德國E+H渦街流量計,德國E+H超聲波流量計,E+H流量計/39529839/39529830：單榮兵
E+H流量計間接式流量測量方法,， 般是采用體積流量計和密度計或兩個不同類型 的體積流量計組合，實現(xiàn)流量的測量,。常見的組合方式主要有 3 種,。 （1）節(jié)流式流量計與密度計的組合 由前述知，節(jié)流式流量計的差壓信號 ?P 正比于 ρqv ,，如圖 1 所示,，密度計 2 連續(xù)測量出流體的密度 ρ ，將兩儀表的輸出信號送入運算器進行必要運算處理,， 即可求出流量為 （1-1） 靶式流量計的輸出信號與 ρqv 也成正比關系,， 故同樣可按上述方法與密度計組合 2 構成流量計,。密度計可采用同位素,、超聲波或振動管式等連續(xù)測量密度的儀 表,。 圖 1 節(jié)流式流量計與密度計組合 （2）體積流量計與密度計的組合 如圖 2 所示,， 容積式流量計或速度式流量計,， 如渦輪流量計、 電磁流量計等,， 測得的輸出信號與流體體積流量 qv 成正比，這類流量計與密度計組合,，通過乘 法運算，即可求出流量為 （1-2） （3）體積流量計與體積流量計的組合 如圖 3 所示,，德國E+H渦街流量計,德國E+H超聲波流量計,E+H流量計/39529839/39529830：單榮兵
 這種流量檢測裝置通常由節(jié)流式流量計和容積式流量計或 速度式流量計組成，它們的輸出信號分別正比于和通過除法運算,，即可求出 流量為 （1-3） 圖 2 體積流量計和密度計組合 圖 3 節(jié)流式流量計和其他體積流量計組合 除上述幾種組合式流量計外,，在工業(yè)上還常采用溫度、壓力自動補償式 流量計,。由于流體密度是溫度和壓力的函數(shù),，而連續(xù)測量流體的溫度和壓力 要比連續(xù)測量流體的密度容易，因此,，可以根據(jù)已知被測流體密度與溫度和壓力 之間的關系,，同時測量流體的體積流量以及溫度和壓力值，通過運算求得流 量或自動換算成標準狀態(tài)下的體積流量,。 但這種測量方式不適合高壓或溫度變化 范圍大的情形,，因為在此條件下自動補償檢測出來的溫度、壓力很困難,。 2．直接式流量計 直接式流量計的輸出信號直接反映流量,，其測量不受流體的溫度、 壓力,、密度變化的影響,。直接式流量計有許多種形式。 （1）熱式流量計 熱式流量計的基本原理是利用外部熱源對管道內的被測流體加熱,， 熱能 隨流體起流動,，通過測量因流體流動而造成的熱量（溫度）變化來反映出流體 的流量,。 如圖 4 所示，在管道中安裝個加熱器對流體加熱,，并在加熱器前后的對稱 點上檢測溫度,。設 c p 為流體的定壓比熱， ?T 為測得的兩點溫度差,，則根據(jù)傳熱 規(guī)律,，對流體的加熱功率 P 與兩點間溫差的關系可表示為 （1-4） 由上式可寫出流量的方程式 （1-5） 圖 4 熱式流量計結構示意圖 當流體成分確定時，流體的定壓比熱為已知常數(shù),。因此由上式可知,，若保持 加熱功率 P 恒定，則測出溫差 ?T 便可求出流量,；若采用恒定溫差法,，即保 持兩點溫差 ?T 不變，則通過測量加熱的功率 P 也可以求出流量,。由于恒定 溫差法較為簡單,、易實現(xiàn)，所以實際應用較多,。這種流量計多用于較大氣體流量 的測量,。 德國E+H渦街流量計,德國E+H超聲波流量計,E+H流量計/39529839/39529830：單榮兵
為避免測溫和加熱元件因與被測流體直接接觸而被流體玷污和腐蝕， 可采用 非接觸式測量方法,，即將加熱器和測溫元件安裝在薄壁管外部,，而流體由薄壁管 內部通過。非接觸式測量方法,，適用于小口徑管道的微小流量測量,。當用于大流 量測量時，可采用分流的方法,，即僅測量分流部分流量,，再求得總流量，以擴大 量程范圍,。 圖 5 為熱式流量計的外觀圖,。 圖 5 熱式流量計外觀圖 （2）差壓式流量計 差壓式流量計是以馬格努斯效應為基礎的流量計， 實際應用中利用孔板 和定量泵組合實現(xiàn)流量測量,。 常見的有雙孔板和四孔板與定量泵組合兩種結 構。 雙孔板結構形式如圖 6 所示,， 在主管道上安裝結構和尺寸*相同的兩個孔 板 A 和 B,，在分流管道上裝置兩個流向相反、流量固定為 q 的定量泵,，差壓計連 接在孔板 A 入口和孔板 B 出口處,。設主管道體積流量為 q v ，且滿足 q > q v ，則由 圖可知,，流經孔板 A 的體積流量 q v ? q ,，流經孔板 B 的流量為 q v + q ，根據(jù)差壓 式流量測量原理,，孔板 A 和 B 處壓差分別為 （1-6） （1-7） 式中,， K 為常數(shù)； ρ 為流體的密度,。由上式可得 （1-8） 可見,，孔板 A、B 前后的壓差 ?p = p1 ? p 3 與流體流量 q m = ρq v 成正比,， 測出壓差 ?p 便可以求出流體流量,。 圖 6 雙孔板差壓式流量計結構原理圖 由于雙孔板流量計的定量泵流量必須大于主管道流量， 并且要用兩個定 量泵,，在主管道流量較大時比較困難,。因此，提出采用個定量泵和四個孔板組 合的改進方案,。如圖 7 所示,，從主管道流入的流量 q v 分成兩路，并在支路安裝 相同的孔板 A,、C 和 B,、D，兩個支路間安裝個定量泵,，流量為 q ,。設流過孔板 A 的體積流量為 q A ，流過孔板 B,、C,、D 的體積流量如圖 7 中所示。用與上述計算 相同的方法,，在 q > q v 時,，可求出如下關系 （1-9） 如果 q < q v ，則變成如下關系 （1-10） 可見,，四孔板與定量泵組合結構不論 q > q v 或 q < q v 均可測量,。 這種測量方法，適于測量液體的流量,，測量范圍為 0.5～250 kg/h,，量 程比為 20：1，測量準確度可達 0.5％,。 /39529839/39529830：單榮兵
7 四孔板差壓式流量計結構原理圖 （3）科里奧利流量計 科里奧利流量計（簡稱科氏力流量計）是種利用流體在振動管中流動 而產生與流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量流量的儀表,。 科氏力流量計結構有多種形式,，般由振動管與轉換器組成。振動管（測量 管道）是敏感器件,，有 U 形,、Ω 形、環(huán)形,、直管形及螺旋形等幾種形狀,，也有 用雙管等方式，但基本原理相同,。下面以 U 形管式的流量計為例介紹,。 圖 8 科氏力流量計測量原理 圖 8 所示為 U 形管式科氏力流量計的測量原理示意圖。U 形管的兩個開口端 固定,，流體由此流入和流出,。U 形管頂端裝有電磁激振裝置，用于驅動 U 形管,， 使其鉛垂直于 U 形管所在平面的方向以 O-O 為軸按固有頻率振動,。U 形管的振動 迫使管中流體在沿管道流動的同時又隨管道作垂直運動， 此時流體將受到科氏力 的作用,，同時流體以反作用力作用于 U 形管,。由于流體在 U 形管兩側的流動方向 相反，所以作用于 U 形管兩側的科氏力大小相等方向相反,，從而使 U 形管受到 個力矩的作用,，管端繞 R—R 軸扭轉而產生扭轉變形，該變形量的大小與通過流 量計的流量具有確定的關系,。因此,，測得這個變形量，即可測得管內流體的 流量,。 設 U 形管內流體流速為 u ,，U 形管的振動可視為繞 O-O 為軸的瞬時轉動，轉 動角速度為 ω 若流體為 m ,，則其上所作用的科氏力為 F = 2mω × u （1-11） 式中,， F 、 ω ,、 u 均為矢量,， ω 是按正弦規(guī)律變化的。 U 形管所受扭力矩為 M = F1r1 + F2 r2 = 2 Fr = 4mωur 式中 F1 = F2 = F = F ,， r1 = r2 = r 為 U 形管跨度半徑,。 因為流量和流速可分別寫為： qm = m / t ， u = L / t ,，式中 t 為時間,，則上 式可寫為 M = 4ω rLqm （1-13） （1-12） 設 U 型管的扭轉彈性模量為 K s ，在扭力矩 M 作用下,，U 型管產生的扭轉角為 θ ,。 故有 （1-14） 因此，由上兩式得 qm = K sθ 4ω rL （1-15） U 型管在振動過程中,， θ 角是不斷變化的,，并在管端越過振動位置 Z-Z 時達到zui大。若流量穩(wěn)定,，則此zui大 θ 角是不變的,。由于 θ 角的存在，兩直管端 P ,、 P2 將不能同時越過位置 Z-Z,，而存在時間差 ?t 。由于 θ 角很小,，設管端 1 在振動位置時的振動速度為 u p ,，（ u p = ω L ），則 ?t = 從而 2r sin θ 2rθ = up ωL （1-16） （1-17） 將上式代入式（1-15）,，得 （1-18） 對于確定的流量計,，式中的 K s 和 r 是已知的，故流量 qm 與時間差 ?t 成 正比,。 如圖 8 所示,， 只要在振動位置 Z-Z 處安裝兩個光電或磁電位移傳感器， 測出時間差 ?t ,，即可由式（1-18）求得流量,。 科氏力流量計能直接測得氣體、液體和漿液的流量,，也可以用于多相流 測量,，且不受被測介質物理參數(shù)的影響。測量精度較高,，量程比可達 l00：1,。 圖 9 為科里奧利流量計的外觀圖。 圖 9 科里奧利流量計外觀圖/39529839/39529830：單榮兵