1、劉玉長劉玉長1.3 流量檢測與儀表 流量是指單位時間內流過管道或特定通道橫截面的流體數量，流量是指單位時間內流過管道或特定通道橫截面的流體數量，稱為瞬時稱為瞬時(平均平均)流量。流量分流量。流量分體積流量體積流量(Q或或qv表示表示)與與質量流量質量流量(M或或qm表示表示)， 體積流量體積流量 是流體平均流速是流體平均流速V與流經管道橫截面積與流經管道橫截面積A乘積，即乘積，即Q=AV； 單位單位:L/S 、m3/h 質量流量質量流量 M=Q, 單位單位: kg/s t/h 流量計類型流量計類型很多，常分為以下兩類：很多，常分為以下兩類： 速度式流量計：通過測量流體在管道內的流速來計算流量。

2、速度式流量計：通過測量流體在管道內的流速來計算流量。 容積式流量計：以單位時間內根據所推出流體固定容積數作為容積式流量計：以單位時間內根據所推出流體固定容積數作為測量依據來計算流量。測量依據來計算流量。劉玉長劉玉長1. 差壓流量計2. 均速管流量計3. 轉子式流量計4. 容積式流量計5. 渦輪流量計6. 電磁流量計7.旋渦式流量計劉玉長劉玉長1. 差壓式流量計差壓式流量計流體流經節流件時，流束收縮引起壓頭轉換而在節流件前后產流體流經節流件時，流束收縮引起壓頭轉換而在節流件前后產生靜壓力差，該壓差與流過的流量之間存在一定的關系，通過測量壓生靜壓力差，該壓差與流過的流量之間存在一定的關系，通過測量

3、壓差而求出流量的一種流量計通稱節流裝置，也稱為差壓裝置。節流裝差而求出流量的一種流量計通稱節流裝置，也稱為差壓裝置。節流裝置結構簡單，性能穩定，使用維護方便，且有一部分已標準化，是目置結構簡單，性能穩定，使用維護方便，且有一部分已標準化，是目前應用最多的前應用最多的一一種流量計。常用標準節流裝置有孔板、噴嘴及文丘里種流量計。常用標準節流裝置有孔板、噴嘴及文丘里管管，如如下下圖所示圖所示。劉玉長劉玉長測量原理 當流體連續流過節流孔時，在節當流體連續流過節流孔時，在節流件前后由于壓頭轉換而產生壓差。流件前后由于壓頭轉換而產生壓差。對于不可壓縮流體例如水，節流前后對于不可壓縮流體例如水，節流前后流體

4、的密度保持不變。流體的密度保持不變。流體流經節流孔前流體流經節流孔前后的流態變化后的流態變化劉玉長劉玉長則則不可壓縮不可壓縮流體的體積流量流體的體積流量Q與質量流量與質量流量M為為:d2dd24d22= (5)12PPQAVAAMQAP 24/ 1 其中稱為流量系數，它是一個綜合性系數，其值與節流件的類型、取壓方式、直徑比及雷諾數等因素有關，由實驗確定。劉玉長劉玉長對于空氣、煤氣、水蒸汽等可壓縮流體，流體對于空氣、煤氣、水蒸汽等可壓縮流體，流體流經節流裝置前后的流體密度會發生變化，故應引入流經節流裝置前后的流體密度會發生變化，故應引入一個可膨脹系數一個可膨脹系數，則可壓縮流體的流量基本方程為：

5、，則可壓縮流體的流量基本方程為：3dd2 , m /s2 , kg/sPQCE AMCE AP劉玉長劉玉長2. 均速管流量計 均速管又稱為均速流量傳感器或均速探頭，它通過測均速管又稱為均速流量傳感器或均速探頭，它通過測量管道內流動流體的速度壓力量管道內流動流體的速度壓力流速來測量流量。流速來測量流量。 均速管流量探頭主要有阿牛巴均速管流量探頭主要有阿牛巴(Annubar)、威力巴、威力巴(Vrabar)、威爾巴、威爾巴(Wellbar)、德爾塔巴、德爾塔巴(Deltaflow)、托巴、托巴(Torbar)、雙、雙D巴等幾種。它們的共同特點都是結構簡單的插巴等幾種。它們的共同特點都是結構簡單的插

6、入式探頭，適于測量氣體、蒸汽和液體的流量，管道內徑從入式探頭，適于測量氣體、蒸汽和液體的流量，管道內徑從十幾毫米到幾米，使用范圍很廣。一般要求雷諾數十幾毫米到幾米，使用范圍很廣。一般要求雷諾數104ReD107，測量準確度通常為，測量準確度通常為(13)。 劉玉長劉玉長阿牛巴(Annubar)流量計 阿牛巴是一種均速流量探頭，配以差壓變送器和流量積算器而組成阿牛巴是一種均速流量探頭，配以差壓變送器和流量積算器而組成阿牛巴流量計，也屬于差壓式流量測量儀表，用來測量一般氣體、液體和阿牛巴流量計，也屬于差壓式流量測量儀表，用來測量一般氣體、液體和蒸汽的流量。蒸汽的流量。 適用范圍：適用范圍： 管徑管

7、徑D=252500mm(特殊達特殊達5000mm)， 工作壓力工作壓力5MPa， 工作溫度工作溫度400， 雷諾數雷諾數ReD104， 流速要求氣體流速要求氣體5m/s， (液體為液體為0.5m/s，蒸汽為，蒸汽為9m/s以上。以上。)劉玉長劉玉長 總壓管面對氣流方向開有四個取壓孔，所測量的是該四個環形截面的總壓管面對氣流方向開有四個取壓孔，所測量的是該四個環形截面的流體總壓頭流體總壓頭(包括靜壓頭和動壓頭包括靜壓頭和動壓頭)，在總壓管內另插入一根引壓管，由它引出，在總壓管內另插入一根引壓管，由它引出四個總壓頭的平均值四個總壓頭的平均值P1，靜壓管裝在背著流動方向上，取壓孔在管道軸線位，靜壓管

8、裝在背著流動方向上，取壓孔在管道軸線位置上，引出流體的靜壓頭置上，引出流體的靜壓頭P2。1-總壓管總壓管 2-靜壓管靜壓管劉玉長劉玉長 將將P1、P2分別引入差壓變送器，測出兩者的壓差分別引入差壓變送器，測出兩者的壓差P，P便是流體的平均便是流體的平均速度頭。根據柏努力方程式從平均速度頭可求出流體平均速度和流量，實用流速度頭。根據柏努力方程式從平均速度頭可求出流體平均速度和流量，實用流量方程式如下：量方程式如下：2320.12645/ , m/ h0.12645 , kg / hrrrrrrQK Y F DPMK Y F DP式中：式中：D 管道內徑管道內徑mm；P壓差，壓差，kPa； 流體體

9、密度，流體體密度，kg/m3。劉玉長劉玉長 3.轉子流量計轉子流量計 在一個向上略為擴大的均勻在一個向上略為擴大的均勻錐形管內，放一個較被測流體密度錐形管內，放一個較被測流體密度稍大的浮子稍大的浮子(也叫轉子也叫轉子)，當流體自，當流體自下而上流動時，浮子受到流體的作下而上流動時，浮子受到流體的作用力而上升，流體的流量愈大，浮用力而上升，流體的流量愈大，浮子上升愈高。浮子上升的高度就代子上升愈高。浮子上升的高度就代表一定的流量。從而可從管壁上的表一定的流量。從而可從管壁上的流量刻度標尺直接讀出流量數值。流量刻度標尺直接讀出流量數值。SS0S2()CgQAA劉玉長劉玉長4.容積式流量計 應用容積

10、法測量流體流量的儀表，稱為容積式流量計。它有一個已應用容積法測量流體流量的儀表，稱為容積式流量計。它有一個已標定容積的計量室，容積是在儀表殼體與旋轉體之間形成的。當流體經過標定容積的計量室，容積是在儀表殼體與旋轉體之間形成的。當流體經過儀表時，利用儀表入口和出口之間產生的壓力差，推動旋轉體轉動，將流儀表時，利用儀表入口和出口之間產生的壓力差，推動旋轉體轉動，將流體從計量室中容積體從計量室中容積V0一份一份地推送出去。所推送出的流體流量為一份一份地推送出去。所推送出的流體流量為 Q=nV0式中，式中，n 轉動的次數，轉動的次數，r/s(轉轉秒秒)。 因為計量室的容積是已知的，故只要測出旋轉體的轉

11、動次數，根據計因為計量室的容積是已知的，故只要測出旋轉體的轉動次數，根據計量室的容積和旋轉體的轉動頻率，求出流體的瞬時流量和累計流量。量室的容積和旋轉體的轉動頻率，求出流體的瞬時流量和累計流量。 劉玉長劉玉長橢圓齒輪流量計 在流體差壓在流體差壓 (p1-p2)作用下，推動橢圓齒輪作用下，推動橢圓齒輪A和和B反方向旋轉，不反方向旋轉，不斷地將充滿半月形固定容積中的流體推出去，其轉動與充液排液過程如斷地將充滿半月形固定容積中的流體推出去，其轉動與充液排液過程如圖。齒輪每轉一周就推出四個半月形容積的流體，從齒輪的轉數可計算圖。齒輪每轉一周就推出四個半月形容積的流體，從齒輪的轉數可計算出排出流體的總流

12、量。橢圓齒輪的轉動通過減速傳動機構帶動指針與機出排出流體的總流量。橢圓齒輪的轉動通過減速傳動機構帶動指針與機械計數器，儀表盤中間的大指針指示流體的瞬時流量，經過齒輪計數器械計數器，儀表盤中間的大指針指示流體的瞬時流量，經過齒輪計數器顯示體積總流量。顯示體積總流量。 劉玉長劉玉長橢圓齒輪轉動與充液排液過程 (1) t=0,=0，流體進入計量室；，流體進入計量室；(2) t=T/8,=45，流體排出計量室；，流體排出計量室；(3) t=T/4,=90，流體全部排出，開始下一個，流體全部排出，開始下一個循環，每次周期完成循環，每次周期完成4次計量。次計量。劉玉長劉玉長5.渦輪流量計 ( (一一) )

13、電磁感應渦輪流量計電磁感應渦輪流量計 渦輪是用高導磁的不銹鋼制渦輪是用高導磁的不銹鋼制成的，渦輪體上有數片螺旋形葉成的，渦輪體上有數片螺旋形葉片片(故故也稱葉輪流量計也稱葉輪流量計)，整個渦輪，整個渦輪支承在前后兩個摩擦力很小的軸支承在前后兩個摩擦力很小的軸承內。流體流動推動渦輪旋轉承內。流體流動推動渦輪旋轉(渦渦輪旋轉輪旋轉速度與流體速度相當速度與流體速度相當)，通，通過測量過測量渦輪轉渦輪轉速而速而測定流量測定流量。1-渦輪；渦輪；2-軸承；軸承；3-永久磁鋼；永久磁鋼；4-線圈；線圈；5-外殼；外殼；6-導流器導流器劉玉長劉玉長6. 電磁流量計 當被測流體垂直于磁力線方向流動而當被測流體

14、垂直于磁力線方向流動而切割磁力線時，在與流體流向和磁力線切割磁力線時，在與流體流向和磁力線垂直方向上產生感應電勢垂直方向上產生感應電勢Ex(伏伏)，Ex與與體積流量體積流量Q的關系為的關系為: Ex=4B/(D)Q10-3=KQ 式中，式中， K為儀表常數，決定于儀表幾何尺為儀表常數，決定于儀表幾何尺寸及磁場強度。寸及磁場強度。 利用傳感器測量管上對稱配置的電極利用傳感器測量管上對稱配置的電極引出感應電勢，經放大和轉換處理后，引出感應電勢，經放大和轉換處理后，儀表指示出流量值。儀表指示出流量值。劉玉長劉玉長電磁流量轉換器 將傳感器輸出的電勢信號將傳感器輸出的電勢信號Ex經轉換器信號處理和放大后

15、轉換為正比于經轉換器信號處理和放大后轉換為正比于流量的流量的420mADC電流信號或脈沖信號，輸出給顯示記錄儀表，因勵磁波形電流信號或脈沖信號，輸出給顯示記錄儀表，因勵磁波形的不同，電磁流量轉換器的電路有多種形式。的不同，電磁流量轉換器的電路有多種形式。電磁流量計的選用 流量計的特點流量計的特點 優點優點：測量導管內無可動部件，幾乎沒有壓力損失，也不會發生堵塞：測量導管內無可動部件，幾乎沒有壓力損失，也不會發生堵塞理象；無機械慣性，反應靈敏，可以測量脈動流量；測量范圍很寬，理象；無機械慣性，反應靈敏，可以測量脈動流量；測量范圍很寬，精度較高。精度較高。不足不足：被測介質溫度有限制：被測介質溫度

16、有限制(一般為一般為-40130)；要求被測介質必須具；要求被測介質必須具有導電性能。有導電性能。劉玉長劉玉長7.渦街流量計 流體在流動過程中，遇到障礙物必然產生回流而形成旋渦。在流體在流動過程中，遇到障礙物必然產生回流而形成旋渦。在流體中垂直插入一根圓柱體流體中垂直插入一根圓柱體(或三角柱體、方柱體等或三角柱體、方柱體等)作為旋渦發生作為旋渦發生體，流體流過柱體，當流速度高于一定值時，在柱體兩側就會產生體，流體流過柱體，當流速度高于一定值時，在柱體兩側就會產生兩排交替出現的的旋渦列，稱為卡門渦街，簡稱渦街兩排交替出現的的旋渦列，稱為卡門渦街，簡稱渦街。當管道內徑。當管道內徑和圓柱體的幾何尺寸

17、確定后，單列旋渦產生的頻率和圓柱體的幾何尺寸確定后，單列旋渦產生的頻率f與流體體積流量與流體體積流量成正比。故通過測量旋渦即可測得流量。成正比。故通過測量旋渦即可測得流量。劉玉長劉玉長根據卡門渦街形成原理，單列旋渦產生的頻率根據卡門渦街形成原理，單列旋渦產生的頻率f為：為： 1ttVVfSSdmd式中式中，V1、V 分別為圓柱體兩側的流體速度和管道流體的平均流速分別為圓柱體兩側的流體速度和管道流體的平均流速，m/s； d 圓柱體直徑，圓柱體直徑，m； m 流速比流速比，mV / V1； St 斯特勞爾數，在斯特勞爾數，在ReD510215104范圍內，范圍內，St常數；常數； 設設管道直徑為管

18、道直徑為D，管道截面積為，管道截面積為A0，令令= d/D，當，當0.35時，時，m=(1-1.27)，則流體的體積流量，則流體的體積流量Q為為:01 1.27tA dQfS劉玉長劉玉長 當管道內徑和圓柱體的幾何尺寸確定后，體積流量只與渦當管道內徑和圓柱體的幾何尺寸確定后，體積流量只與渦街產生的頻率成正比，而與流體的物理性質街產生的頻率成正比，而與流體的物理性質(溫度、壓力、密度、溫度、壓力、密度、成分等成分等)無關，于是得：無關，于是得： Q=Kf 如采用三角柱體作為旋渦發生體，其迎流面的邊長或寬度為如采用三角柱體作為旋渦發生體，其迎流面的邊長或寬度為d，流體的體積流量，流體的體積流量Q為：為：01 1.5tAdQfS劉玉長劉玉長1-7試述節流式試述節流式.容積式容積式.渦輪式渦輪式.電磁式電磁式.漩渦式流量測量儀表的工作原漩渦式流量測量儀表的工作原理理,精度范圍及使用特點精度范圍及使用特點. 答答:a.節流式節流式.工作原理工作原理:根據流體對節流元件的推力或在節流元件根據流體對節流元件的推力或在節流元件前后形成的壓差等可以測定流量的大小前后形成的壓差等可以測定流量的大小.差壓流量計差壓流量計:根據節流元件根據節流元件前后的壓差測流量前后的壓差測流量.精度精度:正負正負0.5%到到1%.使用特點使用特點:保證節流元件前