检测仪表-流量检测（化工仪表及自动化课件）

标准节流装置的选用及安装知识目标标准节流装置的类型标准节流装置的选用标准节流装置的安装通常把ISO5167(GB／T2624-93)中所列节流装置称为标准节流装置，标准节流元件为标准孔板、标准喷嘴和标准文丘里管。标准节流装置的类型孔板对流体造成的压损较大，一般只适用于洁净流体的测量。标准孔板标准节流装置的类型可用于测量温度和压力较高的蒸汽、气体和带杂质的液体流量。测量精度较孔板高。标准喷嘴标准节流装置的类型压损较孔板和喷嘴都小，可测量有悬浮固体颗粒的液体，适合大流量气体流量测量。标准文丘里管标准节流装置的类型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。在一般场合下,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。测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、变形的介质流量时,采用喷嘴较采用孔板为好。标准节流装置的选用在流量值与压差值都相同的条件下,使用喷嘴有较高的测量精度,而且所需的直管长度也较短。如被测介质是高温、高压的,则可选用孔板和喷嘴。文丘里管只适用于低压的流体介质。标准节流装置的选用必须保证节流装置的开孔和管道的轴线同心,并使节流装置端面与管道的轴线垂直。在节流装置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现象。在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管。标准节流装置的安装④标准节流装置(孔板、喷嘴),一般都用于直径D≥50mm的管道中。⑤被测介质应充满全部管道并且连续流动。⑥管道内的流束(流动状态)应该是稳定的。⑦被测介质在通过节流装置时应不发生相变。标准节流装置的安装差压式流量计的结构组成与工作原理知识目标差压式流量计的结构组成标准节流装置及取压方式差压式流量计的工作原理节流装置（节流件+取压装置）差压式流量计的组成导压管路差压变送器及显示仪表通常把ISO5167(GB／T2624-93)中所列节流装置称为标准节流装置，标准节流元件为标准孔板、标准喷嘴和标准文丘里管。标准节流装置及取压方式标准孔板标准喷嘴标准文丘里管角接取压取压点分别位于节流元件前后端面处。法兰取压在距节流元件前后端面各1英寸（25.4mm）的位置上垂直钻孔取压。径距取压（D-D/2取压）在距节流元件前端面1D、后端面D/2处的管道上钻孔取压。取压方式标准节流装置及取压方式标准节流装置及取压方式标准孔板取压方式标准喷嘴取压方式（a）角接取压（b）法兰取压

（c）径距取压（a）角接取压（c）径距取压流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。节流现象差压式流量计的工作原理节流基本方程式差压式流量计的工作原理ε——流束膨胀系数α——流量系数F0——节流孔的面积ρ1——流体密度△p=p1-p2——节流元件前后的压差流量与压差ΔP的平方根成正比差压式流量计的误差分析（二）知识目标导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象差压计安装或使用不正确取压点应该位于节流装置的下半部，与水平线夹角α为0°～45°；引压导管最好垂直向下，如条件不许可，导压管亦应下倾一定坡度（至少1∶20～1∶10），使气泡易于排出；在引压导管的管路中，应有排气的装置。导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏等现象测量液体的流量时，应该使两根导压管内都充满同样的液体而无气泡，以使两根导压管内的液体密度相等。测量液体的流量时，应该使两根导压管内都充满同样的液体而无气泡，以使两根导压管内的液体密度相等。测量液体流量时的取压点位置测量液体流量时的连接图1—节流装置；2—引压导管；3—放空阀；4—平衡阀；5—差压变送器；6—贮气罐；7—切断阀导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏等现象取压点应在节流装置的上半部。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。如果差压计必须装在节流装置之下，则需加装贮液罐和排放阀。导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏等现象测量气体流量时，上述的这些基本原则仍然适用。目的仍然是保持两根导管内液体的密度相等，就是必须使管内不积聚气体中可能夹带的液体。导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏等现象测量气体流量时的连接图1—节流装置；2—引压导管；3—差压变送器；4—贮液罐；5—排放阀测量蒸汽的流量时，要实现上述的基本原则，必须解决蒸汽冷凝液的等液位问题。测量蒸汽流量的连接图1—节流装置；2—凝液罐；3—引压导管；4—排放阀；5—差压变送器；6—平衡阀导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏等现象由引压导管接至差压计或变送器前，必须安装切断阀1、2和平衡阀3，即配备三阀组。并且正确操作三阀组。差压计安装或使用不正确差压计阀组安装示意图测量腐蚀性（或因易凝固不适宜直接进入差压计）的介质流量时，必须采取隔离措施。差压计安装或使用不正确差压式流量计的误差分析（一）知识目标被测流体工作状态的变动节流装置安装不正确孔板入口边缘的磨损如果实际使用时被测流体的工作状态（温度、压力、湿度）以及相应的流体密度、黏度、雷诺数等参数数值，与设计计算时有所变动，则会造成原来由差压计算得到的流量值与实际的流量值之间有较大的误差。被测流体工作状态的变动当采用差压式流量计测量气体流量时，需要进行温度补偿、压力补偿。被测流体工作状态的变动节流装置安装不正确，也是引起差压式流量计测量误差的重要原因之一。一般来说，节流装置露出部分所标注的+号一侧，应当是流体的入口方向。节流装置安装不正确当用孔板作为节流装置时，应使流体从孔板90°锐口的一侧流入。节流装置安装不正确节流装置安装不正确节流装置安装不正确孔板入口边缘的磨损对于使用广泛的孔板来说，它的入口边缘的尖锐度会由于冲击，磨损和腐蚀而变钝。这样，在相等数量的流体经过时所产生的压差△P将变小，从而引起仪表指示值偏低。电磁流量计知识目标适用场合工作原理结构类型使用特点安装维护可以检测具有一定电导率的酸、碱、盐溶液，腐蚀性液体以及含有固体颗粒的的液体测量，但不能检测气体、蒸汽和非导电液体的流量。适用场合基本工作原理：导体切割磁力线，会产生电动势。工作原理电磁流量计原理示意图式中：Ex为感应电势；K为比例系数；B为磁感应强度；D为管道直径；v为垂直于磁力线的流体流动速度。工作原理流量公式：电磁流量计按结构形式可分一体式和分体式两种，均由传感器和转换器两大部分组成。分体式流量计的传感器和转换器分开安装，转换器可远离恶劣的现场环境。现场环境条件较好时可选用一体式电磁流量计。结构类型(a)一体式(夹装)(b)分体式（法兰安装）电磁流量计外形图测量管内无可动或突出于管道内部的部件，压力损失极小；只要是导电的，被测流体可以是含有颗粒、悬浮物等，也可以是酸、碱、盐等腐蚀性物质；流量计不受液体的温度、压力、密度、粘度等参数的影响；精度较高的量程比可达100:1；测量口径范围大，测量精度一般优于0.5级；反应迅速，可以测量脉动流量；只能用来测量导电液体的流量，不能用于测量高温液体；易受电磁干扰影响。使用特点可以水平安装，也可以垂直安装，但要求液体充满管道。流量计前后直管段要求：前10D，后5D以上。尽量避开具有强电磁场的设备(大电机、大变压器等)，以免磁场影响流量计的工作磁场和流量信号。测量管、外壳、引线的屏蔽线，以及流量计两端的管道都必须可靠接地，不能与其他电器设备的接地线共用。针对使用条件定期停流作零点检查，以及检查电极、测量管等。安装维护流量检测概述知识目标流量的概念流量检测仪表分类瞬时流量单位时间内流过管道某截面的流体数量的多少。质量流量单位时间内流经管道某截面的流体的质量。累计流量（总量）在一段时间内流经管道某截面的流体数量的总和。体积流量单位时间内流经管道某截面的流体的体积。流量的概念累计流量（总量）Q——体积流量，m3/SV——流体体积，m3t——时间，Su——管道内流体的平均速度，m/SA——管道横截面的面积，m2体积流量(Q)流量的概念常用的单位：m3，L，t，kg常用的单位：立方米每小时(m3/h)、升每小时(L/h)、升每分(L/min)等。质量流量(M)Q——体积流量，m3/SM——质量流量，kg/Sm——流体质量，kgt——时间，Su——管道内流体的平均速度，m/Sρ——流体的密度，kg/m3A——管道横截面的面积，m2流量的概念常用的单位：吨每小时(t/h)、千克每小时（kg/h)、千克每秒(kg/s)等以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表。流量检测仪表分类1.速度式流量计转子流量计电磁流量计涡轮流量计涡街流量计差压式流量计以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。流量检测仪表分类2.容积式流量计刮板流量计腰轮流量计椭圆齿轮流量计直接利用测量流体的质量流量为测量依据的流量仪表。流量检测仪表分类3.质量流量计热式质量流量计科氏力质量流量计科氏力质量流量计传感器椭圆齿轮流量计知识目标结构组成工作原理使用特点安装维护椭圆齿轮流量计由测量主体、联轴耦合器、表头三部分组成。测量部分由壳体及两个相互啮合的椭圆截面的齿轮构成。在椭圆齿轮与壳体内壁、上下盖板间围成的“月牙”形固定容积的空间叫做“计量室”。结构组成椭圆齿轮流量计1-表头；2-联轴耦合器；3-上盖；4-测量主体；5-椭圆齿轮；6-轴工作原理椭圆齿轮流量计的原理示意图工作原理n——椭圆齿轮的旋转速度；V0——计量室容积；适用于高黏度介质的流量测量。测量精度较高，压力损失较小，安装使用也较方便。椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器。椭圆齿轮流量计的使用温度有一定范围。椭圆齿轮流量计的结构复杂，加工成本较高。使用特点仪表安装时应远离热源，避免高温环境；要避开有腐蚀性气体、多灰尘和潮湿的场所；流经仪表的流体要满管流动；仪表前安装过滤器和消气器；仪表应加设旁通管路。安装维护涡街流量计知识目标测量原理结构组成使用特点基于流体力学中“卡门涡街”原理。测量原理卡门涡街测量原理实验证明，当满足h／L＝0.281的关系时，卡门涡街才是稳定的。此时所产生的单列漩涡的频率f和旋涡发生体两侧流体的平均速度v1及漩涡发生体的宽度d之间存在如下关系：v1——漩涡发生体两侧流体的平均流速，m／s；d——漩涡发生体迎流面最大宽度，m；f——单列漩涡的频率，即单位时间内产生的单列漩涡的个数，Hz；St——斯特罗哈尔数，无量纲。三角柱St=0.16，圆柱体St=0.20。若管道内径为D，流体在管道内的平均流速为v，对直径为d的圆柱形漩涡发生体，流量公式如下：K——流量系数。不受流体的压力、温度、粘度、密度、成分的影响。测量原理涡街流量计通常由检测器和转换器组成。检测器包括漩涡发生体、检测元件、壳体等。结构组成结构组成(a)单体漩涡发生体(b)多体漩涡发生体漩涡发生体基本形状结构组成转换器的原理框图管道内无运动部件，无机械磨损，压力损失较小。在一定雷诺数范围内，输出频率信号不受流体物性和成分变化的影响。结构简单牢固，安装维护方便。上游侧必须有足够长的直管段，为保证测量精度必要时还应在上游侧加装整流器。不适用于低雷诺数的流量测量，在高粘度、低流速、大口径情况下应用受到限制。不适用于管内有较严重的旋转流以及管道产生振动的场所。使用特点涡轮流量计知识目标结构组成工作原理使用特点涡轮流量计由涡轮流量传感器和显示仪表两部分组成。结构组成涡轮流量变送器主要由壳体、导流器、涡轮、轴承、磁电感应转换器、放大转换电路等组成。结构组成涡轮流量变送器的结构原理图仪表壳体:由不导磁不锈钢材料制成，内装有导流器、涡轮和轴承，壳体外安装有磁电转换器。导流器:前导流器使流体到达涡轮前先导直流向，避免流体因自旋而改变对涡轮叶片的作用角度，影响测量精度。后导流器起到支承叶轮作用。涡轮:由高导磁不锈钢材料制成，由前后导流器上的轴承支承。涡轮芯上装有螺旋形叶片，涡轮质量很小。磁电感应转换器:由永久磁钢和感应线圈组成，用来产生一个频率与涡轮转速成正比的电信号。。结构组成结构组成涡轮流量变送器的结构原理图实践表明，在一定流量范围内及一定粘度、密度的流体条件下，涡轮转速与经过涡轮的流量成正比。所以，可以通过测量涡轮的转速来测量流量。工作原理式中：N——一段时间内传感器输出的脉冲总数；V——被测流体的体积总量，m3。ξ为仪表系数（单位体积流量下输出的电脉冲数，1/m3）。ξ与仪表的结构、被测介质的流动状态、粘度等因素有关，一定条件下ξ为常数。仪表出厂时，所给仪表系数ξ是在标准状态下用水、空气标定时的平均值。工作原理流量公式：反应速度快，灵敏性好。测量精度较高，可作为标准计量仪表。量程比宽，适用于流量大幅度变化的场合。输出脉冲信号与流量成正比，仪表刻度成线性。脉冲信号传输抗干扰，容易进行累积测量，便于远传和计算机数据处理。耐高压、压力损失小，结构紧凑、安装维修方便。只能用于成品油、洁净水、液化气、天然气等洁净介质。流量计前一般均应安装过滤器，以便滤除固体颗粒和机械杂质。对直管段要求较高，上下游直管段一般应在20D、5D以上。使用特点质量流量计知识目标概述科里奥利力测量原理结构组成使用特点科里奥利质量流量计简称科氏力质量流量计，是利用与质量流量成正比的科里奥利力这一原理制成的一种直接式质量流量仪表。概述科里奥利力科里奥利力示意图在旋转管道中以匀速v流动的流体密度为ρ，则管道受到流体所施加的科氏力的大小为：科里奥利力A——管道的流通截面积；L——管道长度；qm——质量流量，qm＝ρvA。测量原理(a)振动中的U型管(b)U型管振动时受力(c)U型管受力扭曲（端面图）U形管科里奥利力作用原理测量原理测量原理科氏力质量流量计由检测器和转换器两部分组成。仪表精度高，其精度与被测介质的物性等无关。可测含固形物的浆液以及含有微量气体的液体、中高压气体，尤其适合测高粘度甚至难流动液体的流量。不受管内流动状态的影响，安装时对上下游直管段无要求。该流量计的主要不足是：容易发生零点漂移；管路振动会影响测量精度；不能用于测量低密度介质；体积和重量大，压损也较大。使用特点转子流量计的工作原理及特点知识目标应用场合结构组成检测原理使用特点转子流量计特别适宜于测量管径50mm以下管道的流量，测量的流量可小到每小时几升。应用场合转子流量计主要由两个部分组成：一是由下往上逐渐扩大的锥形管（通常用透明玻璃制成）二是放在锥形管内可自由运动的转子。结构组成转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量方法。检测原理转子在锥形管中平衡位置的高低h与被测介质的流量大小相对应。检测原理检测原理转子的平衡关系：V为转子的体积；ρt和ρf分别为转子和流体的密度；g为重力加速度；ΔP为转子前后的压差；A为转子的最大截面积。流量与转子高度h成线性关系，式中的其它参数为常数。式中：φ为仪表常数；h为转子浮起的高度。转子流量计的锥形管一般采用透明材料制成，在锥形管上刻有流量读数，用户只要根据转子高度来读取读数。检测原理转子流量计主要适合于检测中小管径、较低雷诺数的中小流量；结构简单，使用方便，工作可靠，仪表前直管段长度要求不高；流量计的基本误差约为仪表量程的土2％，量程比可达到10：1；测量精度易受被测介质密度、粘度、温度、压力、纯净度、安装质量等的影响。使用特点转子流量计的刻度值修正知识目标刻度值标定液体流量测量时的修正气体流量测量时的修正转子流量