《流量測量》PPT課件

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1、第四章流量測量第一節(jié)概述一、流體的流量流量的定義：流體流量是指單位時間內(nèi)流過管道或明渠某一截面流體的量，也稱為瞬時流量。在某一段時間間隔內(nèi)流過某一截面的流體的量稱為流過的總量，也稱作積分流量或累積流量?？偭砍缘玫娇偭康臅r間就稱為該段時間內(nèi)的平均流量。流體流量的表示：一般可分為質(zhì)量流量qm和體積流量qV。兩者之間滿足以下關(guān)系：在國際單位制中，qm的單位為kg/s，qV的單位為m3／s。二、流量測量方法1．容積法；2．速度法；3．質(zhì)量法三、流量測量系統(tǒng)流量測量系統(tǒng)一般由傳感器、信號傳輸、信號轉(zhuǎn)換裝置和

2、流量顯示及計算裝置四部分組成。傳感器感受流量Q的變化，Q可以是質(zhì)量流量qm或體積流量qV，其輸出為與流量有關(guān)的某個物理量，如差壓、速度等。信號轉(zhuǎn)換裝置將輸出量轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號，然后由顯示積算裝置直接顯示瞬時流量或?qū)λ矔r流量積分得到累積流量。四、流量計的校驗與標(biāo)定流量計的標(biāo)定是一件比較困難的工作，因為流量是質(zhì)量或體積對時間的導(dǎo)數(shù)，難以由定義直接做出流量單位的標(biāo)準(zhǔn)器。一般是在流量不變的前提下，使流體連續(xù)流入標(biāo)準(zhǔn)容器V中，精確測量流體流動的起止時間和流入容器的流體總量，用平均流量代替瞬時流量作為標(biāo)準(zhǔn)。因

3、此，在累積時間內(nèi)，必須保證流體流動高度穩(wěn)定，并且計時和計量都要足夠準(zhǔn)確。第二節(jié)渦輪流量計一、渦輪流量計的組成及測量原理渦輪流量計由兩部分組成：變送器和指示積算器。變送器完成將被測流量轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信號輸出，指示積算器接受變送器輸出的脈沖信號，將其轉(zhuǎn)換、放大、運算、邏輯計數(shù)，顯示瞬時流量和累積總量。渦輪流量計實質(zhì)上為一零功率輸出的渦輪機，其變送器主要由渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換器組成，結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。殼體和導(dǎo)流器由不導(dǎo)磁材料制成。導(dǎo)流器的作用是支承葉輪并導(dǎo)直流體的流動，以減少流體自旋及渦漩的干擾

4、。渦輪流量計結(jié)構(gòu)1—渦輪；2—支承；3—永久磁鋼；4—感應(yīng)線圈；5—殼體；6—導(dǎo)流器（1）流量一轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換原理當(dāng)渦輪處于勻速轉(zhuǎn)動的平衡狀態(tài)時，假設(shè)不計葉輪轉(zhuǎn)動的摩擦阻力、流體粘性阻力及感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流所引起的電磁反作用力矩的影響。設(shè)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(yīng)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(guān)的系數(shù)；——平均流速。（2）葉輪轉(zhuǎn)速的測量在渦輪流量計中，葉輪的轉(zhuǎn)速是通過

5、磁電轉(zhuǎn)換的原理來測量的，輸出信號為代表轉(zhuǎn)速的脈沖頻率信號。磁電裝置中的永久磁鋼上繞有線圈，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動經(jīng)過永久磁鋼的頂部時，因葉片為導(dǎo)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(yīng)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(nèi)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(nèi)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(zhì)、狀態(tài)、變送器結(jié)構(gòu)、流量一定

6、）下，ζ是一個常數(shù)。當(dāng)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(guān)系推導(dǎo)的前提條件中，流體的粘滯阻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(fù)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(biāo)定的，而且在使用的范圍內(nèi)按實際標(biāo)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(biāo)定給出。（二）磁電轉(zhuǎn)換器磁電

7、轉(zhuǎn)換器是把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電氣頻率信號的裝置，它由磁電感應(yīng)裝置和前置放大器組成。轉(zhuǎn)速一頻率轉(zhuǎn)換是一種磁阻式磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換方式。感應(yīng)裝置安裝在管道外部殼體上，它是由永久磁鋼和感應(yīng)線圈組成，正對下部的轉(zhuǎn)動渦輪。渦輪轉(zhuǎn)動時，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)到永久磁鋼的正下方時，磁路的磁阻最??；當(dāng)葉片轉(zhuǎn)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(yīng)出電勢。其電勢是脈動電勢，頻率f=zn。感應(yīng)出的電勢信號比較微弱，經(jīng)置于轉(zhuǎn)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

8、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(nèi)的脈沖數(shù)和一段時間內(nèi)的脈沖總數(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(shè)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(nèi)振蕩器和電源等部分組成。顯示儀表工作原理方框圖