自动检测技术实用教程 教学课件 作者 周征 第4章 流量传感器.ppt

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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

2、，是指单位时间内流过管道某截面流体的体积（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。流量计的分类流量计可分为专门测量流体

3、瞬时流量的瞬时流量计和专门测量流体累积流量的累积式流量计。技术及测量仪表的发展，大多数流量计都同时具备测量流体瞬时流量和计算流体总量的功能。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就有封闭管道用和明渠用两大类。

4、按测量目的又可分为总量测量和流量测量，其仪表分别称作总量表和流量表。按测量原理分为力学原理、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

5、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

6、计则是对压差进行测量并显示测量值；差压变送器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。图标准节流元件(a)孔板(b)文丘里管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=静压+动压在管道中流动的流体具有动压能和静压能，在一定条件下这两种形式的能量可以相互转换，但参加转换的能量总和不变。用节流元件测量流量时，流体流过节流装置

7、前后产生压力差Δp(Δp=p1-p2)，且流过的流量越大，节流装置前后的压差也越大，流量与压差之间存在一定关系，这就是差压式流量传感器测量原理。孔板前后流体的速度与压力的分布图当充满管道的单相流体流经节流件时，由于流道截面突然缩小，流体就会在节流件处形成流束收缩，流体的平均速度加大，使动压力加大、而静压力减小，从而在节流装置前后形成静压差Δp＝pf－pb式中，pf为节流装置前的流体静压（N/㎡）；pb为节流装置后的流体静压（N/㎡）。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

8、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）。由式（4-1）可知，只要能够测得节流装置前后的静压差Δp，则可测得流体的体积流量QV，这就是节流式流量计的测量原理。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