測(cè)試技術(shù)11流量的測(cè)量

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1、第11章流量的測(cè)量MeasurementofFlow11.0序(Introduction)11.1容積式流量計(jì)(PositiveDisplacementFlowmeter)11.2壓差式流量計(jì)(DifferentialPressureFlowmeter)11.3流體阻力式流量計(jì)(FlowResistanceFlowmeter)11.4速度式流量計(jì)(SpeedFlowmeter)返回流體（包括液體和氣體，以及液體、氣體、粒狀固體兩者或三者之間的任意組合）的流量通常指單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面或明渠橫斷面的流體量。流體流量一般可分為體積流量qV和質(zhì)量

2、流量qm，它們之間的關(guān)系為式中：?為流體的密度。在某一段時(shí)間內(nèi)流體流量的總和，稱為總流量。工業(yè)上常用的流量計(jì)量?jī)x表按其工作原理大致可分為容積式、壓差式、流體阻力式和速度式流量計(jì)等幾大類。11.0序(Introduction)（a）（b）（c）11.1容積式流量計(jì)(PositiveDisplacementFlowmeter)12.1.1橢圓齒輪流量計(jì)(ovalgearedflowmeter)容積式流量計(jì)是利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分隔成單位體積，并進(jìn)行累加而計(jì)量出流體總量的儀表。如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)和比較新型的齒輪流量計(jì)等。結(jié)構(gòu)和

3、工作原理橢圓齒輪流量計(jì)主要部分是殼體和裝在殼體內(nèi)的一對(duì)相互嚙合的橢圓齒輪，它們與蓋板構(gòu)成了密閉的流體計(jì)量室，流體的進(jìn)出口分別位于兩個(gè)橢圓齒輪軸線構(gòu)成平面的兩側(cè)殼體上。流體進(jìn)入流量計(jì)時(shí)，由于進(jìn)出口壓力差?p＝p1－p2的存在，使得橢圓齒輪受到力矩的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)。流量計(jì)A、B兩輪交替帶動(dòng)，以橢圓齒輪與殼體間固定的月牙型計(jì)量室為計(jì)量單位，不斷地把入口處的流體送到出口。橢圓齒輪每轉(zhuǎn)一周所排流體的容積為固定的月牙型計(jì)量室容積V0的4倍。若橢圓齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)為n，則通過橢圓齒輪流量計(jì)的流量為易見，已知排量q值的橢圓齒輪流量計(jì)，只要測(cè)量出轉(zhuǎn)數(shù)n，便可確定通過流量計(jì)的

4、流量大小。容積式流量計(jì)(2/6)工作特性橢圓齒輪流量計(jì)借助于固定的容積來計(jì)量流量，與流體的流動(dòng)狀態(tài)及粘度無關(guān)。粘度變化會(huì)引起泄漏量的變化，影響測(cè)量精度。若保證加工精度，且各運(yùn)動(dòng)部件的配合緊密，使用中不腐蝕和磨損，測(cè)量精度可很高，一般為0.5%～1%，較好時(shí)可達(dá)0.2%。流量恒定時(shí)，橢圓齒輪在一周的轉(zhuǎn)速是變化的，但每周的平均角速度不變。橢圓齒輪的短軸與長(zhǎng)軸之比為0.5時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的脈動(dòng)率接近0.65。由于角速度的脈動(dòng)，測(cè)量瞬時(shí)轉(zhuǎn)速并不能表示瞬時(shí)流量，而只能測(cè)量整數(shù)圈的平均轉(zhuǎn)速來確定平均流量。大多數(shù)橢圓齒輪流量計(jì)的外伸軸都帶有測(cè)速發(fā)電機(jī)或光電測(cè)速盤

5、。同二次儀表相連，可準(zhǔn)確地顯示出平均流量和累積流量。橢圓齒輪流量計(jì)的缺點(diǎn)是對(duì)流體的清潔度要求較高。另外，齒輪容易磨損，特別是在流量計(jì)超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，磨損加劇，導(dǎo)致精度下降。容積式流量計(jì)(3/6)11.1.2腰輪齒輪流量計(jì)(rootsflowmeter)結(jié)構(gòu)和工作原理腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)同橢圓齒輪流量計(jì)類似，通過腰輪（轉(zhuǎn)子）與殼體之間所形成的固定計(jì)量室來實(shí)現(xiàn)，腰輪轉(zhuǎn)過一圈，排出四個(gè)固定計(jì)量體積的流體，只要記下腰輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)，就可得到被測(cè)流體的體積流量。其流量的計(jì)算公式與橢圓齒輪流量計(jì)相同。1—?dú)んw；2—軸；3—驅(qū)動(dòng)齒輪；4—腰輪；5—計(jì)量室容積式流量計(jì)(4

6、/6)工作特性腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)中，兩個(gè)腰輪轉(zhuǎn)子的加工精度和表面粗糙度要求較高，安裝時(shí)必須要保證兩腰輪軸線的平行度要求。普通腰輪流量計(jì)，隨著流量的增大，轉(zhuǎn)子角速度的波動(dòng)現(xiàn)象較嚴(yán)重，脈沖率約為0.22。對(duì)大流量的計(jì)量，往往都采用45o角組合腰輪，可大大減小轉(zhuǎn)子角速度的波動(dòng)，脈沖率可減小到0.027左右。由于腰輪流量計(jì)的驅(qū)動(dòng)是由專門的驅(qū)動(dòng)齒輪擔(dān)任，其磨損不影響測(cè)量精度，而與測(cè)量密切相關(guān)的只是腰輪，因此這種流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、適用性強(qiáng)等特點(diǎn),對(duì)于不同粘度的流體，均能夠保證精確的計(jì)量，一般精度可達(dá)±0.2％。容積式流量計(jì)(5/6)齒輪流量計(jì)輸出波

7、形11.1.3齒輪流量計(jì)(gearflowmeter)齒輪流量計(jì)在流量計(jì)殼體內(nèi)裝有齒輪狀轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子齒上沿圓周分布有磁體。當(dāng)流體進(jìn)入時(shí)推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在儀表殼體外的霍耳傳感器感應(yīng)到對(duì)應(yīng)的流量的磁脈沖信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為電脈沖后送出。其輸出電脈沖信號(hào)通常為相位差為90°的A、B兩路方波信號(hào)，通過四細(xì)分辨向電路處理后送計(jì)數(shù)器，即可獲得流量的大小和方向。齒輪流量計(jì)體積小、重量輕。測(cè)量時(shí)振動(dòng)噪聲小，可測(cè)量粘度高達(dá)10000Pa·s的流體。齒輪流量計(jì)測(cè)量精度高，一般可達(dá)±0.5％，經(jīng)非線性補(bǔ)償后甚至可達(dá)±0.1％～±0.05％。齒輪流量計(jì)工作原理圖((容積式流量

8、計(jì)(6/6)11.2壓差式流量計(jì)(DifferentialPressureFlowmeter)11.2.1壓差式流量計(jì)的計(jì)算公式壓差式流