传感器感受流量Q的变化，Q可以是质量流量qm或体积流量qV，其输出为与流量有关的某个物理量，如差压、速度等。信号转换装置将输出量转变成相应的电信号，然后由显示积算装置直接显示瞬时流量或对瞬时流量积分得到累积流量。  四、流量计的校验与标定       流量计的标定是一件比较困难的工作，因为流量是质量或体积对时间的导数，难以由定义直接做出流量单位的标准器。一般是在流量不变的前提下，使流体连续流入标准容器V中，精确测量流体流动的起止时间和流入容器的流体总量，用平均流量代替瞬时流量作为标准。因此，在累积时间内，必须保证流体流动高度稳定，并且计时和计量都要足够准确。   第二节 涡轮流量计  一、涡轮流量计的组成及测量原理        涡轮流量计由两部分组成：变送器和指示积算器。变送器完成将被测流量转换成一定频率的脉冲信号输出，指示积算器接受变送器输出的脉冲信号，将其转换、放大、运算、逻辑计数，显示瞬时流量和累积总量。        涡轮流量计实质上为一零功率输出的涡轮机，其变送器主要由涡轮、导流器、磁电转换器组成，结构如图4-2所示。壳体和导流器由不导磁材料制成。导流器的作用是支承叶轮并导直流体的流动，以减少流体自旋及涡漩的干扰。                                                                                                                    涡轮流量计结构                                              1—涡轮；2—支承；3—永久磁钢；4—感应线圈；                                                                         5—壳体；6—导流器                               （1）流量一转速的转换原理  当涡轮处于匀速转动的平衡状态时，假设不计叶轮转动的摩擦阻力、流体粘性阻力及感应线圈中感应电流所引起的电磁反作用力矩的影响。设涡轮叶片与轴线的夹角为θ，叶轮的平均半径为r0，流体的流通面积为A0，流体流经叶轮相应半径r0处的轴向流速为v0切向流速为vg，故有式中  C——与叶轮参数、轴向流速分布有关的系数；        ——平均流速。   （2）叶轮转速的测量  在涡轮流量计中，叶轮的转速是通过磁电转换的原理来测量的，输出信号为代表转速的脉冲频率信号。磁电装置中的永久磁钢上绕有线圈，当叶片转动经过永久磁钢的顶部时，因叶片为导磁材料而改变原磁路的磁阻，从而使磁通发生变化，故在线圈上感应出电势信号。显然电势信号是脉动式的，其频率为                                     f = zn    式中    z —— 涡轮上的叶片数。       式中    ——仪表常数。 在一定时间间隔内对流量进行积分时，得累积的总流量为：    式中   N——在t1到t2时间间隔内流过QV流体时输出的脉冲数。    仪表常数ζ的意义为单位体积流量输出的脉冲数。从理论上说，在一定条件（流体性质、状态、变送器结构、流量一定）下，ζ是一个常数。当上述条件变化时，ζ值也随之变化。这是因为上述条件都将能影响到式中的参数C。在前述qV ～n关系推导的前提条件中，流体的粘滞阻力将会影响流通截面A0上的流速分布，这种影响也表现为C的变化。从理论上研究各种因素对C的影响较为复杂，对于涡轮流量计，反映C值变化的是仪表常数ζ，它是根据实际情况标定的，而且在使用的范围内按实际标定出的ζ值是常值。下图是仪表常数ζ随Re变化的特性曲线。实际上，涡轮流量计出厂时。ζ值由厂家根据适用的流体标定给出。  （二）磁电转换器    磁电转换器是把涡轮的转速转换成电气频率信号的装置，它由磁电感应装置和前置放大器组成。    转速一频率转换是一种磁阻式磁电感应转换方式。感应装置安装在管道外部壳体上，它是由永久磁钢和感应线圈组成，正对下部的转动涡轮。涡轮转动时，当叶片转到永久磁钢的正下方时，磁路的磁阻最小；当叶片转过时，磁阻变大。由于磁阻的变化，所以磁路中的磁通发生变化，因此在线圈中感应出电势。其电势是脉动电势，频率  f = zn。    感应出的电势信号比较微弱，经置于转换器之中的前置放大器放大后输出。 二、流量指示积算器    流量指示积算器是涡轮流量计的显示器。它完成瞬时流量的显示和总量显示。它的电路主要有两部分：瞬时流量显示电路和总量显示电路。         涡轮流量计的这种显示器，实际上是一个脉冲频率测量和计数的仪表，它将涡轮变送器输出的单位时间内的脉冲数和一段时间内的脉冲总数按瞬时流量和累积流量显示出来。这类显示仪表的类型很多，在仪表设计中可根据实际需要灵活选用。下图是一种显示仪表的工作原理方框图。仪表由整形电路、频率—电压变换电路、仪表常数除法运算电路、电磁计数器和自动回零电路、机内振荡器和电源等部分组成。                                                                   显示仪表工作原理方框图  ?                      第三节?????? 转子流量计?    转子流量计是工业生产过程中应用较为广泛的一类流量计。它又称浮子流量计、恒压降变截面流量计。按锥形管材料的不同可分为玻璃管转子流量计和金属管转子流量计。玻璃管转子流量计耐压能力低，一般为就地直读式。金属管转子流量计耐压能力高，一般有就地指示型和信号远传型。    转子流量计适用于多种介质的流体（气体、液体），在火电厂中，常用于化学水处理过程的水流量测量和锅炉点火过程控制中的轻油油量测量。它特别适用于小管径，低雷诺数的中小流量测量。 一、玻璃管转子流量计 （一）结构组成    玻璃管转子流量计主要由锥形管、转子两部分组成 。                                  玻璃管转子流量计                            1—?? 罩壳；2—玻璃锥管；3—浮子               4—密封填料；5—连接法兰 （二）工作原理及流量公式  浮子处于锥形管中，相当于通流面积A0可变的节流件。流体流经节流件所产生的差压与体积流量的关系如下：     式中  α——与浮子形状、尺寸等有关的流量系数。       ρ——流体密度。 当浮子处于力平衡情况下，差压对浮子产生向上的作用力加上流体对浮子的浮力，等于浮子的重力，即   由此可知      式中  Af——浮子的有效面积。       Vf——浮子体积。  ρf，ρ——分别为浮子材料和流体的密度；       g——当地的重力加速度。    体积流量qV与通流面积A0之间的关系：     考虑到锥度很小的锥形管中通流面积A0与浮子在管中的高度H近似成正比，即                            A0 ≈CH                               

第四章 流量测量.ppt