第三章第三节流量检测及仪表

M 总 = ∫ Mdt
0 t t
测量流体流量的仪表叫流量计,测量流体总量的仪表 测量流体流量的仪表叫流量计 测量流体总量的仪表 叫计量表。 叫计量表。
一、概述 2.流量计的分类 流量计的分类 速度式流量仪表:以测量流体在管道内的速度作为测量依 速度式流量仪表 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。 差压式流量计、转子流量计、 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。 电磁流量计、涡轮流量计等。 容积式流量计: 容积式流量计 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。如椭圆齿轮流量计、 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。 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。 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。 分直接式流量计和间接式流量计。它具有测量精度不受 流体的温度、压力、粘度等变化影响的优点。有发展前 流体的温度、压力、粘度等变化影响的优点。 途的仪表。 途的仪表。
图3-19 孔板断面示意图
2.标准节流装置 标准节流装置 (2).标准节流装置的取压方式 标准节流装置的取压方式(∆P= P1-P2) 标准节流装置的取压方式 角接取压法:孔板 喷嘴)前后两端面与管壁的夹角处取压 孔板(喷嘴 前后两端面与管壁的夹角处取压。 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 英寸处取样。 离开孔板上下游各1英寸处取样 法兰取压法 离开孔板上下游各 英寸处取样。 标准孔板采用角接取压法和法兰取压法。 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。 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。 角接取压法通过环室或单独钻孔结构实现的。
取压装置
-
孔 -板
-
(1). 节流现象 截面Ⅰ 流速 静压力 流速v 静压力P’ 截面Ⅰ前,流速 1,静压力 1 接近节流装置时,受到节流装 接近节流装置时 受到节流装 置的阻挡,靠近管壁的流体阻 置的阻挡 靠近管壁的流体阻 挡作用最大,使一部分动能转 使一部分动能 挡作用最大 使一部分动能转 换为静压能 静压能, 换为静压能 靠近管壁处的流 静压力升高。 体静压力升高。 径向压差 产生径向附加速度, 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 形成流束的收缩运动。 中心处流动 形成流束的收缩运动。 由于惯性作用,流束的最小截 由于惯性作用 流束的最小截 面在Ⅱ 这时流速最大 这时流速最大v 面在Ⅱ处,这时流速最大 2。 随后流束又逐渐扩大,到截 随后流束又逐渐扩大 到截 后恢复正常v 面Ⅲ后恢复正常 3= v1。
3.差压式流量计的测量误差 差压式流量计的测量误差 使用不当,引起误差 使用不当 引起误差(10%-20%)。要合理选型,准确设计和 。要合理选型 准确设计和 引起误差 加工,要正确安装 维护和符合使用条件等,才能保证精度 要正确安装.维护和符合使用条件等 才能保证精度。 加工 要正确安装 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： 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 被测流体工作状态的变动,可引起测量误差 被测流体工作状态的变动 使用时被测流体工作状态及雷诺数等参数与设计时不同, 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 或将数值修正。 会造成较大的误差。须重新设计 或将数值修正。 (2).节流装置安装不正确 可引起测量误差 节流装置安装不正确,可引起测量误差 节流装置安装不正确 安装时,节流装置标注的 节流装置标注的“ 号一侧 应是流体的入口方向。 号一侧,应是流体的入口方向 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 使流体从孔板90°锐口的一侧流入。使用中,要保 孔板时 使流体从孔板 °锐口的一侧流入。使用中 要保 持节流装置的清洁。 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 孔板入口边缘的磨损可引起测量误差,从而引起仪表指 孔板入口边缘的磨损可引起测量误差 示值偏低。故应注意检查、维修,必要时应换新的孔板 必要时应换新的孔板。 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。 导压管安装不正确,或有堵塞 渗漏现象可引起误差。 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。 差压计安装或使用不正确会引起测量误差。 差压计安装或使用不正确会引起测量误差
(1). 节流现象 以孔板为例说明节流现象 如下图所示 以孔板为例说明节流现象:如下图所示： 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 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 静压能,又由于流体有流动速度而具有动能。 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 但能量是守恒的。 在一定的条件下可相互转化 但能量是守恒的。
ρ1
∆P
ρ1 —节流件前的流体密度 节流件前的流体密度; 节流件前的流体密度
(2).流量基本方程式 流量基本方程式 节流装置测量流量时,应在设计规定的条件下使用,流量方 节流装置测量流量时 应在设计规定的条件下使用 流量方 应在设计规定的条件下使用 程中各系数才能为常数, 保证测量的准确度。如果实际使 程中各系数才能为常数 保证测量的准确度。如果实际使 附加误差, 适当修正。 用条件偏离设计值时 会引入附加误差 要做适当修正 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。 因Q ∝ ∆P，M ∝ ∆P , 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。 证测量的准确 被测值不应接近仪表的下限值。 被测值不应接近仪表的下限值
第三节 流量检测及仪表 一、概述 1.流量、总流量的定义 流量、 流量 流量:是单位时间内通过管道某一截面的流体数量的大小 是单位时间内通过管道某一截面的流体数量的大小。 流量 是单位时间内通过管道某一截面的流体数量的大小。 总量:在某一段时间内流过管道流量的总和 在某一段时间内流过管道流量的总和。 总量 在某一段时间内流过管道流量的总和。 流量和总量可用质量表示,还可用体积表示 质量表示 还可用体积表示。 流量和总量可用质量表示 还可用体积表示。 质量流量 流量(M)和体积流量 之间的关系是 流量(Q)之间的关系是 质量流量 和体积流量 之间的关系是:M=Qρ ρ--流体的密度， M单位为 流体的密度， 单位为 单位为kg/h；Q单位为 3/h, 单位为m 流体的密度 ； 单位为 流量和总量之间的关系: 流量和总量之间的关系 Q总 = ∫0 Qdt
孔板前后流体的速 度与压力的分布图
(2).流量基本方程式 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： 由流体力学的伯努利方程和流体连续性方程式而得： 伯努利方程 而得
Q = αε F0 2
∆P—节流装置前后压力差 节流装置前后压力差; 节流装置前后压力差 节流装置的开孔截面积; 节流装置的开孔截面积 M = αε F0 2 ρ1∆P F0—节流装置的开孔截面积 ε —膨胀校正系数 与孔板前后压力的相对变化量 介质的 膨胀校正系数,与孔板前后压力的相对变化量 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 孔口截面积与管道截面积之比等因素有关, 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 应用时可查阅手册。 但对不可压缩的液体 取 ε =1。 。 α —流量系数 与节流装置的结构形式 取压方式 孔口截 流量系数,与节流装置的结构形式 取压方式.孔口截 流量系数 与节流装置的结构形式.取压方式 面积与管道截面积之比.雷诺数 孔口边缘锐度.管壁粗糙 雷诺数.孔口边缘锐度 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。 度等因素有关的综合性参数 标准节流装置,查阅手册。 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 对非标准节流装置 由实验方法确定。 由实验方法确定 特定条件,选定一个值 选定一个值。 时, 对特定条件 选定一个值。
2.标准节流装置 标准节流装置 (2).标准节流装置的取压方式 标准节流装置的取压方式(∆P= P1-P2) 标准节流装置的取压方式 环室测量范围:6.4MPa以下 管道直径在 以下,管道直径在 之间。 环室测量范围 以下 管道直径在50-520mm之间。 之间 单独钻孔测量范围:2.5MPa以下 管道直径 以下,管道直径 之间。 单独钻孔测量范围 以下 管道直径50-1000mm之间。 之间 标准孔板的特点:测量精确 但对加工制造和安装要求严。 测量精确,但对加工制造和安装要求严 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。 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 雷诺数10 以上, 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。 充满全部管道,不发生相变 且流体清洁 充满全部管道 不发生相变。 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, 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 传递到相应的差压计,以便显示出 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。 流量的数量。
二、差压式流量计 工作原理:是基于流体流动的节流原理,利用流体流经节流 工作原理 是基于流体流动的节流原理 利用流体流经节流 是基于流体流动的节流原理 装置时产生的压力差而实现流量测量的。 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。 节流装置、 差压变送器 组成 节流装置、差压计 差压变送器 、显示仪表。