【正文】 密度的流體條件下，渦輪轉(zhuǎn)速與經(jīng)過(guò)渦輪的流量成正比。所以，可以通過(guò)測(cè)量渦輪的轉(zhuǎn)速來(lái)測(cè)量流量 。 磁電轉(zhuǎn)換器原理：當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，高導(dǎo)磁的渦輪葉片依次掃過(guò)磁鋼 11的磁場(chǎng)，從而周期性地改變磁回路的磁阻和感應(yīng)線圈的磁通量。葉片在永久磁鋼正下方時(shí)磁阻最小。線圈 10中的磁通量周期性變化，使線圈中產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電勢(shì)，送入放大轉(zhuǎn)換電路 7，經(jīng)放大整形處理后，變成電脈沖信號(hào)。此電脈沖信號(hào)的頻率與渦輪的轉(zhuǎn)速成正比。 N —— 一段時(shí)間內(nèi)傳感器輸出的脈沖總數(shù)； V—— 被測(cè)流體的體積總量， m3。 ξ 為儀表系數(shù)（單位體積流量下輸出的電脈沖數(shù)， 1/m3）。 ξ 與儀表的結(jié)構(gòu)、被測(cè)介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)、粘度等因素有關(guān)，一定條件下ξ 為常數(shù)。儀表出廠時(shí)，所給儀表系數(shù) ξ 是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下用水、空氣標(biāo)定時(shí)的平均值。 vqf ?? ?fqv ??NV ?4．渦輪流量計(jì)的特點(diǎn) ①渦輪慣性小，反應(yīng)速度快，靈敏性好。測(cè)量精度較高，可達(dá) ，可作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量?jī)x表。量程比寬，一般為 10： 1~40： 1，適用于流量大幅度變化的場(chǎng)合。 ②輸出脈沖信號(hào)與流量成正比，儀表刻度線性。脈沖信號(hào)傳輸抗干擾，容易進(jìn)行累積測(cè)量，便于遠(yuǎn)傳和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理。 ③耐高壓、壓力損失小，結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維修方便。 ④軸承易磨損、對(duì)流體清潔度要求較高。只能用于成品油、潔凈水、液化氣、天然氣等潔凈介質(zhì)。流量計(jì)前一般均應(yīng)安裝過(guò)濾器。以便濾除固體顆粒和機(jī)械雜質(zhì)。 ⑤對(duì)直管段要求較高，上下游直管段一般應(yīng)在 20D、 5D以上。 3．渦輪流量計(jì)的流量特性 圖 渦輪流量計(jì)的特性曲線 當(dāng)實(shí)際流量小于始動(dòng)流量值時(shí)，渦輪不動(dòng)，無(wú)信號(hào)輸出。 流量增加達(dá)到紊流狀態(tài)后儀表系數(shù) ξ就基本保持不變。 超聲波流量計(jì) 1．時(shí)差式超聲波流量計(jì) 聲波在流體中傳播，順流方向聲波的傳播速度會(huì)增大，逆流方向聲波的傳播速度則會(huì)減小，相同的傳播距離在順流和逆流時(shí)會(huì)有不同的傳播時(shí)間。時(shí)差式超聲波流量計(jì)正是利用超聲波在流體中順流和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比這一原理來(lái)測(cè)量流體流量的。 圖 時(shí)差式超聲波流量計(jì)的原理示意圖 在管道中斜裝一對(duì)超聲波換能器，超聲波的傳播聲程為 A、 B換能器之間的距離。換能器 A向換能器 B順流方向發(fā)射超聲波信號(hào)，傳播速度為聲波傳播速度與流體流速水平分量之和，即，則傳播時(shí)間為 反之，換能器 B向換能器 A逆流方向發(fā)射超聲波信號(hào)，傳播速度為聲波傳播速度與流體流速水平分量之差，即，則傳播時(shí)間為 c—— 超聲波在靜止介質(zhì)中的傳播速度，其值隨介質(zhì)不同而不同； v—— 流體沿超聲波傳播途徑上的線平均流速； θ —— 超聲波傳播方向與流體流動(dòng)方向之間的夾角； D—— 管道內(nèi)徑。 )c os(s i n ?? vcDtu ??)c os(s i n ?? vcDtd ??流體的線平均流速為 k—— 流速分布修正系數(shù)。 由于 v為聲道上的流體線平均流速，而不是整個(gè)流通截面上的面平均流速 u，二者的差值取決于流速分布狀況，故需對(duì)線平均流速進(jìn)行修正。 ?? c oss i n vt Dcu?? ?? c oss i n vt Dcd??ududttttDv?????2s in ududv ttttDkDq??????2s i n42uvk ?2．多普勒式超聲波流量計(jì) 超聲波 zl流體中，隨流體一起運(yùn)動(dòng)的顆?；驓馀輰⑵浞瓷涞浇邮掌?，接收到的反射聲波與發(fā)射聲波之間存在頻率差，由聲學(xué)上的多普勒效應(yīng)理論推知該頻率差正比于流體流速，因此測(cè)量頻率差即可求得流速和體積流量，這就是多普勒超聲波流量計(jì)測(cè)量流量的工作原理。 因此，被測(cè)流體必須是含有一定數(shù)量能夠反射聲波的固體顆?；驓馀莸鹊膬上嘟橘|(zhì)，以便獲得足夠強(qiáng)度的信號(hào)使儀表正常工作。 圖 多普勒式流量計(jì)的測(cè)量原理圖 1測(cè)量管； 2發(fā)射器； 3接收器； 4反射氣泡或固體顆粒； 5換能元件； 6聲楔 多普勒式超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理：發(fā)射換能器向流體發(fā)出頻率為的連續(xù)超聲波，受到懸浮在流體中隨流體移動(dòng)的固體顆?；驓馀萆⑸鋾r(shí)，使接收換能器接收到的超聲波頻率為，產(chǎn)生多普勒頻移。 —— 聲波由聲楔進(jìn)入流體的入射角； c0—— 聲楔材料中的聲速； A —— 管道內(nèi)橫截面積； k —— 流速分布修正系數(shù)。 當(dāng)管道條件、換能器安裝位置、發(fā)射頻率、聲速都確定以后，流體的體積流量與多普勒頻移成正比，通過(guò)測(cè)量頻移就可得到流體的流量。 dov fkfAcq00s i n2 ??0? 結(jié)構(gòu)類型、特點(diǎn)及應(yīng)用 1．超聲波流量計(jì)的結(jié)構(gòu) 由安裝在測(cè)量管道上的傳感器和轉(zhuǎn)換器組成。 超聲波流量計(jì)有分體式和一體式兩種。傳感器的安裝方式有插入式、管段式、外夾式三種型式。安裝外夾式傳感器無(wú)需管道斷流，即夾即用，安裝方便。管段式超聲波傳感器把傳感和測(cè)量管組成一體，而且測(cè)量精度高。插入式傳感器測(cè)量不受管質(zhì)和管襯材料的限制，但安裝麻煩。 (a)插入式傳感器 (b) 外夾式傳感器 (c)管段式傳感器 (d)一體式流量計(jì) 圖 超聲波流量計(jì)的類型 2．超聲波流量計(jì)的特點(diǎn) ① 無(wú)可動(dòng)部件， 無(wú)壓力損失。用于大口徑流量測(cè)量。 ②外夾式安裝，非接觸測(cè)量，可用于其它類型儀表所難以測(cè)量的強(qiáng)腐蝕性、放射性、高壓、高粘度、易燃易爆介質(zhì)的流量測(cè)量問(wèn)題。 ③檢測(cè)件的維修更換方便，安裝和維修時(shí)不影響生產(chǎn)。 ④既可測(cè)液體，也可測(cè)氣體及非導(dǎo)電性流體。 ⑤對(duì)于中小管道來(lái)說(shuō)，超聲波流量計(jì)價(jià)格偏高。 3．超聲波流量計(jì)的安裝與應(yīng)用 使用時(shí)使測(cè)量管始終充滿流體；定期維護(hù)清理探頭；時(shí)差式超聲波流量計(jì)只能用于清潔流體，多普勒式超聲波流量計(jì)適于測(cè)量含有一定數(shù)量的顆粒或氣泡的流體，但臟污太重，均不可測(cè)量。 流量計(jì)的校驗(yàn) 流量計(jì)的校驗(yàn)方法 校驗(yàn)流量計(jì)時(shí)，一般采用直接 校驗(yàn)法（實(shí)流校驗(yàn)法）。讓試驗(yàn)流體流過(guò)被校流量計(jì)，同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)表（或流量標(biāo)準(zhǔn)裝置）測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)流量，然后比較示值，得到測(cè)量誤差。 液體流量計(jì)校驗(yàn) 1．靜態(tài)容積（質(zhì)量）法 （ 1）靜態(tài)容積法 是通過(guò)計(jì)量在一段時(shí)間內(nèi)流入標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量容器的流體體積以求得流量的方法。 圖 483 流動(dòng)啟停靜態(tài)容積 /質(zhì)量法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 1水池； 2溢流管； 3水泵； 4進(jìn)水管； 5高位水塔； 6截止閥； 7直管段； 8被校流量計(jì)； 9調(diào)節(jié)閥； 10脈沖轉(zhuǎn)換器； 11電子計(jì)數(shù)器； 12換向器； 1 14標(biāo)準(zhǔn)量器； 116放水底閥； 17標(biāo)準(zhǔn)秤 整個(gè)校驗(yàn)過(guò)程中水塔處于溢流狀態(tài)，以維持系統(tǒng)壓力不變。換向器 12用來(lái)改變液體流向，使水流可以流入標(biāo)準(zhǔn)量器 13或 14中。換向器啟動(dòng)時(shí)能觸發(fā)計(jì)時(shí)器，保證水量和時(shí)間的同步計(jì)量。 校驗(yàn)流量計(jì)時(shí)，待流量穩(wěn)定后，迅速啟動(dòng)換向器，將水流由量器 14切換到工作量器 13，在換向器動(dòng)作的同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)、被校流量計(jì)的脈沖計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。當(dāng)達(dá)到預(yù)定的水量時(shí)，操作換向器，使水流切換到量器 14上。記錄工作量器 13所收集的水量 Vt、計(jì)時(shí)器顯示的測(cè)量時(shí)間 T和脈沖計(jì)數(shù)器顯示的脈沖數(shù)（或被校流量計(jì)的流量指示值），計(jì)算校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)流量 TVq tv ?0（ 2）靜態(tài)質(zhì)量法 開(kāi)始校驗(yàn)時(shí)，換向器 12使水流入量器 13并立即排走，這時(shí)確定稱量容器的初始質(zhì)量 M0。用調(diào)節(jié)閥 9調(diào)節(jié)流量穩(wěn)定后，啟動(dòng)換向器，將液流迅速切換到稱量容器 14。在換向器動(dòng)作的同時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)和被校流量計(jì) 8的脈沖計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。當(dāng)達(dá)到預(yù)定水量時(shí)，將換向器換回到 13。由所稱總質(zhì)量 M、計(jì)時(shí)器時(shí)間 T計(jì)算校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)流量 ε —— 空氣浮力修正系數(shù)； ρ w—— 水的密度； 靜態(tài)質(zhì)量法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是精度最高的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。裝置的精確度一般可達(dá)（ ~） %。 )1(00 ?? ??? TMMqwv在計(jì)量容器 3的上下兩端縮徑處設(shè)置液位開(kāi)關(guān) 2和 4，同步控制計(jì)時(shí)器和被校流量計(jì)流量積算器（計(jì)數(shù)器）的啟停。校驗(yàn)時(shí)首先進(jìn)入緩沖容器 5，通過(guò)調(diào)節(jié)閥控制校驗(yàn)流量。流量穩(wěn)定后，液流從下到上進(jìn)人計(jì)量容器 3，當(dāng)液位到達(dá)下液位開(kāi)關(guān) 4時(shí)，發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，開(kāi)始計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)。直到液位到達(dá)上液位開(kāi)關(guān)2時(shí)，發(fā)出停止信號(hào)，停止計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)。由計(jì)量容器 3的標(biāo)準(zhǔn)體積 V0和計(jì)時(shí)器顯示的測(cè)量時(shí)間 T即可確定標(biāo)準(zhǔn)流量的大小。 圖 動(dòng)態(tài)容積法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 1一溢流管； 2一上液位開(kāi)關(guān)； 3一計(jì)量容器； 4一下液位開(kāi)關(guān)； 5一緩沖容器； 6一連接管； 7一截止閥； 8一水池； 9一水泵； 10一穩(wěn)壓容器； 11一截止閥； 12一被校表； 13一調(diào)節(jié)閥 2．動(dòng)態(tài)容積（質(zhì)量）法 動(dòng)態(tài)法流量校驗(yàn)不用換向器切換流動(dòng)方向。 3．標(biāo)準(zhǔn)體積管 標(biāo)準(zhǔn)體積管是校驗(yàn)流量計(jì)的一種標(biāo)定裝置，標(biāo)準(zhǔn)體積管按隔離件的結(jié)構(gòu)有球型、活塞型。不同的標(biāo)準(zhǔn)體積管，結(jié)構(gòu)上都有基準(zhǔn)管、收發(fā)機(jī)構(gòu)、標(biāo)定球（活塞）、檢測(cè)開(kāi)關(guān)等部件，各體積管還有自己的特殊結(jié)構(gòu)。 4．標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法 標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法是用精確度高一等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)與被校驗(yàn)流量?jī)x表串聯(lián)，讓流體同時(shí)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)表和被校表，比較兩者的示值以達(dá)到校驗(yàn)或標(biāo)定的目的。常用的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)有渦輪流量計(jì)，容積式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)等。由于標(biāo)準(zhǔn)表特性隨時(shí)間而變化，因此要定期校驗(yàn)復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)表精確度和穩(wěn)定性。 氣體流量計(jì)校驗(yàn) 1．鐘罩法 鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)主要由鐘罩、液槽、平衡錘和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)組成。以經(jīng)過(guò)標(biāo)定的鐘罩有效容積為標(biāo)準(zhǔn)容積的計(jì)量?jī)x器。 圖 鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 1滑輪； 2導(dǎo)輪； 3鐘罩； 4液槽； 5調(diào)節(jié)閥； 6被校流量計(jì)；7風(fēng)機(jī)； 8截止閥；9實(shí)驗(yàn)管； 10補(bǔ)償機(jī)構(gòu)； 11平衡錘；12標(biāo)尺 當(dāng)鐘罩下降時(shí)，鐘罩內(nèi)的氣體經(jīng)試驗(yàn)管道排往被校表。 每次校驗(yàn)中，氣體以恒定流量排出鐘罩，鐘罩內(nèi)的壓力恒定。在測(cè)量時(shí)間 t內(nèi)鐘罩排出的氣體體積為Vs，則經(jīng)過(guò)被校流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)體積流量為 ssmmmssvm ZTtPZTPVq ?Ps、 Ts、 Zs—— 鐘罩處的絕對(duì)壓力、絕對(duì)溫度及壓縮系數(shù)； Pm、 Tm、 Zm—— 流量計(jì)前的絕對(duì)壓力、絕對(duì)溫度及壓縮系數(shù)。 將 qvm與被校流量計(jì)的顯示值 qv比較，可計(jì)算出被校流量計(jì)示值相對(duì)誤差。 標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)法是利用精度較高的流量計(jì)的示值作為標(biāo)準(zhǔn)流量，校驗(yàn)被校流量計(jì)。可用作標(biāo)準(zhǔn)表的流量裝置有音速噴嘴、渦輪流量計(jì)、容積式流量計(jì)等。