《流量检测及仪表》ppt课件

1、流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表工业消费过程中，能源计量：一次能源煤炭、原油、瓦斯气、石油气、天然气二次能源电力、焦炭、煤气、废品油、液化石油气、蒸汽在工农业消费和科学研讨实验中，流量都是一个很重要的参数。例如，在石油化工消费过程自动检测和控制中，为了有效地操作、控制和监测，需求检测各种流体的流量。此外，对物料总量的计量还是能源管理和经济核算的重要根据。流量检测仪表是开展生产、节约能源、提高经济效益和管理程度的重要工具。交通运输中：管道保送 生物技术等方面环保工程中：空气污染(烟废气排放 )、水污染 3-3 流量检测及仪表流量检测及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测的根本概念

2、流量检测的根本概念瞬时流量瞬时流量: :单位时间内流体经过一定截面积的数量。单位时间内流体经过一定截面积的数量。体积流量体积流量: :用流体的体积来表示用流体的体积来表示Q Q，单位为，单位为m3/hm3/h。质量流量质量流量: :用流量的质量来表示用流量的质量来表示MM，单位为，单位为kg/hkg/h。累积流量累积流量: :一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值。一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值。累积体积流量dtQQt0总流量计量对在一定通道内流动流体的流量进展丈量。流量计量对在一定通道内流动流体的流量进展丈量。dtMMt0总累积质量流量流量计与计量表的区别：流量计与计量表的区别：

3、丈量流体流量的仪表普通叫流量计；丈量流体流量的仪表普通叫流量计；丈量流体总量的仪表称为计量表。丈量流体总量的仪表称为计量表。流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表按丈量途径分类：容积式流量计采用单位时间内所排出固定容积空间的数目作为丈量根据来衡量过流容积。速度式流量计以丈量流体在管道内的流速作为根据来计算流体的流量。如：差压式、转子式流量计等。质量流量计以计算流过流体的质量为根据来计量流体的流量。流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表 1容积法：在单位时间内以规范固定体积对流动介质延续不断地进展度量，以排出流体固定容积数来计算流量。如:椭圆齿轮番量计、旋转活塞式流量计和刮板流量计。特点:受流体的流

4、动形状影响小，适用于丈量高粘度、低雷诺数的流体。 2 2速度法：这种方法是先测出管道内的平均流速，速度法：这种方法是先测出管道内的平均流速，再乘以管道截面积求得流体的体积流量。再乘以管道截面积求得流体的体积流量。特点特点: :运用条件宽，可用于各种工况下的流量检测，运用条件宽，可用于各种工况下的流量检测，但利用平均流速计算流量，管路条件的影响大，流动但利用平均流速计算流量，管路条件的影响大，流动产生涡流以及截面上流速分布不对称等都会给丈量带产生涡流以及截面上流速分布不对称等都会给丈量带来误差。来误差。 流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表 3 3质量流量的丈量方法质量流量的丈量方法直接法：利用

5、检测元件，使输出信号直接反映质量流量。 基于科里奥利力效应的检测方法。间接法：用两个检测元件分别测出两个相应参数，经过运算间 接获取流体的质量流量。 Q2检测元件和检测元件的组合； Q 检测元件和检测元件的组合； Q2检测元件和Q检测元件的组合。流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表本节主要内容本节主要内容 ()速度式流量计： 压差流量计 转子流量计 电磁流量计 涡轮番量计 漩涡流量计 ()容积式流量计： 齿轮式流量计 质量式流量计： 间接式质量流量计 直接式质量流量计差压式流量计基于流体在经过流动阻力元件时产生的压力差与流体流量之间的关系，经过丈量压差值求得流体流量。 1-节流元件 2-引压管

6、路3-三阀组 4-差压计 节流式流量计组成与实物图 流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表 节流元件附近流速和压力分布情况 检测原理: 运用动压能和静压能转换的原理检测流量 节流景象:流体在装有节流安装的管道中流动时,在节流安装前后的管壁处,流体的静压力产生差别的景象。当流体流经管道内的节流件时，流速将在节流元件处构成部分收缩，因此流速添加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可根据压差来衡量流量的大小。根底：流体延续性方程质量守恒定律和伯努利方程能量守恒定律。压差影响要素：流量、节流安装方式、管道内流体的物理性质密度、

7、粘度流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表 流量根本方程式根据流膂力学的伯努力方程和流体的延续性方程，可以推导出流量与压差之间的流量方程式，即：体积流量 /20pQ 质量流量 p20 式中：流量系数。与节流元件，取压方式、雷诺系数等有关。 膨胀校正系数 A0节流安装的开孔截面积 节流安装前的流体密度 节流安装前后实践测得的压力差流量与压力差的平方根成正比，假设不加开发器，刻度不均匀流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表差压式流量计的主要特点差压式流量计的主要特点 丈量对象：流体方面，单相、混相、干净、脏污；丈量对象：流体方面，单相、混相、干净、脏污；任务形状：常压、高压、真空、常温、高温、低温；任

8、务形状：常压、高压、真空、常温、高温、低温；管径方面：从几毫米到几米；管径方面：从几毫米到几米；流动条件：亚音速流、临界流、脉动流流动条件：亚音速流、临界流、脉动流历史悠久、技术成熟、运用最广泛。节流式特点： 构造简单、运用寿命长，顺应才干强， 几乎能丈量各种工况下的流量。差压式流量计 孔板引压管差压计流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表 差压式流量计组成节流安装：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与节流安装：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与流量成开方关系。流量成开方关系。引压导管：取节流安装前后产生的差压，传送给差压变送引压导管：取节流安装前后产生的差压，传送给差压变送器。器。差

9、压变送器：产生的差压转换为规范电信号差压变送器：产生的差压转换为规范电信号4-20mA4-20mA。流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表规范节流元件 规范孔板规范孔板构造简单，安装方便，适宜大流量的丈量规范喷嘴规范喷嘴规范文丘里管规范文丘里管构造复杂，压力损失比孔板小规范节流元件的构造方式规范节流元件的构造方式a. 规范孔板规范孔板是一块具有与管道同心圆形开孔的圆板，迎流一侧是有锐利直角入口边缘的圆筒形孔，顺流的出口呈分散的锥形。 构造简单，加工方便，价钱廉价 压力损失较大，丈量精度较低，只适用于干净流体介质，丈量大管径高温高压介质时，孔板易变形。 规范孔板 流量检测方法及仪表流量检测方法及仪

10、表b. b. 规范喷嘴规范喷嘴规范喷嘴是一种以管道轴线为中心线的旋转对称体，主要由入口圆弧收缩部分与出口圆筒形喉部组成,有ISAl932喷嘴和长径喷嘴两种型式。 。 ISA1932喷嘴流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表ISAL932喷嘴文丘里管压力损失最低，有较高的丈量精度，对流体中的悬浮物不敏感，可用于污脏流体介质的流量丈量，在大管径流量丈量方面运用的较多。但尺寸大、笨重，加工困难，本钱高，普通用在有特殊要求的场所。 c. 文丘里管文丘里管常用的节流安装常用的节流安装压力损失最大 文丘里管孔板 喷嘴流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表压力损失最小流量根据前后压差计算，因此取压方法很关键，根

11、据节流安装取压口位置可将取压方式分为实际取压、角接取压、法兰取压、径距取压与损失取压五种:流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表节流安装的取压方式节流安装的取压方式目前广泛采用的是角接取压法，其次是法兰取压法。角接取压法比较简便，易实现环室取压，丈量精度较高。法兰取压法构造较简单,易装配,计算方便，但精度较低。 流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表 丈量管道截面应为圆形，节流件及取压安装安装在两圆形直管之间。 节流件附近管道的圆度应符合规范中的详细规定。 当现场难以满足直管段的最小长度要求或有扰动源存在时，可思索在节流件前安装流动整流器，以消除流动的不对称分布和旋转流等情况。安装位置和运用的整流

12、器型式在规范中有详细规定。 流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表丈量管道条件非规范节流安装a.1/4圆喷嘴b. 锥形入口孔板c. 圆缺孔板流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表规范节流安装的计算类型规范节流安装的计算类型流量计算流量计算 这类计算命题是在管道、节流安装、取压方式、这类计算命题是在管道、节流安装、取压方式、被测流体参数知的情况下，根据测得的差压值计算被测流体参数知的情况下，根据测得的差压值计算被测介质流量。属校核计算，常用在运用现场，所被测介质流量。属校核计算，常用在运用现场，所根据的根本公式是流量公式。根据的根本公式是流量公式。设计节流安装设计节流安装 这类计算命题是要根据用户提

13、出的知条件以及这类计算命题是要根据用户提出的知条件以及限制要求来设计规范节流安装，属设计计算。限制要求来设计规范节流安装，属设计计算。流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表1被测流体任务形状的变动：温度、压力、黏度等等与设计计算值不同，从而使丈量值与实践值不同呵斥误差。措施：按照实践的工艺条件重新设计计算。2节流安装的安装及运用不正确：应留意节流元件的安装方向，孔板的方向是 ？应坚持节流安装的清洁，防止出现沉淀、堵塞灯情况。流体在节流安装前后有足够的直管段。普通孔板前为1020D，孔板后为5D，D为管道内径。 3节流元件的磨损：孔板入口边缘、喷嘴的圆弧外形等因

14、固体颗粒杂质磨损或碰撞变形；被测介质具有腐蚀性而呵斥节流安装外形和尺寸的变化。引起差压式流量计丈量误差的要素引起差压式流量计丈量误差的要素流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表4导管安装不正确或堵塞、渗漏等引起丈量误差：454545454545丈量不同介质时节流安装取压口方位规定表示图丈量不同介质时节流安装取压口方位规定表示图 A 液体：留意排气；导压管垂直向下或一定的倾斜坡度B 蒸汽：留意冷凝安装中的液位差见图3-24C 气体：留意排液；导压管垂直向上或一定的倾斜坡度流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表5差压计安装或运用不正确：三阀组：两个切断阀和一个平衡阀构成的三阀组。见图3-25三阀组中3

15、个控制阀在启用和停顿时的开关顺序：启用压力计时：先翻开平衡阀，再翻开切断阀，然后封锁平衡阀，保证正负腔压力根本平衡；停用压力计时：先翻开平衡阀，再封锁切断阀。在进展校验前应先翻开平衡阀使两腔的压力平衡。假设被测介质具有腐蚀性，应采取隔离措施采用中性介质作隔离液并留意密度的不同情况流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表经过改动流通面积的方法实现流量检测经过改动流通面积的方法实现流量检测 变面积式丈量方法表示图 检测原理锥形管锥形管-由下往上逐渐扩展管由下往上逐渐扩展管转子转子-阻力件阻力件 组成当流体自下而上流经锥形管当流体自下而上流经锥形管与转子之间的环形流通面积与转子之间的环形流通面积时，由于

16、遭到流体的冲击，时，由于遭到流体的冲击，转子便要向上运动。转子便要向上运动。 适用于小流量，流速低的场所转子的受力平衡条件： 因V、A等都为常数，所以丈量过程中压力差不变。即：定压变节面在压差不变的情况下，流量与环隙面积有关，而环隙面积与转子的高度有关，因此，流量与转子高度具有一定的关系，即：任务原理图流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表AppgVft)()(21AgVpppft/)(21AgVhQfft)(2仪表常数流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表差压式流量计是在节流面积坚持不变的情况下，以压力差的变差压式流量计是在节流面积坚持不变的情况下，以压力差的变化反映实践流量的大小；恒节流面积，

17、变压降化反映实践流量的大小；恒节流面积，变压降转子式流量计那么利用节流面积的改动来维持压力差的不变，转子式流量计那么利用节流面积的改动来维持压力差的不变，是恒压降、变节流面积的丈量方法。是恒压降、变节流面积的丈量方法。向上的推力重力浮力时，转子浮在一定的高度上；当流量增大时，流速增大，作用在转子上向上的推力增大，即：向上的推力上面的压力与下面的推力之合力重力，转子的位置升高；转子升高导致环隙增大，流速减慢，向上的推力减小；但此时向上的推力仍重力；当向上的推力减小到重力时，转子的位置不再变化，稳定到一个新高度。由此可以看出：流量与流速有关，而流速取决于转子的位置高度，流量与转子高度一一对应。假设

18、在锥形管的外沿高度上刻好流量值，那么由转子高度可直接读取经过的流量，同时可根据转子位置进一步转换获得相应的电气信号。转子式流量计与差压式流量计在任务原理上的差别：转子式流量计与差压式流量计在任务原理上的差别：转子流量计构造转子流量计构造玻璃管转子流量计玻璃管转子流量计主要由玻璃锥形管、转子和支撑构造组成。流量示主要由玻璃锥形管、转子和支撑构造组成。流量示值刻在锥形管上值刻在锥形管上 。金属管转子流量计金属管转子流量计金属管转子流量计的锥形管采用金属资料制成，其金属管转子流量计的锥形管采用金属资料制成，其流量检测原理与玻璃管转子流量计一样。金属管转流量检测原理与玻璃管转子流量计一样。金属管转子流

19、量计有就地指示型和电气信号远传型两种子流量计有就地指示型和电气信号远传型两种 。流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表原边绕组原边绕组1和和2、两个匝数相等副边绕组、两个匝数相等副边绕组4和和7、动铁芯、动铁芯6、导、导磁外壳磁外壳3和骨架和骨架5等六部分组成等六部分组成差动变压器的任务原理电远传式转子流量计电远传式转子流量计任务原理流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表电动显示原理部分见图3-29转子流量计的刻度修正转子流量计的刻度修正 转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时其刻度转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时其刻度需单独标定。仪表厂在工业规范形状下，以空

20、气标需单独标定。仪表厂在工业规范形状下，以空气标定丈量气体流量的仪表；以水标定丈量液体流量的定丈量气体流量的仪表；以水标定丈量液体流量的仪表。假设被测介质不是水或空气，那么流量计的仪表。假设被测介质不是水或空气，那么流量计的指示值与实践流量值之间存在差别，必需对流量指指示值与实践流量值之间存在差别，必需对流量指示值按照实践被测介质的密度、温度、压力等参数示值按照实践被测介质的密度、温度、压力等参数的详细情况进展刻度修正。的详细情况进展刻度修正。 液体介质： )() (ffvvqq气体介质 10TTppqqvv流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表 转子流量计指

21、示值修正仪表出厂前标度：20，0.10133MP 液体-水 气体-空气液体流量的修正QsyzyszYNkQQ)()(气体流量的修正 01010101QTPTPQ修正量程 zzzAgVkhQ)(2流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表经过容积的检测实现流量的检测经过容积的检测实现流量的检测单位时间内所排出固定容积的数目作为丈量根据，一对严密啮合的齿轮与壳体之间构成固定的间隙空间，齿轮每旋转一周，有固定流体经过间隙保送经过。流体经过量与齿轮转数成正比。丈量原理丈量原理0nVV 设：V0计量室的容积 n转子的旋转次数那么排出的流体总量 根据转子的外形分为：椭圆齿轮番量计液体型腰轮番量计气体型和液体刮板

22、式流量计液体型容积式流量计的最大特点是对被测流体的粘度不敏感，常用于丈量重油等粘稠流体。 椭圆齿轮番量计椭圆齿轮番量计 椭圆齿轮番量计任务原理：椭圆齿轮番量计任务原理：流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表齿轮A旋转了1/4周，排出的被测介质为一个半月描画积，一周那么为4个半月描画积。因此有：04nVQ 腰轮番量计又称罗茨流量计，其任务原理与椭圆齿轮番量计一样。腰轮番量计的转子是一对不带齿的腰形轮，在转动过程依托套在壳体外的与腰轮同轴上的啮合齿轮来完成驱动。 腰轮番量计流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表2. 腰轮番量计流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表转子流量计表示图转子流量计表示图丈量原理

23、丈量原理腰形轮每转动一周，就把转子与壳体之间所构成的具有一定容积的计量室流体的四倍体积，从流入口送到流出口。 04nVV 计量室体积腰轮转速体积流量流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表 腰轮番量计 腰轮番量计是一种容积式流量丈量仪表，用以丈量封锁管中流体的体积流量。 就地显示累积流量，并有远传输出接口，与相应的光电式电脉冲转换器和流量积算仪配套，可进展远程丈量，显示和控制。 精度高，反复性好，范围度大，对流量计前后直管段要求不高。 适用较高粘度流体，流体粘度变化对示值影响较小。 适用无腐蚀性能的流体，如原油，石油制品 (柴油，光滑油等)。 腰轮番量计腰轮番量计 转子在流量计进、出口差压作用下转

24、动，每当相邻两刮板进入计量区时均伸出至壳体内壁且只随转子旋转而不滑动，构成具有固定容积的丈量室，当分开计量区时，刮板缩入槽内，流体从出口排出，同时后一刮板又与其另一相邻刮板构成丈量室。转子旋转一周，排出4份固定体积的流体，由转子的转数就可以求得被测流体的流量。 凸轮式刮板流量计 流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表3. 刮板式流量计流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表丈量原理丈量原理在定范围内，涡轮的转速与流体的平均流速成正比，经过磁电转换安装将涡轮转速变成电脉冲信号，以推导出被测流体的瞬时流量和累积流量。例如：自来水表，油量表等涡轮番量计的特点和运用优点: 其丈量精度高,复现性和稳定性均好；

25、量程范围宽，量程比可达(1020):1,刻度线性；耐高压，压力损失；对流量变化反响迅速，可测脉动流量；抗干扰才干强，信号便于远传及与计算机相连。缺陷:制造困难，本钱高。场所:通常涡轮番量计主要用于量精度要求高、流量变化快的场所，还用作标定其他流量的规范仪表。流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表丈量原理丈量原理电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理制成的一种流量计。当被测导电流体在磁场中沿垂直磁力线方向流动而切割磁力线时，在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，此电势与流速成正比。方向按照右手定那么断定。BDvKExvDQ241KQQEDBKx4本丈量方法

26、适用对象：导电液体E电磁流量计的特点优点：压力损失小，适用于含有颗粒、悬浮物等流体的流量丈量；可以用来丈量腐蚀性介质的流量；流量丈量范围大；流量计的管径小到1mm，大到2m以上；丈量精度为0.5-1.5级；电磁流量计的输出与流量呈线性关系；反响迅速，可以丈量脉动流量。缺陷：被测介质必需是导电的液体，不能用于气体、蒸汽及石油制品的流量丈量；流速丈量下限有一定限制；任务压力遭到限制。构造也比较复杂，本钱较高。流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表在均匀流动的流体中,垂直地插入一个具有非流线型截面的柱体,称为漩涡发生体，那么在其两侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡

27、，并随着流体流动，在下游构成两列不对称 “卡曼涡街 。丈量原理丈量原理dvSftQvf涡街流量计的特点优点:涡街流量计丈量精度较高；量程比宽,可达30:1；运用寿命长，压力损失小，安装与维护比较方便；丈量几乎不受流体参数变化的影响，用水或空气标定后的流量计无须校正即可用于其它介质的丈量；易与数字仪表或计算机接口,对气体、液体和蒸汽介质均适用。 缺陷:流体流速分布情况和脉动情况将影响丈量准确度，因此适用于紊流流速分布变化小的情况，并要求流量计前后有足够长的直管段。 流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表 流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。质量流量计的丈量方法，可分为间接丈量和直接丈量两类。间接式丈量方法经过丈量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式；直接式丈量方法那么由检测元件直接检测出流体的质量流量。流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表普通是采用体积流量计和密度计或两个不同类型的体积流量计组合，实现质量流量的丈量。常见的组合方式主要有3种。节流式流量计与密度计的组合流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表1、间接式质量流量计、间接式质量流量计体积流量计与密度计的组合体积流量计与密度计的组合流量检测方法及