流量检测及仪表共45页

对于气体，密度受温度、压力变化影响较大，如 在常温常压附近，温度每变化10℃，密度变化约 为3%；压力每变化10kPa，密度约变化3%。 因 此在测量气体流量时，必须同时测量流体的温度 和压力。为了便于比较，常将在工作状态下测得 的体积流量换算成标准状态下（温度为20℃，压 力为101325Pa）的体积流量，用符号Qn表示， 单位符号为Nm3/s。
主要研究内容
3.1 差压式流量变送器（工业应用最广泛） 3.2 靶式流量计 3.3 转子流量计 3.4 椭圆齿轮流量计 3.5 涡街流量计 3.6 涡轮流量计 3.7 电磁流量计 3.8 质量流量计
3.1 差压式流量变送器
差压式（也称节流式）流量变送器（图3-1）是 基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装 置时产生的压力差而实现流量测量的。它是目前 生产中测量流量最成熟，最常用的方法之一。通 常是由节流装置产生的压差信号，通过差压流量 变送器转换成相应的标准电信号，以供显示、记 录或控制用。
图3-2
(a) 孔板 (b)文丘里管
3.1.2 测量原理
在管道中流动的流体具有动压能和静压能，在 一定条件下这两种形式的能量可以相互转换，但 参加转换的能量总和不变。用节流元件测量流量 时，流体流过节流装置前后产生压力差
Δp(Δp=p1-p2)，且流过的流量越大，节流装置
前后的压差也越大，流量与压差之间存在一定关 系，这就是差压式流量传感器测量原理。
流量方程式为 ： 流量公式中的流量系数α与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值可直接从有关手册中查出。
节流装置是将被测流体的流量值变换成差压信
号Δp，节Biblioteka Baidu装置输出的差压信号由压力信号管路
输送到差压变送器（或差压计）。
由流量基本方程式可以看出，被测流量与差
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图 3 3 孔 板 前 后 流 体 的 速 度 与 压 力 的 分 布 图
图3-3为节流件前后流速和压力分布情况， 图中充分地反映了能量形式的转换。由于流动是 稳定不变的，即流体在同一时间内通过管道截面
A和节流件开孔截面A0的流体量应相同，这样通 过截面A0的流速必然比通过截面A时快。在流速
变化的同时，流体的动压能和静压能也发生变化， 根据能量守恒定律，因而在孔板前后出现了静压 差。通过测量此静压差便可以求出流量。
③ 被测流体为蒸汽时，导压管路安装如图3 - 6所示。
图3-6 测量蒸汽时的安装图示意图
④ 被测流体为洁净湿气体时，导压管路安装如图 3 - 7 所示。
图3-7 测量洁净湿气体时的安装图示意图
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3.2 靶式流量计
在流体通过的管道中，垂直于流动方向插上一块 圆盘形的靶。流体通过时对靶片产生推力，经杠 杆系统产生力矩。力矩与流量的平方近似成正比。
（2）在测量蒸汽和气体流量时，常遇到工作条件的
密度ρ与设计时的密度ρc不相同，这时必须对示数
进行修正。 （3）显示仪表刻度通常是线性的，测量值（差压信
号）要经过开方运算进行线性化处理后再送显示 仪表。
（4）节流装置应正确安装。 （5）接至差压变送器的压差应该与节流装置前后压
差相一致，这就需要正确安装差压信号管路，信 号管路安装举例(如下)：
体积流量(Qn)：折算到标准的压力和温度下的体 积流量。（标准状态下）
流量的国际单位是千克/秒（kg/s）、立方米/ 秒（m3/s）。此外，常用的还有吨/小时（t/h）、 千克/小时（kg/h）、立方米/小时（m3/h）等； 总量的国际单位是千克（kg）、立方米（m3）。 此外，常用的总量单位还有吨（t）。
个重要参数。
流量的基本概念
流量（瞬时流量）：单位时间内流过管道某一截 面的流体的数量。
累积流量（总流量）：某一时段内流过的流体的 总合。瞬时流量在某一时段的累积量。
质量流量(M)：单位时间内流过某截面的流体的 质量。单位：(kg/s)
体积流量(Q)：单位时间内流过某截面的流体的体 积。（工作状态下）单位：（m3/s ）
图3-1 差压式（也称节流式）流量变送器外形图
3.1.1 节流装置
节流装置是差压式流量传感器的流量敏感检测 元件，是安装在流体流动的管道中的阻力元件。 机组控制常用的节流元件有孔板、文丘里管。 它 们的结构形式、相对尺寸、技术要求、管道条件 和安装要求等均已标准化，故又称标准节流元件， 如图3-2所示。（动画）
靶式流量计适用于测量粘稠性及含少量悬浮固体 的液体。
图3-8 靶式流量计
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3.3 转子流量计
浮子流量计是以浮子在垂直锥形管中随着流量 变化而升降，改变它们之间的流通面积来进行测 量的体积流量仪表，又称转子流量计。(动画)在 美国、日本常称作变面积流量计（Variable Area Flowmeter）。
压Δp成平方根关系，对于直接配用差压计显示流
量时，流量标尺是非线性的，为了得到线性刻度， 可加开方运算电路或加开方器。如差压流量变送 器带有开方运算，变送器的输出电流就与流量成 线性关系。显示仪表则显示流量的大小。
要使仪表的指示值与通过管道的实际流量相 符，必须做到以下几点：
（1）差压变送器的压差和显示仪表的流量标尺有若 干种规格，选择时应与节流装置孔径匹配。
转子流量计利用流体节流作用测量流体的体积 流量。结构有锥管和浮子。转子流量计的特点： 结构简单，直观；使用维护方便；压力损失小。
① 被测流体为清洁液体时，导压管路安装方式如图 3 - 4 所示。
a)垂直管道差压仪表在管道下方
b) 差压仪表在管道上方
图3-4 清洁液体时安装示意图
② 被测流体为清洁的干燥气体时，导压管路安装方 式如图3 - 5 所示 ：
a)垂直管道差压仪表在管道下方 b) 差压仪表在管道上方 图3-5 清洁干气体时的安装图示意图
机泵、压缩机的出口流量常常是生产装置的负 荷（设备的处理量），必须进行严格检测和控制。 以便为生产操作和控制提供依据。同时，为了进 行经济核算，经常需要知道在一段时间（如一班、 一天等）内流过的介质总量。所以，介质流量 （液体、气体和蒸汽等）是控制生产过程达到优 质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一