质量流量计续课件

质量流量计续课件图6-8-16，检出动量的流量计与密度计组合成的质量流量计的构造 图6-8-16即是后者之例。密度的检测是用 线密度计，它如图所示，S形管道的流入处和流出处用波纹管等软管与外部管道连接，此S形管道在其中心部分有个转轴，使地可以在包含S形管道的面内旋转。流入的流体在S形管道的端部弯管处方向变化90，因此产生对S形管轴的力矩，令为T1则：211QRT（6-8-39）2Q是一个与流体在端部弯管改变90的方向产生的动量变化而出现的力成正比的量。R1是伴随着流体动量变化产生的力的作用点与转轴间的距离，即臂长。质量流量计续课件同样，在流出处的弯管流动也改变方向，产生力矩T2，故对转轴的力矩T为：22121)(QRRTTTR2是与流出处弯管有关的臂长 只要流量计的构造、尺寸一经决定，R1和R2就是恒定的值，则T就与 成正比。2Q质量流量计续课件力矩检测机构 S形管道受前述力矩T的作用而旋转，通过角偏移检测器将旋转角度变成电压，再由电压驱使力矩马达转动，通过扭力软管就起到了使S形管回复原来位置的作用。如果S形管回到原来的位置，则从角偏移检测器输出的确电压为零，扭力马达停止转动。此时扭力马达的轴的旋转角与力矩成正比，从而由式（6-8-40)可知，它与 成正比。再在连接扭力马达的轴上安装电位计A，就可得到与扭力马达轴的转角成正比的电压E1。2Q图6-8-17 质量流量计续课件流体密度的检测流体密度的检测是象图6-8-16所示的那样，最好是能检测出在力矩检测器处的流体密度，故应在S形管的中心处测量。线源有作为标准用的和检测用的二个。检测用的线透过旋转楔板和流体之后送入线检测部分。检测用的和标准用的线交替地送入线检测部分，为了使接受的线信号的强度相等，用自动平衡装置使楔板转动，它的旋转角便移就与密度成正比。质量流量计续课件在密度检测器旋转楔板的轴上，如图6-8-18所示的那样安装电位计B，便可得到与楔板旋转角成正比的电压E2。从图中可知E2和E1成正比，也与流体的密度成正比，所以：2212QEE如果求出了E2的平方根，就可求出，从而得到质量流量。E2平方根的计算是由平方根运算指示电位计C，D来进行的。图6-8-18，质量流量运算回路 质量流量计续课件6-8-6-2 Q检测器和密度计的组合方式检测器和密度计的组合方式 能用来检测管道中流动流体的体积流量Q的仪器有容积流量计、电磁流量计、超声波流量计、叶轮流量计等。把这些流量计与检测流体密度的密度计组合就可以测量质量流量。质量流量计续课件 图6-8-19，Q检测器与密度计组合的质量流量计的构造由容积流量计和浮子式密度计组合的12、涡轮流量计和浮子式密度计组合的13、叶轮流量计和叶轮式密度计组合的12、电磁流量计和利用放射性同位素的密度计组合的12，超声波流量计和音响阻抗式密度计组合的14质量流量计 质量流量计续课件图6-8-20，叶轮流量计的叶轮式密度计 检测Q的仪器是叶轮流量计。可以在液体和气体中应用。它的构造是利用流体流动时在流量计的圆管形容器内产生涡流，由此带动叶轮旋转的原理。如图6-8-20(a)所示，在管道中插入使流体分成两路的分流板，并装上活瓣来调整其中一路的流量，适当改变活瓣的角度就可以调节叶轮旋转角速度和体积流量间的关系。密度计也采用叶轮式。象（b）图所示，把流经管道的流体进行分流，并把流体引入密度测量室，测量室有以恒定角速度旋转的增压叶轮（螺旋浆）。这样由螺旋浆使流体产生旋转运动，其离心力使压力增大，测出此增大的压力就可以求出密度。在差压检测部分的一侧导管中是流体的静压，另一侧导管的压力是在此静压上附加了由离心力引起的压力。此差压可以看成由离心力产生的压力增加。若螺旋浆的旋转角速度为，流体的密度为，则离心力与成正比，如是恒定的，则差压和流体的密度成正比。这种得到质量流量的方式是把流量检测器和密度检测器的信号变成电信号再用运算回路求出此两信号的乘积。质量流量计续课件超声波流量计和超声波密度计组合的质量流量计 在管道两侧的壁上相对地安装一个超声波发生器和两个接收器。当流体不流动时，从发生器发射的超声波被对面的两个接受器接收，分别得到强度相同的信号。此时差动放大器的输出为零。当流体在管道中以速度v流动时，则超声波传播方向产生便移，如果管道直径为D，超声波在流体中的传播速度为cs,那么在安装接收器的那侧管壁处超声波的偏移距离L就可表示为：scDvL scDvE/1scDQE 1质量流量计续课件在管壁上还安装了一个与流体接触的，检测密度用的超声波发生器，给它提供固定电压使其产生共振振动，检测出它的输出E2。那么E2应与 成正比，若求出E1和E2的乘积，则有：scQDccDQEEss)(21只需测出E1，E2即可测出质量流量。此种方式的优点是当检测的流量受到cs的影响时，被检测的密度也受到cs的影响，两种影响恰好抵消，结果与无关。质量流量计续课件6-8-6-3 检测器和检测器和Q检测器组合方式检测器组合方式 节流流量计那样的 检测器和容积流量计及涡轮计那样的Q检测器组成的仪器可以求出质量流量。2Q2QQxyx/y运算器QQQyx2质量流量计续课件6-8-6-4 温度温度-压力自动补偿流量计压力自动补偿流量计 当管道、流体的种类确定以后，还有可以把检测的流体的体积流量以及检测的流体的温度、压力，自动换算成质量流量或换算成预先给定的标准状态下的体积流量的测量方法。检测温度、压力比检测密度容易，利用检测温度，压力的检测器与体积流量计的组合、自动换算成质量流量或标准状态下的体积流量的流量计，即温度、压力自动补偿流量计，被广泛使用了。当流过管道的流体种类和组成改变时，这种形式的流量计测不出正确的流量，所以不能叫做真正的质量流量计。质量流量计续课件温度温度-压力自动补偿压力自动补偿 液体：忽略压力引起的密度变化，仅考虑温度引起的密度变化。因次，必须了解液体密度和温度的关系。当温度变化范围大时，温度和密度的关系不能看成是线性，自动补偿复杂。低压气体：利用理想气体定律补偿。高压气体：偏离理想气体方程，考虑压缩系数的变化，自动补偿困难。温度变化范围大和高压状态下，由于液体的密度与压力不是线性的，不遵守理想气体的状态方程等等，温度、压力自动补偿装置复杂，利用直接检测质量流量的测量方法优越。当温度、压力变化范围小，液体的密度和温度以及压力的关系比较简单时，用温度、压力自动补偿式流量计来测量，效果非常好。质量流量计续课件当温度变化范围不大时，对液体，温度T与密度的关系一般可表为)(1 100TT 式中，T0是标准温度，是温度为T0时的液体密度；是体膨胀系数。0由这样的温度变化引起密度变化的液体的质量流量G可以通过用体积流量计检测出体积流量Q乘以液体密度求出。如果在管道中流动的液体的体积流量Q与用体积流量计检测、变化所得的x成正比，则Q=k1x(k1是比例常数)关系成立，故可得G=Q=k1x的关系，再检测温度T，利用式（6-8-46）求出液体密度，代入前述的关系式中得到：)(1 1001TTxkQGk1是体积流量计的装置系数 质量流量计续课件流量计检测 的情况。此时若令流量计检测变换的量为x，由于 可得到（是比例常数）。另外，因为上述的液体密度和温度T的关系式（6-8-46）成立，这样用这些关系可将质量流量G表示为：2Q2Qx/4xkQ 4k)(1)(1 000044TTxTTkxkQG)(1 004TTxk（6-8-49）这样如果进行自动补偿，使流量计检测变换量x上附加一个与x(T0-T)成正比例的量，再求出其平方根，便可得出质量流量。质量流量计续课件气体温度补偿：假设它满足气体状态方程，在绝对温度T0、绝对压力P0下，气体密度为0，在绝对温度T，绝对压力P下该气体的密度为，这些量之间有以下关系：TTPP000TTPPxkQG0001xkQ1用一种体积流量计检测出流过管路的气体体积流量Q，并变换成与Q成正比的量x，xTPkG0只要进行自动补偿，把由体积流量计检测变换的x乘以流动气体绝对压力和绝对温度之比P/T就可以求出气体的质量流量G。质量流量计续课件在用此流量计检测变换 来测气体质量流量G的情况下，若把用流量计检测变换量作为x，则由 可得到 （是比例常数）的关系。由于气体密度和温度T、压力P间可用（6-8-50）式表示，那么可利用由这些关系推导的下式进行演算补偿。2Q2Qx/4xkQ 4kxTTPPkQG0004（6-8-53）式中如果流量计的装置常数 、标准温度T0、标准压力P0确定后，可将 看成固定值，所以上式可以写成为：4k70004/kPTkxTPkG/7由此可知，只需将流量计检测变换的量x的平方根乘以气体绝对压力P对温度T之比的平方根即可测量质量流量G。质量流量计续课件可用作液体温度自动补偿式的流量计有涡轮流量计、容积流量计等。现在使用的流量计在温度范围为-10-150C、密度0.6-1.1克/厘米3时，流量测量精度为左右。