chap04 流量测量及变送

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成本: 孔板 < 喷嘴 < 文丘利管
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
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 p

Io K1p 4
通常称ISO5167(或GB/T2624)中所列节流装置为标准节 流装置。
二、流量计构成
1、节流装置 (1)标准孔板
带圆形开孔的园片状平板,孔 的中心应与管道中心重合,直角入 口边缘非常锐利。
特点:压力损失大,适用于洁净流 体。
注:不能反装,否则流量关系会发 生变化,引入误差。
标准孔板
二、流量计构成
流量测量及变送
基本概念 速度式
容积式
单位和含义
流量仪表分类
差压式 靶式
旋涡
涡轮
转子 V锥
电磁 超声波
椭圆齿轮
罗茨
刮板
质量流量计
第四章 流量测量及变送
第一节 概述 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 转子流量计 第六节 质量流量计 第七节 其它流量计 小结
第二节 差压式流量计
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℃)
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: (2)由理想气体定律:
Q0ρ0 = Q20ρ20 = Q15ρ15 = Qρ
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)
20 P20T 0 T0 273.15 0.9318 0 P0T20 T20 293.15
Q K p /
径距取压
角接取压 法兰取压
二、流量计构成
3、三阀组与引压管路
在引压管路接至差压计 之前,必须安装三阀组。
若被测介质有腐蚀性, 还必须加装隔离罐。
截止阀与排放阀,可用于 对隔离罐进行冲洗和排污之用。
切断阀 平衡阀
二、流量计构成
3、三阀组与引压管路
三阀组作用
(1)防止差压计启动和停运时,因单向受压损坏 启动顺序:(假设全关) ①打开平衡阀2; ②打开切断阀1或3(先后无关); ③关闭平衡阀2; ④打开切断阀3或1(先后无关)
二、流量计构成
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。
二、流量计构成
2、标准取压方式(装置)
单独钻孔取压
法兰取压
环室 取压
二、流量计构成
2、标准取压方式(装置) 对同一个节流元件,不同的取压方式,K不同。
t
Q总
Qdt
0
常用单位:L,m3 等
(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
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
1、节流装置 (1)标准孔板 标准孔板的结构形式和技术要求:
孔板的形状 孔板的端面 孔板和节流孔的厚度 开孔的边缘 节流孔的规格
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、流量计构成
1、节流装置 (2)标准喷嘴
由两个圆弧曲面构成的入口 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
1、节流装置 (3)标准文丘里管
上、下游取压口做 成单独管壁取压形式, 由均压环将多个取压口 连接。
压力损失小,寿命长
二、流量计构成
1、节流装置 (3)标准文丘里管
二、流量计构成
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
0~Qmax
方法: (1)先计算出K (2)直接相比
0~ △p max
4~20mA
Q1 p1 2
Q2
p2 1
p1 Io1 4 p2 Io2 4
三、流量计算
例1:用一台电容式差压变送器与标准节流装置配套测量流量(假设 密度不变),变送器的测量范围为0~100kPa,对应流量为0~200m3/h ,问:①变送器输出为12mA时,测量的流量应是多少m3/h?
其换算公式为
Q0

T0 T20
Q20
Q0 = 0.9318 Q20
第一节 概述
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
漩涡
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
Q p
Qmax
pmax
②由流量与差压的关系
关闭顺序: ①关闭切断阀1、3(先后无关); ②打开平衡阀2。
(2)差压计回零检查
三阀组
二、流量计构成
3、三阀组与引压管路
三阀组
二、流量计构成
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。
二、流量计构成
4、差压计 凡是可测量差压的仪表均可作
第四章 流量测量及变送
第一节 概述 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 转子流量计 第六节 质量流量计 第七节 其它流量计 小结
第一节 概述
一、流量的定义和单位 二、流量仪表的分类
一、流量的定义和单位
1、瞬时流量 单位时间内流过某一截面的流体数量。
(1)体积瞬时流量 单位时间内流经某一有效截面的流体体积 。
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
一、节流原理
d
D
流量方程式的推导
P1 v12 P2 v22 ρ1 2 ρ2 2
Q1 Q2 A1 v1 A2 v2
A1

1π 4
D2
A2

1 4
π
d
2
Q π d2 4
1
1
d4 D4
v1

d2 D2
v2
2ΔP ρ
一、节流原理
d
D
Q π d2 4
1
2ΔP
1
d4 D4
ρ
实际化
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;
节流装置和非标准节流装置。
节流装置包括:节流元件、取压装置、上下游直管段。 孔板,喷嘴和文丘利管等节流元件由于应用比较多,在 长期使用中积累了丰富的实践经验和实验资料,将这几种节 流元件标准化,同时规定取压方式及上下游直管段长度,总 称为标准节流装置。
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
三、流量计算
用一台电容式差压变送器与标准节流装置配套测量流量(假设密 度不变),变送器的测量范围为0~100kPa,对应流量为0~200m3/h, 问:①变送器输出为12mA时,测量的流量应是多少m3/h?
②若所测流量为100m3/h时,问输出应是多少mA?
密度未知且不变,可采用方法2
p Io 4 pmax 20 4
Q υA
常用单位:L/h,m3/h 等 。
(2)质量瞬时流量 单位时间内流经某一有效截面的流体质量。
Μ Qρ υΑρ
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。
(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。
② Q与△p非线性,若根据△p刻度 流量,刻度是非均匀的,前密后疏。 若被测流量量值接近仪表下限,读 数误差会增大,相对误差也较大, 因此一般流量计应工作在流量标尺 刻度的30%以上。
50% 70%
pmax p
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
差压式流量计的组成
节流装置(节流件和取压装置) v→△p
引压管路与三阀组 将△p 引到差压计,回零检查及维修。
差压计(差压变送器) △p → Io(4~20mA)信号输出
二、流量计构成
1、节流装置 使管道中流动的流体产生静压力差的装置,可分为标准
环或法兰上钻孔取压,比较方便。
适用于管径大于200mm的流量测量。
二、流量计构成
2、标准取压方式(装置) (1)角接取压
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。
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。
取压方式不同,系数K则不同,故 Q与△p关系不同。 (1)角接取压
适于孔板、喷嘴
(2)法兰取压 适于孔板
(3)径距取压 适于孔板、喷嘴
二、流量计构成
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, 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
②若所测流量为100m3/h时,问输出应是多少mA?
密度未知且不变,可采用方法2
p Io 4 pmax 20 4
Q p
Qmax
pmax
①由变送器输出与被测变量的换算关系式
ΔP=[(12-4)/(20-4)]×100=50kPa
Q
P Pmax
Qmax

50 200 141.42m3 / h 100
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 4
A0

f (d, D,C, )
K与节流件形状及尺寸、取压 位置、管道及安装情况、流动状态 等许多因素有关。
一、节流原理
Q
Q K p /
Qmax
① 流量与差压的平方根成正比。
一、节流原理 二、流量计构成 三、流量计算 四、特点和适用场合
差压式流量计
节流原理
差压和流量的关系
影响因素
流量计构成
标准节流装置
安装
标准节 流元件
取压 方式
前后直 管段
三阀组 启停顺序
计算
差压和流量
差压变送器 量程变化
介质密 度变化
特点
精度
应用场合
影响因素
一、节流原理
节流元件:改变管道中流体流通面 积的元件。
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