪流量計結構示意1 導流體 2 軸承 3 渦輪 4 殼體 5 信號放大器 6 2 3 2渦街流量計 原理 流體流過非流線型阻擋體時會產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦列 漩渦的產(chǎn)生頻率與流體流速有著確定的關系 構成 漩渦發(fā)生體 卡門渦街 流體的體積流量為 漩渦產(chǎn)生頻率 d 漩渦發(fā)生體的特征尺寸St 斯特羅哈爾數(shù) K 儀表系數(shù) 旋渦頻率檢測原理 圓柱形旋渦發(fā)生體常用鉑熱電阻絲檢測頻率 三棱柱形旋渦發(fā)生體則采用熱敏電阻或壓電晶體檢測頻率 旋渦頻率的檢測 旋渦發(fā)生體和檢測方式一覽表 6 2 3 3電磁流量計 原理 導電流體在磁場中垂直于磁力線方向流過 在流通管道兩側的電極上將產(chǎn)生感應電勢 感應電勢的大小與流體速度有關 感應電勢 流量方程式 電磁流量計的構成 直流勵磁 直流勵碰方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用永久磁鐵 它能產(chǎn)生一個恒定的均勻磁場 優(yōu)點 受交流電磁場干擾影響很小 缺點 流體極化 電解質(zhì)在電場中被電解 正負電極分別校相反極性的離子所包圍 嚴重影響儀表的正常工作 適用非電解質(zhì)液體 交流勵磁 采用工頻 50Hz 電源交流勵磁方式 優(yōu)點 消除了電極表面的極化干擾 由于磁場是交變的 所以輸出信號也是交變信號 磁感應強度為 感應電動勢為 被測體積流量為 6 2 3 4超聲流量計 原理 超聲波在流體中傳播 將受到流體速度的影響 檢測接收的超聲波信號可以測知流速 傳播速度差法 超聲波在流體中順流傳播與逆流傳播的速度不同 時間差法相差法頻差法 超聲波換能器又稱超聲波探頭 超聲波換能器的工作原理有壓電式 磁致伸縮式 電磁式等數(shù)種 在檢測技術中主要采用壓電式 超聲波探頭又分為直探頭 斜探頭 雙探頭 表面波探頭 聚焦探頭 沖水探頭 水浸探頭 高溫探頭 空氣傳導探頭以及其他專用探頭等 各種超聲波探頭 常用頻率范圍 0 5 10MHz 常見晶片直徑 5 30mm 接觸式直探頭 縱波垂直入射到被檢介質(zhì) 外殼用金屬制作 保護膜用硬度很高的耐磨材料制作 防止壓電晶片磨損 保護膜 接插件 頻差法不受聲速影響 不必考慮流體溫度變化對聲速的影響 頻差法 6 3 1間接式質(zhì)量流量測量方法 根據(jù)質(zhì)量流量和體積流量的關系 組合多種儀表測量不同參數(shù)可實現(xiàn)質(zhì)量流量測量 6 3質(zhì)量流量檢測方法 一 原因 二 分類 直接法 間接法 補償法 體積流量計 密度計 體積流量計與體積流量計 溫度 壓力補償式質(zhì)量流量計 一般低壓氣體 干 6 3 2直接式質(zhì)量流量計 直接式質(zhì)量流量常用檢測方法 差壓式質(zhì)量流量計 渦輪式質(zhì)量流量計 動量式質(zhì)量流量計 熱式質(zhì)量流量計 科里奧利式質(zhì)量流量計等 6 3 2直接式質(zhì)量流量計 6 3 2 1科里奧利質(zhì)量流量計原理 流體在振動管中流動時 將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力 當質(zhì)量為m的質(zhì)點以速度 在對p軸作角速度 旋轉的管道內(nèi)移動時 質(zhì)點受到兩個分量的加速度及其力 法向加速度 即向心力加速度 r 其量值等于 2r 方向朝向P軸 切向加速度 即科里奧利加速度 t 其量值等于2 方向與垂直 當密度為 的流體在旋轉管道中以恒定速度 流動時 任何一段長度 x的管道都將受到一個 Fc的切向科里奧利力 由于質(zhì)量流量為qm A 所以 直接或間接測量在旋轉管道中流動流體產(chǎn)生的科里奧利力就可以測的得質(zhì)量流量 這是科里奧利質(zhì)量流量計的基本原理 通過旋轉運動產(chǎn)生科里奧利力是困難的 目前產(chǎn)品均代之以管道振動產(chǎn)生的 流量方程式 6 3 2 2熱式質(zhì)量流量計 原理 利用外熱源對被測流體加熱 測量因流體流動造成的溫度場變化 從而測得流體的質(zhì)量流量 流量方程式 6 3 2 3沖量式流量計 原理 沖量傳感器感受被測介質(zhì)的沖力 經(jīng)轉換放大輸出與質(zhì)量流量成比例的標準信號 沖量式流量計工作原理1 沖板 2 沖板軸 3 物料 4 輸送機 對象 自由下落的固體粉料的質(zhì)量流量 水平分力 6 4 1液體流量標準裝置 標準容積法流量標準裝置1 水池 2 水泵 3 高位水槽 4 溢流管 5 穩(wěn)壓容器 6 活動管接頭 7 切換機構 8 切換擋板 9 標準容積計量槽 10 液位標尺 11 游標 12 被校流量計 6 4 1 1標準容積法 6 4 1 4標準體積管的校正法 單