化工仪表第三讲

一、概述流量是物料平衡和控制的主要手段第三节流量测量及仪表瞬时流量：单位时间内流过管道某一截面的流体数量大小；累积流量：一段时间内流过管道某一截面的流体数量大小流量单位：按照单位来分体积流量Qv和质量流量Qm；Qv＝V·F［m3(L)/h(min)］，

V-流体的流动速度；F-管道内流通截面积。Qm＝ρ·Qv［t(kg)/h(min)］。一、概述流量计的分类：测量瞬时流量和累计流量的仪表，没有划分固定界限。流量计累计机构计量表1.速度式（差压式、转子、电磁、涡轮和堰式流量计）管道流通截面积保持一定，流量的变化取决于流速的变化。2.容积式（椭圆齿轮、活塞式流量计）Qv＝n·V；

n－单位时间排出次数；V－固定体积（容积）；3.质量式（量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利式流量计）Qm＝ρ·Qv

；直接式或间接式二差压式流量计

差压式流量计是基于流体流动的节流原理,利用节流装置前后压差与流量的关系来测流量。差压式流量计组成:①节流装置(节流体,前后取压管)作用:将V→△P②三阀组及引压管:引压③差压计(差压变送器):△P→信号输出

特点：使用技术成熟、测量精度1%左右、流量重复性好、标准化；但系统较复杂、维护工作量大、流量范围窄3：1，适用于50mm--1000mm管径，压力损失大，刻度非线性，对安装要求较高（同心、直管段长）。一、节流原理及流量方程

1、节流现象分析：流体在管内流动时具有动压能和静压能,两种能量在一定条件下互相转化,但总和不变。节流装置是在管道中能使流体产生局部收缩的节流元件和取压装置的总称。节流元件：改变管道中流体流通面积的元件。

节流元件形式：同心圆孔板、偏心孔板、圆缺孔板、锥形入口孔板、1/4圆孔扳、文丘里管、喷嘴、文丘里喷嘴等。

截面Ⅰ：流速V1、静压P1’；管壁处动压能(部分)转化为静压能,静压力上升到P1,P1大于流束中心的压力,因此流束收缩,根据流动连续性方程,流束中心流速增大,而静压力逐渐减小(能量守恒),由于惯性作用,流束的最小收缩面积处位于截面Ⅱ，此时V2最大,P2最小；

管道中放置一孔板作为节流元件时,管道中的流体情况如下:然后流体逐渐恢复到充满全管,压力恢复到P3,流速为V3(V3=V1)，P3<P1摩擦导致压力损失。节流结果：孔板前后的压差△P=P1-P2。二、差压式流量计（节流式）

节流装置前流体压力较高，称为正压，常以“十”标志；

节流装置后流体压力较低，称为负压（注意不要与真空度混淆），常以“一”标志。

节流装置前后压差的大小与流量有关。管道中流动的流体流量越大，在节流装置前后产生的压差也越大，我们只要测出孔板前后两侧压差的大小，即可表示流量的大小，这就是节流装置测量流量的基本原理。

值得注意的是：要准确地测量出截面Ⅰ与截面Ⅱ处的压力是有困难的，这是因为产生最低静压力的截面Ⅱ的位置随着流速的不同会改变的,事先根本无法确定。2.流量基本方程式在I和II截面处，已知流速和压力分别是V1、V2、P1′、P2′；水平管道：H1＝H2；假设是不可压缩液体：ρ＝ρ1＝ρ2；－柏努利方程式－连续性方程式F1－管道截面积；F2－流束最小截面积，为了方便取孔板开孔面积F0；2.流量基本方程式(3—23)(3—24)式中α——流量系数；

ε——膨胀校正系数，但对不可压缩的液体来说，常取ε=1；

F0——节流装置的开孔截面积；

Δp——节流装置前后实际测得的压力差；

ρ1——节流装置前的流体密度。3.标准节流装置差压式流量计，国内外已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”。标准化的具体内容包括节流装置的结构、尺寸、加工要求、取压方法、使用条件等。例如．标准孔板对尺寸和公差、光洁度等都有详细规定。如图3—19所示，其中d／D应在0.2~0.8之间；最小孔径应不小于12.5mm；直孔部分的厚度h＝(0.005一0.02)D；总厚度H＜0.05D；锥面斜角α=300一450等，可参阅设计手册。标准孔板喷嘴文丘里管3.标准节流装置我国国家规定的标准节流装置取压方法为两种：即角接取压法和法兰取压法。

角接取压是在孔板前后两端面与管壁的夹角处取压。角接取压方法可以通过环室或单独钻孔结构来实现。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，容易实现环室取压，测量精度较高。法兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取压法低些。法兰取压法标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50mm，雷诺数在104~105以上的流体，而且流体应当清洁，充满全部管道，不发生相变。此外，为保证流体在节流装置前后为稳定的流动状态，在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管段。节流装置将管道中流体流量的大小转换为相应的差压大小，但这个差压信号还必须由导压管引出，并传递到相应的差压计，以便显示出流量的数值。非标准节流装置a.1/4圆喷嘴b.锥形入口孔板c.圆缺孔板4.差压变送器差压变送器与节流装置配套组成节流式流量计。注意：变送器刻度问题关于流量计的线性化－加装开方器：欲测参数Qv，获取信号△P，则根据可求；流量控制系统的测取信号时，必须加开方器，这是对流量值的线性化处理（转换）措施，否则，流量值将非线性显示。112439416Qv△PKPam3/h5．差压式流量计的测量误差差压式流量汁的应用广泛。但是，在现场实际应用时，往往具有比较大的测量误差，有的甚至高达10％一20％（造成这些误差是由于使用不当引起的，而不是仪表本身的测量误差）。下面列举造成测量误差的原因，以便在应用中注意。

(1)被测流体工作状态的变动

(2)节流装置安装不正确

(3)孔板入口边缘的磨损

(4)导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象三、差压式流量计的使用安装1、取压点选择合理选择取压口角度－旋转孔板测气体－中轴线以上取压－无沉淀；测液体－中轴线以下取压－避开底部。三、差压式流量计的使用安装2、测量高温气体（如蒸汽）的冷凝液问题：－引压管内凝液液位高度不同，产生附加压有误差。加装“凝液罐”：A保持凝液液位相等；B隔离高温气体与仪表接触；三、差压式流量计的使用安装3、测量腐蚀性流体－防止腐蚀仪表及管线：关于隔离液：密度差要拉开；不相混合