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关于水流量计的测量原理介绍

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关于水流量计的测量原理介绍
点击次数: 发布时间:2016-06-12

1、基于使用电磁流量计的工作原理


水流量计测量原理是基于法拉第电磁感应规律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电极头于衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。此时,如果具有一定电导率的流体流经测量管,将切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B,测量管内径d与平均流速   的乘积、电动势E(流量信号)由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后,可显示流体流量,并能输出脉冲,模拟电流信号,用于流量的测量和控制。
电磁流量计工作原理公式
式中: E---------为电极间的信号电压(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,励磁电流是恒流的,故B也是常数,则由(1-1)式可知,体积流量Q与信号电压E成正比,即流速感应的信号电压E与体积流量Q成线性关系。因此,只要测量出E就可确定流量Q,这就是电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响测量结果。至于流动状态只要符合轴对称流动(如层流或紊流)就不会影响测量结果的。因此说电磁流量计是一种真正的体积流量计。
电磁流量计工作原理图

2、基于使用涡轮流量计的工作原理

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定的角度,流体的冲力使叶片具有转动力矩,克服摩擦力矩和流体阻力之后叶片旋转,在力矩平衡后转速稳定,在一定的条件下,转速与流速成正比,由于叶片有导磁性,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,周期性的改变着线圈的磁通量,从而使线圈两端感应出电脉冲信号,此信号经过放大器的放大整形,形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波,可远传至显示仪表,显示出流体的瞬时流量或总量。在一定的流量范围内,脉冲频率f与流经传感器的流体的瞬时流量Q成正比,流量方程为:
涡轮流量计工作原理图
式中:
f——脉冲频率[Hz]
k——传感器的仪表系数[1/m3],由校验单给出。
Q——流体的瞬时流量(工作状态下)[m3/h]
3600——秒时换算系数
每台传感器的仪表系数由制造厂填写在检定证书中,k值设入配套的显示仪表中,便可显示出瞬时流量和累积总量。

3、基于使用涡街流量计的工作原理


水流量计在流体中设置非流线型旋涡发生体(阻流体),则从旋涡发生体两侧交替地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。
涡街流量计工作原理图
旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。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,根据卡曼涡街原理,有如下关系式:
f=StV/d       公式(1)
式中:
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
由此可见,通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。其中,斯特罗哈尔数(St)是无因次未知数,
图(二)表示斯特罗哈尔数(St)与雷诺数(Re)的关系。
涡街流量计工作原理曲线图
在曲线表中St=0.17的平直部分,漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度。只要检测出频率f就可以求得管内流体的流速,由流速V求出体积流量。所测得的脉冲数与体积量之比,称为仪表常数(K),见式(2)
K=N/Q(1/m³)      公式(2)
式中:K=仪表常数(1/m³)。
N=脉冲个数 
Q=体积流量(m³)

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