流量测量及仪表

关于流量测量及仪表第1页，课件共66页，创作于2023年2月第一节流量测量概述一、流量的概念及单位1．流量测量的意义：安全性、经济性2．流量的概念瞬时流量累积流量平均流量质量流量体积流量第2页，课件共66页，创作于2023年2月流量是流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处的数量。质量流量：是单位时间内通过的流体质量，用qm表示，单位为kg/s。体积流量：是单位时间内通过的流体体积，用qV表示，单位为m3/s。第3页，课件共66页，创作于2023年2月

质量流量是表示流量的最好方法。它们之间可以互相换算。质量流量和体积流量有下列关系：qm=ρqv第4页，课件共66页，创作于2023年2月流量有瞬时流量和累积流量之分。所谓瞬时流量，是指在单位时间内流过管道或明渠某一截面的流体的量。所谓累积流量，是指在某一时间间隔内流体通过的总量。该总量可以用在该段时间间隔内的瞬时流量对时间的积分而得到，所以也叫积分流量。累积流量除以流体流过的时间间隔，即为平均流量。第5页，课件共66页，创作于2023年2月二、流量测量的方法及流量计的分类流量测量方法：1．速度式流量计——直接测出管道内流体的流速v，以此作为流量测量的依据。2.容积式流量计——通过测量单位时间内经过流量仪表排出的流体的固定容积V的数目来实现。3.质量式流量计——通过直接或间接的方法测量单位时间内流过管道截面的流体质量m。第6页，课件共66页，创作于2023年2月流量测量仪表分类：

工业上常用的流量计，按其测量原理分为以下四类：

1．差压式流量计：主要利用管内流体通过节流装置时，其流量与节流装置前后的压差有一定的关系。属于这类流量计的有标准节流装置等。

2．速度式流量计：主要利用管内流体的速度来推动叶轮旋转，叶轮的转速和流体的流速成正比。属于这类流量计的有叶轮式水表和涡轮式流量计等。第7页，课件共66页，创作于2023年2月3．容积式流量计：主要利用流体连续通过一定容积之后进行流量累积的原理。属于这类流量计的有椭圆齿轮流量计和腰轮流量计。

4．其它类型流量计：如电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计、质量式流量计等。第8页，课件共66页，创作于2023年2月第9页，课件共66页，创作于2023年2月第二节差压式流量计差压式流量测量方法，是根据伯努利方程提供的基本原理，通过测量流体差压信号来反映流体流量的测量方法。差压式流量计第10页，课件共66页，创作于2023年2月差压式流量计差压式流量计是由将被测流体的流量转换成压差信号的节流装置、压力信号传输管道和用来测量差压的差压计组成。差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示。标准孔板、喷嘴、文丘利喷嘴、文丘利管第11页，课件共66页，创作于2023年2月1.差压式流量计工作原理及流量基本公式第12页，课件共66页，创作于2023年2月损失第13页，课件共66页，创作于2023年2月临界雷诺数第14页，课件共66页，创作于2023年2月适用于可压缩流体及不可压缩流体第15页，课件共66页，创作于2023年2月例题已知某节流装置最大流量100t/h时，产生的差压为40kPa。试求差压计在10、20、30kPa时，分别流经节流装置的流量为多少t/h？。第16页，课件共66页，创作于2023年2月解：因为流量与节流装前后的差压成正比，即有节流公式qX=k（△pX）1/2设qm=100t/h，△pm=40kPa。则由节流公式得△pX=10kPa时，q10=100*（10/40）1/2=50.0(t/h)△pX=20kPa时，q20=100*（20/40）1/2=70.7(t/h)△pX=30kPa时，q30=100*（30/40）1/2=86.6(t/h)答：略。第17页，课件共66页，创作于2023年2月三、差压式流量计的组成和标准节流装置标准节流装置只适用于测量直径大于50mm的圆形截面管道中的单相、均质流体的流量。要求流体充满管道，在节流件前后一定距离内不发生流体相变或析出杂质现象；流速小于音速；流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，其流束与管道轴线平行，不得有旋转流。

第18页，课件共66页，创作于2023年2月（一）标准节流件标准孔板可采用角接取压、法兰取压第19页，课件共66页，创作于2023年2月（一）标准节流件标准喷嘴采用角接取压第20页，课件共66页，创作于2023年2月(二)取压装置环形间隙环室引压孔第21页，课件共66页，创作于2023年2月（三）测量管段在节流件前后有一段足够长的直管段前：标准节流装置要求在节流件上游侧1D长度处的管截面形成流体典型紊流流速分布的状态后：节流件下游侧的阻力件不影响流束的正常恢复。第22页，课件共66页，创作于2023年2月四、节流装置的设计和计算（1）设计命题已知管道内径及现场布置情况，已知流体的性质和工作参数，给出流量测量范围，标准节流装置。为此要进行以下几个方面的工作：选择节流件型式，选择差压计型式及量程范围；计算确定节流件开孔尺寸，提出加工要求；建议节流件在管道上的安装位置；估算流量测量误差。第23页，课件共66页，创作于2023年2月（2）校核计算已知管道内径及节流件开孔尺寸d、取压方式、被测流体参数等必要条件，要求根据差压值计算流量。第24页，课件共66页，创作于2023年2月五、差压式流量计的安装1．节流件上下游侧直管段长度的要求l1和l2取决于上下游阻力件的形式和β值。第25页，课件共66页，创作于2023年2月第26页，课件共66页，创作于2023年2月本规程提供的α0值是在节流件前有很长直管段条件下得到的．但是，当保证括号外数值的直管段时不必附加任何误差．若实际的直管段长度有一个大于括号内的数值而小于括号外的数值时，需按“附加极限相对误差为±0.5％”处理。

第27页，课件共66页，创作于2023年2月2．节流件的安装要求安装节流件时必须注意它的方向性，不能装反。例如孔板，安装时必须使孔板的直角入口侧迎向流体的流向。节流件安装在管道中时，要保证其前端面与管道轴线垂直，偏差不超过10；还要保证其孔中心轴与管道同轴，不同心度不应超过0.015D(1/β-1)。

第28页，课件共66页，创作于2023年2月标准节流装置的配套仪表双波纹管差压计膜盒式差压计差压变送器第29页，课件共66页，创作于2023年2月差压计一般都装有五只阀门，其中两只作隔离阀，一只作平衡阀，打开平衡阀可检查差压计的零点，另两只是用于冲洗信号管路和现场校验差压计第30页，课件共66页，创作于2023年2月3．差压计信号管路的安装(1)测量液体流量的信号管路气体收集器(2)测量蒸汽流量时的信号管路凝结容器(3)测量气体流量时的信号管路集水器第31页，课件共66页，创作于2023年2月六、差压式流量计的使用1．概述2．差压式流量计使用注意事项第32页，课件共66页，创作于2023年2月补充：

一体化节流式流量计第33页，课件共66页，创作于2023年2月第三节超声波流量计一、超声波及其在检测中的工作原理超声波是指振动频率大于20kHz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。第34页，课件共66页，创作于2023年2月二、超声波检测技术在流量测量中的应用优点：大管径流量测量仪表一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响第35页，课件共66页，创作于2023年2月超声波流量计的测量原理超声波在流动介质中传播时，其传播速度与在静止介质中传播速度不同，其变化量与介质流速有关。测得这一变化量就能求得介质的流速，进而求出流量。第36页，课件共66页，创作于2023年2月顺流：c+u逆流：c-u第37页，课件共66页，创作于2023年2月第38页，课件共66页，创作于2023年2月顺流：1-2，3-4逆流：2-3，1-4第39页，课件共66页，创作于2023年2月四、相位差法第40页，课件共66页，创作于2023年2月五、频率差法第41页，课件共66页，创作于2023年2月第四节智能流量计差压压力温度第42页，课件共66页，创作于2023年2月第五节其他流量计一、电磁流量计电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律研制出的一种测量导电液体体积流量的仪表。第43页，课件共66页，创作于2023年2月p107第44页，课件共66页，创作于2023年2月E＝C1BDv式中E-----感应电动势，VB-----磁感应强度,TD----测量管内径，mv---平均流速，m/s。C1-----系数；E即流量信号，;

设液体的体积流量为

qv，则

E=Kqv式中K为仪表常数，K=4C1B/πD。第45页，课件共66页，创作于2023年2月测量条件满足：①磁场是均匀分布的恒定磁场；②被测流体的流速轴对称分布；③被测液体是非磁性的；④被测液体的电导率均匀且各向同性。第46页，课件共66页，创作于2023年2月第47页，课件共66页，创作于2023年2月2．基本结构第48页，课件共66页，创作于2023年2月3．基本特点无可动部件和插入管道的阻流件，所以压力损失极小，直管段要求低。可用于测量脉动流、双相流以及灰浆等含固体颗粒的液体流量电磁流量计不受温度、压力、粘度等外界因素的影响准确度高电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽第49页，课件共66页，创作于2023年2月被测流体必须是导电的，不能用于测量气体、蒸汽、石油制品等被测介质温度：普通橡胶衬里：-20—+60℃；高温橡胶衬里：-20—+90℃聚四氟乙稀衬里：-30—+100℃；高温型四氟乙稀衬里：-30—+180℃；第50页，课件共66页，创作于2023年2月二、直接式质量流量计间接式质量流量计直接式质量流量计间接式:采用密度或温度、压力补偿的办法直接式:科里奥利质量流量计第51页，课件共66页，创作于2023年2月第52页，课件共66页，创作于2023年2月特点：1)基于直接质量测量的原理2)可以测量多种液体和浆液，也可以用于多相流测量3)可以测量多种参数，包括温度、密度、浓度等4)并不需要直管段整流5)测量更加精准，且不易毁坏第53页，课件共66页，创作于2023年2月第六节流量计的检定p109一、流量计的校验方法直接测量法间接测量法第54页，课件共66页，创作于2023年2月二、流量计校验第55页，课件共66页，创作于2023年2月涡轮流量计在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号第56页，课件共66页，创作于2023年2月特点*高精确度*输出脉冲频率信号，适于总量计量及与计算机连接*结构紧凑轻巧，安装维护方便Δ

难以长期保持校准特性，需要定期校验。

Δ流体物性（密度、粘度）对仪表特性有较大影响。Δ传感器上下游侧需设置较长的直管段Δ对被测介质的清洁度要求较高第57页，课件共66页，创作于2023年2月涡街流量计在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门涡街，如图1所示。旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被测介质来流的平均速度为U，旋涡发生体迎面宽度为d，有如下关系式

f=Sru/d

式中U1--旋涡发生体两侧平均流速，m/s；

Sr--斯特劳哈尔数；在一定ReD范围内，Sr