安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用(4-6)

,*,第四章：常用的安全檢測方法,4.6,流量的測量,流量,流量,是指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量，通常流體流量有,體積流量,q,v,和,質(zhì)量流量,q,m,之分，它們之間的關(guān)系為,:,式中：,為流體的密度。 在某一段時間內(nèi)流體流量的總和，稱為,總流量,。,q,m,= ,q,v,4.6.1,容積式流量計,1,）橢圓齒輪流量計的結(jié)構(gòu)和工作原理,4.6,流量的測量,4.6.1,容積式流量計,1,）橢圓齒輪流量計的結(jié)構(gòu)和工作原理,橢圓齒輪每轉(zhuǎn)一周所排流體的容積為固定的月牙型 計量空間容積,V,0,的,4,倍。若橢圓齒輪 的轉(zhuǎn)數(shù)為,n,，則通過橢圓齒 輪流量計的流量為：,由此可知，已知排量,q,值的橢圓齒輪流量計，只要測量出轉(zhuǎn)數(shù),n,，便可確定通過流量計的流量大小。,4.6,流量的測量,4.6.1,容積式流量計,2,）橢圓齒輪流量計的工作特性,橢圓齒輪流量計是借助于固定的容積來計量流量的，與流體的流動狀態(tài)及粘度無關(guān)。,粘度變化會引起泄漏量的變化，泄漏過大將影響 測量精度。,橢圓齒輪流量計只要保證加工精度，保證使用中不腐蝕和磨損，便可得到很高的測量精度，一般情況下為,0.5,1%,，較好時可達(dá),0.2%,。,當(dāng)通過流量計的流量為恒定時，橢圓齒輪在一周的轉(zhuǎn)速是變化的，但每周的平均角速度是不變的。,4.6,流量的測量,4.6.2,壓差式流量計,4.6,流量的測量,4.6.2,壓差式流量計,實驗證明，流體流經(jīng)各種節(jié)流裝置時，其流速和壓力沿流動方向的分布情況是類似的。,4.6,流量的測量,4.6.2,壓差式流量計,式中：,a,流量系數(shù)；,流體壓縮系數(shù)。對不可壓縮流體，,=1,；對可壓縮流體，,<1,；,A,0,孔板的最小截面積。,4.6,流量的測量,4.6.2,壓差式流量計,因此，對于允許的凈壓力損失,d,p,較小時，可以采用噴嘴或文杜里管。在加工、安裝方面以孔板最方便也最便宜，而文杜里管最復(fù)雜價格也貴。所以在一般情況下，都采用孔板。,孔板的,dp,最大；,文杜里管由于內(nèi)表面呈流線型與流束趨向一致，所以凈壓損失,dp,最?。?噴嘴的,dp,值則介于兩者之間。,4.6,流量的測量,4.6.3,流體阻力式流量計,1,）轉(zhuǎn)子流量計,結(jié)構(gòu)簡單、直觀、壓力損失小、維修方便。,適用于測量通過管道直徑,D<150mm,的小流量，也可以測量腐蝕性介質(zhì)的流量。使用時流量計必須安裝在垂直走向的管段上，流體介質(zhì)自下而上地通過轉(zhuǎn)子流量計。,分析表明；轉(zhuǎn)子在錐 形管中的位置高度，與所通過的流量有著相互對應(yīng)的關(guān)系。,4.6,流量的測量,4.6.3,流體阻力式流量計,1,）轉(zhuǎn)子流量計,為了使轉(zhuǎn)子在在錐形管的中心線上下移動時不碰到管壁，通常采用兩種方法：,一是在轉(zhuǎn)子中心裝有一根導(dǎo)向芯 棒；,另一種是在轉(zhuǎn)子圓盤邊緣開有一道道斜槽。,4.6,流量的測量,4.6.3,流體阻力式流量計,2,）靶式流量計,4.6,流量的測量,4.6.3,流體阻力式流量計,流體流動給予靶的作用力大體可分成三個方面：,靶對流體流動的節(jié)流作用所產(chǎn)生的凈壓差,D,p,=,p,1,-,p,2,；,流體流動的動壓力,r,2,/2,；,流體的粘性摩擦力，這一項對于目前大多采用圓靶而言，可略去不計。,式中：,A,靶的受力面積，,m,2,；,流體的密度，,kg/m,3,；,流體的流速,k,1,，,k,2,比例系數(shù)；,K=k,1,+k,2,，靶上推力的比例系數(shù)。,2,）靶式流量計,4.6,流量的測量,4.6.3,流體阻力式流量計,2,）靶式流量計,由此得流速,：,則通過管道流體的流量為：,式中：,A,0,靶和管壁間的環(huán)形間隙面積，,m,2,，,A,0,=p(D,2,-d,2,)/4,；,D,管道內(nèi)徑為，,m,；,d,圓板靶外徑，,m,。,4.6,流量的測量,4.6.3,流體阻力式流量計,2,）靶式流量計,式中：,K,a,靶式流量計的流量系數(shù)；,靶的結(jié)構(gòu)參數(shù)。,4.6,流量的測量,4.6.4,測速式流量計,1,）渦輪流量計,4.6,流量的測量,4.6.4,測速式流量計,1,）渦輪流量計,當(dāng)流體通過流量計時，推動渦輪使其以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，此,轉(zhuǎn)速,是,流體流量,的函數(shù)。而裝在殼體外的非接觸式磁電轉(zhuǎn)速傳感器輸出脈沖信號的頻率與渦輪的轉(zhuǎn)速成正比。因此，測定傳感器的輸出頻率即可確定流體的流量。,如果忽略軸承的摩擦及渦輪的功率損耗，經(jīng)分析可知，通過流量計的流體流量,q,v,與傳感器輸出的脈沖信號頻率的關(guān) 系為：,式中：,f,輸出電脈沖信號的頻率，,Hz,；,x,儀表常數(shù)（頻率,流量轉(zhuǎn)換系數(shù)）。,4.6,流量的測量,4.6.4,測速式流量計,1,）渦輪流量計,儀表常數(shù),反映渦輪流量計的工作特性，它與流量計本身的結(jié)構(gòu)、流體的性質(zhì)和流體在渦輪周圍的流動狀態(tài)等因素有密切的關(guān)系。,流體溫度變化也影響,值，流體溫度升高時，,值也就減?。环粗?，溫度下降,值增大，一般每,10,，,值變化約為,0.05%,。,4.6,流量的測量,4.6.4,測速式流量計,2,）超聲波流量計,超聲波流量計是利用多普勒原理測量流量：,聲波在流體中傳播時，處在順流和逆流的不同條件下，其波速并不相同。,順流時，超聲波的傳播速度為在靜止介質(zhì)中的傳播速度,c,加上流體的速度,，即傳播速度為,(,c+,),；,逆流時，它的傳播速度為,(,c-,),。測出超聲波在順流和逆流時的傳播速度，求出兩者之差,(2),，就可求得流體的速度,。,4.6,流量的測量,4.6.4,測速式流量計,3,）電磁流量計,根據(jù)電磁感應(yīng)原理可知，在液體圓盤內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其大小為：,E =,BD,式中：,E,感應(yīng)電動勢；,B,磁感應(yīng)密度；,平均流速；,D,管道內(nèi)徑。,4.6,流量的測量,4.6.4,測速式流量計,3,）電磁流量計,流經(jīng)圓形導(dǎo)管的體積流量為被測介質(zhì)的平均流速與導(dǎo)管流通截面積的乘積。即,:,式中：,D,兩電極間距離（即導(dǎo)管直徑），,m,；,E,感應(yīng)電動勢，,V,；,B,磁感應(yīng)強(qiáng)度，,T,；,v,流體的流速，,m/s,。,上式可以改寫為,:,式中：,k,儀表的比例常數(shù)。,4.6,流量的測量,4.6.4,測速式流量計,3,）電磁流量計,特點(diǎn)：,輸出電信號與流量之間呈線性關(guān)系，便于儀表作等分刻度；,儀表的測量不受被測介質(zhì)的溫度、壓力、密度和粘度 以及流態(tài)的影響；,幾乎可適用于所有電導(dǎo)率大于,10,-5,W/cm,的導(dǎo)電性液體；,流速測量范圍可從每秒幾厘米至每秒十余米；,滿量程時流速可從,0.510m/s,內(nèi)變化；,口徑范圍可從幾毫米至幾米；,4.6,流量的測量,4.6.4,測速式流量計,3,）電磁流量計,變送器內(nèi)無活動部件，幾乎無壓力損失，并對安裝直管段要求不高；,儀表時滯小，能瞬時反應(yīng) 流量變化，可以測脈動流；,輸出信號的極性與磁場方向及流速方向有關(guān)，所以能用于鑒別流向，可測兩向流；,儀表便于清洗和消毒，便于維護(hù)， 且能輸出標(biāo)準(zhǔn)電信號以便于配套，可靠性高，使用壽命長。,4.6,流量的測量,