第三章压力检测及仪表

1、 第二节 压力检测及仪表 五 压力计的选用及安装 1、压力计的选用 压力计的选用压力计的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要应根据工艺生产过程对压力测量的要求，结合其他各方面的情况，加以全面的考虑和具体的求，结合其他各方面的情况，加以全面的考虑和具体的分析，分析， 一般考虑以下几个问题。一般考虑以下几个问题。 第二节 压力检测及仪表 1、压力计的选用 （1）仪表类型的选用 满足工艺要求： 是否远传、自动记录或报警； 被测介质的物理化学性能（腐蚀、温度、粘度、脏污、易燃易爆）； 现场条件的特殊要求（电磁、高温、振动）等 氨用压力计（高压）弹簧管材料为碳钢，不允许采用普通型铜合金 氧用压力计与普通

2、型结构、材质同，但严格禁油（校验、存放、清洗） 第二节 压力检测及仪表 （2）仪表测量范围的确定 仪表的测量范围指该仪表可按规定的精度对被测量进行测量的范围。由被测参数的大小而定。 为延长寿命，避免受力过大损坏： 稳定压力：最大工作压力仪表上限值的2/3。 脉动 1/2 高压 3/5 被测压力的最小值仪表满量程的1/3 标准量程 （3）仪表精度等级的选取 由工艺生产所允许的最大测量误差确定。 满足工艺要求的前提下，尽可能选用精度较低、价廉耐用的仪表。 第二节 压力检测及仪表例例3 3 某台往复式压缩机的出口压力范围为某台往复式压缩机的出口压力范围为25252828MPa，测量误差不得大于，测量

3、误差不得大于1 1MPa。工艺上。工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与测量范围。台压力表，指出型号、精度与测量范围。 解解由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为 p1=pmax*2=282=56MPa 根据就地观察及能进行高低限报警的要求，由本章附录一，可查得选用YX-150型电接点压力表，测量范围为060MPa。 第二节 压力检测及仪表 由于25/601/3 ，故被测压力的最小值不低于满量程的1/3，这是允许的。 另外，根据测量误差的要求，可算得允许误差为 所以精度等级为1.5级的仪表完全可以

4、满足误差要求 至此，可以确定，选择的压力表为YX-150型电接点压力表，测量范围为060MPa，精度等级为1.5级。%67. 1%100601 第二节 压力检测及仪表 2、压力计的安装 1）测压点的选择 应能反映被测压力的真实大小要要选选在被测介质在被测介质直直线流动的线流动的管段管段部分，不要选在管路拐部分，不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。 测量流动介质的压力时，测量流动介质的压力时，应使取压点与流动方向垂直应使取压点与流动方向垂直，取压管内端面与取压管内端面与生产设备连接处的生产设备连接处的内壁内壁应应保持平齐保持平齐，不应，不应有

5、凸出物或毛刺。有凸出物或毛刺。 测量液（气）体压力时，取压点应在管道下（上）部，测量液（气）体压力时，取压点应在管道下（上）部，使导压管内不积存气（液）体。使导压管内不积存气（液）体。 第二节 压力检测及仪表 2、压力计的安装 2）导压管铺设 导压管导压管粗细要合适粗细要合适，一般内径为，一般内径为6 610mm10mm，长度应尽可，长度应尽可能短，能短，最长不得超过最长不得超过50m50m，以减少压力指示的迟缓。如超，以减少压力指示的迟缓。如超过过50m50m，应选用能远距离传送的压力计。，应选用能远距离传送的压力计。 导压管导压管水平安装时应水平安装时应保证保证有有1:101:101:20

6、1:20的倾斜度的倾斜度，以，以利于积存于其中之液体（或气体）的排出。利于积存于其中之液体（或气体）的排出。 当被测介质易冷凝或冻结时当被测介质易冷凝或冻结时，须，须加设保温伴热管线加设保温伴热管线。 取压口到压力计之间应装有切断阀取压口到压力计之间应装有切断阀，以备检修压力计，以备检修压力计时使用。切断阀应装设在靠近取压口的地方。时使用。切断阀应装设在靠近取压口的地方。 第二节 压力检测及仪表 3）压力计的安装 （1）易观察和检修的地方 （2）避免振动和高温 （3）测量蒸汽压力凝液管 测量有腐蚀性介质测量有腐蚀性介质中性介质中性介质的隔离罐，右图（的隔离罐，右图（b）表示了）表示了被测介质密

7、度被测介质密度2大于和小于大于和小于隔离液密度隔离液密度1的两种情况。的两种情况。 根据介质不同性质(高温、低温、腐蚀、脏污、结晶、沉淀、粘稠），采用相应的防热、防腐、防冻、防堵等措施。(a)测 量 蒸 汽 时(b)测 量 有 腐 蚀 性 介 质 时132413241221压 力 计 安 装 示 意 图1 -压 力 计 2 -切 断 阀 门 3 -凝 液 管 /隔 离 槽4 -取 压 容 器1212 第二节 压力检测及仪表 3）压力计的安装压力计的连接处，应根据被测压力的高低和介质性质，压力计的连接处，应根据被测压力的高低和介质性质，选择适当的材料，作为密封垫片，以防泄漏。选择适当的材料，作为

8、密封垫片，以防泄漏。当被测压力较小，而压力计与取压口又不在同一高度当被测压力较小，而压力计与取压口又不在同一高度时，对由此高度而引起的测量误差应按时，对由此高度而引起的测量误差应按pHg进行进行修正。式中修正。式中H为高度差，为高度差，为导压管中介质的密度，为导压管中介质的密度，g为为重力加速度。重力加速度。为安全起见，测量高压的压力计除选用有通气孔外，为安全起见，测量高压的压力计除选用有通气孔外，安装时表壳应向墙壁或无人通过之处，以防发生意外。安装时表壳应向墙壁或无人通过之处，以防发生意外。 第三节 流量检测及仪表 一、概述为生产操作和控制提供依据为生产操作和控制提供依据 进行经济核算需知总

9、量进行经济核算需知总量是控制生产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核是控制生产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数。算所必需的一个重要参数。 单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量。 在某一段时间内流过管道的流体流量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累计值。第三节 流量检测及仪表 一、概述MQQM或如以如以 t 表示时间，则流量和总量之间的关系是表示时间，则流量和总量之间的关系是 ttMdtMQdtQ00,总总测量流体流量的仪表。测量流体流量的仪表。：测量流体总量的仪表。测量流体总量的仪表。 流量单位：流量单位：t/ht/h、kg/hkg/h、kg

10、/skg/s；m m3 3/h/h、L/hL/h、L/minL/min 第三节 流量检测及仪表 以测量流体在管道内的流速作为测量依据以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表来计算流量的仪表 以单位时间内所排出的流体的固定容积的以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。数目作为测量依据来计算流量的仪表。 以测量流体流过的质量以测量流体流过的质量M为依据的流量计。为依据的流量计。质量流量计分直接式和间接式两种。质量流量计分直接式和间接式两种。 分类第三节 流量检测及仪表 1、速度式流量计 测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表。 速度法：平均流速

11、乘以管道截面积求得流体的体积流量。 测量平均流速的方法有：差压式、电磁式、漩涡式、声学式、热学式、涡轮式 基于速度法的流量检测仪表有基于速度法的流量检测仪表有差压式差压式（节流式）流量（节流式）流量计、计、靶式靶式流量计、流量计、弯管弯管流量计、流量计、转子转子流量计、流量计、电磁电磁流流量计、量计、旋涡旋涡流量计、流量计、涡轮涡轮流量计、流量计、超声超声流量计、流量计、堰式堰式流量计等流量计等 第三节 流量检测及仪表 差压式差压式 又称节流式，利用节流件前后的差压和流速关系，通过差压值获得流体的流速； 电磁式电磁式 导电流体在磁场中运动产生感应电势，感应电势大小与流体的平均流速成正比； 旋涡

12、式旋涡式 流体在流动中遇到一定形状的物体会在其周围产生有规则的旋涡，旋涡释放的频率与流速成正比 涡轮式涡轮式 流体作用在置于管道内部的涡轮上使涡轮转动，其转动速度在一定流速范围内与管道内流体的流速成正比； 声学式声学式 根据声波在流体中传播速度的变化得到流体的流速； 热学式热学式 利用加热体被流体的冷却程度与流速的关系来检测流速。 第三节 流量检测及仪表 YJLB型一体化差压式（节流式）流量计将节流装置和差压变送器做成一体，继承了节流装置的优点，结构紧凑，成套性好，故障率低，使用安装方便，动态特性好，提高了测量精度，可满足各种流量测量的需要YJLB型一体化节流式流量计 第三节 流量检测及仪表

13、靶式流量计 第三节 流量检测及仪表 90度弯管流量计 第三节 流量检测及仪表 2、容积式流量计 以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表 容积法受流体流动状态影响较小，适用于测量高粘度、低雷诺数的流体。 如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、皮膜式流量计、活塞式流量计等LC椭圆齿轮流量计 第三节 流量检测及仪表 3、质量流量计 质量流量计是直接测量流体流过的质量。具有精度不受流体的温度、压力、密度、粘度等变化影响的优点 直接法：直接测量质量流量。科里奥利力式流量计、量热式流量计、陀螺式流量计、角动量式流量计等。 间接法：测出体积流量和密度，经过计算得到主要有压力温度补偿式

14、质量流量计SITRANS F C 科里奥利力质量流量计第三节 流量检测及仪表 二、差压式流量计 差压式流量计又称节流式流量计，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现流量测量的。 组成：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及显示仪表所组成。 第三节 流量检测及仪表节流装置或差压流量传感器差压计或差压变送器被测流量qapp差压信号管路cb差压(流量)p(q)pq差压式流量传感器流量测量系统 第三节 流量检测及仪表 1、节流现象与流量基本方程式 （1）节流现象 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处，

15、流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。 节流装置是流量敏感检测元件，是安装在流体管道中的阻力元件。 节流装置包括节流件和取压装置。 第三节 流量检测及仪表 1、节流现象与流量基本方程式 （1）节流现象 节流件是使管道中的流体产生局部收缩的元件 常用的节流元件有孔板、 喷嘴、文丘里管。 其结构形式、相对尺寸、技术要求、管道条件和安装要求等均已标准化，故又称标准节流元件。其中孔板最简单又最为典型，加工制造方便，在工业生产过程中常被采用。 第三节 流量检测及仪表标准节流元件(a) 孔板； (b) 喷嘴； (c) 文丘里管(a)(b)(c)高压低压入口部分渐缩部分喉部渐扩部分 测量原理 在管道中流动

16、的流体具有动能和静压能， 在一定条件下这两种形式的能量可以相互转换，再加上阻力损失，若没有外加能量时，参加转换的能量总和不变。 用节流元件测量流量时，流体流过节流装置前后产生压力差p(p=p1-p2)，且流过的流量越大，节流装置前后的压差也越大，流量与压差之间存在一定关系，这就是差压式流量传感器测量原理。 第三节 流量检测及仪表第三节 流量检测及仪表孔板装置及压力、流速分布图v1v3v2p1v1v2v3p3p2p= p1-p2p1-p3第三节 流量检测及仪表 流体在管道截面前，以一定的流速v1流动，此时静压力为p1。 在接近节流装置时，由于遇到节流装置的阻挡，使靠在接近节流装置时，由于遇到节流

17、装置的阻挡，使靠近管壁处的流体静压力升高，并且比管道中心处的压近管壁处的流体静压力升高，并且比管道中心处的压力大，在节流装置入口端面处产生一径向压差。力大，在节流装置入口端面处产生一径向压差。 这一径向压差使流体产生径向附加速度，使靠近管壁这一径向压差使流体产生径向附加速度，使靠近管壁处的流体质点流向与管道中心轴线相倾斜，形成了处的流体质点流向与管道中心轴线相倾斜，形成了流流束的收缩束的收缩运动。运动。 由于惯性作用，流速的最小截面并不在孔板的孔处，由于惯性作用，流速的最小截面并不在孔板的孔处，而是经过孔板后继续收缩，到而是经过孔板后继续收缩，到截面截面处达到最小，流处达到最小，流速最大速最大

18、，达到达到v2。 随后流速又逐渐扩大，至截面后完全复原，流速降低到原来的数值，即v3 = v1 。 第三节 流量检测及仪表 节流装置前后静压力的变化： 在在截面，流体具有静压力截面，流体具有静压力p1； 到达截面到达截面，流速增加到最大值，静压力降低到最小，流速增加到最大值，静压力降低到最小值值p2 ；而后随着流束的恢复而逐渐恢复而后随着流束的恢复而逐渐恢复。 由于在孔板的端面处，使流体形成局部涡流，要消耗由于在孔板的端面处，使流体形成局部涡流，要消耗一部分能量，同时流体流经孔板时，要克服摩擦力，一部分能量，同时流体流经孔板时，要克服摩擦力，故流体的静压力不能恢复到原来的数值故流体的静压力不能

19、恢复到原来的数值p1 ，产生了压，产生了压力损失力损失p= p1 - p3 。 节流装置前流体压力较高，称为正压，以“+”表示；节流装置后流体压力较低，称为负压，以“”表示。压差大小与流量有关。 取压点的问题 截面截面变化变化第三节 流量检测及仪表（2）流量基本方程式 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。 对于对于可压缩流体可压缩流体，例如各种气体及蒸气通过节流元件，例如各种气体及蒸气通过节流元件时，时， 由于压力变化必然会引起密度由于压力变化必然会引起密度的改变，即的改变，即12，这时在公式中应引入这时在公式中

20、应引入体积膨胀系数体积膨胀系数，可压缩性流体体可压缩性流体体积膨胀系数积膨胀系数小于小于1，如果是，如果是不可压缩性流体不可压缩性流体，则，则=1。 流量方程式为102pFQpFM102 第三节 流量检测及仪表 流量公式中 是流量系数是流量系数与节流装置的结构形式、取压方式、孔口与节流装置的结构形式、取压方式、孔口与管道截面积之比与管道截面积之比m、流体流动状态（、流体流动状态（Re）、孔口边）、孔口边缘锐度及管道条件等因素有关。标准节流装置，缘锐度及管道条件等因素有关。标准节流装置，值可值可直接从手册中查出直接从手册中查出 是膨胀校正系数是膨胀校正系数，与孔板前后压力的相对变化量、介，与孔板

21、前后压力的相对变化量、介质的等熵指数、孔口与管道截面积之比等因素有关质的等熵指数、孔口与管道截面积之比等因素有关 F0是节流装置的开孔截面积。是节流装置的开孔截面积。 p是节流装置前后实际测得的压力差。是节流装置前后实际测得的压力差。 1是节流装置前的流体密度。是节流装置前的流体密度。 要知道流量与压差的确切关系，关键在于要知道流量与压差的确切关系，关键在于的的取值取值102pFQ第三节 流量检测及仪表 节流装置设计计算节流装置设计计算时，针对特定条件，选择一个时，针对特定条件，选择一个值进行值进行计算；结果只能应用于一定条件，计算；结果只能应用于一定条件，条件改变不能套用条件改变不能套用。如

22、小负荷设计不能用于大负荷如小负荷设计不能用于大负荷 由流量基本方程式可以看出： 被测流量与差压p的平方根成正比。 对于直接配用差压计显示流量时，流量标尺是非线性的 起始密，后来变疏，测下限误差大 为了得到线性刻度，可加开方运算电路或加开方器。 如带有开方运算，变送器的输出电流就与流量成线性关系。显示仪表则显示流量的大小。 第三节 流量检测及仪表 2、标准节流装置 国内外把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、文丘里管等标准化，并称为“标准节流装置”。 标准节流装置按照规定的技术要求和试验数据来设计、加工、安装，无需检测和标定，可以直接投产使用，并可保证流量测量的精度。 标准化的具体内容包括节流装置的结

23、构、尺寸、加工要求、取压方法、使用条件等。 第三节 流量检测及仪表 2、标准节流装置图3-19 孔板断面示意图如左图，标准孔板对尺寸和公差、粗糙如左图，标准孔板对尺寸和公差、粗糙度等都有详细规定。度等都有详细规定。 其中：dD应在0.20.8之间； 最小孔径应不小于12.5mm； 直孔部分的厚度h（0.0050.02）D； 总厚度H0.05D； 锥面的斜角3045等等，需要时可参阅设计手册。 第三节 流量检测及仪表标准孔板采用角接取压法和法兰取压法标准喷嘴为角接取压法。标准节流装置取压方法标准节流装置取压方法角接取压法角接取压法法兰取压法法兰取压法角接取压法角接取压法指在孔板（或喷嘴）前后两端

24、面与管壁的夹指在孔板（或喷嘴）前后两端面与管壁的夹角处取压。通过角处取压。通过环室环室或或单独钻孔单独钻孔结构来实现结构来实现1管道法兰；2环室；3孔板；4夹紧环 第三节 流量检测及仪表 孔板： 环室取压工作压力6.4MPa，D在50520mm； 单独钻孔取压2.5MPa，D在501000mm。 特点： 环室取压法环室取压法测量精度较高，但测量精度较高，但加工制造和安装要求严格，若加工制造和安装要求严格，若达不到预定的要求时，测量精达不到预定的要求时，测量精度难以保证。度难以保证。 在现场使用时，为了加工和安在现场使用时，为了加工和安装方便，特别是大口径管道，装方便，特别是大口径管道，不用环室而用不用环室而用单独钻孔单独钻孔取压。取压。环室结构p1p2123流向p1p2134流向单独钻孔结构1管道法兰 2环室 3孔板 4夹紧环 第三节 流量检测及仪表标准孔板标准孔板应用广泛，结应用广泛，结构简单，安