第三章 流量检测及仪表

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累积体积流量
t
t
Q总 = ∫ Qdt
0
累积质量流量
M 总 = ∫ M dt
0
流量计量-对在一定通道内流动流体的流量进行测量 流量计量-对在一定通道内流动流体的流量进行测量。 流量计与计量表的区别: 流量计与计量表的区别: 测量流体流量的仪表一般叫流量计; 流量的仪表一般叫流量计 测量流体流量的仪表一般叫流量计; 测量流体总量的仪表称为计量表。 总量的仪表称为计量表 测量流体总量的仪表称为计量表。
流量检测方法及仪表
本节主要内容
• (∆)速度式流量计:
– – – – – 压差流量计 转子流量计 电磁流量计 涡轮流量计 漩涡流量计
• (∆)容积式流量计:
– 齿轮式流量计
• 质量式流量计:
– 间接式质量流量计 – 直接式质量流量计
流量检测方法及仪表
1. 差压式流量计 差压式流量计基于流体在通过流动阻力元件时产生的 压力差与流体流量之间的关系,通过测量压差值求得 流体流量。
流量检测方法及仪表
2.转子式流量计 2.转子式流量计
通过改变流通面积的方法实现流量检测 通过改变流通面积的方法实现流量检测
适用于小流量,流速低的场合 组成
锥形管----由下往上逐渐扩大管 锥形管----由下往上逐渐扩大管 ---转子----阻力件 转子----阻力件 ----
检测原理
当流体自下而上流经锥形管 与转子之间的环形流通面积 时,由于受到流体的冲击, 由于受到流体的冲击, 转子便要向上运动。 转子便要向上运动。
常用的节流装置
文丘里管
压力损失最小
喷嘴
孔板
压力损失最大
流量检测方法及仪表
节流装置的取压方式
流量根据前后压差计算,因此取压方法很关键,根据节流装 置取压口位置可将取压方式分为理论取压、角接取压、法兰 取压、径距取压与损失取压五种:
流量检测方法及仪表
目前广泛采用的是角接取压法,其次是法兰取压法。 角接取压法比较简便,易实现环室取压,测量精度较高。 法兰取压法结构较简单,易装配,计算方便,但精度较低。
向上的推力=(重力-浮力)时,转子浮在一定的高度上; 当流量增大时,流速增大,作用在转子上向上的推力增大,即:向上的推力(上面的 压力与下面的推力之合力)>重力,转子的位置升高; 转子升高导致环隙增大,流速减慢,向上的推力减小;但此时向上的推力仍>重力; 当向上的推力减小到重力时,转子的位置不再变化,稳定到一个新高度。 由此可以看出:流量与流速有关,而流速取决于转子的位置(高度),流量与转子高 由此可以看出 度一一对应。若在锥形管的外沿高度上刻好流量值,则由转子高度可直接读取通过 的流量,同时可根据转子位置进一步转换获得相应的电气信号。
§3-3 流量检测及仪表
工业生产过程中,能源计量: 一次能源(煤炭、原油、瓦斯气、石油气、天然气) 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) 二次能源(电力、焦炭、煤气、成品油、液化石油气、蒸汽) 环保工程中:空气污染 烟废气排放 )、水污染 空气污染(烟废气排放 、 空气污染 交通运输中:管道输送 生物技术等方面 管道输送 在工农业生产和科学研究试验中,流量都是一个很重要的参数。 例如,在石油化工生产过程自动检测和控制中,为了有效地操作、 控制和监测,需要检测各种流体的流量。此外,对物料总量的计 量还是能源管理和经济核算的重要依据。流量检测仪表是发展生 产、节约能源、提高经济效益和管理水平的重要工具。
流量检测方法及仪表
(3)质量流ຫໍສະໝຸດ Baidu的测量方法
直接法:利用检测元件,使输出信号直接反映质量流量。 基于科里奥利力效应的检测方法。
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。 ①ρQ2检测元件和ρ检测元件的组合; ②Q 检测元件和ρ检测元件的组合; ③ρQ2检测元件和Q检测元件的组合。
流量检测方法及仪表
测量管道条件 测量管道截面应为圆形,节流件及取压装置安装在 两圆形直管之间。 节流件附近管道的圆度应符合标准中的具体规定。 当现场难以满足直管段的最小长度要求或有扰动 源存在时,可考虑在节流件前安装流动整流器,以 消除流动的不对称分布和旋转流等情况。安装位置 和使用的整流器型式在标准中有具体规定。
节流元件附近流速和压力分布情况
流量检测方法及仪表
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
Q = αεΑ 0 2∆p / ρ
Μ = αεΑ 0 2∆pρ
式中:α——流量系数。与节流元件,取压方式、雷诺系数等有关。 ε——膨胀校正系数 A0——节流装置的开孔截面积 ρ——节流装置前的流体密度 Δр——节流装置前后实际测得的压力差
流量检测方法及仪表
⑵转子流量计结构 ①玻璃管转子流量计 主要由玻璃锥形管、转子和支撑结构组成。流量示 值刻在锥形管上 。 ②金属管转子流量计 金属管转子流量计的锥形管采用金属材料制成,其 流量检测原理与玻璃管转子流量计相同。金属管转 子流量计有就地指示型和电气信号远传型两种 。
Q = φh 2 gV ( ρt − ρ f )
工作原理图
ρf A
φ − 仪表常数
流量检测方法及仪表
转子式流量计与差压式流量计在工作原理上的差别: 转子式流量计与差压式流量计在工作原理上的差别: 差压式流量计是在节流面积保持不变的情况下,以压力差的变 差压式流量计 化反映实际流量的大小;(恒节流面积,变压降) 转子式流量计则利用节流面积的改变来维持压力差的不变,是 转子式流量计 恒压降、变节流面积的测量方法。
流量检测方法及仪表
按测量途径分类: • 容积式流量计
– 采用单位时间内所排出固定容积空间的数目作为测 量依据来衡量过流容积。
• 速度式流量计
– 以测量流体在管道内的流速作为依据来计算流体的 流量。如:差压式、转子式流量计等。
• 质量流量计
– 以计算流过流体的质量为依据来计量流体的流量。 流量检测方法及仪表
1-节流元件 2-引压管路 3-三阀组 4-差压计 节流式流量计组成与实物图 流量检测方法及仪表
检测原理: 检测原理 应用动压能和静压能转换的原理检测流量
• 节流现象:流体在装有节流装置的管道 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。 • 当流体流经管道内的节流件时,流速 将在节流元件处形成局部收缩,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 基础: 律)和伯努利方程(能量守恒定律)。 • 压差影响因素: 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)
(1)容积法: 容积法:
在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不断地进行度 量,以排出流体固定容积数来计算流量。如:椭圆齿轮流量计、 旋转活塞式流量计和刮板流量计。 特点:受流体的流动状态影响小,适用于测量高粘度、低雷诺 数的流体。
速度法: (2)速度法:这种方法是先测出管道内的平均流速,再乘
以管道截面积求得流体的体积流量。 特点:使用条件宽,可用于各种工况下的流量检测,但利用平 均流速计算流量,管路条件的影响大,流动产生涡流以及截面 上流速分布不对称等都会给测量带来误差。
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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标准节流元件的结构形式 a. 标准孔板 标准孔板是一块具有与管道同心圆 形开孔的圆板,迎流一侧是有锐利 直角入口边缘的圆筒形孔,顺流的 出口呈扩散的锥形。 结构简单,加工方便,价格便宜 压力损失较大,测量精度较低,只 适用于洁净流体介质,测量大管径 高温高压介质时,孔板易变形。 流量检测方法及仪表
流量检测方法及仪表
非标准节流装置
a.1/4圆喷嘴 b. 锥形入口孔板 c. 圆缺孔板
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标准节流装置的计算类型 ①流量计算 这类计算命题是在管道、节流装置、取压方式、 被测流体参数已知的情况下,根据测得的差压值计 算被测介质流量。属校核计算,常用在使用现场, 所依据的基本公式是流量公式。 ②设计节流装置 这类计算命题是要根据用户提出的已知条件以 及限制要求来设计标准节流装置,属设计计算。
标准孔板
b. 标准喷嘴 标准喷嘴是一种以管道轴线为中心线的旋转对 称体,主要由入口圆弧收缩部分与出口圆筒形喉部 组成,有ISAl932喷嘴和长径喷嘴两种型式。 。
ISA L932
喷嘴
ISA1932喷嘴 流量检测方法及仪表
c. 文丘里管
文丘里管压力损失最低,有较高的测量精度,对流体中的悬浮物不 敏感,可用于污脏流体介质的流量测量,在大管径流量测量方面应 用的较多。但尺寸大、笨重,加工困难,成本高,一般用在有特殊 要求的场合。
流量检测方法及仪表
引起差压式流量计测量误差的因素
(1)被测流体工作状态的变动: 温度、压力、黏度等等与设计计算值不同,从而使测量值与实际值不同造成 误差。措施:按照实际的工艺条件重新设计计算。 (2)节流装置的安装及使用不正确: 应注意节流元件的安装方向,孔板的方向是 …… ? 应保持节流装置的清洁,防止出现沉淀、堵塞灯情况。 流体在节流装置前后有足够的直管段。一般孔板前为10—20D, 孔板后为5D,D为管道内径。 (3)节流元件的磨损: 孔板入口边缘、喷嘴的圆弧形状等因固体颗粒杂质磨损或碰撞变形; 被测介质具有腐蚀性而造成节流装置形状和尺寸的变化。
变面积式测量方法示意图
流量检测方法及仪表
转子的受力平衡条件:
V ( ρt − ρ f ) g = ( p1 − p2 ) ⋅ A
∆p = p1 − p2 = V ( ρt − ρ f ) g / A
因V、A等都为常数,所以测量过程 中压力差不变。即:定压变节面 在压差不变的情况下,流量与环隙 面积有关,而环隙面积与转子的高 度有关,因此,流量与转子高度具 有一定的关系,即:
流量检测方法及仪表
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。 瞬时流量 单位时间内流体通过一定截面积的数量。 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( ),单位为m /h。 体积流量:用流体的体积来表示(Q),单位为m3/h。 单位为 质量流量:用流量的质量来表示(M),单位为kg/h。 质量流量:用流量的质量来表示( ),单位为kg/h。 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。 累积流量 一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值。 一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值
流量检测方法及仪表
(5)差压计安装或使用不正确:
三阀组:两个切断阀和一个平衡阀构成的三阀组。见图3-25 三阀组中3个控制阀在启用和停止时的开关顺序: 启用压力计时:先打开平衡阀,再打开切断阀,然后关闭平衡 阀,保证正负腔压力基本平衡; 停用压力计时:先打开平衡阀,再关闭切断阀。 在进行校验前应先打开平衡阀使两腔的压力平衡。 若被测介质具有腐蚀性,应采取隔离措施(采用中性介质作隔 离液并注意密度的不同情况)
流量与压力差的平方根成正比,若不加开发器,刻度不均匀
流量检测方法及仪表
差压式流量计的主要特点
历史悠久、技术成熟、应用最广泛。
孔板
引压 管
测量对象:流体方面,单相、混相、洁净、脏污; 测量对象 工作状态:常压、高压、真空、常温、高温、低温; 工作状态 管径方面:从几毫米到几米; 管径方面 流动条件:亚音速流、临界流、脉动流 流动条件 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。
流量检测方法及仪表
(4)导管安装不正确或堵塞、渗漏等引起测量误差:
45° 45° 45° 45° 45° 45°
A 液体: 注意排气;导压管 垂直向下或一定的 倾斜坡度
B 蒸汽: 注意冷凝装置 中的液位差 见图3-24
C 气体: 注意排液;导压 管垂直向上或一 定的倾斜坡度
测量不同介质时节流装置取压口方位规定示意图
差压 计
差压式流量计
流量检测方法及仪表
差压式流量计组成
节流装置:安装于管道中产生差压,节流件前后的差压与 节流装置: 流量成开方关系。 引压导管: 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: 差压变送器:产生的差压转换为标准电信号(4-20mA)。
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标准节流元件
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