传感器与检测技术第4章流量传感器

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1、第4章流量检测技术4.1概述4.2差压式流量计4.3容积式流量计4.4速度式流量计4.5质量式流量计4.6流量计的选用内容提要本章介绍了流量的基本概念，流量的检测方法，常用流量计的分类、性能和主要参数；重点讲述了压差式流量计、容积式流量计、速度式流量计的检测原理、主要特点及适用范围等；对压差式流量计的安装使用与容积式流量计的安装使用也作了一定的阐述，最后介绍了选用流量计应考虑的因素以及选型步骤。通过本章学习，要求掌握针对不同被测介质而选用对应流量计的方法和流量计的安装使用。4.1概述4.1.1流量检测基础流量，是指单位时间内流过管道某截面流体的体

2、积（称为体积流量）或质量（称为质量流量），在一段时间内流过的流体量就是流体总量，即瞬时流量对时间的积累。测量流量的计量器具称为流量计，通常由一次装置和二次仪表组成。一次装置安装于流体导管内部或外部，根据流体与一次装置相互作用的物理定律，产生一个与流量有确定关系的信号。一次装置又称为流量传感器。二次仪表接受一次装置的信号，并转换成流量输出信号或显示信号。由于用于流量测量的一次装置与二次仪表通常配套使用，所以将传感器与二次仪表通称为流量计。流量计的分类分为:瞬时流量计累积式流量计流量的计量单位体积流量的计量单位为米3/秒（m3/s）；质量流量的计量单

3、位为千克/秒（kg/s）；累积体积流量的计量单位为米3（m3）；累积质量流量的计量单位为千克（kg）。除这些计量单位外，工程上还使用米3/时（m3/h）、升/分（L/min）、吨/小时（t/h）、升（L）、吨（t）等作为流量计量单位。4.1.2流量的检测方法按测量对象划分:封闭管道用和明渠用两大类。按测量目的分:总量测量和流量测量其仪表分别称作总量表和流量表。按测量原理分:力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、原子物理学原理等。4.1.3流量计的分类表4-1常用流量计分类及性能4.1.4流量计的主要技术参数1.流量范围指流量计可测的最大流量与最

4、小流量的范围。2.量程和量程比流量范围内最大流量与最小流量值之差称为流量计的量程。最大流量与最小流量的比值称为量程比。3.允许误差和精度等级流量计在规定的正常工作条件下允许的最大误差，称为该流量计的允许误差。4.压力损失通常用流量计的进、出口之间的静压差来表示。4.2差压式流量计4.2.1节流式流量计4.2.2靶式流量计4.2.3转子流量计4.2.4差压式流量计标准节流装置的安装要求4.2.5差压式流量计的使用4.2.1节流式流量计节流式流量计：是在管道中安装某种节流元件，当流体流过节流元件时，产生压力差，通过测量压力差，就可实现流量的测量。节流

5、式流量传感器主要由节流装置和差压计（或差压变压器）和显示仪表。节流装置是流量敏感检测元件，是安装在流体流动的管道中的阻力元件，其直径比管径小。如孔板、喷嘴、文丘利管。节流装置的作用：把被测流体的流量转换成压差信号；压差计的作用:对压差进行测量并显示测量值；差压变送器的作用:能把差压信号传换为与流量对应的标准信号或气信号，以供显示、记录或控制。1.测量原理节流式流量计的工作原理示意如图4-1所示。图4-1节流流量计工作原理示意图静压：流体分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力；动压：流体流动时产生的压力，只要管道内流体流动就具有一定的动压；全压=静

6、压+动压孔板前后流体的速度与压力的分布图静压差的大小Δp与流过管道的流体体积流量QV之间的关系为（4-1）式中，α为实验方法所确定的流量系数；ε为流体膨胀校正系数（可压缩流体ε＜1，不可压缩流体ε＝1）；S0为节流装置收缩最厉害的截面面积（㎡）；ρ为流体密度（kg/m3）。2.主要特点优点:具有结构简单、牢固、工作可靠、性能稳定、准确度适中、价格便宜、使用方便；缺点：易受流体密度的影响，管道中有压力损失，只适用于对洁净流体的测量。3.适用范围广泛用于石油、化工、冶金、电力、轻纺等行业。适用于对液体、蒸汽、气体的流量测量。节流式流量计外形如图4-2

7、所示。图4-2节流式流量计外形4.2.2靶式流量计图靶式流量计1.测量原理（4-2）式中：QV为体积流量（m3/s）；β为直径比，β＝d/D；D为测量管内径（m）；d为靶直径（m）；ρ为流体密度（g/m3）；F为靶受到的力（N）；α为流量系数，由实验确定。2.主要特点靶式流量计与节流式相比具有结构简单，不需要安装引压管和其他辅助管件，安装维护方便和不易堵塞等特点；压力损失一般低于节流式流量计，约为孔板压力损失的一半。3.适用范围靶式流量计可用于测量液体、气体和蒸汽的流量，尤其可用于测量高粘度的液体。例如用于重油、沥青、含固体颗粒的浆液及腐蚀性介质

8、的流量测量。4.2.3转子流量计图4-5转子流量传感器测流量原理图1.工作原理转子在锥形管内的位置（高度）与被测流体的体积流量有关，他们