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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(gòu)成 6 1 2 2流體特性和流量計的測量特性 流體特性1 黏滯性 衡量流體黏滯性大小的物理量稱為動力黏度 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 揭示流體在運動時壓強 流速等運動要素隨空間位置的變化關(guān)系 伯努利方程式 z 單位質(zhì)量液體位能 位置水頭 單位質(zhì)量液體壓能 壓強水頭 單位質(zhì)量液體動能 流速水頭 動能修正系數(shù) 一般為1 05 1 1 常取1 0 單位質(zhì)量液體通過流段的平均能量損失 水頭損失 4 流體的能量方程 2 流量計的測量特性 各種類型的流量計的共性 式中 qm為質(zhì)量流量 x為流量計輸出信號 理想的流量方程式為線性方程式 流量計的儀表系數(shù)與流出系數(shù) 儀表系數(shù)K 頻率型流量計流量特性的主要參數(shù) 定義為單位流體流過流量計時流量計發(fā)出的脈沖數(shù) 流出系數(shù)C 定義為實際流量與理想流量的比值 流量方程式 流量與流量計輸出信號之間關(guān)系的數(shù)學表達式 式中 K為儀表系數(shù) m 3 N為脈沖數(shù) 次 V為流體體積 m3 流量范圍及范圍度流量范圍 指可測最大流量和最小流量所限定的范圍 范圍度 最大流量與最小流量的比值 流量計范圍度的大小受儀表的原理與結(jié)構(gòu)所限制 測量精確度和誤差流量計標出的精確度為基本誤差 而現(xiàn)場使用中由于偏離標定條件會產(chǎn)生附加誤差 所以要按有關(guān)規(guī)定計算附加誤差 壓力損失流量計通常是一個阻力件 會給流體造成能量消耗 所以 壓力損失大小是流量計選型的一個重要指標 一 容積 volumn 式流量計原理 使被測流體充滿具有一定容積的空間 然后把這部分流體從口排出 利用運動元件的往復(fù)次數(shù)或轉(zhuǎn)速與流體的連續(xù)排出量成比例對被測流體進行連續(xù)的檢測 故叫做容積式流量計 用來測量液體和氣體的體積流量 主要用于測量累積流量 1 容積式流量計的測量機構(gòu)與流量公式 組成 由測量室 運動部件 傳動和顯示部件構(gòu)成 它的測量主體為具有固定標準容積的測量室 測量室由流量計內(nèi)部的運動部件與殼體構(gòu)成 在流體進 出口壓力差的作用下 運動部件不斷地將充滿在測量室中的流體從入口排向出口 6 2體積流量檢測方法 流量方程式 Q nV其中 V 測量室的固定容積 n 某一時間間隔內(nèi)經(jīng)過流量計排出流體的固定容積數(shù) 可由計數(shù)器通過傳動部件測出 Q 被測流體的體積總量 在測量較小流量時 要考慮泄漏量的影響 通常儀表有最小流量的測量限度 2 幾種容積式流量計 flowmeter 1 橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計的測量本體由一對相互嚙合的橢圓齒輪和殼體構(gòu)成 其工作原理如圖所示 運動部件的形式 往復(fù)運動 活塞式油量表 和旋轉(zhuǎn)運動 腰輪流量計 齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)通過變速機構(gòu)驅(qū)動機械計數(shù)器來顯示總流量 還可以通過電磁轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成脈動信號 對其計數(shù)就可得到總流量 兩個齒輪每轉(zhuǎn)動一圈 流量計將排出4個半月形容積的流體 通過橢圓齒輪流量計的總量可表示為 特點 適用于高粘度液體的測量 流量計基本誤差 0 2 0 5 范圍度為10 1 工作溫度要低于120 以防止齒輪卡死 在使用時要注意防止齒輪的磨損與腐蝕 以延長儀表壽命 2 腰輪流量計原理與橢圓齒輪流量計相同 為減小兩轉(zhuǎn)子的磨損 在殼體外與腰輪同軸的齒輪作為傳遞轉(zhuǎn)動力矩之用 因此比橢圓齒輪能保持長期穩(wěn)定性 特點 可以測量液體和氣體 也可以測高粘度流體 基本誤差為 0 2 0 5 范圍度為10 1 工作溫度要低于120 壓力損失小于0 02MPa 3 皮膜式家用煤氣表 安裝注意事項 選型時要考慮被測介質(zhì)的物性參數(shù)和工作狀態(tài) 如溫度 粘度 壓力 密度和流量范圍等 流量計的安裝地點應(yīng)滿足技術(shù)性能規(guī)定的條件 安裝前必須進行檢定 可以水平安裝也可以垂直安裝 流量計上游要加過濾器 調(diào)節(jié)流量的閥門應(yīng)位于流量計下游 為維護方便需設(shè)置旁通管路 安裝時注意流量計外殼上的流向標志應(yīng)與被測流體的流動方向一致 使用過程中 被測流體應(yīng)該充滿管道 并工作在儀表規(guī)定的流量范圍內(nèi) 當環(huán)境改變時 應(yīng)對儀表進行修正 儀表要定期清洗和檢定 3 容積式流量計的安裝與使用 6 2 2差壓式流量計 二 組成 一 基本原理在流通管道上設(shè)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(guān)系 通過測量差壓值可以求得流體流量 產(chǎn)生差壓的裝置 節(jié)流件 孔板 噴嘴 文丘利管等 動壓管 均速管 彎管等 靶和浮子等 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(guān)系 根據(jù)流體的連續(xù)性方程得 可以根據(jù)流量的定義 計算流體的體積流量和質(zhì)量流量 在實際計算過程中 應(yīng)考慮幾個因素 流量系數(shù) 由于用節(jié)流件的開孔面積代替最小收縮截面 p有不同取壓位置等因素的影響 必然造成測量偏差 為此引入流量系數(shù) 則流量方程式為 流量系數(shù)是一個影響因素復(fù)雜的實驗系數(shù) 對于節(jié)流法測量流量具有重要的意義 實驗證明 在管道直徑 節(jié)流件型式 開孔尺寸和取壓位置確定的情況下 只與流體的雷諾數(shù)Re有關(guān) 當Re大于臨界值時 流量系數(shù)可以認為是一個常數(shù) 因此節(jié)流式流量計應(yīng)工作在臨界雷諾數(shù)以上 通常要求流速不低于一定值 與Re及 的關(guān)系對于不同的節(jié)流件形式各有相應(yīng)的經(jīng)驗公式計算 并列有圖表可查 可膨脹系數(shù) 對于可壓縮流體 考慮流體通過節(jié)流件時的膨脹效應(yīng) 再引入可膨脹系數(shù)作為因流體密度改變引起流量系數(shù)改變的修正 可壓縮流體的流量方程式 流出系數(shù)C 用流出系數(shù)C代替流量系數(shù) 進行修正 兩個系數(shù)的關(guān)系是 利用流出系數(shù)來分析各種因素對流量的影響顯得更加方便 在不同 和不同的Re下 C的變化范圍要比 的變化范圍小許多 尤其是對各種文丘里管 在一定條件下 C是一個不隨管徑 直徑比和雷諾數(shù)變化的常數(shù) 這就簡化了節(jié)流裝置的計算 節(jié)流式流量計的流量方程式普遍形式 如圖節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓信號 通過壓力傳輸管道引至差壓計 經(jīng)差壓計轉(zhuǎn)換成電信號或氣信號送至顯示儀表 節(jié)流式流量計的組成 組成 由節(jié)流元件 引壓管路 三閥組和差壓計四部分構(gòu)成 標準節(jié)流裝置示意 三種標準節(jié)流件比較 壓力損失 孔板 噴嘴 文丘里管成本 孔板 噴嘴 文丘里管精度 孔板 噴嘴 文丘里管 節(jié)流裝置取壓方式 角接取壓 法蘭取壓 a 標準節(jié)流裝置的使用條件 節(jié)流裝置僅適用于圓形測量管道 在節(jié)流裝置前后的直管段上 內(nèi)壁表面應(yīng)無可見坑凹 毛刺和沉積物 對相對粗糙度和管道圓度均有規(guī)定 管徑大小也有一定限制 D最小 50mmb 節(jié)流式流量計的安裝 節(jié)流式流量計應(yīng)按照手冊要求進行安裝 以保證測量精度 節(jié)流裝置安裝時要注意節(jié)流件開孔必須與管道同軸 節(jié)流件方向不能裝反 管道內(nèi)部不得有突出物 在節(jié)流件裝置附近 不得安裝測溫元件或開設(shè)其他測壓口 節(jié)流式流量計的安裝與使用條件流量系數(shù)是在一定的條件下通過實驗得到的 因此對管道選擇流量計的安裝和使用均有規(guī)定 c 取壓口位置和引壓管路的安裝 與測壓儀表的要求類似 應(yīng)保證差壓計能夠正確 迅速地反映節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓值 引壓導管應(yīng)按被測流體的性質(zhì)和參數(shù)要求使用耐壓 耐腐蝕的管材 引壓管內(nèi)徑不得小于6mm 長度最好在16m以內(nèi) 引壓管應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè) 其傾斜度不得小于1 12 傾斜方向視流體而定 d 差壓計用于測量差壓信號 其差壓值遠遠小于系統(tǒng)的工作壓力 因此 導壓管與差壓計連接處應(yīng)安裝截斷閥 截斷閥后裝平衡閥 在儀表投入時 平衡閥可以起到單向過載保護作用 在儀表運行過程中 打開平衡閥 可以進行儀表的零點校驗 差壓計的安裝示意圖如圖6 8所示 根據(jù)被測流體和節(jié)流裝置與差壓計的相對位置 差壓信號管路有不同的敷設(shè)方式 圖 a 被測流體是液體的情況 要保證導壓管中充滿液體 圖 b 氣體的情況 要保證導壓管中只有氣體 減少測量誤差 圖 c 被測流體是蒸汽的情況 在靠近節(jié)流裝置處安裝冷凝器是為了保證兩導壓管內(nèi)的冷凝水位在同一高度 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(guān)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(jié)構(gòu)圖 總壓檢出口的位置 r2 3 0 4597R r1 4 0 8881R 特點 結(jié)構(gòu)簡單 價格便宜 壓力損失小 準確度及長期穩(wěn)定性較好 尤其適用于大口徑管道的流量測量 但它產(chǎn)生的差壓信號較低 定時清洗 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(cè)與內(nèi)半徑側(cè)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 特點 結(jié)構(gòu)簡單 安裝維修方便 無附加的壓力損失 對介質(zhì)的要求低 缺點 產(chǎn)生的壓差非常小 是未標準化的儀表 只用于特殊的管道條件 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(guān)系 流量公式 靶式流量計結(jié)構(gòu)原理1 力平衡轉(zhuǎn)換器 2 密封膜片 3 杠桿 4 靶 5 測量導管 測力方法 通過杠桿機構(gòu)引出靶上受力 力矩平衡方式 應(yīng)變片力轉(zhuǎn)換器特點 結(jié)構(gòu)簡單 適于測量高粘度 高臟污的流體 壓力損失大 測量精度不高 6 2 2 5浮子流量計 1 測量原理及結(jié)構(gòu)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 原理 同樣基于節(jié)流原理 但它的差壓值基本保持不變 是通過節(jié)流面積的變化反映流量的大小 故又稱恒壓降變截面流量計 也有稱作轉(zhuǎn)子流量計 A0為環(huán)隙面積 與浮子高度h對應(yīng) 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 流量方程式 分類 直讀式浮子流量計 主要由玻璃錐管 浮子和支撐結(jié)構(gòu)組成 流量表尺直接刻在錐管上 由浮子位置高度讀出流量值 遠傳式浮子流量計 采用金屬錐形管 它的信號遠傳方式有電動和氣動兩種類型 測量轉(zhuǎn)換機構(gòu)將浮子的移動轉(zhuǎn)換為電信號或氣信號進行遠傳及顯示 浮子流量計的使用和安裝 a 浮子流量計的刻度換算 浮子流量計是一種非通用性儀表 出廠時需單個標定刻度 測量液體的流量計用常溫水標定 測量其他的浮子流量計用常溫常壓的空氣標定 在實際測量時 如果被測介質(zhì)不是水或空氣 則流量計的指示值與實際流量值之間存在差別 因此 要對其進行刻度換算修正 對于一般液體介質(zhì) 只需進行密度校正 對于氣體介質(zhì) 由于 f 或 0 上式可簡化為 例 某浮子流量計測二氧化碳氣的流量 測量時被測氣體的溫度是40 壓力是49 03kPa 表壓力 若流量計的讀數(shù)為120m3 h 問實際流量是多少 已知標定時絕對壓力P 98 06kPa t 20 此時二氧化碳的重度為18 07N m3 空氣的重度為11 82N m3 解 b 浮子流量計的安裝與使用 安裝使用前必須核對所須測量范圍 工作壓力和介質(zhì)溫度是否與被選流量計相符 圖 儀表應(yīng)垂直安裝在管道上 流體必須自下而上通過流量計 不應(yīng)有明顯的傾斜 流量計前后有截斷閥 并安裝有旁路管道 儀表投入時前后閥門要緩慢開啟 投入運行后關(guān)閉旁路閥 最佳測量范圍為上限的三分之一到三分之二刻度內(nèi) 當被測介質(zhì)的物性常數(shù) 密度 粘度 和狀態(tài)常數(shù) 溫度 壓力 與流量計標定時不同時 必須要對指示值進行修正 玻璃轉(zhuǎn)子流量計 流體入口 流體出口 轉(zhuǎn)子 6 2 3速度式流量計 原理 均基于與流體流速有關(guān)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(zhuǎn)動的葉輪感受流體的速度變化核心部件 殼體 導流器 支承 渦輪和磁電轉(zhuǎn)換器流量方程式f 信號脈沖頻率 儀表常數(shù) 渦輪流量計結(jié)構(gòu)示意1 導流體 2 軸承 3 渦輪 4 殼體 5 信號放大器 特點 可測液體 氣體 但要求被測介質(zhì)潔凈 且液體的粘度不能太大 測量精度較高 0 5級 刻度為線性 輸出頻率信號便于遠傳及與計算機相連 儀表的工作范圍較寬和較高的耐壓能力 壓力損失小 葉輪式風流量計 參考北京北方大河儀器儀表有限公司資料 安裝 一般應(yīng)水平安裝 并保證其前后有一定的直管段 為保證介質(zhì)潔凈 表前應(yīng)裝過濾裝置 如果被測液體易氣化或含有氣體時 要在儀表前裝消氣器缺點 制造困難 成本高 由于渦輪高速轉(zhuǎn)動 軸承易磨損 降低了長時期運行的穩(wěn)定性 影響使用壽命 通常渦輪流量計主要用于測量精度要求高 流量變化快的場合 還用作標定其他流量的標準儀表 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(guān)系 構(gòu)成 漩渦發(fā)生體 圓柱體 三角柱體 卡門渦街 漩渦產(chǎn)生頻率 St 斯特羅哈爾數(shù) 流體的體積流量為 K 儀表系數(shù) 一體式 圓柱形旋渦發(fā)生體 鉑熱電阻絲檢測頻率三棱柱形旋渦發(fā)生體 熱敏電阻或壓電晶體 旋渦頻率的檢測 利用旋渦產(chǎn)生時引起的波動進行測量 有一體式和兩體式兩類 一體式的檢測元件放在旋渦發(fā)生體內(nèi) 如熱絲式 熱敏電阻式和膜片式 兩體式的檢測元件放在旋渦發(fā)生體的下游 如壓電式 超聲式和擺旗式 旋渦發(fā)生體和檢測方式一覽表 渦街流量計特點及使用 適用于氣體 液體和蒸汽介質(zhì)的檢測 測量幾乎不受流體參數(shù)的變化影響 壽命長 壓力損失小 輸出為頻率信號 有較寬的范圍度30 1 測量精度較高 可以水平安裝 也可以垂直安裝 不足之處是流體流速分布情況和脈動情況將影響測量準確度 漩渦發(fā)生體被玷污也會引起誤差 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(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢 感應(yīng)電勢的大小與流體速度有關(guān) 感應(yīng)電勢 流量方程式 電磁流量計的構(gòu)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(yīng)強度為 感應(yīng)電動勢為 被測體積流量為 電磁流量計的測量導管中無阻力件 壓力損失小 其流速測量范圍寬 為0 5 10m s 范圍度可達10 1 流量計的口徑可從幾毫米到幾米以上 流量計的精度0 5 1 5級 儀表反映快 流動狀態(tài)對示值影響小 可以測量脈動流和兩相流 如泥漿和紙漿的流量 利用電磁流量計測量流量 要求導電體有一定的電導率 因此不能測量氣體 蒸汽和電導率低的石油流量 電磁流量計對直管段要求不高 前直管段長度為5D 10D 安裝地點應(yīng)盡量避免劇烈振動和交直流強磁場 在垂直安裝時 流體要自下而上流過儀表 水平安裝時兩個電極要在同一平面上 要確保流體 外殼 管道間的良好接地和良好接觸 電磁流量計的特點及應(yīng)用 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 包括時間差法 相差法 頻差法 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 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(shù)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 原因 同樣體積的流體在不同的溫度 壓力 和成分的條件下 其密度是不同的 特別是氣體更是這樣 因此很多場合下要求測量質(zhì)量流量 如煉鋼時用氧氣降低碳的含量 需吹入一定的氧氣 要求知道的不是吹入多少體積的氧氣 而是多少質(zhì)量的氧氣 由于壓力溫度經(jīng)常變化 所以給出的體積流量是不能滿足要求的 質(zhì)量流量測量儀的分類 直接式和間接式直接式 質(zhì)量流量計則直接輸出與質(zhì)量相對應(yīng)的信號 反映質(zhì)量流量的大小 間接式 采用密度或溫度 壓力補償?shù)霓k法 測體積流量的同時 測密度或溫度 壓力值 再運算求得質(zhì)量流量 又稱推導式質(zhì)量流量計 6 3質(zhì)量流量檢測方法 根據(jù)質(zhì)量流量與體積流量的關(guān)系 可以有多種儀表的組合以實現(xiàn)質(zhì)量流量測量 常見的組合方式有如下幾種 6 3 1 間接式質(zhì)量流量測量方法 6 3 1 體積流量計與密度計的組合方式 差壓式流量計與密度計的組合差壓計輸出信號正比于 qv2 密度計測量流體密度 儀表輸出為統(tǒng)一標準的電信號 可以進行運算處理求出質(zhì)量流量 其計算式為 其他體積流量計與密度計組合其他流量計可以用速度式流量計 如渦輪流量計 電磁流量計 或容積式流量計 這類流量計輸出信號與密度計輸出信號組合運算 即可求出質(zhì)量流量 差壓式流量 或靶式流量計 計與渦輪流量計 或電磁流量計 渦街流量計等 組合 通過運算得到質(zhì)量流量 其計算式為 體積流量計與體積流量計的組合方式 流體密度是溫度 壓力的函數(shù) 通過測量流體溫度和壓力 與體積流量組合可求出流體質(zhì)量流量 溫度 壓力補償式質(zhì)量流量計 間接式質(zhì)量流量計特點 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 由于包括了其他參數(shù)儀表誤差和函數(shù)誤差等 其系統(tǒng)誤差通常低于體積流量計 但目前已有多種型式的微機化儀表可實現(xiàn)計算功能 應(yīng)用也較普遍 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 科里奧利式質(zhì)量流量計 熱式質(zhì)量流量計 沖量式質(zhì)量流量計 差壓式質(zhì)量流量計 渦輪式質(zhì)量流量計 優(yōu)點 輸出信號直接反映質(zhì)量流量 其測量不受流體的溫度 壓力 密度變化的影響 原理 基于牛頓第二定律 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 組成 由檢測科里奧利力的傳感器與轉(zhuǎn)換器組成 6 3 2 1科里奧利質(zhì)量流量計 科氏力流量計 當質(zhì)量為m的質(zhì)點以速度 在對O軸作角速度 旋轉(zhuǎn)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O軸 切向加速度 即科里奧利加速度 t 其量值等于2 方向與O軸垂直 當密度為 的流體在旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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 工作過程 扭角 與通過流體的質(zhì)量有關(guān) 特點 可直接測得質(zhì)量流量信號 不受被測介質(zhì)物理參數(shù)的影響 精度較高 可以測量多種液體和漿液 也可以用于多相流測量 不受管內(nèi)流態(tài)影響 因此對流量計前后直管段要求不高 其范圍度可達100 1 但是它的壓力損失較大 存在零點漂移 管路的振動會影響其測量精度 6 3 2 2熱式質(zhì)量流量計 基本原理 因為流體吸收或放出的熱量均與該流體的質(zhì)量成正比 因此可由加熱流體所需要的能量或由此能量使流體溫度升高之間的關(guān)系來測量流體的質(zhì)量流量 工作原理 利用加熱源對流體進行加熱 在其前后各放一個測溫元件 通過測溫度變化及加熱功率即可測質(zhì)量流量 質(zhì)量流量可表示為 分類 根據(jù)測量方法 恒定功率法 使加熱功率恒定 測量溫差可以求得質(zhì)量流量 恒定溫差法 使流體溫差恒定 測出熱量的輸入功率就可以求得質(zhì)量流量 根據(jù)加熱源的位置 內(nèi)熱式和外熱式 特點 適用于微小流量 結(jié)構(gòu)簡單 壓力損失小 非接觸式使用壽命長 缺點是靈敏度低 測量時還要進行溫度補償 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(zhuǎn)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 漿狀或塊狀物料的質(zhì)量流量 水平分力 特點 結(jié)構(gòu)簡單 安裝維修方便 使用壽命長 6 4流量標準裝置 除標準節(jié)流裝置外的各種儀表出廠前必須逐臺標定 使用過程中一段時間也要校驗 流量計的標定隨流體的不同有很大的差異 需要建立各種類型的流量標準裝置 但標準的建立很復(fù)雜 隨介質(zhì) 測量范圍和管徑大小的不同而不同 6 4 1液體流量標準裝置介紹幾種流量標定方法和裝置 標準容積法標準質(zhì)量法標準流量計法標準體積管的校正法 6 4 1 1 標準容積法標準容積法所使用的標準計量容器是經(jīng)過精細分度的量具 其容積精度可達萬分之幾 根據(jù)需要可以制成不同的容積大小 圖6 26所示為標準容積法流量標準裝置示意圖 校驗方法有動態(tài)校驗法和停止校驗法 校驗時要注意溫度的影響 動態(tài)校驗法 以一定的流量流入標準容器 讀出一定時間間隔內(nèi)標準容器量 或讀出液面上升到一定高度所用時間 停止校驗法 讓一定體積的流體進入標準容器 測定開始流入到停止流入的時間間隔 注意 溫度的影響 熱脹冷縮作用使容積發(fā)生變化 特點 精度較高 但在標定大流量時制造精密的大型標準容器比較困難 原理 采用高精度流量計作為標準儀表對其他工作用流量計進行校正 用作高精度流量計的有容積式 渦輪式 電磁式和差壓式等形式 特點 校驗方法簡單 但介質(zhì)的性質(zhì)和流量的大小要受到標準儀表的限制 6 4 1 2 標準質(zhì)量法 原理 是以秤代替標準容器作為標準器 用秤量一定時間內(nèi)流入容器內(nèi)的流體總量的方法來求出被測液體的流量 實驗方法也有停止法和動態(tài)法兩種 特點 精確度較高 這種方法可以達到 0 1 的精度 6 4 1 3 標準流量計法 6 4 1 4 標準體積管的校正法 原理 采用標準體積管流量裝置對較大流量進行的實流標定 廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)標定液體總量儀表 特點 可以對較大的流量進行標定 并且有較高精度 但在標定中要對標準體積管的溫度 壓力及流過被校表的液體的溫度壓力進行修正 結(jié)構(gòu) 有多種類型 圖6 27為單球式標準體積管的原理示意圖 對于氣體流量計 常用的校正方法有 用標準氣體流量計的校正法用標準氣體容積的校正法使用液體標準流量計的置換法 還可以用音速噴嘴產(chǎn)生恒定流量值對氣體流量計進行校正 二 氣體流量標準裝置 為保證鐘罩下壓力恒定及消除鐘罩浸入深度變化而引起內(nèi)部壓力變化 在其上部經(jīng)滑輪懸以相應(yīng)的重物 鐘罩式氣體流量校正方法常用 但也要對溫度 壓力進行修正 容積標準有50L 500L和2000L 標準氣體容積式校正的方法采用鐘罩式氣體流量校正 其系統(tǒng)示意圖如圖6 28所示 工作過程 被校表的累計流量一定