學(xué)習(xí)情境流量計(jì)的制作

學(xué)習(xí)情境流量計(jì)的制作第一頁，共五十八頁，2022年，8月28日1、制作一個(gè)流量計(jì)的差壓式傳感器檢測(cè)電路，測(cè)量精度為1%.2、LED顯示流量。

[學(xué)習(xí)情境要求]第二頁，共五十八頁，2022年，8月28日知識(shí)目標(biāo)：1、掌握流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、流量方程和安裝測(cè)試特點(diǎn)；2、掌握流量計(jì)的特點(diǎn)與使用；3、掌握其他流量計(jì)的特點(diǎn)與使用；4、了解幾種不同的質(zhì)量流量計(jì)；能力目標(biāo)：能夠根據(jù)不同的介質(zhì)、不同的環(huán)境、不同的測(cè)量條件選擇適合的流量計(jì)和安裝方式；素質(zhì)目標(biāo)：1、培養(yǎng)耐心細(xì)致的工作態(tài)度；2、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)的工作作風(fēng)；3、培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的合作能力。

[學(xué)習(xí)情境目標(biāo)]第三頁，共五十八頁，2022年，8月28日

[教學(xué)內(nèi)容]第四頁，共五十八頁，2022年，8月28日差壓節(jié)流式流量計(jì)

節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感檢測(cè)元件，是安裝在流體流動(dòng)的管道中的阻力元件。所謂節(jié)流裝置，就是在管道中段設(shè)置一個(gè)流通面積比管道狹窄的孔板或者文丘里噴嘴，使流體經(jīng)過該節(jié)流裝置時(shí)，流束局部收縮，流速提高，壓強(qiáng)減小。常用的節(jié)流元件有孔板、文丘里管。

它們的結(jié)構(gòu)形式、相對(duì)尺寸、技術(shù)要求、管道條件和安裝要求等均已標(biāo)準(zhǔn)化，故又稱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件。

節(jié)流式流量計(jì)的缺點(diǎn)是流體通過節(jié)流裝置后，會(huì)產(chǎn)生不可逆的壓力損失。另外，當(dāng)流體的溫度t、壓力p1變化時(shí)，流體的密度將隨之改變。所以必須進(jìn)行溫度、壓力修正。第五頁，共五十八頁，2022年，8月28日標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件(a)孔板(b)文丘里管第六頁，共五十八頁，2022年，8月28日節(jié)流孔板后取壓管

第七頁，共五十八頁，2022年，8月28日節(jié)流孔板流速變快，壓力變小

第八頁，共五十八頁，2022年，8月28日節(jié)流式流量計(jì)外形第九頁，共五十八頁，2022年，8月28日一.流量測(cè)量的基本工作原理單位時(shí)間內(nèi)流體通過一定截面積的數(shù)量。體積流量－用流體的體積來表示（qv），單位為m3/h。瞬時(shí)質(zhì)量流量－用流量的質(zhì)量來表示（qm），簡稱質(zhì)量流量，單位為kg/h。

[知識(shí)準(zhǔn)備]1.流量第十頁，共五十八頁，2022年，8月28日累積流量－一段時(shí)間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值累積體積流量累積質(zhì)量流量流量計(jì)量——對(duì)在一定通道內(nèi)流動(dòng)流體的流量進(jìn)行測(cè)量。流量測(cè)量的任務(wù)：根據(jù)測(cè)量目的，被測(cè)流體的種類、狀態(tài)、測(cè)量場(chǎng)所等條件，研究各種相應(yīng)的測(cè)量方法，并保證流量量值的正確傳遞。

[知識(shí)準(zhǔn)備]第十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日2.流量檢測(cè)的方法和分類按檢測(cè)量的不同分為：體積流量質(zhì)量流量

[知識(shí)準(zhǔn)備]第十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日1.體積流量的測(cè)量方法

（1）容積法： 在單位時(shí)間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對(duì)流動(dòng)介質(zhì)連續(xù)不斷地進(jìn)行度量，以排出流體固定容積數(shù)來計(jì)算流量。 橢圓齒輪流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)和刮板流量計(jì)。受流體的流動(dòng)狀態(tài)影響小，適用于測(cè)量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。

（2）速度法： 這種方法是先測(cè)出管道內(nèi)的平均流速，再乘以管道截面積求得流體的體積流量。較寬的使用條件，可用于各種工況下的流體的流量檢測(cè)，利用平均流速計(jì)算流量，管路條件的影響大，流動(dòng)產(chǎn)生渦流以及截面上流速分布不對(duì)稱等都會(huì)給測(cè)量帶來誤差。

[知識(shí)準(zhǔn)備]第十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日檢測(cè)管道內(nèi)流速的方法

①差壓流量檢測(cè)法（節(jié)流式檢測(cè)方法）；②電磁式檢測(cè)方法；③變面積式檢測(cè)方法；④旋渦式檢測(cè)方法；⑤渦輪式檢測(cè)方法；⑥聲學(xué)式檢測(cè)方法；⑦熱學(xué)式檢測(cè)方法。

[知識(shí)準(zhǔn)備]第十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日2.質(zhì)量流量的測(cè)量方法（1）直接法：

利用檢測(cè)元件，使輸出信號(hào)直接反映質(zhì)量流量。 利用孔板和定量泵組合實(shí)現(xiàn)的差壓式檢測(cè)方法； 利用同軸雙渦輪組合的角動(dòng)量式檢測(cè)方法； 應(yīng)用麥納斯效應(yīng)的檢測(cè)方法; 基于科里奧利力效應(yīng)的檢測(cè)方法。（2）間接法：

用兩個(gè)檢測(cè)元件分別測(cè)出兩個(gè)相應(yīng)參數(shù)，通過運(yùn)算間接獲取流體的質(zhì)量流量。①ρqv2檢測(cè)元件和ρ檢測(cè)元件的組合；②qv檢測(cè)元件和ρ檢測(cè)元件的組合；③ρqv2檢測(cè)元件和qv檢測(cè)元件的組合。

[知識(shí)準(zhǔn)備]第十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日二.差壓式流量計(jì)（DPF）①歷史悠久、技術(shù)成熟、應(yīng)用最廣泛。②按檢測(cè)件的作用原理分:

節(jié)流式、動(dòng)壓頭式、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓增益式和射流式等幾大類，③節(jié)流式和動(dòng)壓頭式應(yīng)用最為廣泛。④節(jié)流式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長，適應(yīng)能力強(qiáng)，幾乎能測(cè)量各種工況下的流量。

[知識(shí)準(zhǔn)備]第十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日1.差壓式流量計(jì)組成及測(cè)量原理1)差壓式流量計(jì)組成差壓式流量計(jì)組成框圖節(jié)流裝置：安裝于管道中產(chǎn)生差壓，節(jié)流件前后的差壓與流量成開方關(guān)系引壓導(dǎo)管：取節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的差壓，傳送給差壓變送器。差壓變送器：產(chǎn)生的差壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（4-20mA）。

[知識(shí)準(zhǔn)備]第十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日2)測(cè)量原理

孔板附近的流速和壓力分布

[知識(shí)準(zhǔn)備]第十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日3)測(cè)量原理當(dāng)流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。 流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。壓差影響因素： 流量、節(jié)流裝置形式、管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)（密度、粘度）

[知識(shí)準(zhǔn)備]第十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日2.節(jié)流裝置按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分：

①標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置

按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實(shí)流校準(zhǔn)即可確定其流量值并估算流量測(cè)量誤差;

②非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置

成熟程度較差，尚未列入標(biāo)準(zhǔn)文件的檢測(cè)件。

[知識(shí)準(zhǔn)備]第二十頁，共五十八頁，2022年，8月28日1).標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)流裝置

節(jié)流裝置=節(jié)流元件+取壓裝置+上下游測(cè)量導(dǎo)管圖5.3.3標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)流裝置（a）孔板（b）噴嘴

[知識(shí)準(zhǔn)備]第二十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置是國家標(biāo)形中規(guī)定的兩種取壓裝置，即角接取壓裝置和法蘭取壓裝置。其中角接取壓適用于孔板和噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板。(1)角接取壓裝置角接取壓裝置可以采用環(huán)室或夾緊環(huán)(單獨(dú)鉆孔)取得節(jié)流件前后的差壓。（2）法蘭取壓裝置法蘭取壓裝置由兩個(gè)帶取壓孔的取壓法蘭組成。標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置差壓式流量計(jì)第二十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日①標(biāo)準(zhǔn)孔板

標(biāo)準(zhǔn)孔板圖

[知識(shí)準(zhǔn)備]第二十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日③標(biāo)準(zhǔn)噴嘴ISA1932噴嘴

[知識(shí)準(zhǔn)備]第二十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日④長徑噴嘴

[知識(shí)準(zhǔn)備]第二十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日雙波紋管雙波紋管差壓計(jì)第二十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日膜片式差壓計(jì)第二十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日

[流量傳感器性能檢測(cè)]1.節(jié)流裝置的安裝（1）孔板的圓柱形銳孔和噴嘴的喇叭形曲面部分應(yīng)對(duì)著流體的流向。（2）根據(jù)不同的被測(cè)介質(zhì)，節(jié)流裝置取壓口的方位應(yīng)在所規(guī)定的范圍內(nèi)，即在如下圖所示箭頭所指的范圍（3）必須保證節(jié)流件中心與管道同心，其端面與管道軸線垂直。節(jié)流件上、下游必須配有足夠長度的直管段（4）在靠近節(jié)流裝置的引壓導(dǎo)管上，必須安裝切斷閥。

第二十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日

[流量傳感器性能檢測(cè)]（1）引壓導(dǎo)管是直徑為10～12mm的銅、鋁或鋼管，依據(jù)盡量按最短距離敷設(shè)的原則，長度在3～50m之間。管線彎曲處應(yīng)是均勻的圓角，曲率半徑應(yīng)大于管外徑的10倍。（2）引壓導(dǎo)管盡可能垂直安裝，以避免管路中積聚氣體和水分；必須水平安裝時(shí)，傾斜度不小于1：10；應(yīng)加裝氣體、凝液、微粒的收集器和沉降器，并定期排除。（3）全部引壓導(dǎo)管應(yīng)保證密閉、無滲漏，注意保溫、防凍及防熱。（4）引壓管路上應(yīng)安裝必要的切斷、沖洗、排污閥等；測(cè)量蒸氣或腐蝕性介質(zhì)時(shí)，應(yīng)加裝冷凝器或充有中性隔離液的隔離罐。

2.引壓導(dǎo)管的安裝第二十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日

[流量傳感器性能檢測(cè)]3.差壓計(jì)的安裝安裝差壓計(jì)時(shí)，要注意其使用時(shí)規(guī)定的工作條件與現(xiàn)場(chǎng)周圍條件（如溫度、濕度、腐蝕性、振動(dòng)等）是否相吻合，若差別明顯時(shí)應(yīng)考慮采取預(yù)防措施或更改安裝地點(diǎn)。差壓式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、工作可靠、使用壽命較長、適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格較低，幾乎可以測(cè)量各種工況下的介質(zhì)的流量，應(yīng)用非常普遍。但也存在測(cè)量精度普遍偏低、現(xiàn)場(chǎng)安裝要求高、壓力損失大、測(cè)量范圍窄等缺點(diǎn)。第三十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

[流量傳感器性能檢測(cè)]4.不同被測(cè)介質(zhì)的流量測(cè)量（1）液體流量的測(cè)量建議將差壓計(jì)裝在節(jié)流裝置的下方，防止液體中的氣體積存在引壓管路內(nèi)，如圖5.8(a)所示；如果差壓計(jì)必須裝在上方，應(yīng)注意從節(jié)流裝置引出的導(dǎo)壓管先向下面而后再彎向上面，以便形成U形液封，如圖5.8(b)所示。測(cè)量勃性大、腐蝕性強(qiáng)或易燃的液體時(shí)，應(yīng)在靠近差壓計(jì)側(cè)的引壓管路上分別安裝一個(gè)充有隔離液的隔離罐，差壓計(jì)同時(shí)充灌隔離液，以保護(hù)差壓計(jì)。第三十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日

[流量傳感器性能檢測(cè)]第三十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日節(jié)流孔板后取壓管

前取壓管流體通過節(jié)流孔板時(shí)，流速加快，后取壓管處的壓力減小。第三十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日

[流量傳感器性能檢測(cè)]（2）氣體流量的測(cè)量建議將差壓計(jì)裝在節(jié)流裝置的上方，如圖5.9（a）所示，防止液體污物和灰塵等進(jìn)入導(dǎo)壓管；必須裝在下方時(shí)，在最低處應(yīng)加裝沉降器，如圖5.9(b)所示。圖5.9測(cè)量氣體時(shí)差壓流量計(jì)安裝示意圖第三十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日差壓式（也稱節(jié)流式）流量變送器外形圖第三十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日第三十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日第三十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日

流體通過流量計(jì)時(shí)，在流量計(jì)進(jìn)、出口之間產(chǎn)生一定的壓力差，從而推動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，將流體一次次充滿計(jì)量空間（儀表殼體和儀表內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件構(gòu)成一個(gè)具有一定容積的計(jì)量空間），并由入口排向出口。計(jì)量空間的體積是確定的，只要測(cè)得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，就可得到通過流量計(jì)的流體體積的累積值。

容積流量計(jì)測(cè)量原理溶劑第三十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日單位時(shí)間內(nèi)所排出固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)

測(cè)量原理設(shè)：V0——計(jì)量室的容積n——轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)次數(shù)則排出的流體總量

根據(jù)轉(zhuǎn)子的形狀分為：橢圓齒輪流量計(jì)（液體型）腰輪流量計(jì)（氣體型和液體）刮板式流量計(jì)（液體型）容積式流量計(jì)又稱排量流量計(jì)（PositiveDisplacementFlowmeter），簡稱PD流量計(jì)或PDF，在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測(cè)量流量體積總量。根據(jù)它的結(jié)構(gòu)不同，主要有橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量汁、活塞式流量計(jì)、刮板式流量計(jì)等。第三十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日橢圓齒輪流量計(jì)每轉(zhuǎn)一周，兩個(gè)齒輪共送出四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體積的流體。容積式流量計(jì)第四十頁，共五十八頁，2022年，8月28日橢圓齒輪流量計(jì)第四十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日優(yōu)點(diǎn)：a.計(jì)量精度高，通常在昂貴介質(zhì)或需要精確計(jì)量的場(chǎng)合使用。

b.在旋轉(zhuǎn)流和管道阻流件流速場(chǎng)畸變時(shí)對(duì)計(jì)量精確度沒有影響，沒有前置直管段要求。這一點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)使用中有重要的意義。

c.可用于高粘度流體的測(cè)量。d.直讀式儀表，無需外部能源，可直接獲得累計(jì)總量。缺點(diǎn)：a.被測(cè)介質(zhì)種類及工況（溫度、壓力）、口徑局限大（中小口徑），適應(yīng)范圍窄。

b.一般不適用于高低溫場(chǎng)合。目前可使用溫度范圍大致在-30～+160℃，壓力最高為10MPa。

c.大部分PDF儀表只適用潔凈單相流體，含有顆粒、臟污物時(shí)上游需裝過濾器，既增加壓損，又增加維護(hù)工作；d.安全性差第四十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日

[流量傳感器性能檢測(cè)]（3）蒸汽流量的測(cè)量方案與測(cè)量液體時(shí)大體相同，不同的是在靠近節(jié)流裝置截止閥后面的導(dǎo)壓管路上，應(yīng)分別裝設(shè)冷凝器，以保持兩根引壓管內(nèi)的冷凝液柱高度相等，并防止高溫蒸汽與差壓計(jì)直接接觸，如圖5.10所示。圖5.10測(cè)量蒸汽時(shí)差壓流量計(jì)安裝示意圖第四十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日腰輪流量計(jì)(羅茨流量計(jì))腰形輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，就把轉(zhuǎn)子與殼體之間所構(gòu)成的具有一定容積的計(jì)量室流體的四倍體積，從流入口送到流出口。計(jì)量室體積腰輪轉(zhuǎn)速體積流量腰輪流量計(jì)除可測(cè)液體外，還可測(cè)量氣體，精度可達(dá)0.1％，并可做標(biāo)準(zhǔn)表使用；最大流量可達(dá)1000m3/h。腰輪上沒有齒，它們不是直接相互嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，而是通過按裝在體外的傳動(dòng)齒輪組進(jìn)行傳動(dòng)第四十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日腰輪流量計(jì)第四十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日腰輪流量計(jì)第四十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日流量檢測(cè)方法及儀表腰輪流量計(jì)

腰輪流量計(jì)是一種容積式流量測(cè)量儀表，用以測(cè)量封閉管中流體的體積流量。就地顯示累積流量，并有遠(yuǎn)傳輸出接口，與相應(yīng)的光電式電脈沖轉(zhuǎn)換器和流量積算儀配套，可進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量，顯示和控制。精度高，重復(fù)性好，范圍度大，對(duì)流量計(jì)前后直管段要求不高。適用較高粘度流體，流體粘度變化對(duì)示值影響較小。適用無腐蝕性能的流體，如原油，石油制品(柴油，潤滑油等)。

腰輪流量計(jì)

第四十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日上述兩種轉(zhuǎn)子型式的容積流顯計(jì)，可用于各種液體流量的測(cè)量，尤其是用于油流量的準(zhǔn)確測(cè)量，在高壓力、大流量的氣體流量測(cè)量中，這類流量計(jì)也有應(yīng)用．由于橢圓齒輪容積流量計(jì)直接依靠測(cè)量輪嚙合，因此對(duì)介質(zhì)的清潔要求較高，不允許有固體顆粒雜質(zhì)流過流量計(jì)．容積式流量計(jì)第四十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日(三).刮板式流量計(jì)第四十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日第五十頁，共五十八頁，2022年，8月28日特點(diǎn)1）測(cè)量準(zhǔn)確度高；2）測(cè)量范圍度較寬；3）一般不受流動(dòng)狀