化工仪表。第四讲

转子流量计－－定压降式（速度式）流量计四、转子流量计节流装置对管径小于50mm、低雷诺数的流体的测量精度较低。而转子流量计则特别适于测量管径50mm以下管道的流量，测量的流量可小到每小时几升(L/h)。1.工作原理：（与差压式的区别）(1)结构：上阔下窄、垂直安装在管道上的锥形玻璃管内；在管内可上下自由运动的转子（像子弹、有旋转、圆盘和板式）。(2)分析：采用恒压降、变节流面积的测量方式；被测介质由玻璃管下端流入，对转子形成向上作用力F冲－“冲力”；上冲力：F冲=P1A－P2A=(P1-P2)A=△PA；A—转子最大截面积；下重力：转子自身重量在流体中形成的向下作用力(F重)净重力；F重=V·ρ1·g－V·ρ2·g=V·(ρ1-ρ2)·g；V—转子的体积；ρ1—转子的密度；ρ2—被测流体的密度；当流量一定，转子受力平衡，停留在某一高度不动时有如下等式成立：(P1-P2)A=V·(ρ1-ρ2)·g；分析：转子停留在某一高度时，这时转子上下压差相等。1.工作原理2.流量方程式在Δp一定的情况下，流过转子流量计的流量和转子与锥形管间环隙面积Ax有关。由于锥形管由下往上逐渐扩大，所以Ax是与转子浮起的高度h有关的。这样，根据转子浮起的高度就可以判断被测介质的流量大小，可用下式表示：AgVPPP)(2121AgVhPhQ2212)(22Ax=A1－A2=π(R2-r2)；R－高度h处锥形管截面半径；r－转子截面半径Rrh2.流量方程式结论：(1)在转子的任一停浮位置高度，其上下压差处处不变，所以说转子流量计是定压降式的（差压式是变压降式的流量计）。(2)流体流过转子和锥形管环隙时的“流速”处处相等；AgVu221)(2(3)流量Q是流通环隙Ax的函数，而Ax是转子停留高度h的函数，二者是近似线性关系。转子流量计是就地安装式仪表，不能远传变送；电远传式转子流量计则可以将反映流量大小的转子高度h转换为电信号，适合于远传，进行显示或记录。LZD系列电远传式转子流量计主要由流量变送及电动显示两部分组成。(1)流量变送部分：LZD系列电远传式转子流量计是用差动变压器进行流量变送。差动变压器的结构与原理如图3—28所示。3.电远传转子流量计3.电远传转子流量计根据铁心处在差动变压器线圈中的位置不同，次级线圈中产生的感应电势e1、e2不同。即u=e1–e2＜0,＝0,＞0.等不同情況，据此可確定铁心在线圈中的位置。3.电远传转子流量计若将转子流量计的转子与差动变压器的铁心连结起来，使转子随流量变化的运动带动铁心—起运动，那么，就可以将流量的大小转换成输出感应电势的大小。这就是电远传转子流量计的转换原理。(2)电动显示部分：图3—29所示是LZD系列电远传转子流量计的原理图。4.转子流量计指示值修正仪表厂为了便于成批生产转子流量计，是在工业基准状态(20℃，0.10133MPa)下用水或空气进行刻度（锥形管的刻度值）。(1)液体流量测量时的修正：测量液体的转子流量计，由于制造厂是在常温(200C)下用水标定的，AgVhQwwt)(20水的密度。；用水标定时的刻度流量wQ04.转子流量计指示值修正Qf－表示密度为ρf的被测介质实际流量；对一般液体介质来说，当温度和压力改变时，对密度影响不大。如果被测介质的粘度与水的粘度相差不大(不超过0.03Pa.s)，可近似认为φ是常数；AgVhQfftf)(2整理后得：fQffwtwftQKQQ)()(0KQ－表示修正系数；4.转子流量计指示值修正(2)气体流量测定时的修正:对于气体介质流量值的修正，除了被测介质的密度不同以外，被测介质的工作压力和温度的影响也较显著，因此对密度、工作压力和温度均需进行修正。转子流量计用来测量气体时，制造厂是在工业基准状态(293K，0.10133MPa绝对压力）下用空气进行标定的。对于非空气介质在不同于上述基准状态下测量时，要进行校正。当已知仪表显示刻度Q0，要计算实际的工作介质流量时，可按下式修正:4.转子流量计指示值修正式中Q1——被测介质的流量，Nm3/h；ρ1——被测介质在标准状态下的密度，kg/Nm3；ρ0——被测介质空气在标准状态下的密度1.293kg/Nm3）；p1——被测介质的绝对压力，MPa；p0——工业基准状态时的绝对压力（0.10133MPa）；T0——工业基准状态时的绝对温度（293K）；T1——被测介质的绝对温度，K；Q0——按标准状态刻度的显示流量值，Nm3/h；Kρ——密度修正系数；Kp——压力修正系数；KT——温度修正系数。001001101111QKKKQTTPPQTP4.转子流量计指示值修正如何改变转子流量计的量程：—只能改变转子的材料密度。例如：某产品的产量增加时，需要增大量程。转子材料密度变小，则量程缩小；反之则量程增大。转子的形状不得改变－可向原厂订购。转子流量计能不能测量不透明介质流量？转子流量计能不能测量流动方向向下的介质流量？椭圆齿轮流量计是属于容积式流量计的一种。它对被测流体的粘度变化不敏感，特别适合测量高粘度的流体（例如重油、聚乙烯醇、树脂等）、甚至糊状物的流量。1.工作原理椭圆齿轮流量计的测量部分是由两个相互啮合的椭圆形齿轮A和B、轴及壳体组成。椭圆齿轮与壳体之间形成测量室。椭圆齿轮流量计的流量信号有就地显示和远传显示两种。5.椭圆齿轮流量计（容积式）5.椭圆齿轮流量计（容积式）如图3—30(a)、(b)、(c)所示，椭圆齿轮转动了1／4周，其所排出的被测介质为一个半月形容积。所以、椭圆齿轮每转一周所排出的被测介质量为半月形容积的4倍。故通过椭圆齿轮流量计的体积流量Q为：Q＝4nV0式中n一椭圆齿轮的旋转速度；V0－半月形测量室容积。5.椭圆齿轮流量计（容积式）2．使用特点椭圆齿轮流量计基于容积式测量原理的，与流体的粘度等性质无关。因此适用于高粘度介质的流量测量。但在使用时注意被测介质中不能含有固体颗粒，更不能夹杂机械物，否则会引起齿轮磨损以至损坏。为此，椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器。椭圆齿轮流量计的结构复杂，加工制造较为困难，因而成本较高。如果因使用不当或使用时间过久，发生泄漏现象，就会引起较大的测量误差。6.其他流量计简介1.涡轮流量计在流体流动的管道内，安装一个可以自由转动的叶轮，当流体通过叶轮时，流体的动能使叶轮旋转。流体的流速越高，动能就越大，叶轮转速也就越高。在规定的流量范围和一定的流体粘度下，转速与流速成线性关系，因此，测出叶轮的转数，就可确定流过管道的流体流量或总量。特点：涡轮流量计安装方便，磁电感应转换器与叶片间不需密封和齿轮传动机构，因而测量精度高，可耐高压，静压可达50MPa。由于基于磁电感应转换原理．故反应快，可测脉动流量。输出信号为电频率信号，便于远传，不受干扰。1.涡轮流量计6.其他流量计简介2.电磁流量计当被测介质是具有导电性的液体介质时，可以应用电磁感应的方法来测量流量。。在一段用非导磁材料制成的管道外面，安装一对磁极N和S，产生磁场。当导电液体流过管道时，因流体切割磁力线而产生了感应电势（根据发电机原理）。感应电势的方向由右手定则判断，其大小由下式决定；BDvKEX'6.其他流量计简介3.旋涡流量计（涡街流量计）利用有规则的漩涡剥离现象来测量流体流量；漩涡发生体、（柱状物：圆柱或三角柱）、卡曼涡街。f=St·u/d；f－单侧漩涡产生频率、St－斯特劳哈尔系数4.质量流量计直接式：科氏力流量变送器（用相位差来反映质量流量）间接式：流速－密度补偿法：Q、ρ；差压－密度补偿法：ρQ2、ρ；差压－流速补偿法：ρQ2、Q。流量计的种类很多，除了以上介绍的几种流量计外，还有许多类型的流量计，例如靶式流量汁、堰式流量计等。涡街流量计质量流量计