中国石油大学化工检测仪表第五章 流量测量1.ppt

音速文丘利喷嘴的结构形状如图。当P/P0≤临界压力比(对空气为0.528)时，气体通过喷嘴喉部的流速达到当地音速，而且保持不变。称为临界流。 工作原理： 1 音速喷嘴气体流量标准装置（标准表法） 质量流量只与上游压力、温度有关，所以有利于提高其测量准确度。 负压法音速喷嘴气体标准装置：用8只不同规格的标准喷嘴并联，通过电磁阀根据流量大小选定不同的喷嘴组合，可产生255种不同流量。 石油大学音速文丘利喷嘴气体标准装置 标准喷嘴规格—流量对应关系 序号 规格 质量流量（g/s) 体积流量(m3/s) 1 Φ3 2 6 2 Φ4.2 4 12 3 Φ6 8 24 4 Φ8.5 16 48 5 Φ12 32 96 6 Φ17 64 192 7 Φ24 128 384 * * * * 以音速喷嘴作为标准表的一种标准表法的气体流量标准装置，属于传递气体流量的标准装置。 不确定度为0.2%、0.5% (k=2) ，适用于对多种气体流量计的检测和校准，可以检定质量流量计、速度式流量计、容积式流量计、转子流量计、差压式流量计或其它种类的流量计。 音速喷嘴气体标准装置分高压法和常压法两种。 4、漩涡频率的检测方法：超声式 当无漩涡时，接收到的声能为 当有漩涡时，接收到的声能为 交替的漩涡对声幅进行调制，超声幅度变化的频率就是漩涡的频率 优点 (1) 输出脉冲，频率与流量成正比，不受流体性质影响；可适用液体、气体和蒸气； (2) 量程比宽，可达（30:1～100:1）； (4)压损较小。 (5) 特别适合大口径（ 25～2700mm ）、大流量、雷诺数 ReD104流体测量。 (6) 因采用流体振动原理，安装地点应避免机械振动。 (3) 精度较高，液体：0.5～1.0，气体：1.0 ～ 2.5 气体 液体 蒸汽 缺点： (1) 因采用流体振动原理，安装地点应避免机械振动。 (2) 测量的是平均速度，需要直管段。 5.9.2. 旋进漩涡流量计 流体强迫振动 返回 旋进漩涡流量计工作示意图 Swirlmeter（Vortex Precession Flowmeter) 流体进入入口，叶片强迫流体进行旋转运动，于是在旋涡发生体中心产生旋涡流，旋涡流在文丘利管中旋进，到达收缩段突然节流使旋涡流加速，当旋涡流进入扩散段后，因回流的作用强迫进行旋进式二次旋转，称为漩涡进动现象： 涡流绕自身轴线旋转； 涡流轴线绕主流轴线旋转运动。 即：一种绕流动轴线旋转的旋涡流。 流体强迫振动 旋进漩涡流量计工作示意图 由于涡流进动运动，旋涡偏心旋转。管道截面切线方向的速度分量按进动频率周期性的变化。 切线方向发出与进动频率相同的压力脉冲，与流量成正比。 用一个（或两个）压电传感器测量压力变化频率。 特点 ： （1）特别适合于各类流速低、粘度大、密度小的介质的测量，如管道煤气、石油液化汽、天然气、氢气以及各类低流速液体 （2）有直管段要求，由于抗来流能力强，前后直管段长度比涡街流量计短。前5D,后1D； 优缺点基本上与涡街流量计类似。只是对涡街流量计的两个缺点有所改进。 但是，压力损失要比涡街流量计大得多旋进漩涡较大约为涡街的5~10倍） 。 第十节 涡轮流量计 1. 结构 涡轮：叶片由高导磁材料制成； 导流器：对流体导流并支承涡轮； 壳体：非导磁材料制成； 前置放大器：放大转换器输出的 电信号。 磁电感应转换器：产生与叶片转 速成正比的电信号； turbine flowmeter 阻力矩：①流体阻力矩T1 ②机械摩擦阻力矩T2 ③电磁系统阻力矩T3 流量恒定时: dω/dt=0，则 T =T1 + T2 + T3 涡轮以角速度ω作匀速旋转。 流量变化时: dω/dt≠0，涡轮作加速或减速旋转。 经一段时间达到新稳态。 稳态方程 2. 工作原理 涡轮运动方程为 动量矩守恒 J —涡轮的转动惯量； dω/dt —涡轮角加速度； T —推动转动的旋转力矩； Ti —阻碍旋转的各种阻力矩。 流量与脉冲频率的关系为： 经一段时间达到新稳态，涡轮以角速度ω作匀速旋转，与流速成正比： 转速的测量： 叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号。 3.特点 (1) 精度高，重复性好，0.1～0.5%，可作准确计量仪表。 (2) 反应迅速，可测脉动流量，线性关系。 (3) 输出频率信号，抗干扰能力强。 优点 （4) 量程比宽，中大口径可达40：1-10：1，小口径为6：1或5：1。 （5) 由于测量部件隔离，可用于高压。