流量测量及仪表

差压式液位计是基于流体流动的节流原理，利用节流装置 前后的压差与流量关系来测量流量。
⑴ 组成
1）节流装置：局部收缩的节流元件和 取压装置总称。
作用： V P
2）三阀组引压管：引压 3）差压计（变送器） P 信号输出 1—节流元件；2—引压管路；
3—三组阀；4—差压计
⑵节流原理
1）节流现象——液体通过节流装置，在节流装置的上下游之 间产生压差的现象。
3)流量方程
目的：明确流量与压差的函数关系，影响因素。
方法：先假设流体是理想流体，再修正得实际情况。 依据:（1）能量守恒定律在流体力学中具体应用 （2）连续流动方程
P1 v12 P2 v22 r1 2g r2 2g
v1A1 v2 A2
Q A0
经推导得：
2
P Cr
P
M A0 2P K P
4．导压管安装不正确，可能有堵塞、渗漏现象 导压管要正确安装，防止堵塞或渗漏，否则会引起较大
的测量误差，对于不同的测量介质，导压管的安装有不同 的要求。
5)差压计
(a)差压(或智能)变送器
流体 孔板 P 变送器 输出信号
(b)双波纹管差压计(就地指示型仪表) 变送器刻线度性(等百分)刻度 非线性刻度
角接取压：在孔板前后两端面与管壁 的夹角处取压
法兰取压：在距节流元件前后端面各1 寸的位置上钻孔取压。
环室取压：用在工作压力为6.4MPa以 下，管道直径D在50~250mm之间
单独钻孔取压：用在工作压力为 2.5MPa以下，管道直径D在 50~1000mm之间
孔板流量计的测量误差
1．被测流体工作状态的变动 实际使用时被测流体的工作状态（温度、压力、湿度等） 以及流体密度、粘度、雷诺数等参数数值，与设计计算 时有所变动。 为了消除这种误差，必须按新的工艺条件重新进行设计 计算，或者将所测的数值加以必要的修正。温度、压力、 流体密度、粘度、雷诺数与设计计算时变动
孔板流量计的测量误差
2．节流装置安装不正确 在安装节流装置时，节流装置露出部分所标注的“+”
一侧，应当为流体的入口方向 节流装置除了必须按相应的规程正确安装外，在使用时，
要保持节流装置的清洁，如在节流装置处有沉淀、结焦、 堵塞等现象，也会引起较大的测量误差。
3．孔板入口边缘的磨损
节流装置使用日久，特别是在被测介质夹杂有固体颗粒 等机械物的情况下，或者由于化学腐蚀，都会引起节流装置 的几何形状和尺寸的变化。 对于孔板来说，入口边缘的尖锐度会由于冲击、磨损和腐蚀 而变钝，这样，在相等数量的流体经过时所产生压差将变小， 引起仪表指示值偏低。
v2
1 2m2
2g r
(P1
Байду номын сангаасP2
)
令
1 2m2
Q v2 A2 A0
2g r
P
A0
2 P
4)标准节流装置（结构、尺寸和技术条件都有统一标准）
类型 标准孔板 标准喷嘴 标准文丘里管
优点 结构简单，安装方便
压力损失小 压力损失小
缺点 压力损失大 结构复杂，不易加工 结构复杂，不易加工
4)孔板流量计取压
【注意】：ρ与压力(P)和温度(T)有关
对液体：P变化ρ变化小；T变化10℃，ρ变化1%左右。
对气体：P变化10Kpa，ρ变化10%左右；T变化10℃，ρ变 化3%左右。
1.2 流量计的类型
1)速度式流量计
差式流量计
涡轮流量计
转子流量计
2)容积式流量计
齿轮流量计、腰轮流量计
3)质量流量计
2 差压式流量计
转子流量计的工作原理图
3 转子流量计
(3)流量方程
目的：1）明确 h f (Q) 变于测量
2）明确哪些影响h，变于使用 推导思路：
向上的作用力=向下的作用力
式中：AZ——转PA子z 的V最z (大z 截面)积g ；
VZ——转子的体积； ρZ——转子材料密度。
经推导得： Q A0
2
P
A0
2
Vz Az
第三部分 流量测量及仪表 知识在积累 勤奋出天才
上节课知识回眸
知识点：
弹簧管压力表的结构及原理； 电容式差压变送器简单原理； 压力表的选用和校验； 变送器输出值计算。
流量测量及仪表
问题
流量怎么定义的？ 为什么要测流量？ 流量怎么测量？
2.3 流量测量及仪表
重点： 流量表示方法，单位；流量仪表的原理、结构、
3 转子流量计
转子流量计结构简单，使用方便，价低，反应速度快，压 力损失小，可测腐蚀介质，特别适合管径为50mm管道流 量的测量，它的使用仅次于差压流量计。
3.1结构 （1）锥管：有机玻璃、金属 （2）转子（浮子）
3 转子流量计
(2)工作过程
当流体自下而上流动量，转子受 流体的作用而上升，被子测流体沿 着管上部流出，液体流量越大，则 转子上升越高，当液体作用力等于 转子重量减去液体对转子的浮力， 则转子停在一定高度上，转子在锥 管中的高度即代表着一定流量。
特点和实际应用场合。 流量测量目的 1)构成流量自控系统 2)计量核算 3)监督设备的工况
1 概述
1.1流量——流体流径某一截面的流体的数量。
1)瞬时流量：单位时间内流体流径某一截面的流体的数量
体积流量 Q VA
m3/s m3/h
质量流量 M Q t/h kg/h
2)累积流量——某段时间内流体的总和。
式中：α为流量系数;A0为孔板开孔截面积;ε为膨胀系数
P1 v12 P2 v22 r1 2g r2 2g
P1
P2
r 2g
(v22
v12 )
v1A1 v2 A2
v2
1 1 ( A2 )2
2g r
(P1
P2)
v1
A2 A1
V2
A1
引入压缩因子
A2
m A0
A0
A1
用 P1 P2 代替 P1 P2 引入修正系数
2）节流现象分析 改变管道中流体流通面积的元件称为节流元件，如孔板。
流体在接近孔板时,流体流动质点发生倾斜，形成流束收缩。
2）节流现象分析
P v2
常数
r 2g
截面Ⅱ处流速V2大于 截面Ⅰ处流速V1;
截面Ⅱ处静压力小于 截面处Ⅰ静压力;
可见，流体通过孔板 后，会产生静压差。
孔板装置及压力、流速分布图
(z
)g
转子流量计
Q A0 故称变面积流量计
A0 (R2 r 2 )
(R2 r 2 ) (R r)(R r)
R r tg
h
Q 2 (R r)tgh
2
Vz Az
(z
)g
kh
【结论】：a：Q与h呈线性关系 b：Q与ρ有关，而ρ与压力、温度有关。