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1、第四章 流量檢測(cè),流量及其測(cè)量方法,1. 流量的概念單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道內(nèi)某一截面的流體數(shù)量， 稱為瞬時(shí)流量。 而在某一段時(shí)間間隔內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體量的總和， 即瞬時(shí)流量在某一段時(shí)間內(nèi)的累積值， 稱為總量或累積流量， 如用戶的水表、 氣表等。,工程上講的流量常指瞬時(shí)流量，下面若無(wú)特別說(shuō)明均指瞬時(shí)流量。 瞬時(shí)流量有體積流量和質(zhì)量流量之分。,1） 體積流量qv 體積流量qv是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某截面的流體的體積，單位為m3/s。,2） 質(zhì)量流量qm 質(zhì)量流量qm是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某截面的流體的質(zhì)量。,qm=qv*質(zhì)量流量=體積流量*流體密度,目前流量測(cè)量的方法很多， 測(cè)量原理和流量傳感器（或稱流

2、量計(jì)）也各不相同。,節(jié)流差壓法,容積法,節(jié)流差壓法,速度法,質(zhì)量流量測(cè)量,流量測(cè)量,電磁式、振動(dòng)式,差壓式流量計(jì)的基本構(gòu)成和原理： 差壓式流量傳感器又稱節(jié)流式流量傳感器， 主要由節(jié)流裝置和差壓傳感器 (或差壓變送器)組成。 它是利用管路內(nèi)的節(jié)流裝置， 將管道中流體的瞬時(shí)流量轉(zhuǎn)換成節(jié)流裝置前后的壓力差， 然后用差壓傳感器將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 或直接用差壓變送器把差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為與流量對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或電壓信號(hào)， 以供測(cè)量、 顯示、 記錄或控制。,變送器,節(jié)流裝置,節(jié)流裝置的作用是把被測(cè)流體的流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)。 當(dāng)被測(cè)流體流過(guò)節(jié)流元件時(shí)，流體受到局部阻力， 在節(jié)流元件前后產(chǎn)生壓力差， 就像電

3、流流過(guò)電阻元件產(chǎn)生電壓差那樣。,高壓,低壓,節(jié)流元件上游壓力P1高于下游壓力P2。 流量與壓差P= P1 - P2的關(guān)系為,為流量系數(shù)，是用實(shí)驗(yàn)方法求出的。,各種節(jié)流裝置,取壓方式：1、角接取壓法2、法蘭取壓法3、理論取壓法4、徑距取壓法5、管接取壓法,1角接取壓法：,(1).環(huán)式取壓法(2).加緊環(huán)取壓法 (鉆孔取壓),法蘭取壓法：,理論取壓法,D,D,徑距取壓法：,D,D,D/2,管接取壓法：,2.5D,D,8D,容積式流量傳感器,優(yōu)點(diǎn)：精準(zhǔn)，被測(cè)流體黏度影響不大，不要求前后直管端。要求：流體不含固體顆粒。,橢圓齒輪流量計(jì),一、橢圓齒輪流量計(jì),上齒輪旋轉(zhuǎn)1/4周，流過(guò)流量計(jì)的流體體積是一個(gè)

4、“月牙”型腔的體積。,怎樣知道流量？,每一個(gè)齒輪旋轉(zhuǎn)一周，就有4個(gè)“月牙”型空間的體積的流體流過(guò)。只要計(jì)算每個(gè)齒輪的旋轉(zhuǎn)周數(shù)，就知道有被測(cè)流體通過(guò)儀表。,腰輪流量計(jì)：,旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì),1液體入口；2隔板；3液體出口；4活塞軸；5計(jì)量室軸；6計(jì)量室；7旋轉(zhuǎn)活塞,2,1,3,4,5,6,7,刮板式流量計(jì),優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精確，不需要直管段，流體黏度影響?。喝秉c(diǎn)：要求被測(cè)流體清潔，不含顆粒物， 結(jié)構(gòu)中有活動(dòng)部件。,速度流量計(jì)葉輪式流量計(jì),葉輪式流量計(jì)通過(guò)葉輪盒的分配作用，將多束水流從葉輪盒的進(jìn)水口切向沖擊葉輪使之旋轉(zhuǎn)，然后通過(guò)齒輪減速機(jī)構(gòu)連續(xù)記錄葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)，從而記錄流經(jīng)水表的累積流量。,葉輪式流量計(jì),葉

5、輪式流量計(jì),葉輪式流量計(jì),葉輪式流量計(jì),常見(jiàn)應(yīng)用水表、煤氣表,速度式流量計(jì)渦輪式,結(jié)構(gòu)：當(dāng)被測(cè)流體流過(guò)傳感器時(shí)，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測(cè)線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢(shì)，即電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。,渦輪式,渦輪式,優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大,渦輪式,流量與信號(hào)頻率的關(guān)系： qv=f/K f流量計(jì)輸出信號(hào)的頻率 ；K流量計(jì)的儀表系數(shù)。,渦輪式,安裝要求：流量計(jì)可水平或垂直安裝，垂直安裝時(shí)流體流動(dòng)方向應(yīng)從下向上，液體必須充滿管道，不得有氣泡；液體流動(dòng)方

6、向要與傳感器外殼上指示流向的箭頭方向一致；傳感器前后直管段要求，上游端至少應(yīng)有10倍公稱通徑長(zhǎng)度的直管段，下游端應(yīng)不少于5倍公稱通徑的直管段，其內(nèi)壁應(yīng)光滑清潔，無(wú)凹痕、積垢和起皮等缺陷。傳感器應(yīng)遠(yuǎn)離外界電場(chǎng)、磁場(chǎng)，必要時(shí)應(yīng)采取有效的屏蔽措施，以避免外來(lái)干擾。,振動(dòng)式流量計(jì),根據(jù)流體受阻后產(chǎn)生振動(dòng)漩渦的原理制成的流量傳感器，又稱漩渦式流量計(jì)。流體在流動(dòng)過(guò)程中遇到某種阻礙后在它的下游會(huì)產(chǎn)生一系列自激振蕩的漩渦，測(cè)量流量漩渦的振動(dòng)頻率就可推算出流量值。,振動(dòng)式流量計(jì),按照管道內(nèi)設(shè)置阻礙和產(chǎn)生漩渦形式的不同可分為旋進(jìn)式漩渦流量計(jì)和卡門漩渦流量計(jì)。這類流量計(jì)一般以頻率輸出，以數(shù)字顯示，它們的轉(zhuǎn)換過(guò)程沒(méi)有

7、可動(dòng)元件，壓力損失小，流量測(cè)量范圍大，工作可靠，壽命長(zhǎng)。,振動(dòng)式流量計(jì),怎樣測(cè)出渦流的發(fā)生頻率？ 由于渦流的產(chǎn)生造成漩渦發(fā)生體的左右兩側(cè)流速的交替變化，由熱敏電阻測(cè)出這個(gè)流速的變化。,熱敏電阻,振動(dòng)式流量計(jì),當(dāng)流體通過(guò)由螺旋形葉片組成的漩渦發(fā)生器 后，流體被迫繞著發(fā)生體軸劇烈旋轉(zhuǎn)，形成漩渦。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí)， 形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。該進(jìn)動(dòng)頻率與流量大小成正比，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響。檢測(cè)元件測(cè)得流體 旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率，就知道了流量。,振動(dòng)式流量計(jì),旋進(jìn)式漩渦流量計(jì),振動(dòng)式流量計(jì),優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高，量程寬。測(cè)量介質(zhì)廣泛，可測(cè)量液體、氣體和蒸汽。工作溫度高，介質(zhì)溫度可達(dá)350。無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，

8、無(wú)磨損，可靠性高。表體采用不銹鋼材料，耐腐蝕,振動(dòng)式流量計(jì), 公稱口徑： 適用范圍：氣體、液體、蒸汽。 可測(cè)介質(zhì)溫度：-40280，-40350。 公稱壓力：1.6MPa 2.5MPa 4MPa。 精度等級(jí)：氣體、液體1.5級(jí)、蒸汽1.0級(jí)。 輸出信號(hào)： 電壓脈沖：低電平1V，高電平6V 4-20mA 供電電源： 電壓脈沖輸出時(shí)：+12VDC。 4-20mA輸出時(shí)：+19VDC+30VDC。 現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示：3.6V 1號(hào)1節(jié)鋰電池供電，使用壽命大于2年。 環(huán)境溫度 電壓脈沖輸出：-30+65 4-20mA輸出：-10+55 現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示：-25+55,安裝要求,（1）.流量傳感器可安裝在室內(nèi)或

9、室外，避開高壓線、旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備、有毒有害環(huán)境、強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)等危及人身和儀表安全的環(huán)境，及與流量傳感器使用條件不相符的溫度、濕度環(huán)境。選擇在安全，便于安裝、調(diào)試和檢修，環(huán)境比較好的地方。 （2）.在設(shè)計(jì)流量傳感器安裝位置時(shí)，除了考慮直管段條件外，還應(yīng)給流量傳感器的周圍留有足夠的操作空間，以方便安裝、調(diào)試和檢修。特別是要給人留有安全、方便的操作空間。儀表被安裝在高空時(shí)，應(yīng)制作操作平臺(tái)，確保人在高空操作的安全。 （3）.流量傳感器可以安裝在水平、垂直或傾斜的管道上。但當(dāng)測(cè)量液體時(shí)，安裝在垂直或傾斜的管道上的流量傳感器，必須保證液體的流向自下而上，以保證管道內(nèi)充滿液體，以及抵消附加重力的沖擊.,（4）

10、.流量傳感器的上游和下游應(yīng)留有較長(zhǎng)的直管段，直管段的尺寸根據(jù)上游的管道型式不同而異。（5）.安裝流量傳感器的管道內(nèi)徑必須與流量傳感器內(nèi)徑一致。否則在安裝流量傳感器的那一段上下游管道要進(jìn)行變徑。選擇管徑的原則是：管道內(nèi)徑必須與流量傳感器的公稱內(nèi)徑一致。兩內(nèi)徑的相對(duì)誤差控制在1%以內(nèi)為好。（6）.為了檢修拆卸時(shí)，不影響連續(xù)生產(chǎn)。在有條件的情況下，推薦采用有旁通管道的安裝方法。（7）.流量傳感器的上游不應(yīng)安裝調(diào)節(jié)閥或半開閥門，以免影響流量傳感器的精確度和穩(wěn)定性。調(diào)節(jié)閥或半開閥門應(yīng)安裝在流量傳感器下游5DN之外。,復(fù)習(xí)與練習(xí)：,1. 什么是正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？2. 壓電傳感器有什么特點(diǎn)？3. 電容

11、傳感器由哪幾種類型?4. 什么是霍爾效應(yīng)？5. 容積式流量計(jì)的基本原理是什么？有什么優(yōu)點(diǎn)？對(duì)被測(cè)流體有什么要求？,電磁流量計(jì),原理： 法拉第電磁感應(yīng)定律E=BLVB：磁場(chǎng)強(qiáng)度L：導(dǎo)體長(zhǎng)度V：導(dǎo)體移動(dòng)速度,電磁流量計(jì),流量傳感器是把流過(guò)管道內(nèi)的導(dǎo)電液體的體積流量轉(zhuǎn)換為線性電信號(hào)。其轉(zhuǎn)換原理就是著名的法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體通過(guò)磁場(chǎng)，切割電磁線，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。,電磁流量計(jì),U=BDVB：磁場(chǎng)強(qiáng)度。D：管道內(nèi)壁。V：液體流動(dòng)速度。體積流量的計(jì)算qv=(D/4)2V注意：管道不能導(dǎo)磁 內(nèi)壁掛 絕緣 材料,電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu),電磁流量計(jì),優(yōu)點(diǎn)： 不產(chǎn)生的壓力損失 實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、 壓力 變

12、化 的影響缺點(diǎn)：不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油 制品和有機(jī)溶劑等。不能測(cè)量氣體、 蒸汽 。不宜用于較高溫度的液體 。注：不要在上游接截止閥。,電磁流量計(jì),【電磁流量計(jì)特點(diǎn)】NV2118D智能電磁流量計(jì) 是我公司采用國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)技術(shù)研制開發(fā)的全智能型電磁流量計(jì)，廣泛應(yīng)用于化工化纖、食品、造紙、制糖、礦冶、給排水、環(huán)保、水利水工、鋼鐵等工業(yè)領(lǐng)域中，用來(lái)測(cè)量各種酸堿、泥漿、紙漿等導(dǎo)電液體介質(zhì)的體積流量。其全中文電磁內(nèi)核轉(zhuǎn)換器采用高速中央處理器。計(jì)算速度非?？?、精度高，測(cè)量性能可靠。,電磁流量計(jì)參數(shù),技術(shù)參數(shù)：管徑：四氟襯里：DN15DN600；橡橡襯里：DN40DN1200 精度等級(jí)：0.5級(jí) 被

13、測(cè)介質(zhì)溫度：普通橡膠襯里：-20+60；高溫橡膠襯里： -20+90；聚四氟乙稀襯里：-30+100；高溫型四氟襯里： -20+180。額定工作壓力：DN6DN80：1.6Mpa； DN100DN2501.0Mpa；DN300DN12000.6Mpa；高壓可訂制。 流量測(cè)量范圍：流量測(cè)量范圍對(duì)應(yīng)流速范圍是0.115m/s 供電電源：85256V，4563Hz直管段長(zhǎng)度：上游5D，下游2D。連接方式：電磁流量計(jì)與配管之間均采用法蘭連接。 消耗總功率：小于20W環(huán)境溫度：-2560可提供一般型和隔爆型,電磁流量計(jì)誤差生成的幾個(gè)原因,電磁流量計(jì)誤差生成的幾個(gè)原因 1.管內(nèi)液體未充滿 實(shí)例1某造船廠有

14、一臺(tái) 電磁流量計(jì)測(cè)量水流量，運(yùn)行人員反映關(guān)閉閥門后流量為零時(shí)，輸出反而達(dá)到滿度值?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)傳感器下游僅有一段短管，水直接排入大氣，截止閥卻裝在傳感器上游，閥門關(guān)閉后傳感器測(cè)量管內(nèi)水全部排空。將閥門改裝位置后，故障便迎刃而解。這類故障原因在制造廠售后服務(wù)事例中是經(jīng)常碰到的，當(dāng)屬工程設(shè)計(jì)之誤。,電磁流量計(jì)誤差生成的幾個(gè)原因,（2）導(dǎo)電沉積層短路效應(yīng)。電磁流量傳感器測(cè)量管絕緣襯里若沉積導(dǎo)電物質(zhì)，流量信號(hào)將被短路而使儀表失效。由于導(dǎo)電物質(zhì)是逐漸沉積，本類故障通常不會(huì)出現(xiàn)在調(diào)試期，而要運(yùn)行一段時(shí)期后才顯露出來(lái)。,電磁流量計(jì)誤差生成的幾個(gè)原因,某柴油機(jī)廠工具車間電解切削工藝試驗(yàn)裝置上，流量計(jì)測(cè)量和控制

15、飽和食鹽電解液流量以獲取最佳切削效率。起初該儀表運(yùn)行正常，間斷使用2個(gè)月后，感到流量顯示值越來(lái)越小，直到流量信號(hào)接近為零?，F(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣層表面沉積一層黃銹，擦拭清潔后儀表運(yùn)行正常。黃銹層是電解液中大量氧化鐵沉積所致。凡是開始運(yùn)行正常，隨著時(shí)間推移，流量顯示越來(lái)越小，就應(yīng)分析有此類故障的可能性。,（3）有可能結(jié)晶的液體 有些易結(jié)晶化工物料在溫度正常的情況下能正常測(cè)量，由于輸送流體的導(dǎo)管都有良好的保溫，在保溫工作時(shí)不會(huì)結(jié)晶，但是電磁流量傳感器的測(cè)量管難以實(shí)施伴熱保溫，因此，流體流過(guò)測(cè)量管時(shí)易因降溫而引起內(nèi)壁結(jié)上一層固體。,實(shí)例3湖南某冶煉廠安裝一批電磁流量計(jì)測(cè)量溶液流量，因電磁流量傳感器的測(cè)量

16、管難以實(shí)施保溫，數(shù)星期后內(nèi)壁和電極上就結(jié)了一層結(jié)晶物，導(dǎo)致信號(hào)源內(nèi)阻變得很大，儀表示值失常。,（4）液體電導(dǎo)率超過(guò)允許范圍引發(fā)的問(wèn)題液體導(dǎo)電率若接近下限值也有可能出現(xiàn)流量測(cè)量不準(zhǔn)現(xiàn)象。,各種流量計(jì)比較,差壓流量計(jì)(DP) 這是最普通的流量技術(shù)，包括孔板、文丘里管和音速噴嘴。DP流量計(jì)可用于測(cè)量大多數(shù)液體、氣體和蒸汽的流速。DP流量計(jì)沒(méi)有移動(dòng)部分，應(yīng)用廣泛，易于使用。但堵塞后，它會(huì)產(chǎn)生壓力損失，影響精確度。流量測(cè)量的精確度取決于壓力表的精確度。,容積流量計(jì)(PD) PD流量計(jì)用于測(cè)量液體或氣體的體積流速，它將流體引入計(jì)量空間內(nèi)，并計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)。葉輪、齒輪、活塞或孔板等用以分流流體。PD流量計(jì)的精確度較高，是測(cè)量粘性液體的幾種方法之一。但是它也會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的壓力誤差，以及需裝有移動(dòng)部件。,優(yōu)點(diǎn)： (1)精度高， (2)適用于高粘度介質(zhì)流量的測(cè)量. 缺點(diǎn)： (1)不適用于含有固體顆粒的流體(固體顆粒會(huì)將齒輪卡死，以致無(wú)法測(cè)量流量) (2)不適于測(cè)量腐蝕性介質(zhì),渦輪流量計(jì) 當(dāng)流體流經(jīng)渦輪流量計(jì)時(shí)，流體使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與流體的速度相關(guān)。通過(guò)轉(zhuǎn)子感受到的流體平均流速,推導(dǎo)出流量或總量。