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1、1,油气储运自动化流量测量,2,涡街流量计,流体振动流量测量: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）有确定的比例关系涡街流量计旋进（旋涡进动）流量计射流流量计,3,流体振动流量计特点：,(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。,4,1.涡街流量计工作原理,卡曼涡街,5,旋涡的发生频率,式中，U1旋涡发生体两侧平均流速
2、（m/s）；Sr斯特劳哈尔数；d 旋涡发生体迎面宽度；m旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比。,管道内体积流量,流量计的仪表系数,（脉冲数/m3）,涡街流量计输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响,6,K与旋涡发生体、管道的几何尺寸、斯特劳哈尔数Sr有关，Sr 为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷诺数有关K在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。,斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线,7,2.涡街流量计结构,涡街流量计传感器转换器传感器旋涡发生体（阻流体）、检测元件、仪表表体；转换器前置放大器、滤波整形电路、DA转换电路、输出接口电路、端子、支架和防护罩,8,（1）旋涡发
3、生体,与仪表的流量特性（仪表系数、线性度、范围度等）和 阻力特性（压力损失）密切相关，要求如下：能控制旋涡在旋涡发生体轴线方向上同步分离；在较宽的雷诺数范围内，有稳定的旋涡分离点，保持 恒定的斯特劳哈尔数；能产生强烈的涡街，信号的信噪比高；形状和结构简单，便于加工、安装和组合；材质应满足流体性质的要求，耐腐蚀，耐磨蚀，耐温变；固有频率在涡街信号的频带外。,9,旋涡发生体,10,三角柱旋涡发生体,11,（2）检测元件,检测旋涡信号方式:用设置在旋涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧差压；旋涡发生体上开设导压孔，在导压孔中安装检测元件检测发生体两侧差压；检测旋涡发生体周围交变环流；检测旋涡发生体
4、背面交变差压；检测尾流中旋涡列。,12,旋涡发生体和检测方式一览表,13,（3）转换器,检测方式与前置放大器,转换器原理框图,14,（4）仪表表体,15,1.安装注意事项,涡街流量计对管道流速分布畸变、旋转流和流动脉动等敏感，对现场管道安装条件应充分重视，遵照生产厂使用说明书的要求执行。涡街流量计可安装在室内或室外。如果安装在地井里，有水淹的可能，要选用涎水型传感器。传感器在管道上可以水平、垂直或倾斜安装，但测量液体和气体时为防止气泡和液滴的干扰，安装位置要注意,16,混相流体的安装,17,涡街流量计对上、下游直管段长度的要求,18,2.使用注意事项,（1）现场安装完毕通电和通流前的检查 主管
5、和旁通管上各法兰、阀门、测压、测温 孔及接头应无渗漏现象；管道振动情况是否符合说明书规定；传感器安装是否正确，各部分电气连接是否 良好。,19,（2）接通电源静态调试 在通电不通流时转换器应无输出，瞬时流量指示为零，累积流量无变化，否则首先检查是否因信号线屏蔽或接地不良，或管道震动强烈而引入干扰信号。如确认不是上述原因时，可调整转换器内电位器，降低放大器增益或提高整形电路触发电平，直至输出为零。（3）通流动态调试关旁通阀，打开上下游阀门，流动稳定后转换器输出连续的脉宽均匀的脉冲，流量指示稳定无跳变，调阀门开度，输出随之改变。否则应细致检查并调整电位器直至仪表输出既无误触发又无漏脉冲为止。,20
6、,质量流量计,直接式：检测装置的输出信号可以直接表示质量流量的大小。间接式：通过检测两个以上有关质量流量的物理量，然后通过计算得出质量流量。,21,直接式质量流量计,直接式质量流量常用检测方法：差压式质量流量计、涡轮式质量流量计、动量式质量流量计、热式质量流量计、科里奥利式质量流量计等,22,1.热式质量流量计,利用传热原理，即流动中的流体与热源之间热量交换关系来测量流量，当前主要用于测量气体。热式流量仪表用得最多有两类：热分布式流量计（thenmaI prohIe fIowmeter）利用流动流体传递热量改变测量管壁温度分布的热传导分布效应。曾称量热式质量流量计；热式质量流量计利用热消散（冷
7、却）效应的金氏定律（King s Iaw），又由于结构上检测元件伸入测量管内，也称浸入型（immersion type）或侵入型（intrusion type）。,23,（1）热分布式热式质量流量计,热分布式质量流量计工作原理,1 流量传感器 2 绕组 3 测量管4 转换器 5 恒流电原 4 放大器,24,质量流量,cp 被测气体的定压比热容；A 测量管绕组（即加热系统）与周围环境热交换系统 之间的热传导系数；K仪表常数；T两组线圈平均温度差。,质量流量与绕组温度关系,25,测量管加热方式大部分产品采用两绕组或三绕组线绕电阻；除管外电阻丝绕组加热方式外还有利用管材本身电阻加热方式。测量管形状有
8、直管形，还有字形结构，为了获得良好的线形输出，必须保持层流流动，测量管内径D设计得很小而长度L很长，即有很大L/D比值，流速低，流量小。热分布式质量流量计按测量管内径分：细管型（也有称毛细管型）：测量管内径仅0.20.5mm，极易堵塞，适用于净化无尘气体。小型：只有直管型，内径为4mm；,26,（2）浸入式热式质量流量计,金氏定律的热丝热散失率表述各参量间关系,式中，H/L单位长度热散失率（J/mh）；T热丝高于自由流束的平均升高温度（K）；流体的热导率（J/hmK）；cV 定容比热容（J/kgk）；密度（kg/m3）；U 流体的流速（m/h）；d 热丝直径（m.）。,27,浸入式质量流量计,
9、28,温度差测量法 温度测量法,两温度传感器（热电阻）分别置于气流中两金属细管内，一热电阻测得气流温度T；另一细管经功率恒定的电热加热，其温度Tv高于气流温度，气体静止时Tv最高，随着质量流速U增加，气流带走更多热量，温度下降，测得温度差 T=Tv-T,29,消耗功率P和温度差T如式（）所示比列关系,E与所测气体物性如热导率、比热容、粘度等有关的系数，如果气体成分和物性恒定则视为常数。D与实际流动有关的常数。若保持T恒定，控制加热功率随着流量增加而增加功率，这种方法也称作“功率消耗测量法”。,上式变换成,30,（3）安装注意事项,热分布式：大部分可为任何姿势（水平、垂直或倾斜）安装，有些仪表只
10、要安装好后在工作条件压力、温度下作电气零点调整。大部分制造厂会对此就安装姿势影响和安装要求作出说明。应用于高压气体时传感器则选择水平安装，便于做到调零的零偏置。浸入式：大部分流量计性能不受安装姿势影响。在低流速测量时因受管道内气体对流的热流影响，使安装姿势显得重要。因此在低和非常低流速流动时要获得精确测量，必须遵循制造厂依据仪表设计结构而定的安装建议。,31,2.科里奥利质量流量计,利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。科里奥利质量流量计的特点：精度高、量程比大、动态特性好、无直管段要求、压力损失大等。,32,科氏力流量计测量
11、原理,科氏力流量计的测量原理是基于流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力。,质量流量,工作原理,33,科里奥利质量流量计,组成：流量传感器转换器（或流量计算机）,科里奥利质量流量传感器,34,（2）安装使用注意事项,流量传感器安装一般要求 按照制造厂规定的安装方法和趋避禁止事项。安装设计时尽可能使其有长的使用寿命流量传感器安装姿势和位置 一般装于自下而上流动的垂直管道较为理想；安装位置必须使测量管内充满液体。截止阀和控制阀的安装为使调零时没有流动，科里奥利质量流量计上下游设置截止阀，并保证无泄漏。控制阀应装在科里奥利质量流量计下游，科里奥利质量流量计保持尽可能高的静压，以防止
12、发生气蚀和闪蒸。,35,间接式质量流量计,原理：在管道上串联多个检测元件，建立各自的输出信号与流体的体积流量和密度等之间的关系，通过联立求解方程间接推导出流体的质量流量。间接式质量流量常用检测方法：差压式流量计与密度计的组合；体积流量计和密度计的组合；差压流量计或靶式流量计与体积流量计的组合,36,（1）差压式流量计与密度计的组合,差压式流量计的差压输出值与qv2成正比，配合密度计进行乘法运算后开方可得到质量流量，,37,（2）差压式流量计与体积流量计的组合,差压式流量计差压输出值与qv2成正比，而体积流量计输出信号与成正比，将这两个信号进行除法运算得到质量流量,38,差压式流量计与体积流量计组合的质量流量计框图,39,（3）体积流量计和密度计的组合,体积流量计输出信号与qv成正比，配合密度计进行乘法运算后得到质量量流公式为：,
