关于水(shuǐ)流量计的测量原理介绍
点击次数:4280 发布时间:2021-09-09 01:36:06
1、基于使用电磁流(liú)量计的工作原理
水流量计测量原理是基于法拉*电磁感应规律(lǜ)。流量计的测量管是(shì)一(yī)内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电*沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电*头于衬里内表(biǎo)面基本齐平。励磁(cí)线圈由双向方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线垂直(zhí)的方(fāng)向上产生一磁通量密度(dù)为B的工作磁场。此时,如果具有一定电导率的流(liú)体流经测量管,将切割磁力线感应出电动势E。电(diàn)动势E正比于磁通量密度B,测量管内径d与平均流速 的(de)乘积、电动势E(流量信号)由电*检出并通过(guò)电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理(lǐ)后,可显示流体流量,并能(néng)输出脉冲,模拟电流信号,用于流(liú)量的测量和控(kòng)制。

式中: E---------为电(diàn)*间的信号电压(v)
B---------磁通密度(T)
d---------测量管内径(m)
--------平均流速(m/s)
K---------常数
由于K为常数,励磁电流是恒流(liú)的,故B也是常数,则由(1-1)式可知,体(tǐ)积流量Q与信(xìn)号(hào)电压E成正比,即流速(sù)感应的信号电压E与体积流量Q成线(xiàn)性关系。因此,只要测量出E就(jiù)可确定流量Q,这就是电(diàn)磁流量计的基本工作原理。
由(1-1)式可知,被测流体介质的温度、密度、压力、导电率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影(yǐng)响测(cè)量(liàng)结果。至于流(liú)动状态只要符合轴对称流动(如层流或紊流)就不(bú)会影响测量结果的。因此说电磁流量(liàng)计是一种真正的(de)体积(jī)流量(liàng)计。


2、基于使用涡轮流量计的工作原(yuán)理
水流量计流体流经传感器壳体,由于叶轮的叶片与流向有一(yī)定的角度,流体的冲力使叶片具有转动(dòng)力矩,克服(fú)摩擦(cā)力(lì)矩和流体阻力之后叶片旋转,在力矩平衡后转速稳定,在(zài)一定的条件下,转速与流速成正比,由于叶片(piàn)有导(dǎo)磁性,它处于信号检测器(由永久磁钢和线圈组成)的磁场中,旋转的叶片切割磁力线,周期性的(de)改变着(zhe)线圈的磁(cí)通量,从而使线圈两端感应出(chū)电脉冲信号,此信号经过放大器的放大(dà)整形,形成有(yǒu)一定幅度的连续的矩(jǔ)形脉冲波,可远传至显示仪表,显示(shì)出流体(tǐ)的瞬(shùn)时流量或总(zǒng)量。在一定的流量范围内,脉冲频率f与流经传感器的(de)流体的瞬时流量Q成正比,流量方程(chéng)为:

式中:
f——脉冲频(pín)率[Hz]
k——传感器的仪表系数[1/m3],由校验单(dān)给出。
Q——流(liú)体的瞬(shùn)时流量(工(gōng)作状态下)[m3/h]
3600——秒时换算系数
每台传(chuán)感器(qì)的(de)仪表系数由制造厂(chǎng)填写在检定**中,k值设入配套(tào)的显示仪表中,便可显示出瞬时流量和累积总量。
3、基于使用涡街(jiē)流量计的工作原理
水流量(liàng)计在流体(tǐ)中设置非流线型旋涡发生体(阻流体),则从旋涡发生体两侧(cè)交(jiāo)替地(dì)产生两列有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街,如图(一)所示。

旋涡列在(zài)旋涡发生体下(xià)游非对称地排列(liè)。设旋涡的发生频率为f,被测介质来流的平均速度为V,旋涡发生体迎流面宽度为d,表体通径为D,根(gēn)据卡曼(màn)涡街原理(lǐ),有如下(xià)关系式:
f=StV/d 公(gōng)式(1)
式中(zhōng):
f-发生体一侧产生的卡门旋涡频率
St-斯特罗哈尔数(无量纲数)
V-流体的平均流速
d-旋涡发生体的宽度(dù)
由(yóu)此可见,通(tōng)过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时(shí)流量。其中,斯特罗哈尔数(St)是无(wú)因次未知数,
图(二)表示斯特(tè)罗哈尔数(St)与(yǔ)雷(léi)诺数(Re)的关系。

在曲线表中St=0.17的平直部分,漩涡的释放频率与流速成(chéng)正比,即为涡街流量传感器测量范围度。只要检测出频率(lǜ)f就可以求(qiú)得(dé)管(guǎn)内流体的流速,由流速V求(qiú)出体积流量。所测得的脉冲数(shù)与体积量(liàng)之比,称为仪表常(cháng)数(K),见式(2)
K=N/Q(1/m³) 公式(2)
式中:K=仪表常数(1/m³)。
N=脉(mò)冲个数
Q=体积流(liú)量(liàng)(m³)
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