4-第四章流量测量及变送01
流量检测仪表基础知识讲义
第四章流量检测仪表1.概述〔流量的概念和单位、流量检测方法及流量计分类〕在生产过程中,为了有效地进行操作、操纵和监督,需要检测各种流体的流量。
物料总量的计量依旧经济核算和能源治理的重要依据。
流量检测仪表是开展生产,节约能源,先进产品质量,提高经济效益和治理水平的重要工具,是工业自动化仪表与装置中的重要仪表之一。
流体的流量是指在短临时刻内流过某一流通截面的流体数量与通过时刻之比,该时刻足够短以致可认为在此期间的流淌是稳定的。
此流量又称瞬时流量。
流体数量以体积表示称为体积流量,流体数量以质量表示称为质量流量。
流量的表达式为:式中为体积流量,单位;为质量流量,;V为流体体积,m3;M为流体质量,Kg;t为时刻;为流体密度,;为流体平均流速,;为流通截面面积,。
在某段时刻内流体通过的体积或质量总量称为累计流量或总流量,它是体积流量或质量流量在该段时刻的积分。
流量检测方法能够回为体积流量检测和质量流量检测两种方式,前者测得流体的体积流量值,后者能够直截了当测得流体的质量流量值。
测量流量的仪表称为流量计,测量流体总量的仪表称为计量表或总量计。
流量计通常由一次装置和二次仪表组成。
一次装置安装于流道的内部或外部,依据流体与之相互作用关系的物理定律产生一个与流量有确定关系的信号,这种一次装置亦称流量传感器。
二次仪表那么给出相应的流量值大小。
流量计的种类繁多,各适合于不同的工作场合。
按检测原理分类的典型流量计列在见下表。
流量计的分类2.容积式流量计容积式流量计是直截了当依据排出体积进行流量累计的仪表,它利用运动元件的往复次数或转速与流体的连续排出量成比例对被测流体进行连续的检测。
容积式流量计能够计量各种液体和气体的累积流量,由于这种流量计能够周密测量体积量,因此其类型包括从小型的家用煤气表到大容积的石油和天然气计量仪表,广泛地用作治理和贸易的手段。
容积式流量计由测量室、运动部件、传动和显示部件组成。
它的测量主体为具有固定标准容积的测量室,测量室由流量计内部的运动部件与壳体构成。
chap04 流量测量及变送
二、流量计构成
1、节流装置
优点
缺点
标准孔板
应用广泛,结构 流体经过孔板后压力损失
简单,安装方便,大,当工艺管道上不允许
适用于大流量的 有较大的压力损失时,便
测量
不宜采用。
标准喷嘴和标准 压力损失较孔板 文丘里管 小
结构比较复杂,不易加工
二、流量计构成
2、标准取压方式(装置) 同一节流元件,相同流量下,
二、流量计构成
1、节流装置 采用标准节流装置进行流量测量,在设计计算时都有统
一标准规定、要求和计算所需要的数据、图表,可直接根据 标准进行设计、制造、安装和使用,不必进行标定,可保证 一定的精度。
1980年ISO(国际标准化组织)正式通过国际标准 ISO5167。这是流量测量节流装置第一个国际标准。
ρ —节流装置上游流体密度; C —流出系数;
ε —可膨胀性系数(液体ε =1;可压缩流体ε < 1)。
一、节流原理
Q
C
1 4
A0
2p / =K
p /
M
C
1 4
A0
2p K
p
β—直径比,β=d/D;
△P —节流装置前后测得的差压;
d — 工作条件下节流件的孔径; D — 工作条件下上游管道内径; A0 —节流件的开孔截面积;
为差压式流量计中的差压计使用。
远传-差压变送器
将△p 线性转换为 Io(4~ 20mA)信号输出 。
二、流量计构成
一体化差压流量计
第二节 差压式流量计
一、节流原理 二、流量计构成 三、流量计算 四、特点和适用场合
电磁流量计操作说明书
电磁流量计操作说明书第一章引言电磁流量计是一种用于测量导电液体流量的仪器,其原理基于法拉第电磁感应定律。
本操作说明书旨在帮助用户正确操作电磁流量计,确保其正常运行并获得准确的流量测量结果。
在使用本仪器之前,请仔细阅读本说明书并按照其中的操作步骤进行操作。
第二章仪器概述2.1 外观与结构电磁流量计主体由流量传感器和转换器组成。
流量传感器通常由两个平行的电极和一对辅助电极构成,其中两个平行电极用于产生磁场,辅助电极用于测量电导率。
转换器则负责接收传感器信号并进行处理,最终将流量值输出到显示屏或其他记录设备。
2.2 规格与参数根据不同型号的电磁流量计,规格和参数会有所差异。
在使用前,请查看所购买的电磁流量计的技术手册,了解其具体规格和参数。
第三章安装与调试3.1 安装3.1.1 安装环境电磁流量计的安装环境应满足以下条件:- 温度范围:XX℃至XX℃- 相对湿度:不大于XX%- 安装位置:远离磁场干扰和强电磁波辐射源- 安装方向:尽量保持垂直安装3.1.2 安装步骤根据安装环境特点和流量计型号的不同,具体的安装步骤可能会有所差异。
请按照以下一般步骤进行操作:1) 确保安装环境符合要求。
2) 将流量计与管道连接,确保连接牢固并无泄漏。
3) 连接电磁流量计的电缆至转换器。
4) 检查安装是否正确,确保传感器与管道之间没有间隙或阻塞物。
5) 安装完成后,检查各连接部位是否紧固。
3.2 调试完成安装后,进行如下调试步骤:1) 检查电源线是否连接正确并插入可靠。
2) 按照转换器说明书设置各参数。
3) 打开阀门,使介质流经流量计。
4) 根据需要进行校准,并记录相关参数。
5) 检查转换器显示的流量值是否与实际值一致。
第四章使用与维护4.1 使用注意事项在正常使用电磁流量计时,需注意以下事项:1) 请勿撞击仪器或使用硬物敲打仪器外壳。
2) 请勿让电磁流量计接触强酸、强碱等腐蚀性物质。
3) 请勿将电磁流量计放置在温度过高或过低的环境中。
化工仪表及自动化第4章流量
图3-21 测量液体流量 时的取压点位置
图3-22 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
78
第四章 流量检测及仪表
化学工业出版社
① 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。 a) 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°。 b) 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。 c) 在引压导管的管路中,应有排气的装置。
qv h
2
f
p
h
2V ( t f ) g
f A
流量与转子高度h成线性关系 式中的其它参数为常数
qm h
2V ( t f ) g f A
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
举例 如左图,标准孔板对尺寸和公差、粗糙 度等都有详细规定。 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 ~ 0.02 ) D ;总厚度 H < 0.05D ;锥面的斜角 α = 30°~ 45°等 等,需要时可参阅设计手册。
图3-19 孔板断面 示意图
若流体流量突然由小变大时,作用在转子上的向上的力就加大,转子上升,环隙 增大,即流通面积增大。随着环隙的增大,使流体流速变慢,流体作用在转子上 的向上力也就变小。这样,转子在一个新的高度上重新平衡。这样,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。
热工第4章 流量测量
π
4
d
2
2
ρ
Δp =
C 1− β
4
π
4
β D
2
2
2
ρ
Δp
直径比
d β= D
流量系数
α=
C 1− β 4
流出系数C和流量系数α值一般由实验决定, 影响因素有:节流件的形式、β值、雷诺数、 管道粗糙度及取压方式等。
可压缩流体的流量公式:
流束膨胀系数
qv = aε
π
4
d
2
2
ρ1
Δp = aε
π
4
β D
1-上游侧第二个局部阻力件;2-上游侧第一个局部阻力件 3-节流件;4-下游侧第一个局部阻力件
1.标准节流件
标准孔板 标准喷嘴
标准孔板
d>=12.5mm
0.2 ≤ β ≤ 0.75
E=0.02~0.05D e=0.005~0.02D
50mm ≤ D ≤ 1000mm
标准喷嘴
圆弧形的收缩部分和 圆筒形的喉部组成
节流变压降式:孔板 喷嘴 差压式 动压管式:毕托管 均速管 节流变截面(阻力式):浮子 靶式 速度式:涡轮式 涡街式 电磁式 超声波式 容积式:椭圆齿轮式 腰轮式 刮板式 其它: 热式 质量式(科氏力)
转子流量计
பைடு நூலகம்
涡轮流量计
涡街流量计
超声波流量计
电磁流量计
质量流量计
§4-2 差压式流量测量
一、节流变压降式流量计 二、标准节流装置 三、其他差压式流量计
4.安装
二、涡街流量计
测量原理 在流体中放置一个有对称形状的 非流线型阻流体(漩涡发生体)时, 从阻流体下游两侧就会交替产生两列 有规则的漩涡(卡门涡街)。 在一定的流量范围内漩涡分离的 频率与管道内的平均流速成正比,与 阻流体的宽度成反比。
流量计量与测试
图2-4 旋转活塞式容积流量计工作过程
三 容积式流量计的使用
1.流量计的选择
对于高粘度的油类,可考虑采用刮板流量计,对于低粘度的 油类及水,采用椭圆齿轮或腰轮流量计。对于准确度要求不高的 场合,也可采用转活塞式或刮板式容积流量计。对于气体流量的 测量,一般可采用转筒式或旋转活塞式容积流量计。 流量计量限确定:下限流量 q min 根据流量计误差特性来决 定,即最小流量时的误差必须在允许误差范围之内;上限流量 q max 要考虑流量计运动部件的磨损情况而定。流量过大,会导致运动 部件加速磨损而引起泄漏量增加,误差增加。一般 qmax 5 ~ 10qmin
1.流量范围:流量计在正常使用条件下,测量误差不超过允许
值的最大至最小流量范围。两者代数差称为流量量程,两者之比 称作流量计的量程比。
2.额定流量:流量计在规定性能或最佳性能时的流量值。 3.流量计的特性曲线:反映随流量变化流量计性能变化的曲线。
有两种表示形式:一种是表示流量计的某种特性(如流量系数或
仪表系数)与流量q或雷诺数Re的关系;另一种是表示流量计测
量误差随q或Re变化的关系。
4.流量系数:通过流量计的实际流量与理论流量的比值。
5.仪表系数:通过流量计的单位体积流量所对应的信号脉冲数。 6.重复性:用该流量计连续多次测量同一流量时给出相同结果的
能力。
7.线性:在整个流量范围上的特性曲线偏离最佳拟合直线程度的
直接式——科氏力 间接式——由流速和密度得到
补偿式——利用流体密度和温度压力的关系补偿
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
流量计量常用术语 容积式流量测量仪表 速度式流量测试技术与仪表 节流式流量计 其它差压式流量计
第四章 流量检测(容积式、速度式、质量式测量技术))解析
1)注意事项:因使用平均流速,故其测量结果 的准确度不仅与仪表本身有关,而且与截面上 的流速分布情况有关。因此在测量仪表前后有 足够长的直管段或加装整流器。
2)要充分了解被测流体的速度分布。
➢ 流体在细管中的流动形式可分为层流和紊 流两种。
➢ 所谓层流(lamin行于管轴时的流动。
第二节 速度式流量测量方法
二常用种类 涡轮式,电磁式,超声波式,热式和差压式。
一)涡轮流量计
1 组成: 两部分:变送器和指示积算器。 1)变送器将流量转换成一定频率的脉冲信号输 出。 2)指示积算器接受变送器输出的脉冲信号。将 其转换、放大、运算、逻辑计数,显示瞬时流 量和累积总量。
涡轮流量测量技术
转角速度来测量体积流量。
第二节 速度式流量测量方法
2 工作原理
2)工作原理: (1)在仪表中装一旋转叶轮,流体流过时,推动
涡轮旋转,涡轮的转速与流速成正比。 (2)涡轮转动时,涡轮上导磁的叶片顺次接近管
壁上的线圈,改变线圈磁回路的磁阻,使线圈 磁通量发生变化,产生与流量成正比的脉冲信 号。 (3)将此脉冲转换成电流信号给出瞬时流量信 号,累积得到累计流量,这种将转速转换成脉 冲信号的方法叫磁阻法。
1)容积式流量计使用时要加滤网,仪表处加旁路, 便于清扫。
2)被测液体混有气体时,要加装气体分离装置。 3)注意被测流体的温度。
第二节 速度式流量测量方法
一 工作原理:直接测量管道内流体的速度测流量。
如测得是平均流速v ,则容积流量 qv vA ,
如测得是某点流速v,则体积流量 qv KvA ,
2)高频振荡发信器 利用电磁感应原理将转速信号变成电脉冲信号。
具体作法:在仪表出轴上安装一等距离开槽的测 速齿轮,齿轮两侧的机壳上有电感线圈,齿轮 旋转,改变互感,由于电感线圈与电容和晶体 管组成了振荡器,通过其振荡频率可得转速:
流体力学实验_第四章流速与流量测量 [兼容模式]
管柄堵塞的影响:毕托管管柄堵塞使流体过流面积 减小,流速增加,静压减小,总压不变。毕托管管柄 直径≤1/50管道直径且插入深度≤管道半径时可忽略
横向流速梯度的影响:毕托管头部与流体之间的相 互作用引起邻近流线的微小位移,使较高流速区的流 线移至总压孔处,总压增大。通过测压位置修正。
考虑温度效应,可采用
E 2 (Tw Te )( A BU n )
n
分段拟合多项式,即 E 2 ( Ai BiU CiU 2 DiU 3 ) 1 40
将热线风速仪的输出电压E和已知流动速度U直接联系在 一起,对每一个流速U,对应一个电压E值做出E-U曲线,也
就是校准曲线。
(1) 校准的原因
热线热膜探针的性能是随制造工艺、探针尺寸和金属丝、 膜的材料而异的,即使是相同的材料、制造工艺、尺寸, 其性能也不可能完全一样;
探针的性能和流体的温度、密度以及测量时的气压有关; 探针的性能也和实验室环境条件、污染情况有关; 探针使用后会发生老化; 探针的性能和流速范围有关; 探针在测量中是和仪器结合在一起使用的,真正的相应
对于给定的热线,e , R0 , A, B都为常数,因此 Iw, Rw,U 之间
存在确定的函数关系。
恒流静态方程
当工作电流 Iw=常数时,Rw和U之间具有如下关系:
Rw
R0 ( A B Iw2e R0 ( A
U B
) U
)
恒流式热线风速仪
27
恒温静态方程
当工作电阻 Rw =常数时,Iw 和U之间具有如下关系:
Rw
第四章 流量测量
腰轮流量计:
旋转活塞式流量计
1-液体入口; 2-隔板; 3-液体出口; 4-活塞轴; 5-计量室轴; 6-计量室; 7-旋转活塞 1 2 6 5 4
7 3
刮板式流量计
优点:测量精确,不需要直管段,流体黏 度影响小: 缺点:要求被测流体清洁,不含颗粒物, 结构中有活动部件。
速度流量计——叶轮式流量计
电磁流量计的结构
电磁流量计
优点: 不产生的压力损失 实际上不受流体密度、粘度、温度、 压力 变化 的影响 缺点:不能测量电导率很低的液体,如石油 制品和有机溶剂等。不能测量气体、 蒸汽 。不宜用于较高温度的液体 。 注:不要在上游接截止阀。
电磁流量计
【电磁流量计特点】 NV2118D智能电磁流量计 是我 公司采用国内外最先进技术研制 开发的全智能型电磁流量计,广 泛应用于化工化纤、食品、造纸、 制糖、矿冶、给排水、环保、水 利水工、钢铁等工业领域中,用 来测量各种酸碱、泥浆、纸浆等 导电液体介质的体积流量。其全 中文电磁内核转换器采用高速中 央处理器。计算速度非常快、精 度高,测量性能可靠。
安装要求
(1).流量传感器可安装在室内或室外,避开高压线、旋 转机械设备、有毒有害环境、强烈机械振动等危及人身和 仪表安全的环境,及与流量传感器使用条件不相符的温度、 湿度环境。选择在安全,便于安装、调试和检修,环境比 较好的地方。 (2).在设计流量传感器安装位置时,除了考虑直管段条 件外,还应给流量传感器的周围留有足够的操作空间,以 方便安装、调试和检修。特别是要给人留有安全、方便的 操作空间。仪表被安装在高空时,应制作操作平台,确保 人在高空操作的安全。 (3).流量传感器可以安装在水平、垂直或倾斜的管道上。 但当测量液体时,安装在垂直或倾斜的管道上的流量传感 器,必须保证液体的流向自下而上,以保证管道内充满液 体,以及抵消附加重力的冲击.
水库流量测量与数据分析
对测量结果的影响
等环节产生的误差
• 设备安装和维护条件对
• 地形、建筑物等人为因
• 模型选择和参数确定对
测量结果的影响
素对测量结果的影响
预测结果的影响
误差校正方法及其应用
设备校正
环境校正
数据校正
01
02
03
• 对测量设备进行定期维护和
• 分析气象、水文等自然条件
• 采用数据融合、平滑等方法
校准
对测量结果的影响
维护管理
• 利用遥感技术、无人机等技术获
• 优化数据处理流程,减少误差传
• 提高测量人员的技能水平和管理
取水库水面信息
递
意识
06
水库流量监测与管理系统
水库流量监测系统的组成
01
数据采集设备
• 水位计、流速仪、流量
02
数据传输设备
• 无线通信设备、有线通
03
数据处理中心
• 数据处理软件、服务器
计等测量设备
定
• 流量计法受设备安装和维护条件限制
03
数据处理与分析难度
• 流量数据受多种因素影响,具有较大的
不确定性
• 数据量庞大,处理和分析时间长
• 预测模型的选择和参数确定困难
流量测量技术的发展与应用
01
技术创新
• 利用遥感技术、无人机等技术获取水库
水面信息
• 采用超声波、激光等新型传感器测量流
速
• 利用大数据、物联网等技术实现流量数
光法等
• 数据处理复杂,费时费力
流量计法测量水库流量
原理
优点
缺点
• 通过测量管道内的水流速度
• 测量精度高,稳定性好
节流装置设计计算软件
“节流装置设计计算软件”(LGY-2.0-06版)∙根据被测介质的工艺特性推荐用户选择某种或几种合适的节流装置;∙根据工艺介质的流量Q、温度T、压力P、密度ρ(气体为基态密度或组分)和工艺要求的允许最高压力损失来准确选择各种节流装置的β值;∙根据工艺介质的参数、差压变送器的量程范围来选择各种节流装置的β值;∙用选定的定值节流装置或已有的定值节流装置测量某一流体流量时的差压上限和最大压力损失;∙当节流装置用于流体流量测量时,根据被测介质的温度、压力和节流装置开孔尺寸,流出系数动态计算被测介质流量;∙测量水和蒸汽流量时密度计算符合IFC 1967公式,对标准节流装置的计算符合GB/T 2624-2006国家标准。
□ 增强版除具有普通版的功能,增强版还具有以下功能:∙节流装置用于测量气体流量时,对流出系数进行动态补偿,其流出系数的补偿系数:标准节流装置依据GB/T 2624-2006确定,补偿误差(计算误差)在1:5测量范围内满足0.05%的计算精度;非标准节流装置的流出系数补偿系数由实验标定给出;∙对标准节流装置和非标准节流装置(如1/4圆入口孔板、锥形入口孔板、偏心孔板、圆缺孔板、楔形、V形锥等)测量气体流量时,给出可膨胀系数的动态补偿系数;∙流出系数和可膨胀系数和补偿系数为常数,用户可以在下位机或流量计算机上实现差压流量计的全动态在线补偿,极大地提高了流量测量的准确性。
流量测量节流装置设计软件点击次数:794 发布时间:2006-10-20 13:47:39概述●节流式差压流量计一直是各类流量仪表中应用领域最广、使用数量最大、实验研究资料最丰富的仪表。
节流装置作为其检测件,是目前流量仪表中唯一达到标准化的检测件(即无须实流校准即可投入使用)。
这是成熟程度的主要标志,也是差压式流量计能获得大量应用的主要原因。
●本公司2003年最新推出的OriDesign3.0流量测量节流装置设计软件,为节流装置的设计计算提供了一套功能性能更完善优异的设计手段。
chap01 概述
小结
测量方法 测量的 概念 测量的 方法
测量仪表 的结构 测量仪表基本组成 结构
不破坏氛围。主要用于高温、高压、剧毒等场合。
第一节
测量方法
三、测量仪表的组成 检测(传感)元件、传送放大及显示三个基本部分组成。
分为开环和闭环两种结构。 1. 开环结构
输出与输入的关系为: y = k1 k2 k3 x =k1 K x
K1 —— 检测元件的传递系数; K2 —— 传送放大部分的传递系数; K3 —— 显示部分的传递系数。
x x0 a 100% 100% L Lmax Lmin
特点: 1) 无单位;2) 有方向性 ;3) 不能全面反映仪表性能的好坏。
最大引用误差
qmax amax 100% L
也称基本误差
可以比较确切地反映仪表的整体性能,是仪表的主要 性能指标之一,比较确切地反映仪表的测量精度
max hmax 100% L
hmax可反映仪表 的整体性能。
产生原因: 如传动机构间隙,运动部件摩 擦,弹性元件滞后等。
第二节
仪表的性能指标
二、仪表的性能指标
(四)精度及精度等级
1.精密度 相同条件下对被测量多次反复测量,测量值之间的一致程度。 从误差角度,反映测量值的随机误差。 2.准确度 测量值与“真值”的接近程度。反映测量值的系统误差。 3.精确度(精度) 精密度和准确度的综合。从测量误差角度,是随机误差和系统 误差的综合反映。
在国家规定的精度等级中,选择允许误差大于或等于 仪表的最大引用误差和最大回差的数值。
q允≥qmax
q允≥hmax
第四章浮子流量计
第四章浮子流量计第一节概述浮子流量计由于其结构简单、性能可靠、读数直观、压力损失小并恒定、刻度近似线性且测量范围宽、维修方便、价格低廉等一系列优点被广泛地使用在液体、气体等流量测量和控制场合。
在国内各类流量计的应用中属于量大面广。
基于设计原理,浮子流量计在测量过程中,由于始终保持浮子前后的压降不变,通过改变流通面积来改变流量,所以称为恒压降流量计或变面积式流量计,浮子流量计由于其锥管制造材料的不同,分为玻璃管浮子流量计和金属管浮子流量计两种类型。
玻璃管浮子流量计多用于石化、轻工、食品、环保等行业,用来测量常温常压的透明液体或各类气体等非脉动流体的流量。
具有结构简单、现场测量读数直观、便于维护等特点。
该流量计由于其结构的限制,只能就地指示,不能远传流量信号,因为玻璃管强度的原因,不能用于测量高温高压及不透明流体。
而金属管浮子流量计由于锥管为金属制造,弥补了玻璃管浮子流量计的缺陷。
金属管浮子流量计可耐高温高压、可测量不透明和带有腐蚀性的流体。
不仅可就地指示流量而且又能远传流量信号,可实现记录、积算、自控等多种功能。
第二节测量原理和流量方程式一、工作原理和流量基本方程式1.工作原理浮子流量计的工作原理是由一个向上扩大的垂直的锥形管和一个置于锥形管内可以上下自由移动的浮子组成,如图9-1所示。
当流体自下而上流经锥形管时,被浮子节流,在浮子的上、下游之间产生差压,当浮子的上升力大于流体内的浮子重量时,即浮子上升。
随着浮子的上升,其最大外径与锥管之间的环隙面积也逐渐增大,使得作用在浮子上的上升力逐渐减小,直到上升力等于浮子在流体内的浮子重量时,即达到力的平衡。
此时,浮子就稳定在某一高度的位置上,这个位置高度就代表浮子流量计的流量值。
图4-1 工作原理示意图2.流量基本方程式当浮子流量计稳定在某一高度位置时,浮子主要受三个力的作用而处于平衡状态:(1)差压阻力1F当流体流经浮子时,由于节流作用,使得浮子上、下游产生差压21p p −,该差压的大小和流体在浮子与锥管壁间环形通道中的流速平方成正比,即22121)(v Cp p ρ=−(4-1)所以,差压阻力为f A v CF 2121ρ=(4-2)(2)浮子受到的浮力2FgV F f ρ=2(4-3)(3)浮子自重 Wg V W f f ρ=(4-4)以上式中: f A —浮子的迎流面积;C —阻力系数 ;ρ — 流体介质密度;v — 流体速度;f V — 浮子的体积;f ρ— 浮子材料的密度。
流量测量
St
D 2
4
v
D 2
l fl 1 1.25 4 D St
二、旋涡发生频率f 的检测方法 只要测得旋涡的发生频率 f ,就可以测得流体的体积流量。旋涡频率信 号 f 的检出方法很多,可以利用漩涡发生时发热体散热条件变化的热检出; 也可以用漩涡发生体两侧产生的差压来检出,差压信号可通过压电变送或应 变片变送,等等。 三、涡街流量计的特点及安装 涡街流量计具有以下的特点: (1)漩涡的频率只与流速有关,在一定雷诺数范围内,几乎不受流体性质 (压力、温度、粘度和密度等)变化的影响,故可不需单独标定。 (2)测量精度高,误差约为1级,重复性约±0.5级,不存在零点漂移的问 题。 (3)压力损式小,流量测量范围宽。涡街流量计特别适于大口径管道的流 量测量。
第二节 涡轮流量计
一、涡轮流量计的组成及测量原理 涡轮流量计由两部分组成:变送器和指示积算器。变送器完成将被测流量转 换成一定频率的脉冲信号输出,指示积算器接受变送器输出的脉冲信号,将其 转换、放大、运算、逻辑计数,显示瞬时流量和累积总量。 涡轮流量计实质上为一零功率输出的涡轮机,其变送器主要由涡轮、导流 器、磁电转换器组成,结构如图4-2所示。壳体和导流器由不导磁材料制成。导 流器的作用是支承叶轮并导直流体的流动,以减少流体自旋及涡漩的干扰。
第五节
节流式流量计
1 概述
节流式流量计是工业上最为广泛使用的一类流量测量仪表。 工作原理:在管道中放臵一节流元件,流体流经节流元件时发生节流,在节 流元件的前后两侧产生压力差(差压)。当流体、工况、管道、节流件、差 压取出方式一定时,管道流量与差压有确定的关系。因此可通过测量差压来 测量流量。节流式流量计也称为变压降式流量计。 分类:节流式流量计有标准化和非标准化两类。无论哪一类,它们都是非通 用仪表,即安装在生产过程中使用着的节流式流量计仅适用于该地的情况和 工况。因此节流式流量计是根据要求具体设计、安装、使用的。标准节流装 臵在火电生产过程中是很重要的一类流量仪表。非标准节流装臵多用于脏污 介质、高粘度、低雷诺数、非圆管道截面、超大及过小管径等流量测量。它 们的测量原理与计算方法与标准节流装臵相同,所不同的是非标准节流装臵 没有统一标准化的数据、资料、没有统一的误差计算方法等。 标准节流装臵的设计计算:要严格遵循标准节流装臵设计、安装和使用的国 家“标准”或国际“标准”。按“标准”进行设计、安装、使用的标准节流 装臵,其流量与差压的关系按理论公式标定,并有统一的基本误差、计算方 法,一般不需要进行实验标定或比对。
天然气计量教程——流量
中原油田分公司
廖德云
ldeyun@
第四章 天然气流量测量仪表
1、节流式差压流量计 ③常见的节流装置
标准孔板工作原理示意图
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廖德云
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第四章 天然气流量测量仪表
1、节流式差压流量计 ③常见的节流装置
标准孔板节流装置取压方式:
环室取压 单独钻孔取压。
中原油田分公司 廖德云 ldeyun@
第四章 天然气流量测量仪表
1、节流式差压流量计 ③常见的节流装置
按照标准化程度分为:
标准节流装置:按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流校准即可
确定其流量值并估算流量测量误差;
主要有:标准孔板、ISA1932 喷嘴、长径喷嘴、文丘里管 GB2624-81规定的标准节流装置主要有:标准孔板、ISA1932 喷嘴
孔板,成为最主要的计量仪表。
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第四章 天然气流量测量仪表
容积式流量计
涡轮流量计
超声流量计
质量流量计
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螺旋转子流量计 廖德云 ldeyun@
第四章 天然气流量测量仪表
1、流量 单位时间内流经某一截面的流体数量。
流量可用体积流量、质量流量和能量流量。
第四章 天然气流量测量仪表
1、节流式差压流量计 ③常见的节流装置
标准喷嘴:它是一个以管道中心线为旋转轴的对称体。
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第四章 天然气流量测量仪表
1、节流式差压流量计 ③常见的节流装置
文丘里管
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第四章 天然气流量测量仪表
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ρ20 = P20T 0 = T0 = 273.15 = 0.9318 ρ0 P0T20 T20 293.15
其换算公式为
Q0
=
T0 T20
⋅ Q20
Q0 = 0.9318 Q20
第一节 引言
一、流量的定义和单位 二、流量仪表的分类
一、流量测量仪表的分类
1、速度式流量计
流量
流速的测量
差压式 v
涡街
0~Qmax
方法: (1)先计算出K (2)直接相比
0~ △p max
4~20mA
Q1 = Δp1 ⋅ ρ 2
Q2
Δp2 ⋅ ρ1
Δp1 = I o1 − 4 Δp2 Io2 − 4
第二节 差压式流量计
一、节流原理 二、流量计构成 三、流量计算 四、特点和适用场合
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四、特点和适用场合
误差,必须加以修正(如介质密度)。
第四章 流量测量及变送
第一节 引言 第二节 差压式流量计 第三节 靶式流量计 第四节 容积式流量计 第五节 质量流量计 第六节 其它流量计 小结
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出的差压值也不同。所以,不同的取压方式,对同一个节流件的流量
方程的系数也将不同(K不同)。
Q = K Δp / ρ
标准取压方式:按标准规定的位置取压
I 角接取压法 II 法兰取压法 III D-D/2取压法(也称径距取压法)
二、流量计构成
¾ 2、标准取压方式(装置)
(1)角接取压 紧靠节流件前后端面取压,
一、节流原理
节流元件:改变管道中流体流通面 积的元件。
利用了动压能与静 压能转换的原理。
节流原理
流体流经节流元件 将Q→△P ,测量△P进 行流量测量。
节流元件
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一、节流原理
d
D
流量方程式的推导 P1 + v12 = P2 + v 2 2 ρ1 2 ρ2 2
Q1 = Q2 ⇒ A1 ⋅ v1 = A2 ⋅ v2
v
靶式
v
2、容积式流量计
转子
v
流量
按固定体积分份,然后累积
3、质量式流量计
流量
流体的质量测量
△P 频率 力F 位移
第四章 流量测量及变送
第一节 引言 第二节 差压式流量计 第三节 靶式流量计 第四节 容积式流量计 第五节 质量流量计 第六节 其它流量计 小结
第二节 差压式流量计
一、节流原理 二、流量计构成 三、流量计算 四、特点和适用场合
标准节流装置=标准节流元件+标准取压装置+上下游直管段长度
二、流量计构成
¾ 1、节流装置
1980年ISO(国际标准化组织)正式通过国际标准ISO5167。 这是流量测量节流装置第一个国际标准。
通常称ISO5167(或GB/T2624)中所列节流装置为标准节流 装置。
采用标准节流装置进行流量测量,在设计计算时都有统 一标准规定、要求和计算所需要的数据、图表,可直接根据 标准进行设计、制造、安装和使用,不必进行标定,可保证 一定的精度。
又分为单独钻孔取压和环室取压, 适于孔板、喷嘴。
1)单独钻孔取压 直接在紧靠节流元件两侧的两个夹紧环或法兰上钻孔取
压,比较方便。 常用于用于200mm以上管径。
二、流量计构成
¾ 2、标准取压方式(装置)
2)环室取压 紧贴节流元件上、下游两侧各
有一个环室,流体产生的静压进入 环室,起到均衡管内各个方向静压 的作用。
d — 工作条件下节流件的孔径; D — 工作条件下上游管道内径; A0 —节流件的开孔截面积;
ρ —节流装置上游流体密度; C —流出系数;
ε —可膨胀性系数(液体ε =1;可压缩流体ε < 1)。
一、节流原理
Q=
C 1− β
4
ε
A0
2Δp / ρ =K
Δp / ρ
M=
C 1− β 4
ε
A0
2Δpρ = K
A1
=
1π 4
D2
A2
=
1 4
π
d2
不可压缩流体,密度不变
Q = π d2 4
1
1−
d4 D4
2ΔP ρ
v1
=
d2 D2
v2
一、节流原理
d
D
Q = π d2 4
1
1−
d4 D4
2Δ P ρ
实际化
Q=
C 1− β4
ε
A0
2Δp / ρ
M=
C 1− β
4
ε
A0
2Δpρ
β—直径比,β=d/D;
△P —节流装置前后测得的差压;
压力损失小,寿命长
二、流量计构成
¾ 1、节流装置 三种标准节流元件的区别
压力损失: 孔板 > 喷嘴 > 文丘利管
加工安装难度: 孔板 < 喷嘴 < 文丘利管
成本: 孔板 < 喷嘴 < 文丘利管
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二、差压式流,即取压孔在节流件前后的位置不同,取
Δpρ
β—直径比,β=d/D;
△P —节流装置前后测得的差压;
d — 工作条件下节流件的孔径; D — 工作条件下上游管道内径; A0 —节流件的开孔截面积;
ρ —节流装置上游流体密度; C —流出系数;
ε —可膨胀性系数(液体ε =1;可压缩流体ε < 1)。
K=
2C 1− β 4
ε A0
=
f (d , D,C,ε )
50% 70%
Δpmax Δp
③ K的取值直接影响流量测量的精度。
K与节流件结构,取压方式,雷诺数,孔口边缘锐度,管壁 粗糙度等因素有关。
第二节 差压式流量计
一、节流原理 二、流量计构成 三、流量计算 四、特点和适用场合
二、流量计构成
差压式流量计
¾ 节流装置(节流件、取压装置和直管段) v→△p
¾ 引压管路与三阀组 将△p 引到差压计,回零检查及维修。
常用单位:t/h,kg/h 等。
一、流量的定义和单位
2、累积流量(总量)
某一段时间内流经某一有效截面的流体总和。
¾(1)体积累积流量 某一段时间内流经某一有效截面的流体体积总和。
∫t
Q总 =
Qdt
0
常用单位:L,m3 等
¾(2)质量累积流量 某一段时间内流经某一有效截面的流体质量总和。
∫t
M总 =
取压均匀,测量误差小,但加 工和安装复杂。
用于400mm以下管径,精度高。
二、流量计构成
¾ 2、标准取压方式(装置) (2)法兰取压 距节流件前后端面1英寸 (25.4mm)处取压。仅适用于孔板。
(3)径距取压 均距节流元件前
端面1D、后端面D/2 处取压,适用于孔板 和喷嘴。
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第一篇 过程测量仪表
第一章 概述 第二章 压力测量及变送 第三章 物位测量及变送 第四章 流量测量及变送 第五章 温度测量及变送
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第四章 流量测量及变送
第一节 引言 第二节 差压式流量计 第三节 靶式流量计 第四节 容积式流量计 第五节 质量流量计 第六节 其它流量计 小结
第一节 引言
或采用标况流量:标准立方米/h, Nm3/h
标准状态:压力是1个标准大气压,即101.325 kPa,但是温度就不 尽相同,分为三种:
(1)1954年第十届国际计量大会(CGPM)协议:温度273.15K(0℃) 世界各国科技领域广泛采用这一标准状态。
(2)国际标准化组织和美国国家标准规定:288.15K(15℃) (3)我国《天然气流量的标准孔板计算方法》:293.15K(20℃)
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一、流量的定义和单位
3、气体的体积流量换算关系
(1)质量流量相等: Q0ρ0 = Q20ρ20 = Q15ρ15 = Qρ
(2)由理想气体定律:
ρ = MP RTZ
物理标准状态: 0 ℃,1标准大气压(0.101325MPa)
工业标准状态:20℃,1标准大气压(0.101325MPa)
(2)差压计回零检查
三阀组
二、流量计构成
¾ 4、差压计 凡是可测量差压的仪表均可作为差 压式流量计中的差压计使用。 也分就地指示和远传。
第二节 差压式流量计
一、节流原理 二、流量计构成 三、流量计算 四、特点和适用场合
三、流量计算
标准节流装置
差压变送器
流量Q
差压△p
Io
Q = K Δp ρ
Io = K1Δp + 4
二、流量计构成
¾ 1、节流装置 (2)标准喷嘴
由圆弧收缩部分及与之相接 的圆筒形喉部组成。
特点:精度比孔板略高; 压力损失比孔板略小; 可用于带有污垢流体的测量。
标准喷嘴
二、流量计构成
¾ 1、节流装置 (3)标准文丘里管
由入口圆筒段、圆锥收缩段、圆筒形喉部及圆锥扩散段组成。
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二、流量计构成
¾ 1、节流装置 (3)标准文丘里管
Mdt
0
常用单位:t,kg 等
测量瞬时流量的仪表一般称流量计,测量累积流量(总量)
的仪表称为计量表(总量表)。
一、流量的定义和单位
3、气体的体积流量换算关系
气体体积与温度、压力有关: (1)当用于贸易结算时,采用标况流量:标准立方米/h, Nm3/h (2)对于工艺上,可采用工况流量:立方米/h, m3/h
z 广泛用于粘度较小的单相液体或蒸汽的大中小流量测量和控制。
z 结构简单,无可动部件,维护量小,灵敏度高,可不用标定, 应用技术成熟,成本低