第一章第三节流量监测第二讲

电磁流量计在冶金生产过程中，大部分流体都具有导电性，所以引入电磁感应法来测量其流量。电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。可以测量各种腐蚀性介质：酸、碱、盐溶液以及带有悬浮颗粒的浆液。此流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量脉冲流量，而且线性较好，可以直接进行等分刻度。只能测量导电液体，因此对于气体、蒸气以及含大量气泡的液体，或者电导率很低的液体不能测量。由于测量管内衬材料一般不宜在高温下工作，所以目前一般的电磁流量计还不能用于测量高温介质。BDvEvDqv24kqvqDBEv4k是仪表常数当导电流体（相当于导体）在磁场中作垂直于磁场方向流动而切割磁力线时，在两电极上也会产生感应电势，其方向由右手定则判断，其大小为：因为，则电磁感应定律：电磁流量计的特点：测量导管中无可动部件，压力损失小，并可测含有杂物、悬浮物等流体的流量。只要流体导电，结果与流体的温度、压力、密度、粘度无关。反应速度快，可测脉动流量。主要缺点：⑴被测流体必须是导电的;⑵不能测量气体、蒸汽和石油制品等的流量⑶由于衬里材料的限制，一般使用温度为0～200℃；⑷因电极嵌装在测量导管上的，使工作压力限制(一般≤0.25MPa)电磁流量变送器的结构由测量管、极磁线圈和磁轭、电机、告饶信号调整机构、接线盒及外壳等组成。磁路系统：直流磁场简单，但使管道中的导电液体电解、电极极化，常采用交变磁场；按励磁绕组不同主要有两种结构：集中绕组和分组绕组式。测量管：材质要不导磁（防止磁力线被测量管短路）、低导电率、低导热率、具有一定强度；可选用不锈钢、玻璃钢、高强度塑料等材料。电极：测量感应电势衬里：直接接触被测介质，主要作用是增加测量管的耐磨与耐蚀性，防止感应电势被金属测量管管壁短路。外壳：一般用铁磁材料制成，它是保护励磁线圈的外罩，并可隔离外磁场的干扰。转换电路：流体流动产生的感应电势十分微弱，而且各种干扰因素的影响也很大，转换电路的目的是将感应电势放大并能抑制主要的干扰信号。电磁流量计的选用原则1.口径与量程的选择。最好使变送器的场合用量程能超过满量程的50%，以获得较高的测量精度。口径一般根据测量管内流体流速与水头损失的关系来确定的，流速以2~4m/s为最合适。2.工作压力的选择。并送器使用时压力必须低于规定的工作压力，目前变送器工作压力规格有：小于Φ50mm口径的为157×104Pa；Φ80~900mm口径的为980×104Pa；大于Φ1000mm口径的为58.9×104Pa3.温度的选择。被测介质的温度不能超过变送器衬里材料的允许温度。4.衬里材料及电极材料的选择。根据被测介质的物理化学性质来选择。电磁流量计的安装1.安装点要远离磁场、不能有震动；2.可以垂直安装也可以水平安装，最好垂直安装，并且介质流动方向是自上而下，保证介质充满测量管。水平安装时两电极处于同一水平面上，防止电极被沉淀沾污和被气泡吸附。3.干燥通风，避免雨淋、太阳直射及环境温度过高。4.变送器前后管道有时带有较大的杂散电流，一般要把管道和变送器外壳连接在一起，共同接地。靶式流量计靶式流量计是一种流体阻力式流量计。靶上流体作用力可以分为三部分：①流体对靶的直接冲击力，即流体的压力。②靶节流作用，在前后侧产生的压差。③流体对靶的黏滞摩擦力。当流量很大时，流体对靶的黏滞摩擦力可以忽略不计。因此流体作用在靶上的力主要取决于前两项，用动能来表示如下：FKAvvKAFd2d22式中，K：阻力系数，Ad：圆靶面积，ρ：流体重度，v：流体的平均速度设靶与管道间环形通面积为A0，测流通管道的流量为FKDvAQ2220d42d4）（FDK2dd22aKK1a其中为流量系数令直径比β=d/D带入上式中，则流量公式可以写成：FDKQ2)1(a式中，流量系数Ka是通过实验方法确定的，在大于极限雷诺数后，不随流量变化，为一常数。Ka与D、β靶的形状、加工精度（入口边缘的几何形状对其影响较大）以及靶的安装精度（同心度）有关。从上式流量基本方程式可以看出在被测流体的密度ρ，管道直径D，靶径d和流量系数Ka已知的情况下，只要测出靶上作用力F，便可以求出通过流体的流量Q靶式流量计的特点优点：结构简单，适于腐蚀性介质，脏污介质的流量测量，可以测量粘度较大和含有悬浮固体颗粒的介质缺点：压力损失较大。均速管流量计均速管流量计是根据皮托管测速原理发展起来的一种新型差压流量检测元件，它输出为差压信号，与测量差压的仪器仪表配套使用，可准确测量圆形管道、矩形管道中的多种液体、气体和蒸汽（过热蒸汽和饱和蒸汽）的流量，并以其精度高、压力损失小、安装方便等优点逐渐取代孔板和其它检测元件，在动力工业（包括核工业）、化学工业、石油和金属冶炼等工业中得到广泛应用。均速管流量计具有以下特点：1.压力损失小，能源损耗少，均速管的永久压力损失仅占差压的2~15%2.准确度高、稳定性好，长期使用准确度为±1%，稳定性为±0.1%；3.产品寿命长：在流体测量面均进行了耐磨处理，寿命可达5～10年4.可通过防堵吹扫装置，进行在线吹扫维护。5.开孔小、安装方便,直管段要求低,可在线带压安装和检修。涡街流量计在特定的流动条件下，一部分流体动能转化为流体振动，其振动频率与流速（流量）有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。1.概念：2.特点：1）输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实际体积流量成正比，它不受流体组分、密度、压力、温度的影响；2）测量范围宽，一般范围度可达10：1以上；3）精确度为中上水平；4）无可动部件，可靠性高；5）结构简单牢固，安装方便，维护费较低；6）应用范围广泛，可适用液体、气体和蒸气。3.涡街基本原理流体流经阻挡体或者是特制的元件时，产生了流动振荡，通过测定其振荡频率来反映通过的流量。4.涡街产生原理在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图所示。旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列，涡列的形成与流体雷诺数有关。卡曼涡街根据卡曼涡街原理，有如下关系式dvSft涡列频率斯特罗哈数涡列发生体两侧流体的平均流速涡列发生体迎流面的最大宽度tvSdfAvAq涡列发生体两侧的流通截面积A=πD2/4-----管道圆形面积体积流量斯特罗哈数St主要与漩涡发生体的形状和雷诺数有关，形状确定后，在一定雷诺数范围内St为常数。经过推导最后得出：f27.1-1dvt00）（SAAQ可以看出，当管道内径和圆柱体几何尺寸确定后，体积流量只与涡街产生的频率成正比，与流体的物理参数（温度、压力、密度、成分等）无关。故可以写成：Q=KfK=A0(d/St)(1-1.27β),称为仪表常数物质在1秒内完成周期性变化的次数叫做频率，常用f表示。频率是50Hz,也就是一秒钟内做了50次周期性变化。什么是频率？什么是雷诺数？简介：雷诺数（Reynoldsnumber）一种可用来表征流体流动情况的无量纲数，以Re表示，Re=ρvd/η，其中v、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为一特征长度。例如流体流过圆形管道，则d为管道直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流，也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。例如，对于小球在流体中的流动，当Re比“1”小得多时，其阻力f=6πrηv（称为斯托克斯公式），当Re比“1”大得多时，f′=0.2πr2v2而与η无关。