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5流量检测仪表.ppt

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过程控制与自动化仪表,主讲教师:赵 跃,西安理工大学自动化与信息工程学院 信息与控制工程系,第四节流量的检测与变送,一 流量检测概述 二 容积式流量检测仪表 三 节流式流量检测仪表 四 旋涡式流量检测仪表 五 科氏质量流量计 六 电磁流量计 七 超声流量计,流量检测概述,一 流量的概念与单位在工业生产过程中,流体(水、油、空气或其它气体,蒸汽等)或物料(如桨料)等在一定时间内通过一定截面的管道的数量,叫做流量。它的单位可以根据不同的流量测量原理和实际需要有下列三种表示方法:1.体积流量qV(m3/h或L/m等)2.重量流量qG(N/h 或kgf/h ) 3.质量流量qM(kg/h),流量检测概述,1. 流量的基本概念:瞬时流量(单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量)与累积流量(某段时间内流过工艺管道某截面的流体总量),(2)重量流量:,流量检测概述,(3)质量流量:,2. 流量的检测方法,(1)体积流量检测方法:容积法(单位时间内排出流体的固定体积数)和速度法(管道内的平均流速乘以管道面积);,(2)质量流量检测法:间接法(体积流量乘以密度)和直接法(仪表直接测得)。,(4)标准状态(20℃、标准大气压)下的体积流量:,雷诺数,二 雷诺数雷诺数是一个衡量管内流体处于什么流动状态的无量纲参数。——流体的密度 ——管道内径——流体的动力学粘度 ——管道截面积,层流与紊流,三 层流与紊流1 雷诺数2400流体为紊流状态,非压缩流体的伯努利方程,四 非压缩流体的伯努利方程,返回,势能+动能=常量,容积式流量检测仪表,椭圆齿轮流量计与罗茨流量计,容积式流量计的工作过程,,椭圆齿轮流量计 罗茨流量计,容积式流量计检测精度高,在小流量测量上优势明显,可以做标准仪表使用。但是容积式流量计在使用中磨损的影响较大,不能测量含固态杂质的流体。,返回,节流式流量检测仪表,一 差压流量计,收缩系数(节流孔面积比),节流式流量检测仪表,一 差压流量计,收缩系数(节流孔面积比),差压流量计原理,由于流体的惯性存在缩流现象,所以要比 小一些,需要用缩流系数 来矫正,取,差压流量计实例,多种节流装置,节流装置除了孔板之外,还有喷嘴和文丘利管等。它们的压力损失比孔板小,但结构复杂,不易加工,因此仍以孔板最为实用。,差压流量信号的变送,1 软件非线性教正 2 硬件非线性教正,差压流量计的特点,1 以上各式均指液体介质,即不可压缩流体介质。而对于蒸汽或气体,也有类似的关系式。只是需要改写液体密度 为气体密度 并加入气体膨胀修正系数 。但在具体的应用条件下,这些参数都是不变的,所以归结为常系数K的一部分,2 使用中根据被测介质和节流装置的规格查表确定系数K,3 只有在雷诺系数达到104以上时系数K才为常数(这一条件适用于所有节流式流量检测仪表)加上信号的开方特性使这种流量检测方法在小流量时偏差较大。,4 由于差压流量计简单易行,适合于多种介质,而且检测方法与压力检测仪表通用,所以是目前应用比较广泛的一种流量检测方法。,返回,其他节流式流量计,由于转子(浮子)流量计的高度信号不易转换为电信号所以一般只做就地指示用。,二 转子(浮子)流量计,其他节流式流量计,靶式流量计的信号也需要开方后才为线性, 由于靶式流量计的测量精度不高一般只做有无介质流动的开关信号测量,三 靶式流量计,涡轮流量计,四 涡轮流量计,涡轮流量计,返回,旋涡式流量检测仪表,卡曼涡街流量计,当管道中的流体遇到横置的柱状障碍物时,就会产生有规律的旋涡序列,如图所示。旋涡成两列而且平行。,根据旋涡出现的频率测量介质流量,这就是旋涡流量计或称涡街流量计的基本思想。图中旋涡间距离为L,两列旋涡间距离为h,实验和研究表明,当h/L=0.281时,旋涡将是稳定的周期现象。,由于两列漩涡有如街区道路两旁的路灯,故又称“涡街”。因为卡曼首先发现,也叫作“卡曼涡街”。,卡曼涡街流量计,此时旋涡频率f与介质流速L之间的关系为,式中,V1为管道内障碍柱体两侧流速(m/s),d为障碍柱体迎流面最大宽度(m),St,为“斯待拉哈尔数”与障碍物形状以及雷诺数有关。其中,K为结构常数。所以,测出旋涡频率就能确定流量qv。,只要h/l=0.281,障碍柱体不管是圆柱、方柱,还是三角柱,旋涡均可产生稳定状态。此时St对圆柱、三角柱和方柱分别为0.21、0.16和0.17。对于方柱,在雷诺数=2xl04~7x106范围内St是常数;而在雷诺数=5xl03~2x104范围内St不是常数,但雷诺数与St有对应关系,所以仍可以给出流量qv的正确检测结果;柱体的正确设计有利于两列旋涡同步发生以便增加抗扰力。,返回,旋涡数量的检测,旋涡数量的检测,返
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