罗流量检测仪表

1、1第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表234n 一、概述一、概述是控制生产过程达到优质高产和安全生产以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。及进行经济核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。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。和，即瞬时流量在某一段时间内的累计值。5第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表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

2、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。 6第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表7第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 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

3、接式两种。 分类8第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表n差压流量计差压流量计n转子流量计转子流量计n速度式流量计速度式流量计n容积式流量计容积式流量计n靶式流量计靶式流量计n电磁流量计电磁流量计漩涡流量计漩涡流量计超声波流量计超声波流量计量热式流量计量热式流量计质量流量计质量流量计其它流量计其它流量计按测量方法分类按测量方法分类9第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表n 二、差压式流量计二、差压式流量计 是基于流体流动的节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。流量测量的。 通常是由能将被测流量转换

4、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。 10第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表一体化差压式流量计一体化差压式流量计 11第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前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，流体的静压力产生差异的现象称为后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现节流现象象。12节流装置节流孔板节流孔板后取压管后取压管 前取压管前取压管流体通过节流孔流体

5、通过节流孔板时，流速加快，板时，流速加快，后取压管处的压后取压管处的压力减小。力减小。13节流装置喷嘴喷嘴成套节流装置GD结构高压节流装置第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表14LGWT型文丘里管型文丘里管 LGSW-N内藏式文丘里管内藏式文丘里管 15标准文丘里管标准文丘里管 16LGWT-T文丘利式差压流量计文丘利式差压流量计17第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表孔板流量计示意图18第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表图3-18 孔板装置及压力、流速分布图 要准确测量出截面要准确测量出截面、处的处的压力有困难，因为产生最低静压压力有困难，因为产生最低静压力力p p2 2

6、的截面的截面的位置随着流速的位置随着流速的不同会改变。因此是在孔板前的不同会改变。因此是在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压后的管壁上选择两个固定的取压点，来测量流体在节流装置前后点，来测量流体在节流装置前后的压力变化。因而所测得的压差的压力变化。因而所测得的压差与流量之间的关系，与测压点及与流量之间的关系，与测压点及测压方式的选择是紧密相关的。测压方式的选择是紧密相关的。19第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 流量基本方程式是阐明流量与压差之间定量关系的基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本流量公式。它是根据流体力学中的伯

7、努利方程和流体连续性方程式推导而得的。续性方程式推导而得的。 pFMpFQ101022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，关键在于的取值。的取值。 流量与压力差流量与压力差PP的的平方根成正比平方根成正比。20 由流量基本方程式可以看出，流量与压力差P的平方根成正比。所以用这种流量计测量流量时，如果不加开方器，流量标尺刻度是不均匀的。起始部分的刻度很密，后来逐渐变疏。因此，在用差压法测量流量时，被测流量值不应接近于仪表的下限值，否则误差将会很大。21第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 HhDd22第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表aa环隙取压单独钻孔

8、取压夹持环流体23环室取压装置:24法兰取压的取压孔轴线法兰取压的取压孔轴线与孔板上下游两侧端面与孔板上下游两侧端面的距离各的距离各25.41mm。角接取压的取压孔位于角接取压的取压孔位于孔板或喷嘴上下游两侧孔板或喷嘴上下游两侧端面处。端面处。25第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表l1l2法兰取压法兰取压l1(D)l2(D/2)DD/2取压取压26 节流装置引压管差压变送器显示仪表/控制器oIpvqp第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表27第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表28第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 在现场实际应用时，往往具有比较大的测量误差，在现场实

9、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高达10102020。 不仅需要合理的选型、准确的设计计算和加工制造，不仅需要合理的选型、准确的设计计算和加工制造，更要注意正确的安装、维护和符合使用条件等，才能保更要注意正确的安装、维护和符合使用条件等，才能保证差压式流量计有足够的实际测量精度。证差压式流量计有足够的实际测量精度。 29第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表30HhDdP( )P( )P( )P( )P( )P( )31第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 导压管导压管要正确地安装，防止堵塞与渗漏，否则会引起较要正确地安装，防止堵塞与渗漏，否则会引起较大的测量

10、误差。对于不同的被测介质，导压管的安装亦有不大的测量误差。对于不同的被测介质，导压管的安装亦有不同的要求，下面分类讨论。同的要求，下面分类讨论。图3-21 测量液体流量时的取压点位置 图3-22 测量液体流量时的连接图1节流装置；2引压导管；3放空阀；4平衡阀；5差压变送器；6贮气罐；7切断阀32第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表a) 取压点应该位于节流装置的下半部，与水平线夹角为045。 b) 引压导管最好垂直向下，如条件不许可，导压管亦应下倾一定坡度（至少120110），使气泡易于排出。 c) 在引压导管的管路中，应有排气的装置。 4545(a)液体d) 如果差压计必须装在节流装置

11、之上，则需加装贮气罐和放空阀，如图3-22所示。 33第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 a) 取压点应在节流装置的上半部。 b) 引压导管最好垂直向上，至少亦应向上倾斜一定的坡度，以使引压导管中不滞留液体。 c) 如果差压计必须装在节流装置之下，则需加装贮液罐和排放阀，如图3-23所示。 4545(b)气体图3-23 测量气体流量时的连接图1节流装置；2引压导管；3差压变送器；4贮液罐；5排放阀34第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表4545(c)蒸汽图3-24 测量蒸汽流量的连接图1节流装置；2凝液罐；3引压导管；4排放阀；5差压变送器；6平衡阀35第三节第三节 流量检测及仪

12、表流量检测及仪表差压计或差压变送器安装或使用不正确也会引起测量误差。差压计或差压变送器安装或使用不正确也会引起测量误差。 由引压导管接至差压计或变送器前，必须安装切断阀由引压导管接至差压计或变送器前，必须安装切断阀1 1、2 2和平衡阀和平衡阀3 3，构成三阀组，如图，构成三阀组，如图3-253-25所示。所示。 测量腐蚀性（或因易凝固不适宜直接进入差压计）的测量腐蚀性（或因易凝固不适宜直接进入差压计）的介质流量时，必须采取隔离措施。常用的两种隔离罐形式介质流量时，必须采取隔离措施。常用的两种隔离罐形式如图如图3-263-26所示。所示。 36第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表图3-2

13、5 差压计阀组安装示意图1，2切断阀；3平衡阀图3-26 隔离罐的两种形式37第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表n 三、转子流量计三、转子流量计 以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小，即以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小，即转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量方法。转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量方法。图3-27 转子流量计的工作原理图38第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表玻璃转子流量计39第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表转子流量计40第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表AppgVft21AgVpppft21phMf

14、2转子流量计中转子的平衡条件是（3-253-25）由式（3-25）可得根据转子浮起的高度就可以判断被测介质的流量大小或phQf2将式（3-26）代入上两式，得AgVhMfft2或AgVhQfft2（3-263-26）41第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表 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。 图3-28 差动变压器结构42第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表图3-29 LTD系列电远传转子流量计43第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表AgVhQwwt20 转子流量计的流量

15、标尺上的刻度值，对用于测量液体转子流量计的流量标尺上的刻度值，对用于测量液体来讲是代表来讲是代表2020时水的流量值，对用于测量气体来讲则是时水的流量值，对用于测量气体来讲则是代表代表2020，0.101330.10133MPa压力下空气的流量值。所以，在压力下空气的流量值。所以，在实际使用时，要根据具体体情况进行修正。实际使用时，要根据具体体情况进行修正。 （3-313-31）44第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表AgVhQfftf2fQfwftfwtQKQQ0如果被测介质的黏度与水的黏度相差不大，可近似认为如果被测介质的黏度与水的黏度相差不大，可近似认为是常数，则有是常数，则有 （

16、3-323-32）整理后得整理后得wftfwtQK（3-343-34）（3-333-33）45第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表fMfwfwtwfMKMQ0wfftwtMKffQK9 . 79 . 6ffMK9 . 79 . 6同理可导得质量流量的修正公式为同理可导得质量流量的修正公式为当采用耐酸不锈钢作为转子材料时，当采用耐酸不锈钢作为转子材料时，t t7.9g/cm7.9g/cm3 3，水的密度水的密度w w1g/cm1g/cm3 3，代入（，代入（3-343-34）与式（）与式（3-363-36）得）得 （3-353-35）（3-363-36）（3-373-37）（3-383-3

17、8）46第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表9 . 0QK例例4 4现用一只以水标定的转子流量计来测量苯的流现用一只以水标定的转子流量计来测量苯的流量，已知转子材料为不锈钢，量，已知转子材料为不锈钢，t7.9g/cm7.9g/cm3 3，苯的密，苯的密度为度为f0.83g/cm0.83g/cm3 3。试问流量计读数为。试问流量计读数为3.6L/s3.6L/s时，苯时，苯的实际流量是多少？的实际流量是多少？ sLQKQQf/46 . 39 . 0110解解由式（3-37）计算或由表3-2可查得 将此值代入式（3-33），得 即苯的实际流量为4L/s。47铝Wf48; 9 . 01000)8

18、317920(831)10007920()()(wftfwtQKmin;/1 .110/LKQQQOfmin;/509885. 1/ )100(LQQWWOO钢铝钢铝)50(1000)8312750(831)10002750(铝fQmin/75. 50LQf铝49第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表（2 2）气体流量测定时的修正）气体流量测定时的修正对被测介质的密度、工作压力和温度均需进行修正。 当已知仪表显示刻度Q0，要计算实际的工作介质流量时，可按下式修正。001001101111QKKKQTTppQTP上式计算得到的上式计算得到的Q是被测介质在单位时间（小时）是被测介质在单位时间（

19、小时）内流过转子流量计的标准状态下的容积数（标准立方米），内流过转子流量计的标准状态下的容积数（标准立方米），而不是被测介质在实际工作状态下的容积流量。而不是被测介质在实际工作状态下的容积流量。 50第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表例例5 5 某厂用转子流量计来测量温度为某厂用转子流量计来测量温度为2727，表压为，表压为0.16MPa0.16MPa的空气流量，问转子流量计读数为的空气流量，问转子流量计读数为38Nm38Nm3 3/h/h时，空气的实际流量是多少？时，空气的实际流量是多少？ 解解已知Q038Nm3/h，p10.160.101330.26133MPa， T1272733

20、00K，T0293K，p00.10133MPa， 101.293Kg/Nm3。 将上列数据代入上式，便可得 即这时空气的流量为60.3Nm3/h。 hNmQ/3 .603830029310133. 026133. 0293. 1293. 13151第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表ffffwfftwtMMQ10009 . 719 . 70tf（3 3）蒸汽流量测量时的换算）蒸汽流量测量时的换算ffMQ156.290 转子流量计用来测量水蒸气流量时，若将蒸汽流量换算为水流量，可按式（3-35）计算。 若转子材料为不锈钢， 7.9g/cm3，则有 当时52第三节第三节 流量检测及仪表流量检

21、测及仪表 若已知某饱和蒸汽（温度不超过若已知某饱和蒸汽（温度不超过200200）流）流量值时，可从上式换算成相应的水流量值，然后量值时，可从上式换算成相应的水流量值，然后按转子流量计规格选择合适口径的仪表。按转子流量计规格选择合适口径的仪表。 53第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表54四、椭圆齿轮流量计 椭圆齿轮流量计属于椭圆齿轮流量计属于容积式流量计。用于精密容积式流量计。用于精密的连续或间断的测量管道的连续或间断的测量管道中液体的流量或瞬时流中液体的流量或瞬时流量它特别适合于重油、量它特别适合于重油、聚乙烯醇、树脂等粘度较聚乙烯醇、树脂等粘度较高介质的流量测量。高介质的流量测量。

22、55图3-30 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04nVQ 适用于高黏度介质的流量测量。 测量精度较高，压力损失较小，安装使用也较方便。 椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器。 椭圆齿轮流量计的使用温度有一定范围。 椭圆齿轮流量计的结构复杂，加工成本较高。 56 （1）椭圆齿轮流量计在安装前应清洁管道若液体内）椭圆齿轮流量计在安装前应清洁管道若液体内含有固体颗粒，则必须在管道上游加装过滤器；若含气含有固体颗粒，则必须在管道上游加装过滤器；若含气体应安装排气装置。体应安装排气装置。（2）椭圆齿轮流量计对前后直管段没有一定的要求。它）椭圆齿轮流量计对前后直管段没有一定的要求。它可

23、以水平或垂直安装。可以水平或垂直安装。（3）安装时，应使流量计的椭圆齿轮转动轴与地面平行。）安装时，应使流量计的椭圆齿轮转动轴与地面平行。 椭圆齿轮流量计的安装椭圆齿轮流量计的安装57（1）被测介质的流量不能过小，如果过小仪表的泄漏误差）被测介质的流量不能过小，如果过小仪表的泄漏误差的影响就会突出，不能再保证足够的测量精度。因此，不的影响就会突出，不能再保证足够的测量精度。因此，不同型号规格的椭圆齿轮流量计对最小使用流量有一允许值，同型号规格的椭圆齿轮流量计对最小使用流量有一允许值，只有当实际被测流量大于该下限流量允许值时，测量精度只有当实际被测流量大于该下限流量允许值时，测量精度才能得到保证

24、。才能得到保证。（2）使用椭圆齿轮流量计要注意被测介质的温度不能过高，）使用椭圆齿轮流量计要注意被测介质的温度不能过高，否则不仅会增加测量误差，而且有使齿轮发生卡死的可能。否则不仅会增加测量误差，而且有使齿轮发生卡死的可能。（3）长期使用后的椭圆齿轮流量计，其内部的齿轮会被腐）长期使用后的椭圆齿轮流量计，其内部的齿轮会被腐蚀和磨损，从而影响测量精度。因此，要经常注意观察，蚀和磨损，从而影响测量精度。因此，要经常注意观察，并定期拆下进行检查，若条件允许最好定期进行标定。并定期拆下进行检查，若条件允许最好定期进行标定。 椭圆齿轮流量计的使用椭圆齿轮流量计的使用58五、五、 电磁流量计电磁流量计59

25、电磁流量计的原理 利用某些流体的导电性质，根据电磁感应原理制成利用某些流体的导电性质，根据电磁感应原理制成的测量流量的装置，称为电磁流量计。电磁流量计应用的测量流量的装置，称为电磁流量计。电磁流量计应用范围广，可以测量范围广，可以测量酸、碱、盐溶液酸、碱、盐溶液等腐蚀性介质，也可等腐蚀性介质，也可以测量那些带有悬浮颗粒的导电浆液。以测量那些带有悬浮颗粒的导电浆液。 NS显示仪表VBEX返回返回60 电磁流量计的测量原理是法拉第电磁感应原理，电磁流量计的测量原理是法拉第电磁感应原理，即导电液体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产即导电液体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产生感应电势，其感应电势

26、生感应电势，其感应电势E为为 E=K BDV 其中：其中：K 仪表常数；仪表常数；B磁感应强度；磁感应强度；V测量管道截面内的平均流速；测量管道截面内的平均流速；D测量管道截面的内径。测量管道截面的内径。 61vDQ24 圆形管道中体积流量圆形管道中体积流量Q与流速与流速V的关系为的关系为 电磁流量计流量电磁流量计流量Q为为 4DKBQE62电磁流量计的特点 电磁流量计的主要优点如下：电磁流量计的主要优点如下： 1）电磁流量计的传感器结构简单，测量管内没有可动部）电磁流量计的传感器结构简单，测量管内没有可动部件，也没有任何阻碍流体流动的节流部件。所以当流体通过件，也没有任何阻碍流体流动的节流部

27、件。所以当流体通过流量计时不会引起任何附加的流量计时不会引起任何附加的压力压力损失，是流量计中运行损失，是流量计中运行能能耗耗最低的流量仪表之一。最低的流量仪表之一。 2）可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的）可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件，与被测流流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件，与被测流体接触的只是测量管内衬和电极，其材料可根据被测流体的体接触的只是测量管内衬和电极，其材料可根据被测流体的性质来选择。例如，用聚三氟性质来选择。例如，用聚三氟乙烯乙烯或聚四氟乙烯做内衬，可或聚四氟乙烯做内衬，可测量各种酸、碱、盐等腐

28、蚀性介质；采用耐磨测量各种酸、碱、盐等腐蚀性介质；采用耐磨橡胶橡胶做内衬，做内衬，就特别适合于测量带有固体颗粒的、磨损较大的矿浆、就特别适合于测量带有固体颗粒的、磨损较大的矿浆、水泥水泥浆等液固两相流以及各种带浆等液固两相流以及各种带纤维纤维液体和纸浆等悬浊液体。液体和纸浆等悬浊液体。 63 （3）电磁流量计在测量过程中，它不受被测介质的温度、粘）电磁流量计在测量过程中，它不受被测介质的温度、粘度、密度以电导率（在一定范围）的影响。因此，电磁流量计度、密度以电导率（在一定范围）的影响。因此，电磁流量计只需经水标定后，就可心用来测量其它导电性液体的流量。只需经水标定后，就可心用来测量其它导电性液

29、体的流量。 （4）电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比，而）电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比，而与对称分布下的流动状态（层流或湍流）无关。所以电磁流量与对称分布下的流动状态（层流或湍流）无关。所以电磁流量计的量程范围极宽，其测量范围度可达计的量程范围极宽，其测量范围度可达100：1，有的甚至达，有的甚至达1000：1的可运行流量范围。的可运行流量范围。 （5）电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量瞬时脉动）电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量瞬时脉动流量，也可测量正反两个方向的流量。流量，也可测量正反两个方向的流量。（6）工业）工业用电用电磁流量计的口径范围极宽，从几

30、个毫米一直到磁流量计的口径范围极宽，从几个毫米一直到几米，而且国内已有口径达几米，而且国内已有口径达3m的实流校验设备，为电磁流量的实流校验设备，为电磁流量计的应用和发展奠定了基础计的应用和发展奠定了基础64电磁流量计目前仍然存在的主要不足如下电磁流量计目前仍然存在的主要不足如下 1）不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。）不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。 2）不能用来测量电导率很低的液体介质，如对石油制品或）不能用来测量电导率很低的液体介质，如对石油制品或有机有机溶剂溶剂等介质，目前电磁流量计还无能为力。等介质，目前电磁流量计还无能为力。 3）普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘）普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘材料的限制，不能用于测量高温介质；如未经特殊处理，也不材料的限制，不能用于测量高温介质；如未经特殊处理，也不能用于低温介质的测量，以防止测量管外结露（结霜）破坏绝能用于低温介质的测量，以防止测量管外结露（结