第3章过程测量仪表3流量ppt课件

1、3-4 3-4 流量丈量仪表流量丈量仪表流量检测方法2概述3 12.12.1、差压式流量计、差压式流量计2.22.2、容积式流量计、容积式流量计2.32.3、浮子式流量计、浮子式流量计2.42.4、电磁流量计、电磁流量计2.52.5、涡街流量计、涡街流量计o流量检测o在消费过程中，为了有效地进展操作、控制和监视，需求检测各种流体的流量。o物料总量的计量也是经济核算和能源管理的重要根据。o流量检测仪表是开展消费，节约能源，改良产质量量，提高经济效益和管理程度的重要工具，是工业自动化仪表与安装中的重要仪表之一。一、概述一、概述一、概述一、概述体积流量体积流量qv ：指单位时间内流过管道某一截面流体

2、的体积：指单位时间内流过管道某一截面流体的体积数。其常用单位为数。其常用单位为m3/h。质量流量质量流量qm：指单位时间内流过管道某一截面流体的质量：指单位时间内流过管道某一截面流体的质量数。其常用单位为数。其常用单位为kg/h 。体积流量与质量流量之间的关系为：体积流量与质量流量之间的关系为：p在工程运用中，流量通常指单位时间内经过管道某一截面在工程运用中，流量通常指单位时间内经过管道某一截面的流体数量，称为瞬时流量。的流体数量，称为瞬时流量。p瞬时流量用体积流量和质量流量来表示。瞬时流量用体积流量和质量流量来表示。p除了瞬时流量外，有时候还要求知道在一定的时间内经过管除了瞬时流量外，有时候

3、还要求知道在一定的时间内经过管道某一截面的流体数量，称为累计总量。道某一截面的流体数量，称为累计总量。p累积总量与瞬时流量的关系是：累积总量与瞬时流量的关系是：o流量计的分类o体积流量计o容积式流量计o差压式流量计o速度式流量计o质量流量计o推导式质量流量计o直接式质量流量计一、概述一、概述二、流量检测方法二、流量检测方法12.12.1、差压式流量计、差压式流量计在流量丈量中，差压在流量丈量中，差压式流量计是运用最广式流量计是运用最广泛的一种流量仪表。泛的一种流量仪表。差压式流量计通常由节流差压式流量计通常由节流安装安装1、引压管、引压管2 、差压计、差压计4或差压变送器和三阀或差压变送器和三

4、阀组组3及显示仪表组成及显示仪表组成 。2.1、差压式流量计、差压式流量计 1节流安装节流安装 节流安装指安装在管道中的节流安装指安装在管道中的一个部分节流元件以及相配套一个部分节流元件以及相配套的取压安装。的取压安装。丈量原理丈量原理 流体流经节流安装时，由于流体流经节流安装时，由于节流作用而产生流束收缩，发节流作用而产生流束收缩，发生能量的转换，在节流安装的生能量的转换，在节流安装的前后产生静压力差。这个压差前后产生静压力差。这个压差与流体的流量有关，而且流量与流体的流量有关，而且流量越大，压差也越大。越大，压差也越大。 以孔板节以孔板节流安装为流安装为例阐明：例阐明：孔板前后流孔板前后流

5、体的压力分体的压力分布情况布情况孔板前后流孔板前后流体的速度分体的速度分布情况布情况根据能量守恒定律，对于不可紧缩的理想流体，在根据能量守恒定律，对于不可紧缩的理想流体，在管道任一截面处的流体的动能和静压能之和是恒定管道任一截面处的流体的动能和静压能之和是恒定的。并且在一定条件下相互转化。的。并且在一定条件下相互转化。当表征流体动能的速度在节流安装的前后发生变化当表征流体动能的速度在节流安装的前后发生变化时，表征流体静压能的静压力也将随之发生变化。时，表征流体静压能的静压力也将随之发生变化。这样在节流安装前后就会产生静压差。这样在节流安装前后就会产生静压差。丈量原理丈量原理: 流量越大，节流安

6、装前后产生的静压差流量越大，节流安装前后产生的静压差越大。越大。2流量公式流量公式 根据伯努利方程式和流体的延续性方程可以推导出节流根据伯努利方程式和流体的延续性方程可以推导出节流安装前后静压差与流量的定量关系式为安装前后静压差与流量的定量关系式为Qkp 3规范节流安装规范节流安装规范节流安装由节流元件、取压规范节流安装由节流元件、取压安装以及直管段等所组成。安装以及直管段等所组成。规范节流安装对流体种类，流动规范节流安装对流体种类，流动条件，管道条件、安装条件、流条件，管道条件、安装条件、流动参数等均有规定要求，假设设动参数等均有规定要求，假设设计制造、安装运用符合规定规范，计制造、安装运用

7、符合规定规范，那么可不用经过实验标定。那么可不用经过实验标定。节流元件的方式很多，有孔板、节流元件的方式很多，有孔板、喷嘴、文丘里管、偏心孔板、圆喷嘴、文丘里管、偏心孔板、圆缺孔板、道尔管、环形管等。目缺孔板、道尔管、环形管等。目前，国际上规定的规范节流安装前，国际上规定的规范节流安装有规范孔板、喷嘴和文丘里管。有规范孔板、喷嘴和文丘里管。4差压计差压计由节流安装测得的差压信号，经过差压计转换成所由节流安装测得的差压信号，经过差压计转换成所需求的流量信号。需求的流量信号。差压计根据需求可配有指示，记录及流量积算等机差压计根据需求可配有指示，记录及流量积算等机构以实现流量的显示。构以实现流量的显

8、示。 差压变送器、差压变送器、显示仪表显示仪表5差压式流量计的安装差压式流量计的安装取压孔位于取压孔位于管道的下半管道的下半部，导压管部，导压管垂直向下，垂直向下，以便气泡向以便气泡向上排出。上排出。取压孔位于取压孔位于管道的上半管道的上半部，加装了部，加装了冷凝器。冷凝器。取压孔位于取压孔位于管道的上半管道的上半部，导压管部，导压管方向朝上。方向朝上。6差压式流量计的投运差压式流量计的投运差压式流量计在现场安装终了并经核对和校验合格差压式流量计在现场安装终了并经核对和校验合格后，方可投入运转。后，方可投入运转。开表前，首先必需使导压管内充溢相应的介质，将开表前，首先必需使导压管内充溢相应的介

9、质，将积存在导压管中的空气排除干净。积存在导压管中的空气排除干净。然后，按照详细步骤操作三阀组，将差压计投入运然后，按照详细步骤操作三阀组，将差压计投入运转。转。 三阀组：三阀组： 安装三阀组的目的是为了在开停安装三阀组的目的是为了在开停表时，防止差压计单向受压，使仪表表时，防止差压计单向受压，使仪表产生附加误差，甚至损坏。产生附加误差，甚至损坏。 开表操作步骤：开表操作步骤： 1，先开平衡阀，使正负压室连通，先开平衡阀，使正负压室连通 2，依次翻开切断阀，依次翻开切断阀 1 和阀和阀2，使差，使差压计的正负压室接受同样的压力压计的正负压室接受同样的压力 3，最后再渐渐地封锁平衡阀。，最后再渐

10、渐地封锁平衡阀。 停表操作步骤：停表操作步骤： 当差压计需求停用时，应先翻开平当差压计需求停用时，应先翻开平衡阀衡阀 ，然后再封锁切断阀，然后再封锁切断阀 1 和和 2 。 平衡阀平衡阀切断阀切断阀2.2、容积式流量计、容积式流量计 容积式流量计，又称定排量流量计。容积式流量计，又称定排量流量计。 1、 椭圆齿轮式流量计任务原理椭圆齿轮式流量计任务原理 二、流量检测方法二、流量检测方法2 Q = N4V式中式中 Q 某段时间内流过流体的体积流量；某段时间内流过流体的体积流量； N 某段时间内齿轮转数；某段时间内齿轮转数； V 由齿轮及壳壁所构成的新月描画积。由齿轮及壳壁所构成的新月描画积。 椭

11、圆齿轮的转动经过磁性密封联轴器及传动减速机构椭圆齿轮的转动经过磁性密封联轴器及传动减速机构传送给计数器直接指示被测流体总量。传送给计数器直接指示被测流体总量。附加发送安装，配以电显示仪表可实现远传指示瞬时附加发送安装，配以电显示仪表可实现远传指示瞬时流量或总量。流量或总量。原理：利用机械部件使被测流体延续充溢具有一定容原理：利用机械部件使被测流体延续充溢具有一定容积的空间，然后再不断将其从出口排放，根据排放次积的空间，然后再不断将其从出口排放，根据排放次数及容积来丈量流体体积总量的流量计。数及容积来丈量流体体积总量的流量计。2椭圆齿轮番量计特点椭圆齿轮番量计特点适于丈量液体介质，尤其适于丈量高

12、粘度液体。适于丈量液体介质，尤其适于丈量高粘度液体。容积式流量计丈量精度较高。容积式流量计丈量精度较高。防止被测介质含有脏污物或颗粒状，以防止早期磨损或防止被测介质含有脏污物或颗粒状，以防止早期磨损或损坏仪表，或加装过滤器，以保证丈量的准确性。损坏仪表，或加装过滤器，以保证丈量的准确性。1任务原理任务原理浮子流量计是由一根自下向浮子流量计是由一根自下向上扩展的垂直锥管和一上扩展的垂直锥管和一个可以上下自在浮动的个可以上下自在浮动的浮子所组成。如图浮子所组成。如图 3-30 所示。所示。任务原理任务原理: 浮子的位移量与浮子的位移量与流量有着对应关系。流量有着对应关系。2.3、浮子、浮子(转子转

13、子)流量计流量计二、流量检测方法二、流量检测方法3o玻璃管、金属管转子流量计玻璃管、金属管转子流量计2 运用特点运用特点浮子流量计构造简单，任务可靠，压力损失小。可浮子流量计构造简单，任务可靠，压力损失小。可延续丈量气体、液体的体积流量，尤其适用于小延续丈量气体、液体的体积流量，尤其适用于小流量的丈量场所。流量的丈量场所。浮子流量计须垂直安装，使流体自下而上流动。浮子流量计须垂直安装，使流体自下而上流动。需求指出的是：浮子流量计出厂时其刻度是按规范需求指出的是：浮子流量计出厂时其刻度是按规范形状下的水或空气标定的，假设实践运用中的丈形状下的水或空气标定的，假设实践运用中的丈量介质或条件不符合出

14、厂规范条件，需思索丈量量介质或条件不符合出厂规范条件，需思索丈量介质密度、温度变化产生的影响，对仪表刻度指介质密度、温度变化产生的影响，对仪表刻度指示值重新标定。示值重新标定。2.4、电磁流量计、电磁流量计1任务原理任务原理电磁流量计是基于电磁感应定律原理任务电磁流量计是基于电磁感应定律原理任务的流量丈量仪表。的流量丈量仪表。当具有一定导电率的液体在垂直于磁场的当具有一定导电率的液体在垂直于磁场的丈量管内流动时，液体中会产生电动势。丈量管内流动时，液体中会产生电动势。二、流量检测方法二、流量检测方法4电磁流量计由丈量管，左右相对安装的电极，上下安电磁流量计由丈量管，左右相对安装的电极，上下安装

15、的磁极装的磁极 N 和和 S 所组成，三者相互垂直。所组成，三者相互垂直。o感应电势由两电极引出，其电势的数值与流量大小，感应电势由两电极引出，其电势的数值与流量大小，磁场强度，管径等有关。磁场强度，管径等有关。o感应电势公式：感应电势公式：o E = KBDv o式中式中o E 感应电动势，感应电动势， V ; o K 系数；系数； o B 磁感应强度，磁感应强度， T ; o D 丈量管内径，丈量管内径， m ; o v 平均流速，平均流速， m / s 。体积流量体积流量 qv 与流速与流速v的关系为的关系为:当当 B 恒定，管内径恒定，管内径D恒定，恒定， K 由校验确定后，被由校验确

16、定后，被测流量完全与电势成正比。测流量完全与电势成正比。 感应电势公式：感应电势公式： E = KBDv2运用特点运用特点 电磁流量计不受流体密度、粘度、电磁流量计不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，温度、压力和电导率变化的影响，丈量管内无妨碍流动部件，不易阻丈量管内无妨碍流动部件，不易阻塞，无压力损失，直管段要求较低，塞，无压力损失，直管段要求较低，丈量范围度大，用于丈量具有一定丈量范围度大，用于丈量具有一定电导率的液体。电导率的液体。适用范围：丈量泥浆、矿桨、纸浆适用范围：丈量泥浆、矿桨、纸浆等含有固体颗粒的液体，并能丈量等含有固体颗粒的液体，并能丈量具有腐蚀性的酸、碱、盐等

17、溶液。具有腐蚀性的酸、碱、盐等溶液。2.52.5、 涡街流量计涡街流量计1 1检测原理检测原理 涡街流量计是利用流体振荡的原理进展流量丈涡街流量计是利用流体振荡的原理进展流量丈量。量。当流体流过非流线型阻挠体时会产生稳定的旋当流体流过非流线型阻挠体时会产生稳定的旋涡列，旋涡的产生频率与流体流速有着确定的涡列，旋涡的产生频率与流体流速有着确定的对应关系，丈量出频率的变化，就可以得知流对应关系，丈量出频率的变化，就可以得知流体的流量。体的流量。二、流量检测方法二、流量检测方法5图图3-29 卡门涡街构成原理卡门涡街构成原理在流体中垂直于流动方向放置一个非流线型的物体，在流体中垂直于流动方向放置一个

18、非流线型的物体，在它的下游两侧就会交替出现旋涡，两侧旋涡的旋转方在它的下游两侧就会交替出现旋涡，两侧旋涡的旋转方向相反，并轮番地从柱体上分别出来。向相反，并轮番地从柱体上分别出来。这两排平行但不对称的旋涡列称为卡门涡列或涡街。这两排平行但不对称的旋涡列称为卡门涡列或涡街。图图3-29 卡门涡街构成原理卡门涡街构成原理由于涡列之间的相互作用，旋涡的涡列普通是不稳定的。由于涡列之间的相互作用，旋涡的涡列普通是不稳定的。实验阐明，只需当两列旋涡的间距实验阐明，只需当两列旋涡的间距h与同列中相邻旋涡的间与同列中相邻旋涡的间距距L满足条件满足条件h/L=0.281时，这两个旋涡列才是稳定的。时，这两个旋涡列才是稳定的。tvfSd式中，式中，St是一个无因次数；是一个无因次数；d为旋涡发生体的特征尺寸；为旋涡发生体的特征尺寸； v为旋涡发生体处的流速。为旋涡发生体处的流速。稳定的旋涡产生频率稳定的旋涡产生频率f与旋涡发生处的流速有确定的关系。与旋涡发生处的流速有确定的关系。当旋涡发生体的外形和尺寸确定后，可以经过丈量当旋涡发生体的外形和尺寸确定后，可以经过丈量旋涡产生频率来丈量流体的流量，流量方程式为