化工仪表及自动化( 第三章 流量检测 )

1、化工仪表及自动化 第三章 流量检测 第一节 ：差压式流量计 是基于流体流动的是基于流体流动的 节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实 现流量测量的。现流量测量的。 通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置 和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以 及显示仪表所组成。及显示仪表所组成。 一、节流现象与流量基本方程式一、节流现象与流量基本方程式 流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装 置前后的管壁

2、处，流体的静压力产生差异的现象称置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称 为为节流现象节流现象。 流量基本方程式是阐明流量与压差之间定量关系的基本 流量公式。它是根据流体力学中的伯努利方程和流体连续 性方程式推导而得的。 要知道流量与压差的确切关系，关键在于的取值。 pFMpFQ 10 1 0 2 2 国内外把最常用的节流装置、国内外把最常用的节流装置、孔板孔板、喷嘴喷嘴、 文丘里管文丘里管等标准化，并称为等标准化，并称为“标准节流装置标准节流装置”。 采用标准节流装置进行设计计算时都有统一采用标准节流装置进行设计计算时都有统一 标准的规定、要求和计算所需要的通用化实验数据标准的规定、要求

3、和计算所需要的通用化实验数据 资料。资料。 在加工制造和安装方面在加工制造和安装方面, ,以孔板为最简单以孔板为最简单, ,喷嘴次之喷嘴次之, , 文丘里管最复杂。造价高低也与此相对应。实际上文丘里管最复杂。造价高低也与此相对应。实际上, ,在一在一 般场合下般场合下, ,以采用孔板为最多。以采用孔板为最多。 当要求压力损失较小时当要求压力损失较小时, ,可采用喷嘴、文丘里管等可采用喷嘴、文丘里管等。 在加工制造和安装方面在加工制造和安装方面, ,以孔板为最简单以孔板为最简单, ,喷嘴次之喷嘴次之, ,文文 丘里管最复杂。造价高低也与此相对应。实际上丘里管最复杂。造价高低也与此相对应。实际上,

4、 ,在一般场在一般场 合下合下, ,以采用孔板为最多。以采用孔板为最多。 当要求压力损失较小时当要求压力损失较小时, ,可采用喷嘴、文丘里管等可采用喷嘴、文丘里管等。 在测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、变形的在测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、变形的 介质流量时介质流量时, ,采用喷嘴较采用孔板为好。采用喷嘴较采用孔板为好。 在流量值与压差值都相同的条件下在流量值与压差值都相同的条件下, ,使用喷嘴有较高的使用喷嘴有较高的 测量精度测量精度, ,而且所需的直管长度也较短。而且所需的直管长度也较短。 如被测介质是高温、高压的如被测介质是高温、高压的, ,则可选用孔板和喷嘴。文则可选用孔

5、板和喷嘴。文 丘里管只适用于低压的流体介质。丘里管只适用于低压的流体介质。 必须保证节流装置的开孔和管道的轴线同心必须保证节流装置的开孔和管道的轴线同心, ,并使并使 节流装置端面与管道的轴线垂直。节流装置端面与管道的轴线垂直。 在节流装置前后长度为两倍于管径在节流装置前后长度为两倍于管径(2D)(2D)的一段管道的一段管道 内壁上内壁上, ,不应有凸出物和明显的粗糙或不平现象。不应有凸出物和明显的粗糙或不平现象。 任何局部阻力任何局部阻力 ( (如弯管、三通管、闸阀等如弯管、三通管、闸阀等) )均会引均会引 起流速在截面上重新分布起流速在截面上重新分布, ,引起流量系数变化。所以引起流量系数

6、变化。所以 在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管。在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管。 标准节流装置标准节流装置 ( (孔板、喷嘴孔板、喷嘴) ,) ,一般都用于直径一般都用于直径 D50mmD50mm的管道中。的管道中。 被测介质应充满全部管道并且连续流动。被测介质应充满全部管道并且连续流动。 管道内的流束管道内的流束 ( (流动状态流动状态) )应该是稳定的。应该是稳定的。 被测介质在通过节流装置时应不发生相变。被测介质在通过节流装置时应不发生相变。 三、差压变送器 在现场实际应用时，往往具有比较大的测量误差，在现场实际应用时，往往具有比较大的测量误差， 有的甚至高达有的甚至

7、高达10102020。 被测流体工作状态的变动。被测流体工作状态的变动。 节流装置安装不正确。节流装置安装不正确。 孔板入口边缘的磨损。孔板入口边缘的磨损。 导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象 差压计安装或使用不正确差压计安装或使用不正确 第二节第二节 转子流量计转子流量计 一、工作原理 转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测 量方法。 它可以将反映流量大小的转子高度h转换为电信 号，适合于远传，进行显示或记录。 LZD系列电远传式转子流量计主要由流量变送 及电动显示两部分组成。 第三节 漩涡流量计 精度高、测量范围宽、没有运动部件、无机 械磨损、维

8、护方便、压力损失小、节能效果明显。 满足hL0.281时，则所产生的涡街是稳定的。由 圆柱体形成的卡曼漩涡，其单侧漩涡产生的频率为 d v Sf f 图3-13 圆柱检出器原理图 1空腔；2圆柱棒；3导压 孔；4铂电阻丝；5隔墙 漩涡频率的检测方法：热学 法、电容法、压差法 第四节 质量流量计 直接测量单位时间内所流过的介质的质量,即质量流 量M 质量流量计的最后输出信号只与介质的质量流量M成比例, 这就能从根本上提高流量测量的精度,省去了烦琐的换算和 修正。 vAM 第四节 质量流量计 一、直接式质量流量计 直接式质量计的形式很多有：差压式、角动量式、双涡 轮式、陀螺式等 二、补偿式质量流量

9、计 1.流速-密度补偿法2.压差-密度法 3.压差-流速 补偿法 第五节 其他流量计 一、靶式流量计 便于某些黏度较高或含有悬浮物介质的流量检测。 二、椭圆齿轮流量计 图3-19 椭圆齿轮流量计 结构原理 通过椭圆齿轮流量计的 体积流量 0 4nVQ 1、适用于高黏度介质的流量测量。 2、测量精度较高，压力损失较小， 安装使用也较方便。 3、 椭圆齿轮流量计的入口端必须 加装过滤器。 4、 椭圆齿轮流量计的使用温度有 一定范围。 5、椭圆齿轮流量计的结构复杂，加 工成本较高。 三、涡轮流量计 图3-20 涡轮流量计 1涡轮；2导流器；3 磁电感应转换器；4外壳； 5前置放大器 优点：优点： 1、安装方便。 2、测量精度高，可耐高压。 3、 反应快，可测脉动流量。 4、输出信号为电频率信号，便于 远传，不受干扰。 缺点：缺点： 1、一般应加过滤器。 2、安装时，前后要有一定的直管段。 四、