化工仪表及自动化第3章流量检测ppt课件

1、化工仪表及自动化第三章 流量检测 内容提要差压式流量计节流景象与流量根本方程式规范节流安装力矩平衡式差压变送器差压式流量计的丈量误差转子流量计任务原理电远传式转子流量计漩涡流量计1内容提要质量流量计直接式质量流量计补偿式质量流量计其他流量计靶式流量计椭圆齿轮番量计涡轮番量计电磁流量计2概述 介质流量是控制消费过程到达优质高产和平安消费以及进展经济核算所必需的一个重要参数。 流量大小：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。 总量：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。定义3概述质量流量M体积流量Q如以 t 表示时间，那么流量和总量之间的关系是

2、 流量计：丈量流体流量的仪表。计量表：丈量流体总量的仪表。 4概述1.速度式流量计 以丈量流体在管道内的流速作为丈量根据来计算流量的仪表。 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丈量根据来计算流量的仪表。 3.质量流量计 以丈量流体流过的质量M为根据的流量计。质量流量计分直接式和间接式两种。 5分类第一节 差压式流量计 差压式也称节流式流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流安装时产生的压力差而实现流量丈量的。 通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流安装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。 6第一节 差压式流量计 一、节流景象与流

3、量根本方程式1.节流景象 流体在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称为节流景象。 节流安装就是在管道中放置的一个部分收缩元件,运用最广泛的是孔板,其次是喷嘴、文丘里管。 7第一节 差压式流量计图3-1 孔板安装及压力、流速分布图 要准确丈量出截面、处的压力有困难，由于产生最低静压力p2的截面的位置随着流速的不同会改动。因此是在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压点，来丈量流体在节流安装前后的压力变化。因此所测得的压差与流量之间的关系，与测压点及测压方式的选择是严密相关的。留意8第一节 差压式流量计2.节流根本方程式 流量根本方程式是阐明流量与压差之间定量

4、关系的根本流量公式。它是根据流膂力学中的伯努利方程和流体延续性方程式推导而得的。 可以看出要知道流量与压差确实切关系，关键在于的取值。 流量与压力差P的平方根成正比。 9第一节 差压式流量计 二、规范节流安装 国内外把最常用的节流安装、孔板、喷嘴、文丘里管等规范化，并称为“规范节流安装。 采用规范节流安装进展设计计算时都有一致规范的规定、要求和计算所需求的通用化实验数据资料。 10第一节 差压式流量计 1.节流安装的选用在加工制造和安装方面,以孔板为最简单,喷嘴次之,文丘里管最复杂。造价高低也与此相对应。实践上,在普通场所下,以采用孔板为最多。当要求压力损失较小时,可采用喷嘴、文丘里管等。11

5、第一节 差压式流量计在丈量某些易使节流安装腐蚀、沾污、磨损、变形的介质流量时,采用喷嘴较采用孔板为好。在流量值与压差值都一样的条件下,运用喷嘴有较高的丈量精度,而且所需的直管长度也较短。如被测介质是高温、高压的,那么可选用孔板和喷嘴。文丘里管只适用于低压的流体介质。 12第一节 差压式流量计 2.节流安装的安装运用 必需保证节流安装的开孔和管道的轴线同心,并使节流安装端面与管道的轴线垂直。 在节流安装前后长度为两倍于管径(2D)的一段管道内壁上,不应有凸出物和明显的粗糙或不平景象。 13第一节 差压式流量计 任何部分阻力 (如弯管、三通管、闸阀等)均会引起流速在截面上重新分布,引起流量系数变化

6、。所以在节流安装的上、下游必需配置一定长度的直管。 规范节流安装 (孔板、喷嘴) ,普通都用于直径D50mm的管道中。 被测介质应充溢全部管道并且延续流动。 管道内的流束 (流动形状)应该是稳定的。 被测介质在经过节流安装时应不发生相变。 14第一节 差压式流量计三、力矩平衡式差压变送器 变送器是单元组合式仪表中不可短少的根本单元之一。 所谓单元组合式仪表,这是将对参数的检测及其变送、显示、控制等各部分,分别做成只完成某一种功能而又能各自独立任务的单元仪表 (简称单元,例如变送单元、显示单元、控制单元等)。 15第一节 差压式流量计分类 按运用的能源不同,单元组合式仪表有气动单元组合式仪表(Q

7、DZ型)和电动单元组合式仪表(DDZ型)。 差压变送器可以将差压信号p转换为一致规范的气压信号或电流信号,可以延续地丈量差压、液位、分界面等工艺参数。当它与节流安装配合时,可以用来延续丈量液体、蒸汽和气体的流量。 16第一节 差压式流量计 力矩平衡式差压变送器是一种典型的自平衡检测仪表，它利用负反响的任务原理抑制元件资料、加工工艺等不利要素的影响，使仪表具有较高的丈量准确度 (普通为0.5级)、任务稳定、可靠、线性好、不灵敏区小、温度误差小等一系列优点。17举例以DDZ-型压力变送器为例 第一节 差压式流量计 在差压p作用下，产生一个测试力，即 f为膜片的有效面积。 3-518图3-2 DDZ

8、-型差压变送器表示图1丈量气室 ; 2丈量膜片 ; 3支点 ; 4主杠杆 ; 5推板 ; 6矢量板 ; 7拉杆 ; 8支撑簧片 ; 9动铁心 ; 10差动变送器 ; 11副杠杆 ; 12放大器 ; 13永久磁钢 ; 14可动线圈 ; 15调零弹簧 DDZ-型差压变送器将差压信号转换为420mA的直流电流信号。 第一节 差压式流量计 该变送器是按力矩平衡原理任务的。根据主、副杠杆的平衡条件可以推导出被测压力p与输出信号I0的关系。 当主杠杆平衡时，应有 3-6式中， 、 分别为F测、F1离支点O1的间隔。将式3-5代入式3-6，有3-7式中, 为一比例系数。19第一节 差压式流量计将式3-10代

9、入式3-9，得3-10 、 分别为F2及电磁力 离副杠杆十字支撑簧片的间隔。3-93-11而3-8联立式3-8与3-11，得3-20式中， 为转换比例系数。20第一节 差压式流量计 四、差压式流量计的丈量误差 在现场实践运用时，往往具有比较大的丈量误差，有的甚至高达1020。 不仅需求合理的选型、准确的设计计算和加工制造，更要留意正确的安装、维护和符合运用条件等，才干保证差压式流量计有足够的实践丈量精度。 留意21第一节 差压式流量计误差产生的缘由被测流体任务形状的变动。节流安装安装不正确。孔板入口边缘的磨损。导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏景象差压计安装或运用不正确22第一节 差压式流量计2

10、3 导压管要正确地安装，防止堵塞与渗漏，否那么会引起较大的丈量误差。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。 图3-3 丈量液体流量时的取压点位置 图3-4 丈量液体流量时的衔接图1节流安装；2引压导管；3放空阀；4平衡阀；5差压变送器；6贮气罐；7切断阀第一节 差压式流量计取压点应该位于节流安装的下半部，与程度线夹角为045。 引压导管最好垂直向下，如条件不答应，导压管亦应下倾一定坡度至少120110，使气泡易于排出。 在引压导管的管路中，应有排气的安装。 1丈量液体的流量时，应该使两根导压管内都充溢同样的液体而无气泡，以使两根导压管内的液体密度相等。24第一节 差压式

11、流量计252丈量气体流量时，上述的这些根本原那么依然适用。 取压点应在节流安装的上半部。 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。 假设差压计必需装在节流安装之下，那么需加装贮液罐和排放阀，如图3-5所示。 3丈量蒸汽的流量时，要实现上述的根本原那么，必需处理蒸汽冷凝液的等液位问题，以消除冷凝液液位的高低对丈量精度的影响。常见的接法见图3-6所示。第一节 差压式流量计图3-5 丈量气体流量时的衔接图1节流安装；2引压导管；3差压变送器；4贮液罐；5排放阀图3-6 丈量蒸汽流量的衔接图1节流安装；2凝液罐；3引压导管；4排放阀；5差压变送器；6平衡阀26第一节

12、 差压式流量计27差压计或差压变送器安装或运用不正确也会引起丈量误差。 由引压导管接至差压计或变送器前，必需安装切断阀1、2和平衡阀3，如图3-7所示。 丈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，必需采取隔离措施。常用的两种隔离罐方式如图3-8所示。 第一节 差压式流量计图3-7 差压计阀组安装表示图1，2切断阀；3平衡阀图3-26 隔离罐的两种方式28第二节 转子流量计一、任务原理29 转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量丈量方法。图3-9 转子流量计的任务原理图第二节 转子流量计转子流量计中转子的平衡条件是3-13根据转子浮起的高度就可以判别被测介质的流量大小或将式3-2

13、6代入上两式，得或由式3-13可得3-1430第二节 转子流量计31 二、电远传式转子流量计 它可以将反映流量大小的转子高度h转换为电信号，适宜于远传，进展显示或记录。 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。 1.流量变送部分 图3-10 差动变压器构造第二节 转子流量计转换原理 假设将转子流量计的转子与差动变压器的铁芯衔接起来，使转子随流量变化的运动带动铁芯一同运动，那么，就可以将流量的大小转换成输出感应电势的大小。32第二节 转子流量计332.电动显示部分LTD系列电远传转子流量计图3-11第三节 漩涡流量计 精度高、丈量范围宽、没有运动部件、无机械磨损、维护方便

14、、压力损失小、节能效果明显。 34 漩涡流量计是利用有规那么的漩涡剥离景象来丈量流体流量的仪表。图3-12 卡门涡列 (a)圆柱涡列； (b)三角柱涡列第三节 漩涡流量计 热学法 电容法 压差法漩涡频率的检测方法图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 满足hL0.281时，那么所产生的涡街是稳定的。由圆柱体构成的卡曼漩涡，其单侧漩涡产生的频率为35第四节 质量流量计定义直接丈量单位时间内所流过的介质的质量,即质量流量M。 优点 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丈量的精度,省去了烦琐的换算和修正。 质量流量的根本方程式

15、为36第四节 质量流量计一、直接式质量流量计图3-14 双孔板差压式质量流量丈量表示图3-183-19将式(3-19)减去式(3-18),可得即37第四节 质量流量计38 二、补偿式质量流量计1.流速-密度补偿法图3-15 流速-密度补偿法质量流量 2.压差-密度法图3-16 压差-密度补偿法第四节 质量流量计 3.压差-流速补偿法图3-17 压差-流速补偿法393-20又由于3-21将式 (3-21)代入式 (3-20)，得第五节 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。图3-18 半导体应变片式靶式流量变送器 1靶；2输出力杠杆； 3推杆； 4悬臂块；R1R4半

16、导体应变片40第五节 其他流量计二、椭圆齿轮番量计411.任务原理图3-19 椭圆齿轮番量计构造原理经过椭圆齿轮番量计的体积流量2.运用特点 适用于高黏度介质的流量丈量。 丈量精度较高，压力损失较小，安装运用也较方便。 椭圆齿轮番量计的入口端必需加装过滤器。 椭圆齿轮番量计的运用温度有一定范围。 椭圆齿轮番量计的构造复杂，加工本钱较高。 第五节 其他流量计三、涡轮番量计42图3-20 涡轮番量计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 安装方便。 丈量精度高，可耐高压。 反响快，可测脉动流量。 输出信号为电频率信号，便于远传，不受干扰。 缺陷 普通应加过滤器。 安装时，前后

17、要有一定的直管段。 第五节 其他流量计四、电磁流量计43可以丈量酸、碱、盐溶液以及含有固体颗粒例如泥浆或纤维液体的流量。 图3-21 电磁流量计原理感应电势的方向由右手定那么判别，大小由下式决议 3-23而3-24将式4-24代入式4-23，得第五节 其他流量计留意 只能用来丈量导电液体的流量，且导电率要求不小于水的导电率，不能丈量气体、蒸汽及石油制品等的流量。要引入高放大倍数的放大器，会呵斥丈量系统很复杂、本钱高，并且易受外界电磁场的干扰。运用中要留意维护，防止电极与管道间绝缘的破坏。安装时要远离一切磁源。不能有振动。 44例题分析举例 1.某差压式流量计的流量刻度上限为320m3/h ,差

18、压上限2500Pa。当仪表指针指在160m3/h时,求相应的差压是多少 (流量计不带开方器)? 解：由流量根本方程式可知 流量是与差压的平方根成正比的。当丈量的一切条件都不变时,可以以为式中的、F0、1均为不变的数。假设假定上题中的 Q1 = 320m3/h ;p1 = 2500Pa ; Q2 = 160m3/h ;所求的差压为p2 ,那么存在下述关系45例题分析由此得代入上述数据,得 该例阐明了差压式流量计的标尺如以差压刻度,那么是均匀的,但以流量刻度时,假设不加开方器,那么流量标尺刻度是不均匀的。当流量值是满刻度的1/2时,指针却指在标尺满刻度的1/4处。 46例题分析举例 2.通常以为差压式流量计是属于定节流面积变压降式流量计,而转子流量计是属于变节流面积定压降式流量计,为什么? 解：这可以从它们的任务原理上来分析。 差压式流量计在任务过程中,只需节流元件构造已定,那么其尺寸是不变的,因此它是属于定节流面积的。当流量