第三章第三节流量检测及仪表

第三章第三节流量检测及仪表第1页，共41页，2023年，2月20日，星期三2.流量计的分类速度式流量计:以测量流体在管道内的速度作为测量依据来计算流量的仪表。如差压式流量计、转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计等。容积式流量计:

单位时间内所排出流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。如椭圆齿轮流量计、活塞式流量计等。质量式流量计:

以测量流体流过的质量为依据的流量计。分直接式流量计和间接式流量计。它有测量精度不受流体的温度、压力、粘度等变化影响的优点。有发展前途的仪表。一、概述第2页，共41页，2023年，2月20日，星期三工作原理: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量测量的。组成:节流装置、差压计(差压变送器)、显示仪表。二、差压式流量计节流装置变送器显示装置压差p

标准信号Q

1.节流现象与流量基本方程(1).节流现象节流现象:流体在流经节流装置的管道时,在节流装置前后的管壁处,流体的静压力产生差异的现象。节流装置:包括节流件、取压装置。节流件:使管道中的流体产生局部收缩的元件。如孔板、喷嘴和文丘里管等。第3页，共41页，2023年，2月20日，星期三以孔板为例说明节流现象:如下图所示：流动的流体具有能量,即静压能和动能。流体由于有压力而具有静压能,又由于流体有流动速度而具有动能。两者在一定的条件下可相互转化,但能量是守恒的。取压装置孔板----

(1).节流现象第4页，共41页，2023年，2月20日，星期三随后流束又逐渐扩大,到截面Ⅲ后恢复正常v3=v1。

(1).节流现象孔板前后流体的速度与压力的分布图截面Ⅰ前,流速v1,静压力P’1接近节流装置时,受到节流装置的阻挡,靠近管壁的流体阻挡作用最大,使一部分动能转换为静压能,靠近管壁处的流体静压力升高。径向压差由于惯性作用,流束的最小截面在Ⅱ处,这时流速最大v2。产生径向附加速度,使流体向管道中心处流动,形成流束的收缩运动。第5页，共41页，2023年，2月20日，星期三节流装置前后压差的大小与流量有关。流量越大,产生压差就越大。节流装置测量流量的基本原理：只要测出孔板前后两侧压差的大小,即可表示流量的大小。节流装置前压力高,称为正压,记为“+”;节流装置后压力低,称为负压,记为“-”。

(1).节流现象孔板前后流体的速度与压力的分布图第6页，共41页，2023年，2月20日，星期三(2).流量基本方程式由流体力学的伯努利方程和流体连续性方程式而得：—节流件前的流体密度;ΔP—节流装置前后压力差;F0—节流装置的开孔截面积;—膨胀校正系数,与孔板前后压力的相对变化量.介质的等熵指数.孔口截面积与管道截面积之比等因素有关,应用时可查阅手册。但对不可压缩的液体,取=1。—流量系数,与节流装置的结构形式.取压方式.孔口截面积与管道截面积之比.雷诺数.孔口边缘锐度.管壁粗糙度等因素有关的综合性参数;标准节流装置,查阅手册。对非标准节流装置,由实验方法确定。在设计节流装置时,对特定条件,选定一个值。第7页，共41页，2023年，2月20日，星期三节流装置测量流量时,应在设计规定的条件下使用,流量方程中各系数才能为常数,保证测量的准确度。如果实际使用条件偏离设计值时,

会引入附加误差,要做适当修正。

,流量标尺刻度是非均匀的。为了保证测量的准确,被测值不应接近仪表的下限值。(2).流量基本方程式第8页，共41页，2023年，2月20日，星期三(1).定义:进行设计计算时,有统一标准的规定、要求和计算所需要的通用化的实验数据资料的节流装置。如孔板、喷嘴、文丘里管等。使用时可查阅有关资料手册。图3-19孔板断面示意图标准孔板:h=0.005~0.02Dh≤H≤0.05D30≤≤450.2≤d/D≤0.8,且d≥12.5mm2.标准节流装置第9页，共41页，2023年，2月20日，星期三第10页，共41页，2023年，2月20日，星期三角接取压法:孔板(喷嘴)前后两端面与管壁的夹角处取压。法兰取压法:离开孔板上下游各1英寸处取样。标准孔板采用角接取压法和法兰取压法。标准喷嘴采用角接取压法。角接取压法通过环室或单独钻孔结构实现的。2.标准节流装置(2).标准节流装置的取压方式(ΔP=P1-P2)第11页，共41页，2023年，2月20日，星期三环室测量范围:6.4MPa以下,管道直径在50-520mm之间。单独钻孔测量范围:2.5MPa以下,管道直径50-1000mm。标准孔板的特点:测量精确,但对加工制造和安装要求严。缺点是压力损失大。标准节流装置适用管道直径大于50mm,雷诺数104-105以上,且流体清洁,充满全部管道,不发生相变。2.标准节流装置(2).标准节流装置的取压方式(ΔP=P1-P2)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,差压信号由导压管引出,传递到相应的差压计,以便显示出流量的数量。第12页，共41页，2023年，2月20日，星期三使用不当,引起误差(10%-20%)。要合理选型,准确设计和加工,正确安装.维护和符合使用条件等,才能保证精度。造成测量误差的原因：(1).被测流体工作状态的变动,可引起测量误差使用时被测流体工作状态及雷诺数等参数与设计时不同,会造成较大的误差。须重新设计,或将数值修正。3.差压式流量计的测量误差(2).节流装置安装不正确,可引起测量误差安装时,节流装置标注的“+”号一侧,应是流体的入口方向。孔板时,使流体从孔板90°锐口的一侧流入。使用中,要保持节流装置的清洁。(3).孔板入口边缘的磨损可引起测量误差,从而引起仪表指示值偏低。故应注意检查.维修,必要时应换新的孔板。(4).导压管安装不正确,或有堵塞.渗漏现象可引起误差。(5).差压计安装或使用不正确会引起测量误差。第13页，共41页，2023年，2月20日，星期三造成测量误差的原因：导压管安装的要求：A.测量液体的流量时应使两根导压管内充满同样无气泡的液体,即密度相同。措施如下:a.取压点位于节流装置的下半部,与水平线夹角为0o-45o,可排气泡,又可防堵塞,如图。b.导压管最好垂直向下,至少应有一定的倾斜度(1:20~1:10),使气泡易于排出。c.导压管中应有排气的装置。如差压计只能装在节流装置之上时,须加装贮气罐,如图(b)。第14页，共41页，2023年，2月20日，星期三导压管安装的要求:B.测量气体的流量时导压管内的流体密度相同,气体中无液体,措施如下：a.取压点应位于节流装置的上半部。b.导压管最好垂直向上,至少应有一定的倾斜度,使导压管不滞留液体。c.如差压计只能装在节流装置之下时,须加装贮液罐和排放阀。如图。第15页，共41页，2023年，2月20日，星期三须解决蒸汽冷凝液的等液位问题,消除液位的高低对测量精度的影响。如图。导压管安装的要求:C.测量蒸汽的流量时测量腐蚀性液体流量,须加隔离措施。第16页，共41页，2023年，2月20日，星期三(5).差压计安装或使用不正确会引起测量误差。P1+-123P2停用时:先开平衡阀3,再关切断阀1.2。差压计安装:一平衡阀3和两个切断阀1.2,构成三阀组。差压计使用时:先开平衡阀3,使正负压室压力相等,后打开切断阀1.2,再关平衡阀3,差压计投入工作。零点校验:开平衡阀3,关闭切断阀1.2时,校验零点。第17页，共41页，2023年，2月20日，星期三第18页，共41页，2023年，2月20日，星期三

JYLB一体化节流式流量计

一体化节流式流量计是将节流装置和差压变送器做成一体,差压变送器与流量显示设备通过各种模式的通讯,构成流量检测系统。该系统除能进行压力补偿外,还可手操迁移量程等第19页，共41页，2023年，2月20日，星期三三、转子流量计FG1.工作原理压降不变,利用节流面积变化来测量流量的大小。适用测小流量,管径50mm以下管道的流量。测量的流量可小到每小时几升。结构:由下往上逐渐扩大的锥形管和放在锥形管内可自由运动的转子组成。特点:结构简单,是一种恒压降、变节流面积具有线性刻度的流量计。F:流体流过锥形管时转子受到的向上力。G:转子的重量减去流体对转子的浮力。第20页，共41页，2023年，2月20日，星期三三、转子流量计FGA-转子最大横截面积;V-转子体积;ρt.ρf

-分别为转子和流体的密度。1.工作原理流量方程:h-平衡时转子的高度;Ф-仪表常数。F0-转子与锥形管间环隙面积。第21页，共41页，2023年，2月20日，星期三第22页，共41页，2023年，2月20日，星期三将反映流量大小的转子高度转换为电信号,适合于远传,进行显示或记录。(1).流量变送部分:组成:差动变压器,即铁心、线圈及骨架组成。LZD系列电远传式转子流量计由流量变送和电动显示两部分组成。2.电远传式转子流量计第23页，共41页，2023年，2月20日，星期三原理:当铁心在中间位置时,次级线圈中产生的感应电动势e1、e2相等。u=e1-e2=0当铁心向上移动时,e1>e2,

u=e1-e2>0。当铁心向下移动时,e1<e2,

u=e1-e2<0。(1).流量变送部分转子流量计的转子与差动变压器的铁心连接,可将流量的大小转换成输出感应电势的大小。第24页，共41页，2023年，2月20日，星期三(2).电动显示部分如下图····第25页，共41页，2023年，2月20日，星期三第26页，共41页，2023年，2月20日，星期三第27页，共41页，2023年，2月20日，星期三是非标准仪表,出厂时在工业基准状态(20℃,0.10133MPa)下用水或空气进行标定的。当被测介质和工作状态发生改变,必须对仪表刻度进行修正。(1).液体流量测量时的修正Q0-用水标定的刻度流量;

Qf-被测介质实际流量;3.转子流量计的指示值修正KQ-体积流量密度修正系数;KM-质量流量密度修正系数;Mf-被测介质实际质量流量。第28页，共41页，2023年，2月20日，星期三例1: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,ρt=7.9g/cm3,苯的密度为ρf=0.83g/cm3。试问流量计读数为3.6L/s时,苯的实际流量是多少？苯的实际流量是4L/s。解:第29页，共41页，2023年，2月20日，星期三测气体时,制造厂是在工业基准状态(293K,0.10133MPa)下用空气进行标定的。对非空气介质在不同于上述基准状态下测量时,要进行修正。当仪表显示刻度为Q0,实际介质的流量为Q1,按下式修正：工业基准状态被测介质实际状态绝对温度绝对压力(2).气体流量测量时的修正第30页，共41页，2023年，2月20日，星期三例2:某厂用转子流量计来测量温度为27℃,表压为0.16MPa的空气流量,问转子流量计读数为38Nm3/h时,空气的实际流量是多少？空气的实际流量是60.3Nm3/h。解:Q0=38Nm3/h,p0=0.10133MPa,T0=293K,p1=0.16+0.10133=0.26133MPa,T1=273+27=300K第31页，共41页，2023年，2月20日，星期三Q0-水流量,L/h;ρf-蒸汽密度,kg/m3;Mf-蒸汽流量,kg/h。(3).蒸汽流量测量时换算将蒸汽流量换算为水流量,如转子材料为不锈钢,ρt=7.9g/cm3,则：第32页，共41页，2023年，2月20日，星期三TGL型钢瓶流量计该流量计由减压器和玻璃转子流量计二部分组成,当流量计配置在钢瓶上时,钢瓶中的高压气体可借助于减压器和玻璃转子的调节功能,选择输出恒定的稳定流量,并可指示压力和流量。第33页，共41页，2023年，2月20日，星期三LZ系列金属管浮子流量计

具有结构简单、工作可靠、精度较高、价格合理等特点,能耐较高的压力与温度,并可实现电远传扩大了使用范围。第34页，共41页，2023年，2月20日，星期三

LZB-()W/WB小流量玻璃转子流量计

该流量计可以检测气体或液体介质的小流量,具有小巧的外形,广泛用于各种分析仪器,环境保护设备,医疗设备及其它科学实验仪器配套,W型为不带调节阀结构,WB型带有调节阀结构

第35页，共41页，2023年，2月20日，星期三LZB-()U型聚砜管流量计

由聚砜塑料精制而成,转子材料为哈氏C或钛,接触被测流体的部件均有效的抗氢氧化纳溶液、盐液等腐蚀性液体,是制碱等化工行业理想的流量计

第36页，共41页，2023年，2月20日，星期三第37页，共41页，2023年，2月20日，星期三四、椭圆齿轮流量计1.工作原理椭圆齿轮流量计的测量部分是由两个相互啮合的椭圆形齿轮A和B、轴及壳体组成。椭圆齿轮与壳体之间形成测量室,如图。当流体流过椭圆齿轮流量计时,由于要克服阻力将会引起阻力损失,从而使进料口侧压力p1大于出料口压力p2,在此压力差的作用下,产生作用力矩使椭圆齿轮连续转动。在图(a)所示位置时,由于p1>p2,在二者产生的合力矩下,A轮顺时针转动,这时A轮为主动轮,B轮为从动轮。在图(b)所示位置时,根据力的分析可知,这时A、B都为主动轮。第