流量測量教學教材.ppt

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1、流量測量（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(jīng)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(shù)、軸向流速分布有關的系數(shù)；——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(jīng)過永久磁

2、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(shù)。式中——儀表常數(shù)。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(shù)。儀表常數(shù)ζ的意義為單位體積流量輸出的脈沖數(shù)。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）下，ζ是一個常數(shù)。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(shù)C。在前述qV～n關系推導的前提條件中，流體的粘滯阻

3、力將會影響流通截面A0上的流速分布，這種影響也表現(xiàn)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(shù)ζ，它是根據(jù)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(shù)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(jù)適用的流體標定給出。（二）磁電轉換器磁電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

4、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(jīng)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(shù)的儀表，它將渦輪變送器輸出的單位時間內的脈沖數(shù)和一段時間內的脈沖總

5、數(shù)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(jù)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(shù)除法運算電路、電磁計數(shù)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第三節(jié)??????轉子流量計轉子流量計是工業(yè)生產(chǎn)過程中應用較為廣泛的一類流量計。它又稱浮子流量計、恒壓降變截面流量計。按錐形管材料的不同可分為玻璃管轉子流量計和金屬管轉子流量計。玻璃管轉子流量計耐壓能力低，一般為就地直讀式。金屬管轉子流量計耐壓能力高，一般有就地指示型和信號遠

6、傳型。轉子流量計適用于多種介質的流體（氣體、液體），在火電廠中，常用于化學水處理過程的水流量測量和鍋爐點火過程控制中的輕油油量測量。它特別適用于小管徑，低雷諾數(shù)的中小流量測量。一、玻璃管轉子流量計（一）結構組成玻璃管轉子流量計主要由錐形管、轉子兩部分組成。玻璃管轉子流量計1—罩殼；2—玻璃錐管；3—浮子4—密封填料；5—連接法蘭（二）工作原理及流量公式浮子處于錐形管中，相當于通流面積A0可變的節(jié)流件。流體流經(jīng)節(jié)流件所產(chǎn)生的差壓與體積流量的關系如下：式中α——與浮子形狀、尺寸等有關的流量系數(shù)。ρ——流體密度。當浮子處于力平衡情況下，差

7、壓對浮子產(chǎn)生向上的作用力加上流體對浮子的浮力，等于浮子的重力，即由此可知式中Af——浮子的有效面積。Vf——浮子體積。ρf，ρ——分別為浮子材料和流體的密度；g——當?shù)氐闹亓铀俣取ｓw積流量qV與通流面積A0之間的關系：考慮到錐度很小的錐形管中通流面積A0與浮子在管中的高度H近似成正比，即A0≈CH式中C——與圓錐管錐度有關的比例系數(shù)。因此可得體積流量與浮子高度的關系式：由上式可知，如果增大錐管長度H，增大錐度，可擴大儀表的量程，提高流量測量范圍。流量公式中的流量系數(shù)α與浮子的形狀以及流體的雷諾數(shù)等有關，對于一定的浮子形狀，當雷諾數(shù)

8、大于某一數(shù)值時，流量系數(shù)趨于一常數(shù)。因此，對于一定材料、形狀的浮子和一定密度的流體，雷諾數(shù)在低限雷諾數(shù)以上，就能得到體積流量和浮子位置之間的線性刻度關系。如圖4-9所示三種浮子的轉子流量計流量系數(shù)α與雷諾數(shù)的關系。1為旋轉式浮子，它的