《流量測量》PPT課件

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1、第四章流量測量第一節(jié)概述一、流體的流量流量的定義：流體流量是指單位時間內流過管道或明渠某一截面流體的量，也稱為瞬時流量。在某一段時間間隔內流過某一截面的流體的量稱為流過的總量，也稱作積分流量或累積流量?？偭砍缘玫娇偭康臅r間就稱為該段時間內的平均流量。流體流量的表示：一般可分為質量流量qm和體積流量qV。兩者之間滿足以下關系：在國際單位制中，qm的單位為kg/s，qV的單位為m3／s。二、流量測量方法1．容積法；2．速度法；3．質量法三、流量測量系統(tǒng)流量測量系統(tǒng)一般由傳感器、信號傳輸、信號轉換裝置和

2、流量顯示及計算裝置四部分組成。傳感器感受流量Q的變化，Q可以是質量流量qm或體積流量qV，其輸出為與流量有關的某個物理量，如差壓、速度等。信號轉換裝置將輸出量轉變成相應的電信號，然后由顯示積算裝置直接顯示瞬時流量或對瞬時流量積分得到累積流量。四、流量計的校驗與標定流量計的標定是一件比較困難的工作，因為流量是質量或體積對時間的導數，難以由定義直接做出流量單位的標準器。一般是在流量不變的前提下，使流體連續(xù)流入標準容器V中，精確測量流體流動的起止時間和流入容器的流體總量，用平均流量代替瞬時流量作為標準。因

3、此，在累積時間內，必須保證流體流動高度穩(wěn)定，并且計時和計量都要足夠準確。第二節(jié)渦輪流量計一、渦輪流量計的組成及測量原理渦輪流量計由兩部分組成：變送器和指示積算器。變送器完成將被測流量轉換成一定頻率的脈沖信號輸出，指示積算器接受變送器輸出的脈沖信號，將其轉換、放大、運算、邏輯計數，顯示瞬時流量和累積總量。渦輪流量計實質上為一零功率輸出的渦輪機，其變送器主要由渦輪、導流器、磁電轉換器組成，結構如圖4-2所示。殼體和導流器由不導磁材料制成。導流器的作用是支承葉輪并導直流體的流動，以減少流體自旋及渦漩的干擾

4、。渦輪流量計結構1—渦輪；2—支承；3—永久磁鋼；4—感應線圈；5—殼體；6—導流器（1）流量一轉速的轉換原理當渦輪處于勻速轉動的平衡狀態(tài)時，假設不計葉輪轉動的摩擦阻力、流體粘性阻力及感應線圈中感應電流所引起的電磁反作用力矩的影響。設渦輪葉片與軸線的夾角為θ，葉輪的平均半徑為r0，流體的流通面積為A0，流體流經葉輪相應半徑r0處的軸向流速為v0切向流速為vg，故有式中C——與葉輪參數、軸向流速分布有關的系數；——平均流速。（2）葉輪轉速的測量在渦輪流量計中，葉輪的轉速是通過

5、磁電轉換的原理來測量的，輸出信號為代表轉速的脈沖頻率信號。磁電裝置中的永久磁鋼上繞有線圈，當葉片轉動經過永久磁鋼的頂部時，因葉片為導磁材料而改變原磁路的磁阻，從而使磁通發(fā)生變化，故在線圈上感應出電勢信號。顯然電勢信號是脈動式的，其頻率為f=zn式中z——渦輪上的葉片數。式中——儀表常數。在一定時間間隔內對流量進行積分時，得累積的總流量為：式中N——在t1到t2時間間隔內流過QV流體時輸出的脈沖數。儀表常數ζ的意義為單位體積流量輸出的脈沖數。從理論上說，在一定條件（流體性質、狀態(tài)、變送器結構、流量一定

6、）下，ζ是一個常數。當上述條件變化時，ζ值也隨之變化。這是因為上述條件都將能影響到式中的參數C。在前述qV～n關系推導的前提條件中，流體的粘滯阻力將會影響流通截面A0上的流速分布，這種影響也表現為C的變化。從理論上研究各種因素對C的影響較為復雜，對于渦輪流量計，反映C值變化的是儀表常數ζ，它是根據實際情況標定的，而且在使用的范圍內按實際標定出的ζ值是常值。下圖是儀表常數ζ隨Re變化的特性曲線。實際上，渦輪流量計出廠時。ζ值由廠家根據適用的流體標定給出。（二）磁電轉換器磁電

7、轉換器是把渦輪的轉速轉換成電氣頻率信號的裝置，它由磁電感應裝置和前置放大器組成。轉速一頻率轉換是一種磁阻式磁電感應轉換方式。感應裝置安裝在管道外部殼體上，它是由永久磁鋼和感應線圈組成，正對下部的轉動渦輪。渦輪轉動時，當葉片轉到永久磁鋼的正下方時，磁路的磁阻最??；當葉片轉過時，磁阻變大。由于磁阻的變化，所以磁路中的磁通發(fā)生變化，因此在線圈中感應出電勢。其電勢是脈動電勢，頻率f=zn。感應出的電勢信號比較微弱，經置于轉換器之中的前置放大器放大后輸出。二、流量指示積算器流量指示積算器是渦輪流量計的顯示

8、器。它完成瞬時流量的顯示和總量顯示。它的電路主要有兩部分：瞬時流量顯示電路和總量顯示電路。渦輪流量計的這種顯示器，實際上是一個脈沖頻率測量和計數的儀表，它將渦輪變送器輸出的單位時間內的脈沖數和一段時間內的脈沖總數按瞬時流量和累積流量顯示出來。這類顯示儀表的類型很多，在儀表設計中可根據實際需要靈活選用。下圖是一種顯示儀表的工作原理方框圖。儀表由整形電路、頻率—電壓變換電路、儀表常數除法運算電路、電磁計數器和自動回零電路、機內振蕩器和電源等部分組成。顯示儀表工作原理方框圖