常見流量儀表的原理及安裝

1、常見流量儀表的原理及安裝常見流量儀表的原理及安裝中國中國石油天然氣石油天然氣一.差壓流量計(jì)的原理及安裝 二.超聲波流量計(jì)的原理及安裝三.結(jié)束語 中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司 差壓流量計(jì)由節(jié)流裝置和差壓流量變送器組成，差壓流量計(jì)由節(jié)流裝置和差壓流量變送器組成，他們之間用引壓管他們之間用引壓管和和輔助器件連通。輔助器件連通。1.1 節(jié)流裝置的工作原理節(jié)流裝置的工作原理 節(jié)流裝置既是取源部件，也是節(jié)流部件。它的節(jié)流裝置既是取源部件，也是節(jié)流部件。它的工作原理是流體在流動過程中遇到局部阻力時，流工作原理是流體在流動過程中遇到局部阻力時，流體為克服阻力

2、，流體能量形式會發(fā)生轉(zhuǎn)換，即靜壓體為克服阻力，流體能量形式會發(fā)生轉(zhuǎn)換，即靜壓能與動能之間的轉(zhuǎn)換。節(jié)流裝置是利用縮小流通截能與動能之間的轉(zhuǎn)換。節(jié)流裝置是利用縮小流通截面產(chǎn)生局部阻力的裝置。當(dāng)流體流到節(jié)流裝置前端面產(chǎn)生局部阻力的裝置。當(dāng)流體流到節(jié)流裝置前端時，通道截面突然縮小，流體遇到阻礙，但仍向前時，通道截面突然縮小，流體遇到阻礙，但仍向前流動，在節(jié)流裝置前端的直管內(nèi)，管道內(nèi)壁周邊流流動，在節(jié)流裝置前端的直管內(nèi)，管道內(nèi)壁周邊流體受到擠壓，靜壓能升高，動能減小。體受到擠壓，靜壓能升高，動能減小。一一.差壓流量計(jì)的原理及安裝差壓流量計(jì)的原理及安裝中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣

3、第一建設(shè)公司第六工程分公司孔板裝置壓力、流速分布圖孔板裝置壓力、流速分布圖 中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司 在節(jié)流裝置的前端周邊區(qū)，靜壓能升高，導(dǎo)致反在節(jié)流裝置的前端周邊區(qū)，靜壓能升高，導(dǎo)致反映靜壓能大小的管內(nèi)周邊壓力也隨之增大。當(dāng)管中映靜壓能大小的管內(nèi)周邊壓力也隨之增大。當(dāng)管中心部位的流體流過節(jié)流孔后，靜壓能降低，同時節(jié)心部位的流體流過節(jié)流孔后，靜壓能降低，同時節(jié)流元件后端區(qū)域形成渦流，渦流消耗能量造成壓力流元件后端區(qū)域形成渦流，渦流消耗能量造成壓力損失。損失。因此，在節(jié)流元件前后產(chǎn)生差壓，即因此，在節(jié)流元件前后產(chǎn)生差壓，即p1-p2。 差壓

4、計(jì)將差壓信號（差壓計(jì)將差壓信號（ p=p1-p2 ）轉(zhuǎn)換成流量）轉(zhuǎn)換成流量信號，數(shù)學(xué)表達(dá)式為信號，數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ：上式中上式中 p為反映流量大小的唯一變量，流量和差為反映流量大小的唯一變量，流量和差壓呈平方根關(guān)系。壓呈平方根關(guān)系。p24-1q4mC中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司1.2 差壓流量變送器的工作原理差壓流量變送器的工作原理 差壓流量變送器的基本原理是：將一個空間用差壓流量變送器的基本原理是：將一個空間用敏感元件分割成兩個腔室，分別向兩個腔室引入壓敏感元件分割成兩個腔室，分別向兩個腔室引入壓力，傳感器中的彈性元件在兩方壓力共同作用下產(chǎn)力

5、，傳感器中的彈性元件在兩方壓力共同作用下產(chǎn)生正比于差壓的位移，這個位移量決定了傳感部分生正比于差壓的位移，這個位移量決定了傳感部分輸出電信號的大小。這個電信號經(jīng)過放大電路，轉(zhuǎn)輸出電信號的大小。這個電信號經(jīng)過放大電路，轉(zhuǎn)換成可以反映差壓大小的信號。最終依據(jù)差壓與流換成可以反映差壓大小的信號。最終依據(jù)差壓與流量的計(jì)算公式，差壓信號經(jīng)運(yùn)算處理轉(zhuǎn)換為流量信量的計(jì)算公式，差壓信號經(jīng)運(yùn)算處理轉(zhuǎn)換為流量信號。號。 中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司 差壓流量變送器主要有電阻式差壓變送器、電差壓流量變送器主要有電阻式差壓變送器、電感式差壓變送器、電容式差壓變送器、

6、諧振式差壓感式差壓變送器、電容式差壓變送器、諧振式差壓變送器等種類。以電容式差壓變送器為例，此類變變送器等種類。以電容式差壓變送器為例，此類變送器的傳感室結(jié)構(gòu)如下圖所示送器的傳感室結(jié)構(gòu)如下圖所示 。 中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司 當(dāng)正負(fù)壓力由正負(fù)壓導(dǎo)壓口加到隔離膜片上時，當(dāng)正負(fù)壓力由正負(fù)壓導(dǎo)壓口加到隔離膜片上時，通過腔室內(nèi)硅油液體傳遞到中心測量膜片上，測量通過腔室內(nèi)硅油液體傳遞到中心測量膜片上，測量膜片產(chǎn)生位移，使可動極板和左右兩個極板之間的膜片產(chǎn)生位移，使可動極板和左右兩個極板之間的間距發(fā)生變化，從而使電容值改變，電容的變化值間距發(fā)生變化，

7、從而使電容值改變，電容的變化值與被測壓力成正比。通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與被測壓力成正比。通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號。此信號經(jīng)變送器內(nèi)的放大、與壓力成正比的信號。此信號經(jīng)變送器內(nèi)的放大、運(yùn)算電路處理后，轉(zhuǎn)換成正比于流量的標(biāo)準(zhǔn)信號。運(yùn)算電路處理后，轉(zhuǎn)換成正比于流量的標(biāo)準(zhǔn)信號。中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司1.3 節(jié)流裝置的安裝原則節(jié)流裝置的安裝原則1）節(jié)流裝置上下游直管段長度的確定：）節(jié)流裝置上下游直管段長度的確定： 設(shè)計(jì)文件設(shè)計(jì)文件 ISO-5167 前前8后后52）節(jié)流裝置取壓口方位的確定：）節(jié)流裝置取壓口方位的確定： 介

8、質(zhì)為氣體：工藝管道水平線上半部。介質(zhì)為氣體：工藝管道水平線上半部。 中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司 介質(zhì)為蒸汽：工藝管道水平線斜向上介質(zhì)為蒸汽：工藝管道水平線斜向上045度度夾角范圍內(nèi)，一般為水平方向。夾角范圍內(nèi)，一般為水平方向。 介質(zhì)為液體：工藝管道水平線斜向下介質(zhì)為液體：工藝管道水平線斜向下045度度夾角范圍內(nèi)。夾角范圍內(nèi)。中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司3）環(huán)室安裝方向的確定：）環(huán)室安裝方向的確定： “+”安裝在上游側(cè)安裝在上游側(cè) 箭頭指向箭頭指向 環(huán)室結(jié)合密封面結(jié)構(gòu)環(huán)室結(jié)合密封面結(jié)構(gòu)4）節(jié)

9、流裝置偏差的限定：）節(jié)流裝置偏差的限定： 節(jié)流件軸線與管道軸線的最大夾角為節(jié)流件軸線與管道軸線的最大夾角為1度度 節(jié)流件軸線與上、下游管道軸線之間的誤節(jié)流件軸線與上、下游管道軸線之間的誤 差差ex應(yīng)滿足下式的規(guī)定：應(yīng)滿足下式的規(guī)定： 中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司4x3 . 21 . 00025. 0eD1.4 差壓流量變送器的差壓流量變送器的安裝原則安裝原則1）安裝位置的選擇：）安裝位置的選擇： 靠近節(jié)流裝置，便于安裝、維護(hù)和觀察靠近節(jié)流裝置，便于安裝、維護(hù)和觀察 不影響操作人員通行不影響操作人員通行 無強(qiáng)烈震動、高溫、腐蝕、無強(qiáng)電磁場干擾無

10、強(qiáng)烈震動、高溫、腐蝕、無強(qiáng)電磁場干擾2）與節(jié)流裝置相對高度的確定：）與節(jié)流裝置相對高度的確定： 被測介質(zhì)為液體被測介質(zhì)為液體 變送器的標(biāo)高低于節(jié)流裝置；變送器的標(biāo)高低于節(jié)流裝置； 被測介質(zhì)為氣體被測介質(zhì)為氣體 變送器的標(biāo)高高于節(jié)流裝置；變送器的標(biāo)高高于節(jié)流裝置； 被測介質(zhì)為氣蒸汽被測介質(zhì)為氣蒸汽 變送器的標(biāo)高低于節(jié)流裝置；變送器的標(biāo)高低于節(jié)流裝置；中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司3）其它注意事項(xiàng)：）其它注意事項(xiàng)： 變送器應(yīng)垂直安裝，表中心距地面高度為變送器應(yīng)垂直安裝，表中心距地面高度為1.21.5m，顯示屏朝向便于觀察的方向；，顯示屏朝向便于觀察

11、的方向； 在地坪上安裝的儀表支架，其基礎(chǔ)以不變形，在地坪上安裝的儀表支架，其基礎(chǔ)以不變形，不沉降為原則，基礎(chǔ)深度應(yīng)大于不沉降為原則，基礎(chǔ)深度應(yīng)大于0.8米，北方地區(qū)其米，北方地區(qū)其深度應(yīng)超過凍土層；深度應(yīng)超過凍土層；中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司二二.超聲波流量計(jì)的原理及安裝超聲波流量計(jì)的原理及安裝 超聲波流量計(jì)大多用于非接觸式流量測量，特超聲波流量計(jì)大多用于非接觸式流量測量，特點(diǎn)是無壓力損失，不受被測流體理化性質(zhì)的限制。點(diǎn)是無壓力損失，不受被測流體理化性質(zhì)的限制。對于其它儀表不可測量的特殊介質(zhì)，如強(qiáng)腐蝕、高對于其它儀表不可測量的特殊介質(zhì)，如強(qiáng)

12、腐蝕、高粘度、非導(dǎo)電、易燃易爆等特性的流體，都可以選粘度、非導(dǎo)電、易燃易爆等特性的流體，都可以選用超聲波流量計(jì)。用超聲波流量計(jì)。2.1 超聲波流量計(jì)的工作原理超聲波流量計(jì)的工作原理 超聲波流量計(jì)主要由安裝在測量管道上的換能超聲波流量計(jì)主要由安裝在測量管道上的換能器和轉(zhuǎn)換器組成。其檢測原理多種多樣，主要有時器和轉(zhuǎn)換器組成。其檢測原理多種多樣，主要有時差法、頻差法、多普勒效應(yīng)法等。以下以時差法為差法、頻差法、多普勒效應(yīng)法等。以下以時差法為例介紹其工作原理。例介紹其工作原理。中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司 超聲波在流動介質(zhì)中的傳播速度與在靜止介質(zhì)中超

13、聲波在流動介質(zhì)中的傳播速度與在靜止介質(zhì)中的傳播速度不相等，類似于順?biāo)兄酆湍嫠兄鄣暮降膫鞑ニ俣炔幌嗟?，類似于順?biāo)兄酆湍嫠兄鄣暮剿訇P(guān)系。換能器由超聲波發(fā)生器和接收器兩部分組成，速關(guān)系。換能器由超聲波發(fā)生器和接收器兩部分組成，分別安裝在管道外壁的兩側(cè)。兩只發(fā)生器分別安裝在管道外壁的兩側(cè)。兩只發(fā)生器SA和和SB交替交替發(fā)出脈沖超聲波。當(dāng)發(fā)出脈沖超聲波。當(dāng)SA發(fā)出超聲波后，發(fā)出超聲波后，RA接收穿過流接收穿過流體的超聲波，下一個周期，體的超聲波，下一個周期，SB發(fā)出超聲波，發(fā)出超聲波，RB接收。接收。設(shè)靜止介質(zhì)中超聲波的速度為設(shè)靜止介質(zhì)中超聲波的速度為c，流體流速為流體流速為v，從，從SA發(fā)出到

14、達(dá)發(fā)出到達(dá)RA的超聲波速度為的超聲波速度為c+vcos，所用時間為，所用時間為t1；從從SB發(fā)出到達(dá)發(fā)出到達(dá)RB的超聲波速度為的超聲波速度為c-vcos，所用時間，所用時間為為t2。t=t2-t1。中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司時間差和流速的關(guān)系式為：時間差和流速的關(guān)系式為： 在上式中，時間差在上式中，時間差t是反映流體流速的唯一變是反映流體流速的唯一變量，與流速成正比。換能器輸出的信號經(jīng)由轉(zhuǎn)換器量，與流速成正比。換能器輸出的信號經(jīng)由轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。2.2 超聲波流量計(jì)的安裝原則超聲波流量計(jì)的安裝原則 在水平管道上安裝的換能器，其方向應(yīng)在與工在水平管道上安裝的換能器，其方向應(yīng)在與工藝管道水平方向成藝管道水平方向成45夾角的范圍內(nèi)，不應(yīng)在管道夾角的范圍內(nèi)，不應(yīng)在管道頂部或底部，因管道的頂部易存氣泡，底部易產(chǎn)生頂部或底部，因管道的頂部易存氣泡，底部易產(chǎn)生結(jié)垢層，影響測量精確度。結(jié)垢層，影響測量精確度。c2Dvtant2中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司第六工程分公司 安裝前，應(yīng)除凈安裝管段處的保溫層，將管壁表面打磨安裝前，應(yīng)除凈安裝管段處的保溫層，將管壁表面打磨干凈，換能