流量检测方法及仪表

在测量液体介质时，变送器只能安装在取样口之上时，在引压管的管路中应有排气装置，
如图(a)所示，这样，即使有少量气泡，也不会对测量精度造成影响。 在测量气体介质时，如果差压变送器只能安装在取样口之下时，必须加装如图(b)所致 的贮液罐和排放阀，克服因滞留液对测量精度产生影响。 测量蒸汽时的引压管管路则如图(c)所示。
按用途分类
流量检测方法及仪表
应用动压能和静压能转换的原理检测流量
检测原理
• 当流体流经管道内的节流件时， 流速将在节流件处形成局部收缩， 因而流速增加，静压力降低，于 是在节流件前后便产生了压差。 流体流量愈大，产生的压差愈大， 这样可依据压差来衡量流量的大 小。 • 基础：流体连续性方程（质量守 恒定律）和伯努利方程（能量守 恒定律）。 • 压差影响因素： 流量、节流装置形式、管道内流 体的物理性质（密度、粘度）
45°
45°
(a)液体 45° 45°
被测介质为气体时，取压口应位于管道上半部与管道垂直中 心线成0～45°角内，其目的时为了保证引压管中不积聚和滞留液 体。
(b)气体
被测介质为蒸汽时，取压口应位于管道上半部与管道水平线 成0～45°角内。最常见的接法是从管道水平位置接出，并分别安 装凝液罐，这样两根引压管内部都充满冷凝液，而且液位高度相 同。
引压管内径 mm 引压管 长度 m
＜1.6
1.6～4.5
4.5～9
被测介质 水、水蒸气、干气体 7～9 10 13
湿气体
13
13
13
低中粘度油品
13
19
25
脏液体
25
25
33
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1 2 3 2
7
1 6
1 6
3
－+
5 4 5 1 1 (a) (b) (c) 4 5 －+ 7
5
－+
7
1－取压口 2－放空阀 3－贮气罐 4－贮液罐 5－排放阀 6－凝液罐 7－差压变送器
压差不变
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。
V ( t f ) g ( p1 p 2 ) A p p1 p 2
h
V (t f )g A
节流元件附近流速和压力分布情况
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流量基本方程式
根据流体力学的伯努力方程和流体的连续性方程，可以推导出流量与压差之间 的流量方程式，即 体积流量 质量流量
式中 α——流量系数
Q F0 2p /
F0 2p
节流装置的结构形式、取压方式、节流装置开孔直径、流
体流动状态（雷诺数）及管道条件等因素有关。对于标准节流装置，α值可直接从
②qv检测元件和ρ检测元件的组合；
③ ρqv2检测元件和qv检测元件的组合。
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差压式流量计
孔板
基于流体流动的节流原理,利用流经节流装置时产生的压力
引压 管
差而实现流量测量的;历史悠久、技术成熟、应用最广泛。
测量对象：流体方面，单相、混相、洁净、脏污； 工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温； 管径方面：从几毫米到几米；
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差压变送器的安装
三个方面的内容： 取压口的选择
引压管的安装
变送器本身的安装
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差压变送器取压口的选择
液体、气体、蒸汽？？
被测介质为液体时，取压口应位于管道下半部与管道水平线 成0～45°角内，目的是保证引压管内没有气泡，两根引压管内液 柱产生的附加压力可以相互抵消； 问：能否从底部引出？为什么？
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流量检测的基本概念
瞬时流量－单位时间内流体通过一定截面积的数量。
体积流量－用流体的体积来表示（Q），单位为m3/h。 质量流量－用流量的质量来表示（M），单位为kg/h。 累积流量 一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值
累积体积流量
Q总 Qdt
0
t
累积质量流量
M 总 M dt
标准孔板 标准喷嘴
结构简单，安装方便，适合大流量的测量 标准文丘里管 结构复杂，压力损失比孔板小
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取压方式
取压方式：角接取压法—孔板或喷嘴前后两端面与管壁的夹处取压 法兰取压法 （标准孔板）
环室取压
单独钻孔取压 标准孔板的几种取压方式
法兰取压
标准喷嘴取压方式
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选用考虑要点 仪表性能方面 (1) 精确度、重复性、线性度、流量范围 ⑵压力损失 流体特性方面 ⑴流体物性参数的确定 (2)流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等 安装条件方面 流件前后有必要直管段长度 环境条件方面
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转子流量计
在工业生产中经常遇到小流量的测量，因其流体的流速低，这就要求测量仪表有较高的灵敏度，才能保 证一定的精度。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。 孔板流量计： 节流面积不变
流量变化 流量变化
压差发生变化 节流面积发生变化
转子流量计：
qv
p
节流装置 引压管
p
差压变送器
Io
显示仪表/控制器
节流装置：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与流量成开方关系。 引压导管：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送器。
差压变送器：产生的差压转换为标准电信号（4-20mA）。
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差压式流量计分类表
分类原则 按产生差压 的作用原理 分类 按结构形式 分类 分 类 类 型
1）节流式；2）动压头式；3）水力阻力式；4）离心式；5） 动压增益式；6）射流式 1）标准孔板；2）标准喷嘴；3）经典文丘里管；4）文丘里 喷嘴；5）锥形入口孔板；6）1/4圆孔板；7）圆缺孔板；8） 偏心孔板；9）楔形孔板；10）整体（内藏）孔板；11）线性 孔板；12）环形孔板；13）道尔管；14）罗洛斯管；15）弯 管；16）可换孔板节流装置；17）临界流节流装置 1）标准节流装置；2）低雷诺数节流装置；3）脏污流节流装 置；4）低压损节流装置；5）小管径节流装置；6）宽范围度 节流装置；7）临界流节流装置；
引压管线
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——节流式流量计的使用特点和要求
标准孔板应用广泛，它具有结构简单、安装方便的特点，适用于大流量的测量。 孔板测量的压损大，当不允许有较大的管道压损时，便不宜采用。在一般场合下， 仍采用孔板为多。 标准喷嘴和标准文丘里管的压力损失较孔板为小，但结构比较复杂，不易加工。 标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50mm，雷诺数在104～105以上的流体； 流体应当清洁，充满全部管道，不发生相变； 为保证流体在节流装置前后为稳定的流动状态，在节流装置的上、下游必须配置一 定长度的直管段（与管径、节流件的开孔面积以及管路上的弯头数都有关系） 节流装置经过长时间的使用，会因物理磨损或者化学腐蚀，造成几何形状和尺寸的 变化，从而引起测量误差，因此需要及时检查和维修，必要时更换新的节流装置
为了防止差压计单向受很大的静压力，必须正确使用平衡阀。 在启用差压变送器时，应先开平衡阀3，使正、负压室连通，受压相同，然后再打开切 断阀1、2，最后再关闭平衡阀3，变送器即可投入运行。 差压变送器需要停用检修时，应先打开平衡阀，然后再关闭切断阀1、2。 当切断阀1、2关闭，平衡阀3打开时，即可以对仪表进行零点校验。
有关手册中查出。
ε——流束膨胀系数 F0——节流装置的开孔截面积 ρ——流体密度
Δр——节流装置前后实际测得的压力差
流量与压力差的平方根成正比
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标准节流元件
把流体流过阻力件使流束收缩造成压力变化的过程称节流过程，其中的阻力 件称为节流件。
(a) 标准孔板
(b) 喷嘴
(c) 文丘里管
流动条件：亚音速流、临界流、脉动流
差压 计
节流式特点： 结构简单、使用寿命长，适应能力强， 几乎能测量各种工况下的流量。
差压式流量计
流量检测方法及仪表
差压式流量计组成
原理总结： 流体在管道中正常流动（v、p）
节流件使流体收束，流速增大，压力降低
“压差”与流量有关
节流件前后出现“压差”
再采用差压变送器，将差压信号转换为统一的标准信号，便于显示及控制
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流量测量技术和仪表的应用领域 工业生产过程 能源计量 一次能源（煤炭、原油、瓦斯气、石油气、天然气）
二次能源（电力、焦炭、煤气、成品油、液化石油气、 蒸汽）及含能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等
环保工程 空气污染(烟废气排放 )、水污染 交通运输 管道输送 生物技术
流量检测方法1）直接法：
利用检测元件，使输出信号直接反映质量流量。 利用孔板和定量泵组合实现的差压式检测方法；
利用同轴双涡轮组合的角动量式检测方法；
应用麦纳斯效应的检测方法 基于科里奥利力效应的检测方法。
（2）间接法：
用两个检测元件分别测出两个相应参数，通过运算间接获取流体的质量流量。 ①ρqv2检测元件和ρ检测元件的组合；
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——节流式流量计误差产生的原因
实际工况与设计要求不符，如：温度、压力、湿度以及相应的流体重度、 粘度、雷诺数等参数数值发生变化，则会造成较大的误差。为了消除这 种误差，必须按新工艺重新设计计算，或加以必要的修正。 节流装置安装不正确节流装置安装不正确，在安装时，特别要注意节流 装置的安装方向。 在使用中，要保持节流装置的清洁。如在节流装置处防止有沉淀、结焦、 堵塞等现象。 节流装置的磨损，应注意日常检查、维修，必要时应换用新的孔板。 导压管安装不正确，或有诸塞、渗漏现象，
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