《流量檢測儀表》課件

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1、4.7 其 它 流 量 計 轉 子 流 量 計 渦 輪 流 量 計 渦 街 流 量 計 彎 管 流 量 計 超 聲 波 流 量 計 沖 板 式 流 量 計 4.7.1 轉 子 流 量 計 又 稱 恒 壓 降 變 面 積 流 量 計 ， 適 用 于 中 小流 量 。檢 測 原 理 流 體 在 錐 形 管 中 自 下 而 上 流 動 ， 其 中的 浮 子 （ 轉 子 ） 將 穩(wěn) 定 在 某 一 個 位 置 。 2 0 SS SAgCAQ A0 環(huán) 狀 流 通 面 積 ；AS 浮 力 面 積 （ 最 大 ） 信 號 轉 換 轉 子 流 量 計 根 據 顯 示 方 式 的 不 同 可 分 為 兩 類

2、： 直 接 指 示 型 的 轉 子 流 量 計 電 遠 傳 轉 子 流 量 計 LZ系 列 金 屬 管 浮 子 流 量 計 轉 子 流 量 計 的 特 點 主 要 適 用 于 中 小 管 徑 、 較 低 雷 諾 數(shù) 的 中 小 流量 的 檢 測 ； 結 構 簡 單 ， 使 用 方 便 ， 工 作 可 靠 ， 儀 表 前 直管 段 長 度 要 求 不 高 ； 基 本 誤 差 約 為 儀 表 量 程 的 1 2%， 量 程 比可 達 10 1； 易 受 工 作 介 質 密 度 ， 粘 度 ， 純 凈 度 等 影 響注 意 節(jié) 流 孔 板 與 轉 子 的 區(qū) 別 ： a.恒 壓 降 b.變 截 面

3、4.7.2 渦 輪 流 量 計渦 輪 流 量 計 是 從 葉 輪 流 量 計 （ 水 表 ） 基 礎 上 發(fā) 展 起 來 的 ；當 流 體 流 經 渦 輪 時 ， 由 于 流 體 的 沖 擊 作 用 ， 將 使 渦 輪 發(fā) 生 旋 ， 轉 動 的 頻 率 與 流 量 等 相 關 ；測 量 出 葉 輪 的 轉 速 或 頻 率 ， 就 可 確 定 流 過 管 道 的 流 體 流 量 和 總 量 。渦 輪 流 量 計 主 要 由 渦 輪 、 導 流 器 、 磁 電 感 應 轉 換 器 、 放 大 與 信 號 變 換 。磁 電 感 應 轉 換 器 是 將 渦 輪 轉 換 成 電 脈 沖 數(shù) ， 這 是

4、 渦 輪 流 量 計 的 關 鍵 部 分 。葉 輪 用 磁 性 的 不 銹 鋼 做 ， 管 道 外 裝 上 傳 感 器 ， 它 由 磁 鋼 和 線 圈 組 成 。 當葉 片 轉 動 時 周 期 也 改 變 檢 測 器 中 磁 路 的 磁 阻 ， 使 通 過 感 應 線 圈 的 磁 通 量 隨之 變 化 。 這 樣 ， 在 感 應 線 圈 的 兩 端 即 感 應 出 脈 沖 信 號 。 渦 輪 流 量 傳 感 器 結 構 示 意 圖 1、 一 個 設 計 和 加 工 精 良 的 渦 輪 轉 子2、 流 體 推 動 渦 輪 轉 子3、 一 副 電 磁 脈 沖 發(fā) 生 器 精 度 較 高 0.5級

5、， 常 作 標 準 表 。 量 程 比 較 大 10： 1。 適 用 于 清 潔 介 質 （ 一 般 要 裝 過 濾 器 ） 。 周 圍 不 能 有 強 磁 場 。 介 質 的 密 度 、 粘 度 變 化 對 測 量 結 果 有 影 響 。 反 應 迅 速 ， 可 測 脈 動 流 量 。 渦 輪 流 量 計 4.7.3 渦 街 流 量 計 渦 街 流 量 計 也 稱 漩 渦 流 量 計 漩 渦 流 量 計 有 兩 種 ： 一 種 是 應 用 自 然 振 蕩的 卡 門 漩 渦 列 原 理 而 制 成 的 稱 為 卡 門 漩 渦流 量 計 ； 另 一 種 是 應 用 強 迫 振 蕩 的 漩 渦 旋

6、進 原 理 而 制 成 的 稱 為 旋 進 式 漩 渦 流 量 計 60年 代 末 期 發(fā) 展 起 來 的 一 種 較 新 的 流 量 測量 技 術 。 一 、 檢 測 原 理 渦 街 流 量 計 實 現(xiàn) 流 量 測 量 的 理 論 基 礎 是 流 體力 學 中 著 名 的 “ 卡 門 渦 街 ” 原 理 。 若 在 流 體 中 垂 直 于 流 向 放 置 一 個 圓 柱 體 或 棱柱 體 ， 在 它 下 游 兩 側 就 會 交 替 出 現(xiàn) 漩 渦 ， 兩側 漩 渦 的 旋 轉 方 向 相 反 ， 并 輪 流 地 從 柱 體 上分 離 出 來 ， 這 兩 排 平 行 的 非 對 稱 的 漩 渦

7、 列 稱為 卡 門 渦 街 。 漩 渦 發(fā) 生 體 是 漩 渦 流 量 計 的 核 心 。 漩 渦 發(fā) 生體 的 形 狀 主 要 有 圓 柱 形 、 方 柱 形 和 三 角 柱 形 ，也 有 組 合 式 的 。 卡 門 渦 街l h圓 柱 體 后 漩 渦 發(fā) 生 的 頻 率 為 ： )/()/( 1 mdVSdVSf tt V1、 V分 別 為 圓 柱 體 兩 側 的 流 體 速 度 和 管 道 流 體 的 平 均 流 速 ： m/s； d 圓 柱 體 直 徑 ， m；m 管 道 流 體 的 平 均 流 速 與 圓 柱 體 兩 側 流 速 之 比 。 m V / V1；fSdAQ t )5.1

8、1)(/(0 如 采 用 三 角 柱 體 作 為 旋 渦 發(fā) 生 體 ， 其 迎 流 面 的 邊 長 或 寬度 為 d， 流 體 的 體 積 流 量 Q 為 ： 漩 渦 頻 率 的 檢 測 有 很 多 ， 一 般 與 漩 渦 發(fā)生 體 形 狀 有 關 ： 熱 電 絲 圓 柱 體 熱 敏 電 阻 三 角 柱 壓 電 元 件 組 合 式 超 聲 波 檢 測 元 件 三 角 柱 渦 街 流 量 計 由 渦 街 流 量 傳 感 器 和 流 量 顯 示儀 表 兩 部 分 構 成二 、 漩 渦 頻 率 的 檢 測 在 三 角 柱 的 兩 側 面 各 有 相 同 的 彈 性 金 屬 膜 片 ， 內 充 硅

9、油 ， 旋 渦引 起 的 壓 力 波 動 ， 使 兩 膜 片 與 柱 體 間 構 成 的 電 容 產 生 差 動 變 化 。其 變 化 頻 率 與 旋 渦 產 生 的 頻 率 相 對 應 ， 故 檢 測 由 電 容 變 化 頻 率可 推 算 出 流 量 。(1) 電 容 檢 測 法常 用 渦 街 頻 率 檢 測 方 法 ：在 三 角 柱 中 央 或 其 后 部 插 入 嵌 有 壓 電 陶 瓷 片 的 桿 ， 桿 端 為 扁 平 片 ，產 生 旋 渦 引 起 的 壓 力 變 化 作 用 在 桿 端 而 形 成 彎 矩 ， 使 壓 電 元 件 出現(xiàn) 相 應 的 電 荷 。 此 法 技 術 上 比

10、較 成 熟 ， 應 用 較 多 ， 已 有 系 列 化 產品 。 (2) 應 力 檢 測 法 (3) 熱 敏 檢 測 法 在 圓 柱 體 下 端 有 一 段 空 腔 ， 被 隔 板 分 成 兩 側 ， 中 心 位 置 有 一 根細 鉑 絲 ， 它 被 加 熱 到 比 所 測 流 體 溫 度 略 高 10 左 右 ， 并 保 持 溫度 恒 定 。 產 生 旋 渦 引 起 的 壓 力 變 化 ， 流 體 向 空 控 內 流 動 ， 穿 過空 腔 將 鉑 絲 上 的 熱 量 帶 走 ， 鉑 絲 溫 度 下 降 ， 電 阻 值 變 小 。 其 變化 頻 率 與 旋 渦 產 生 的 頻 率 相 對 應

11、， 故 可 通 過 測 量 鉑 絲 阻 值 變 化的 頻 率 來 推 算 流 量 。 (4) 超 聲 檢 測 法 在 柱 體 后 設 置 橫 穿 流 體 的 超 聲 波 束 ， 流 體 出 現(xiàn) 旋 渦 將 使 超 聲 波 由于 介 質 密 度 變 化 而 折 射 或 散 射 ， 使 收 到 的 聲 信 號 產 生 周 期 起 伏 ，經 放 大 得 到 相 應 于 流 量 變 化 的 脈 沖 信 號 。 渦 街 頻 率 的 檢 測 方 法 （ 熱 阻 絲 ） 圓 柱 體 表 面 開 有 導 壓 孔 ， 與 圓 柱 體 內 部 空 腔 相 通 空 腔 由 隔板 分 成 兩 部 分 ， 在 隔 板

12、的 中 央 部 分 有 小 孔 ， 在 小 孔 中 裝 有 檢 測流 體 流 動 的 鉑 電 阻 絲 三 、 渦 街 流 量 計 的 選 用 渦 街 流 量 計 適 用 于 測 量 液 體 、 氣 體 、 蒸 汽 的 單 相 介 質 流 量 ， 滿 管 式 渦 街 流 量 計 管 徑 范 圍 25mm 250mm 插 入 式 管 徑 范 圍 250 2000mm。 主 要 技 術 性 能 是 ： 雷 諾 數(shù) 范 圍 2 104 7 106， 介 質 溫 度 40 +300 ， 介 質 壓 力 0 2.5Mpa， 介 質 流 速 ： 空 氣 5 60 m/s， 蒸 汽 6 70 m/s， 水 0

13、.4 7m/s， 渦 街 流 量 計 的 特 點精 度 高 0.2 1.0%。量 程 比 100： 1 20： 1。幾 乎 不 受 流 體 性 質 變 化 的 影 響結 構 簡 單 。頻 率 輸 出 ， 便 于 數(shù) 字 化 測 量 ， f與 v成 正 比 。 渦街流量計 4.7.4 彎 管 流 量 計 流 體 流 過 彎 曲 管 道 時 ， 因 流 向 改 變 ， 產 生 慣性 離 心 力 ， 彎 管 外 側 壓 力 Pg， 會 高 于 其 內 側的 壓 力 Pd， 形 成 壓 差 P(P Pg Pd) 原 理 20.12645 /Q C D P 20.12645M C D P 流 量 實 用

14、 方 程 為 下 ： 或 彎管流量計屬于差壓式流量測量系統(tǒng)，是利用流體離心力原理測量管道內介質流量的儀表，可用于測量氣體（焦爐煤氣、高爐煤氣等干濕氣體），蒸汽，液體各種介質。彎管流量計由傳感器，轉換器壓差變送器及一些管道閥門組成，當流量測量需要溫度、壓力補償時還應配備壓力變送器、溫度變送器。彎管流量計測量范圍寬，重現(xiàn)性精度高，無附加壓力損失，現(xiàn)場免維護，運行費用低，可實現(xiàn)溫 壓實時補償。MLW-2000系 列 彎 管 流 量 計 4.7.5 超 聲 波 流 量 計 聲 波 在 靜 止 流 體 中 的 傳 播 速 度 與 流 動 流 體 中的 傳 播 速 度 不 同 。 超 聲 波 的 接 收

15、和 發(fā) 射 稱 換 能 器 ， 換 能 器 既 可兼 作 聲 波 的 收 和 發(fā) ， 也 可 以 分 開 進 行 。 當 前 封 閉 管 道 用 USF主 要 是 傳 播 時 間 法 和多 普 勒 效 應 法 F1發(fā) 射 的 超 聲 波 先 到 達 T1 1) 頻 率 差 法 F1、 F2 是 完 全 相 同 的 超 聲 探 頭 ， 安 裝 在 管 壁 外 面 ， 通 過電 子 開 關 的 控 制 ， 交 替 地 作 為 超 聲 波 發(fā) 射 器 與 接 收 器 用 。 首 先由 F1發(fā) 射 出 第 一 個 超 聲 脈 沖 ， 它 通 過 管 壁 、 流 體 及 另 一 側 管 壁被 F2接 收

16、 ， 此 信 號 經 放 大 后 再 次 觸 發(fā) F1的 驅 動 電 路 ， 使 F1發(fā) 射第 二 個 聲 脈 沖 。 緊 接 著 ， 由 F2發(fā) 射 超 聲 脈 沖 ， 而 F1作 接 收 器 ，可 以 測 得 F1的 脈 沖 重 復 頻 率 為 f1。 同 理 可 以 測 得 F2的 脈 沖 重 復頻 率 為 f2。 順 流 發(fā) 射 頻 率 f1與 逆 流 發(fā) 射 頻 率 f 2的 頻 率 差 f與 被測 流 速 v成 正 比 。 F 2F1 此 法 是 通 過 測 量 順 流 和 逆 流 時 超 聲 脈 沖 的 重 復 頻 率 差 去測 量 流 速 。 在 單 通 道 法 中 脈 沖 重

17、 復 頻 率 是 在 一 個 發(fā) 射 脈 沖 被 接收 器 接 收 之 后 ， 立 即 發(fā) 射 出 一 個 脈 沖 ， 這 樣 以 一 定 頻 率 重 復 發(fā)射 ， 對 于 順 流 和 逆 流 重 復 發(fā) 射 頻 率 為 ： 多 普 勒 效 應 是 當 聲 源 和 目 標 之 間 有 相 對 運 動 ， 會引 起 聲 波 在 頻 率 上 的 變 化 ， 這 種 頻 率 變 化 正 比 于 運 動的 目 標 和 靜 止 的 換 能 器 之 間 的 相 對 速 度 。2） 多 普 勒 法 多 普 勒 法 是 利 用 聲 學 多 普 勒 原 理 確 定 流 體 流 量 多 普 勒 效 應 是 奧 地

18、 利 物 理 學 家 Christian Doppler 1842年 發(fā) 現(xiàn) 的 ， 通 過 運 動 火 車 的 鳴 笛 聲 音 的 高 低 與 火車 的 速 度 有 關 系 當 單 色 光 束 入 射 到 運 動 體 上 某 點 時 ， 光 波 在 該 點 被 運動 體 散 射 ， 散 射 光 頻 率 與 入 射 光 頻 率 相 比 ， 產 生 了 正 比 于物 體 運 動 速 度 的 頻 率 偏 移 ， 稱 為 多 普 勒 頻 移 。 例 ： 多 普 勒 流 量 計 測 污 水 管 道 內 的 流 體 流 量 ， 若 流 體 流 速 為12， 發(fā) 送 的 聲 波 和 流 體 的 流 向 夾

19、 角 為 45 ， 發(fā) 射 波 的 頻 率 為1MH z， 超 聲 波 在 水 中 的 速 度 為 1482， 求 發(fā) 射 和 接 收 信 號 之 間的 頻 率 差 ？ 1sin2 fcvf 已 知 ： 流 體 的 流 速 （ 可 視 為 散 射 質 點 的 流 速 ） ，發(fā) 射 和 接 收 聲 波 與 流 體 的 流 動 方 向 的 夾 角 ， 超 聲 波在 靜 止 水 中 的 傳 播 速 度 ， ， 發(fā) 射 超 聲 波 的 頻率 。 故 多 普 勒 超 聲 波 流 量 計 的 頻 移 為 smv /12 45smc /1482Hzf 61 101 f1620010000001482 45s

20、in122 f Hz解 多 普 勒 超 聲 波 流 量 計 的 頻 移 公 式 為 直 式 安 裝 斜 插 式 安 裝 多 普 勒 流 量 計 4.7.6 沖 量 式 質 量 流 量 計 沖 量 式 質 量 流 量 計 用 于 測 量 自 由 落 下 的 固 體 粉 料 的 質量 流 量 。 沖 量 式 流 量 計 由 沖 量 傳 感 器 及 顯 示 儀 表 組 成 。 沖量 傳 感 器 感 受 被 測 介 質 的 沖 力 ， 經 轉 換 、 放 大 等 處 理 后 輸出 與 質 量 流 量 成 比 例 的 標 準 信 號 ， 其 工 作 原 理 如 圖 所 示 。 1沖 板 ； 2沖 板 軸 ；3物 料 ； 4輸 送 機