【文章內(nèi)容簡介】 以在槽內(nèi)沿徑向伸出或縮進(jìn)。 圖 凸輪式刮板流量計(jì) 1— 刮板； 2— 滾柱； 3— 凸輪（固定）； 4— 筒型轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)筒）； 5— 殼體 當(dāng)流體通過時(shí)，在流量計(jì)進(jìn)、出口壓差的作用下，刮板被流體推動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)。圖 （ a）位置時(shí)，與凸輪 90176。 大圓弧相對(duì)應(yīng)處。刮板 A和 D在滾子導(dǎo)引下，伸出轉(zhuǎn)筒，并壓向殼體內(nèi)壁。這樣由殼體、刮板、轉(zhuǎn)子筒形成一密封的空間，即計(jì)量室。此時(shí)刮板 C和 B則全部收縮到與轉(zhuǎn)子筒齊平。當(dāng)刮板和轉(zhuǎn)子筒到圖（ b）位置時(shí)，由于刮板 A沿著凸輪的大圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)，因此刮板 A并不滑動(dòng)收縮，但刮板 D卻在刮板 B的引導(dǎo)下，開始逐漸縮入槽內(nèi)，流體排出。當(dāng)刮板和轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)到圖（ c）位置時(shí)，刮板 D收縮到與轉(zhuǎn)子筒齊平，刮板 B由凸輪控制全部伸出轉(zhuǎn)子筒并壓向殼體內(nèi)壁。刮板 A和轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)了 90176。 ，正好排出一個(gè)計(jì)量室的液體。此時(shí)在刮板 A和后一相鄰刮板 B之間又封住一個(gè)計(jì)量室的流體體積?？梢姡D(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周將排出四份計(jì)量室體積的流體。只要測出轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，就可算出排出流體的體積。將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給表頭，就可以進(jìn)行指示、累計(jì)或遠(yuǎn)傳。 2．凹線式刮板流量計(jì) 由轉(zhuǎn)子、刮板、連桿和殼體組成。其殼體內(nèi)腔是特殊曲線形狀的，由大圓弧、小圓弧和兩條互相對(duì)稱的凹線組成。轉(zhuǎn)子實(shí)心，中間有互成 90176。 的四個(gè)槽。兩對(duì)刮板分別由兩根連桿連接，在空間交叉。其動(dòng)作原理和凸輪式類似，區(qū)別是凸輪式刮板的徑向滑動(dòng)受凸輪控制，而凹線式刮板的徑向滑動(dòng)完全由具有凹線的殼體決定。兩對(duì)刮板在凹線的控制下，在轉(zhuǎn)子的“十”字形槽內(nèi)滑動(dòng)。每當(dāng)相鄰兩刮板轉(zhuǎn)至大圓弧位置時(shí)，正好封住一個(gè)計(jì)量室體積的流體。對(duì)于具有四個(gè)刮板的凹線式刮板流量計(jì)，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周也是排出四個(gè)計(jì)量室體積的流體。 圖 凹線式刮板流量計(jì)的原理示意圖 1— 導(dǎo)管； 2— 殼體； 3— 轉(zhuǎn)子； 4— 刮板；5－計(jì)量室 3．刮板流量計(jì)的特點(diǎn) ①由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不易發(fā)生轉(zhuǎn)子卡住現(xiàn)象。適于各種不同粘度和帶有少量固體雜質(zhì)的液體。精度可達(dá) 。 ②由于刮板的特殊運(yùn)動(dòng)軌跡，使被測流體在通過流量計(jì)時(shí)不產(chǎn)生渦流，不改變流動(dòng)狀態(tài)，這有利于提高精度、減小壓力損失。刮板流量計(jì)的壓損較小，小于橢圓齒輪流量計(jì)和腰輪流量計(jì)的壓力損失。 ③刮板流量計(jì)的振動(dòng)及噪音總體來說均很小，適于中等或大流量的流量測量 。 容積式流量計(jì)的安裝 容積法測量流量受流體物性影響較小，故檢測精度較高。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造較困難，成本較高。 安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離熱源，避免高溫環(huán)境；避開有腐蝕性氣體、多灰塵和潮濕的場所；使流體滿管流動(dòng)；表前安裝過濾器和消氣器；加設(shè)旁通管路。 圖 容積式流量計(jì)安裝示意圖 漩渦流量計(jì) 漩渦流量計(jì)基于流體振蕩原理工作，即在一定的流動(dòng)條件下，部分流體產(chǎn)生振動(dòng)，且振動(dòng)頻率與流體流量成正比關(guān)系。將該振動(dòng)頻率信號(hào)輸出，經(jīng)轉(zhuǎn)換就可得到被測流量。該流量計(jì)無機(jī)械可動(dòng)部件，安裝維護(hù)方便、運(yùn)行費(fèi)用低。按工作原理分流體自然振蕩型和流體強(qiáng)迫振蕩型兩種。前者稱渦街流量計(jì)；后者稱旋進(jìn)漩渦流量計(jì)。 1．渦街流量計(jì)的測量原理 圖 卡門渦街 基于流體力學(xué)中 “卡門渦街”原理。在流體中垂直于流向放置一根非流線型柱狀物體（如圓柱、三角柱或 T形柱等）作為漩渦發(fā)生體。當(dāng)流體流速足夠大時(shí)，流體會(huì)在漩渦發(fā)生體的下游兩側(cè)交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦，像這樣兩列平行的不對(duì)稱的交替漩渦列稱為卡門渦街。 由于漩渦之間相互影響，漩渦列一般是不穩(wěn)定的。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)兩列漩渦之間的距離 h與同列的兩個(gè)漩渦之間的距離 l滿足的關(guān)系時(shí)，卡門渦街才是穩(wěn)定的。此時(shí)所產(chǎn)生的單列漩渦的頻率 f和旋渦發(fā)生體兩側(cè)流體的平均速度 v1及漩渦發(fā)生體的寬度 d之間存在如下關(guān)系 v1—— 漩渦發(fā)生體兩側(cè)流體的平均流速， m／ s； d—— 漩渦發(fā)生體迎流面最大寬度， m； f—— 單列漩渦的頻率，即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的單列漩渦的個(gè)數(shù)， Hz； St—— 斯特羅哈爾數(shù)，無量綱。 當(dāng)漩渦發(fā)生體幾何形狀確定時(shí)， St只與雷諾數(shù)有關(guān)。若管道內(nèi)流體的雷諾數(shù) Re能保持在 2 104至 7 106范圍內(nèi)， St便近似一個(gè)常數(shù)，三角柱St=，圓柱體 St= dvSft1?K—— 流量系數(shù)。流體雷諾數(shù) Re在一定范圍內(nèi)時(shí)， K為一常數(shù) ,不受流體的壓力、溫度、粘度、密度、成分的影響，用水標(biāo)定的儀表用于空氣，儀表系數(shù)僅相差 ％，誤差不是很明顯。 2．渦街流量計(jì)的結(jié)構(gòu) 渦街流量計(jì)通常由檢測器和轉(zhuǎn)換器組成。 KfSfdDdDqtv ??? )(42? 12 )(4??????? ??tSdDdDK ?若管道內(nèi)徑為 D，流體在管道內(nèi)的平均流速為 v，對(duì)直徑為 d 的圓柱形漩渦發(fā)生體，當(dāng)時(shí)，近似有 檢測器包括漩渦發(fā)生體、檢測元件、殼體等。漩渦發(fā)生體一般采用不銹鋼材料制成，按柱形可分為圓柱、三角柱、梯形柱、 T形柱、矩形柱等；單體三角柱形漩渦發(fā)生體應(yīng)用最廣泛。 3．渦街流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器 (a)單體漩渦發(fā)生體 (b)多體漩渦發(fā)生體 圖 漩渦發(fā)生體基本形狀 由于檢測元件檢測到的電信號(hào)既微弱又含有不同成分的噪聲，所以必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換器把該信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整形等處理，才能輸出與流量成比例的脈沖信號(hào)。對(duì)于流量顯示儀，還需轉(zhuǎn)換成 4～ 20mA的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。 圖 轉(zhuǎn)換器的原理框圖 旋進(jìn)漩渦流量計(jì) 1．旋進(jìn)漩渦流量計(jì)工作原理 旋進(jìn)漩渦流量計(jì)是利用流體強(qiáng)迫振蕩原理制成。流體首先通過一組由固定螺旋形葉片組成的起旋器后被強(qiáng)迫旋轉(zhuǎn)，形成一股具有漩進(jìn)中心的渦流。在收縮段由于節(jié)流作用，渦流的前進(jìn)速度和渦旋速度都逐漸加強(qiáng)。當(dāng)漩渦流體進(jìn)入到擴(kuò)張段時(shí)，因管內(nèi)腔突然擴(kuò)大，流速急劇減少，流體的中心改為貼近擴(kuò)散段的壁面、圍繞著流量計(jì)的軸線作螺旋狀進(jìn)動(dòng) — 漩進(jìn)。漩進(jìn)頻率與流速成正比，因而測得漩渦流的漩渦進(jìn)動(dòng)頻率即可得知被測體積流量值。 圖 旋進(jìn)漩渦流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理圖 實(shí)驗(yàn)證明，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)： qv—— 流體體積流量； f—— 漩渦進(jìn)動(dòng)頻率。 K—— 旋進(jìn)漩渦流量計(jì)的儀表系數(shù)。 在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)， K僅與漩渦發(fā)生體結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與流體的物性和組分無關(guān)。 2．旋進(jìn)漩渦流量計(jì)結(jié)構(gòu)組成 旋進(jìn)漩渦流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器組成。傳感器包括表體、起旋器、消旋器和檢測元件等。 （ 1）表體 通常由不銹鋼或鑄鋁合金制成。 （ 2）起旋器 具有特定角度的螺旋葉片，用以強(qiáng)迫流體產(chǎn)生漩渦流，由不銹鋼或合金鋼等耐磨材料制成。 （ 3）檢測元件 由檢測元件一般采取接觸式檢測，貼近壁面安裝在靠近擴(kuò)張段的喉部。 Kfqv ? （ 4）消旋器 用直葉片制成，固定在出口段，用于使流體平順地流出去，減少漩渦流對(duì)下游儀表性能的影響。 3．轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換器把檢測元件輸出信號(hào)經(jīng)過電路處理轉(zhuǎn)換為脈沖方波信號(hào)或 4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。 1．漩渦流量計(jì)的特點(diǎn) 渦街流量計(jì)多用于 Φ＞ 150mm管道中的氣體或液體的流量測量，其壓力損失不大。測量精度相對(duì)低些，并且對(duì)儀表前后直管段的安裝要求較高。 旋進(jìn)漩渦流量計(jì)通過強(qiáng)制制造漩流，測量精度較高，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)儀表前后直管段的長度要求低，但壓力損失較大，是渦街的 3～ 5倍，一般僅用于 Φ150mm以下管道的氣體流量測量。 漩渦流量計(jì)的主要特點(diǎn)： ①直接輸出與流量成正比的脈沖頻率信號(hào)，適用于總量計(jì)量。 ②管道內(nèi)無運(yùn)動(dòng)部件，無機(jī)械磨損，壓力損失較?。s為孔板流量計(jì)1/4～ 1/2）。 ③ 結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護(hù)方便、費(fèi)用較低。 ④在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出頻率信號(hào)不受流體物性和成分變化的影響。儀表系數(shù)僅與漩渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸有關(guān)，用一種典型介質(zhì)校驗(yàn)就能用于多種介質(zhì)。 ⑤漩渦的穩(wěn)定性受流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流的影響，上游側(cè)必須有足夠長的直管段，為保證測量精度必要時(shí)還應(yīng)在上游側(cè)加裝整流器。 ⑥渦街流量計(jì)不適用于低雷諾數(shù)的流量測量，在高粘度、低流速、大口徑情況下應(yīng)用受到限制。 ⑦儀表口徑越大儀表系數(shù)越小，頻率分辨率越低，所以口徑不能過大。 ⑧不適用于管內(nèi)有較嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)流以及管道產(chǎn)生振動(dòng)的場所。 質(zhì)量流量計(jì) 大多流量儀表所能直接測得的均為體積流量。但生產(chǎn)中進(jìn)行產(chǎn)量計(jì)量交接、經(jīng)濟(jì)核算和產(chǎn)品儲(chǔ)存時(shí)希望直接測量介質(zhì)的質(zhì)量，而不是體積，因此能夠用來直接測量質(zhì)量流量的流量計(jì)在近些年得到了很快發(fā)展。 質(zhì)量流量計(jì)的類型 1．直接式質(zhì)量流量計(jì) 直接式質(zhì)量流量計(jì)的輸出信號(hào)能直接反映流體的質(zhì)量流量。直接式質(zhì)量 流量計(jì)又分差壓式、科里奧利式和熱式幾種，具有高準(zhǔn)確度、高重復(fù)性和高穩(wěn)定性特點(diǎn)。 2．間接式質(zhì)量流量計(jì) （ 1）組合式 可同時(shí)檢測流體的體積流量和密度 ρ ，或與密度有關(guān)的參數(shù)，然后通過運(yùn)算單元計(jì)算出介質(zhì)的質(zhì)量流量信號(hào)輸出。 （ 2）溫度壓力補(bǔ)償式 可同時(shí)檢測流體的體積流量和溫度、壓力值，再根據(jù)介質(zhì)密度與溫度、壓力的關(guān)系，由運(yùn)算單元計(jì)算得到該狀態(tài)下介質(zhì)的密度值，最后計(jì)算得到介質(zhì)的質(zhì)量流量值輸出。 科氏力質(zhì)量流量計(jì) 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力這一原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。 1．科里奧利力 一根直管以角速度 ω繞旋轉(zhuǎn)軸勻速旋轉(zhuǎn)，管內(nèi)通有以勻速 v沿直管向外流動(dòng)的流體。相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)參照系做勻速直線運(yùn)動(dòng)。受到慣性離心力和科里奧利慣性力的共同作用，科里奧利慣性力是一種切向力，方向垂直于 v向上。 圖 科里奧利力 2．科氏力流量計(jì)的測量原理 在旋轉(zhuǎn)管道中以勻速 v流動(dòng)的流體密度為 ρ ，則管道受到流體所施加的科氏力的大小為 A—— 管道的流通截面積； L—— 管道長度； qm—— 質(zhì)量流量， qm＝ ρ vA。 因此測量旋轉(zhuǎn)管道中流體產(chǎn)生的科氏力就能測出流體的質(zhì)量流量。 ?? 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L mcc qLALvA dLvdFF 0 222 ????? (a) 振動(dòng)中的 U型管 (b) U型管振動(dòng)時(shí)受力 (c)U型管受力扭曲（端面圖） 圖 U形管科里奧利力作用原理 U形管在外力驅(qū)動(dòng)下以固有振動(dòng)頻率繞固定梁上下振動(dòng)，振幅接近 1mm。流體流過 U型管時(shí)，可認(rèn)為管內(nèi)流體一邊沿管子軸向流動(dòng)，一邊隨測量管繞固定梁正反交替“轉(zhuǎn)動(dòng)”，對(duì)管子產(chǎn)生科里奧利力。 當(dāng)流體按圖示方向流入、 U形管繞固定梁向上“轉(zhuǎn)動(dòng)”時(shí)，對(duì)管段 A來說，質(zhì)點(diǎn)是由轉(zhuǎn)軸向外流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的切向速度由零逐漸加大，表明流體質(zhì)點(diǎn)受到了管子施加的與轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢一致的切向力，流體能量增加，其反作用力（科氏力 Fc）必與管段轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢相反。對(duì)管段 B來說，流體是從外端流向轉(zhuǎn)軸，質(zhì)點(diǎn)的切向速度逐漸減小至零，表明流體受到了管子施加的與轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢相反的切向力，流體則將能量釋放給管子，科氏力 Fc與管 B轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢相同。 U型管上 A 、 B段方向相反的科氏力使