第三章第三節(jié)流量檢測(cè)及儀表

第三章第三節(jié)流量檢測(cè)及儀表第1頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.流量計(jì)的分類(lèi)速度式流量計(jì):以測(cè)量流體在管道內(nèi)的速度作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。如差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等。容積式流量計(jì):

單位時(shí)間內(nèi)所排出流體的固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。如橢圓齒輪流量計(jì)、活塞式流量計(jì)等。質(zhì)量式流量計(jì):

以測(cè)量流體流過(guò)的質(zhì)量為依據(jù)的流量計(jì)。分直接式流量計(jì)和間接式流量計(jì)。它有測(cè)量精度不受流體的溫度、壓力、粘度等變化影響的優(yōu)點(diǎn)。有發(fā)展前途的儀表。一、概述第2頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三工作原理:基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理,利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。組成:節(jié)流裝置、差壓計(jì)(差壓變送器)、顯示儀表。二、差壓式流量計(jì)節(jié)流裝置變送器顯示裝置壓差p

標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Q

1.節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程(1).節(jié)流現(xiàn)象節(jié)流現(xiàn)象:流體在流經(jīng)節(jié)流裝置的管道時(shí),在節(jié)流裝置前后的管壁處,流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象。節(jié)流裝置:包括節(jié)流件、取壓裝置。節(jié)流件:使管道中的流體產(chǎn)生局部收縮的元件。如孔板、噴嘴和文丘里管等。第3頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三以孔板為例說(shuō)明節(jié)流現(xiàn)象:如下圖所示：流動(dòng)的流體具有能量,即靜壓能和動(dòng)能。流體由于有壓力而具有靜壓能,又由于流體有流動(dòng)速度而具有動(dòng)能。兩者在一定的條件下可相互轉(zhuǎn)化,但能量是守恒的。取壓裝置孔板----

(1).節(jié)流現(xiàn)象第4頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三隨后流束又逐漸擴(kuò)大,到截面Ⅲ后恢復(fù)正常v3=v1。

(1).節(jié)流現(xiàn)象孔板前后流體的速度與壓力的分布圖截面Ⅰ前,流速v1,靜壓力P’1接近節(jié)流裝置時(shí),受到節(jié)流裝置的阻擋,靠近管壁的流體阻擋作用最大,使一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能,靠近管壁處的流體靜壓力升高。徑向壓差由于慣性作用,流束的最小截面在Ⅱ處,這時(shí)流速最大v2。產(chǎn)生徑向附加速度,使流體向管道中心處流動(dòng),形成流束的收縮運(yùn)動(dòng)。第5頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關(guān)。流量越大,產(chǎn)生壓差就越大。節(jié)流裝置測(cè)量流量的基本原理：只要測(cè)出孔板前后兩側(cè)壓差的大小,即可表示流量的大小。節(jié)流裝置前壓力高,稱(chēng)為正壓,記為“+”;節(jié)流裝置后壓力低,稱(chēng)為負(fù)壓,記為“-”。

(1).節(jié)流現(xiàn)象孔板前后流體的速度與壓力的分布圖第6頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(2).流量基本方程式由流體力學(xué)的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式而得：—節(jié)流件前的流體密度;ΔP—節(jié)流裝置前后壓力差;F0—節(jié)流裝置的開(kāi)孔截面積;—膨脹校正系數(shù),與孔板前后壓力的相對(duì)變化量.介質(zhì)的等熵指數(shù).孔口截面積與管道截面積之比等因素有關(guān),應(yīng)用時(shí)可查閱手冊(cè)。但對(duì)不可壓縮的液體,取=1?！髁肯禂?shù),與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式.取壓方式.孔口截面積與管道截面積之比.雷諾數(shù).孔口邊緣銳度.管壁粗糙度等因素有關(guān)的綜合性參數(shù);標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,查閱手冊(cè)。對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,由實(shí)驗(yàn)方法確定。在設(shè)計(jì)節(jié)流裝置時(shí),對(duì)特定條件,選定一個(gè)值。第7頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三節(jié)流裝置測(cè)量流量時(shí),應(yīng)在設(shè)計(jì)規(guī)定的條件下使用,流量方程中各系數(shù)才能為常數(shù),保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。如果實(shí)際使用條件偏離設(shè)計(jì)值時(shí),

會(huì)引入附加誤差,要做適當(dāng)修正。

,流量標(biāo)尺刻度是非均勻的。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確,被測(cè)值不應(yīng)接近儀表的下限值。(2).流量基本方程式第8頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(1).定義:進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、要求和計(jì)算所需要的通用化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料的節(jié)流裝置。如孔板、噴嘴、文丘里管等。使用時(shí)可查閱有關(guān)資料手冊(cè)。圖3-19孔板斷面示意圖標(biāo)準(zhǔn)孔板:h=0.005~0.02Dh≤H≤0.05D30≤≤450.2≤d/D≤0.8,且d≥12.5mm2.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置第9頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第10頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三角接取壓法:孔板(噴嘴)前后兩端面與管壁的夾角處取壓。法蘭取壓法:離開(kāi)孔板上下游各1英寸處取樣。標(biāo)準(zhǔn)孔板采用角接取壓法和法蘭取壓法。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴采用角接取壓法。角接取壓法通過(guò)環(huán)室或單獨(dú)鉆孔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。2.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置(2).標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的取壓方式(ΔP=P1-P2)第11頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三環(huán)室測(cè)量范圍:6.4MPa以下,管道直徑在50-520mm之間。單獨(dú)鉆孔測(cè)量范圍:2.5MPa以下,管道直徑50-1000mm。標(biāo)準(zhǔn)孔板的特點(diǎn):測(cè)量精確,但對(duì)加工制造和安裝要求嚴(yán)。缺點(diǎn)是壓力損失大。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置適用管道直徑大于50mm,雷諾數(shù)104-105以上,且流體清潔,充滿全部管道,不發(fā)生相變。2.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置(2).標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的取壓方式(ΔP=P1-P2)節(jié)流裝置將管道中流體流量的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差壓大小,差壓信號(hào)由導(dǎo)壓管引出,傳遞到相應(yīng)的差壓計(jì),以便顯示出流量的數(shù)量。第12頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三使用不當(dāng),引起誤差(10%-20%)。要合理選型,準(zhǔn)確設(shè)計(jì)和加工,正確安裝.維護(hù)和符合使用條件等,才能保證精度。造成測(cè)量誤差的原因：(1).被測(cè)流體工作狀態(tài)的變動(dòng),可引起測(cè)量誤差使用時(shí)被測(cè)流體工作狀態(tài)及雷諾數(shù)等參數(shù)與設(shè)計(jì)時(shí)不同,會(huì)造成較大的誤差。須重新設(shè)計(jì),或?qū)?shù)值修正。3.差壓式流量計(jì)的測(cè)量誤差(2).節(jié)流裝置安裝不正確,可引起測(cè)量誤差安裝時(shí),節(jié)流裝置標(biāo)注的“+”號(hào)一側(cè),應(yīng)是流體的入口方向。孔板時(shí),使流體從孔板90°銳口的一側(cè)流入。使用中,要保持節(jié)流裝置的清潔。(3).孔板入口邊緣的磨損可引起測(cè)量誤差,從而引起儀表指示值偏低。故應(yīng)注意檢查.維修,必要時(shí)應(yīng)換新的孔板。(4).導(dǎo)壓管安裝不正確,或有堵塞.滲漏現(xiàn)象可引起誤差。(5).差壓計(jì)安裝或使用不正確會(huì)引起測(cè)量誤差。第13頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三造成測(cè)量誤差的原因：導(dǎo)壓管安裝的要求：A.測(cè)量液體的流量時(shí)應(yīng)使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)充滿同樣無(wú)氣泡的液體,即密度相同。措施如下:a.取壓點(diǎn)位于節(jié)流裝置的下半部,與水平線夾角為0o-45o,可排氣泡,又可防堵塞,如圖。b.導(dǎo)壓管最好垂直向下,至少應(yīng)有一定的傾斜度(1:20~1:10),使氣泡易于排出。c.導(dǎo)壓管中應(yīng)有排氣的裝置。如差壓計(jì)只能裝在節(jié)流裝置之上時(shí),須加裝貯氣罐,如圖(b)。第14頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三導(dǎo)壓管安裝的要求:B.測(cè)量氣體的流量時(shí)導(dǎo)壓管內(nèi)的流體密度相同,氣體中無(wú)液體,措施如下：a.取壓點(diǎn)應(yīng)位于節(jié)流裝置的上半部。b.導(dǎo)壓管最好垂直向上,至少應(yīng)有一定的傾斜度,使導(dǎo)壓管不滯留液體。c.如差壓計(jì)只能裝在節(jié)流裝置之下時(shí),須加裝貯液罐和排放閥。如圖。第15頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三須解決蒸汽冷凝液的等液位問(wèn)題,消除液位的高低對(duì)測(cè)量精度的影響。如圖。導(dǎo)壓管安裝的要求:C.測(cè)量蒸汽的流量時(shí)測(cè)量腐蝕性液體流量,須加隔離措施。第16頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(5).差壓計(jì)安裝或使用不正確會(huì)引起測(cè)量誤差。P1+-123P2停用時(shí):先開(kāi)平衡閥3,再關(guān)切斷閥1.2。差壓計(jì)安裝:一平衡閥3和兩個(gè)切斷閥1.2,構(gòu)成三閥組。差壓計(jì)使用時(shí):先開(kāi)平衡閥3,使正負(fù)壓室壓力相等,后打開(kāi)切斷閥1.2,再關(guān)平衡閥3,差壓計(jì)投入工作。零點(diǎn)校驗(yàn):開(kāi)平衡閥3,關(guān)閉切斷閥1.2時(shí),校驗(yàn)零點(diǎn)。第17頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第18頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

JYLB一體化節(jié)流式流量計(jì)

一體化節(jié)流式流量計(jì)是將節(jié)流裝置和差壓變送器做成一體,差壓變送器與流量顯示設(shè)備通過(guò)各種模式的通訊,構(gòu)成流量檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)除能進(jìn)行壓力補(bǔ)償外,還可手操遷移量程等第19頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)FG1.工作原理壓降不變,利用節(jié)流面積變化來(lái)測(cè)量流量的大小。適用測(cè)小流量,管徑50mm以下管道的流量。測(cè)量的流量可小到每小時(shí)幾升。結(jié)構(gòu):由下往上逐漸擴(kuò)大的錐形管和放在錐形管內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子組成。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,是一種恒壓降、變節(jié)流面積具有線性刻度的流量計(jì)。F:流體流過(guò)錐形管時(shí)轉(zhuǎn)子受到的向上力。G:轉(zhuǎn)子的重量減去流體對(duì)轉(zhuǎn)子的浮力。第20頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)FGA-轉(zhuǎn)子最大橫截面積;V-轉(zhuǎn)子體積;ρt.ρf

-分別為轉(zhuǎn)子和流體的密度。1.工作原理流量方程:h-平衡時(shí)轉(zhuǎn)子的高度;Ф-儀表常數(shù)。F0-轉(zhuǎn)子與錐形管間環(huán)隙面積。第21頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第22頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三將反映流量大小的轉(zhuǎn)子高度轉(zhuǎn)換為電信號(hào),適合于遠(yuǎn)傳,進(jìn)行顯示或記錄。(1).流量變送部分:組成:差動(dòng)變壓器,即鐵心、線圈及骨架組成。LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)由流量變送和電動(dòng)顯示兩部分組成。2.電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)第23頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三原理:當(dāng)鐵心在中間位置時(shí),次級(jí)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1、e2相等。u=e1-e2=0當(dāng)鐵心向上移動(dòng)時(shí),e1>e2,

u=e1-e2>0。當(dāng)鐵心向下移動(dòng)時(shí),e1<e2,

u=e1-e2<0。(1).流量變送部分轉(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)子與差動(dòng)變壓器的鐵心連接,可將流量的大小轉(zhuǎn)換成輸出感應(yīng)電勢(shì)的大小。第24頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(2).電動(dòng)顯示部分如下圖····第25頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第26頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第27頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三是非標(biāo)準(zhǔn)儀表,出廠時(shí)在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)(20℃,0.10133MPa)下用水或空氣進(jìn)行標(biāo)定的。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)和工作狀態(tài)發(fā)生改變,必須對(duì)儀表刻度進(jìn)行修正。(1).液體流量測(cè)量時(shí)的修正Q0-用水標(biāo)定的刻度流量;

Qf-被測(cè)介質(zhì)實(shí)際流量;3.轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示值修正KQ-體積流量密度修正系數(shù);KM-質(zhì)量流量密度修正系數(shù);Mf-被測(cè)介質(zhì)實(shí)際質(zhì)量流量。第28頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例1:現(xiàn)用一只以水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量苯的流量,已知轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼,ρt=7.9g/cm3,苯的密度為ρf=0.83g/cm3。試問(wèn)流量計(jì)讀數(shù)為3.6L/s時(shí),苯的實(shí)際流量是多少？苯的實(shí)際流量是4L/s。解:第29頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三測(cè)氣體時(shí),制造廠是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)(293K,0.10133MPa)下用空氣進(jìn)行標(biāo)定的。對(duì)非空氣介質(zhì)在不同于上述基準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)量時(shí),要進(jìn)行修正。當(dāng)儀表顯示刻度為Q0,實(shí)際介質(zhì)的流量為Q1,按下式修正：工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)被測(cè)介質(zhì)實(shí)際狀態(tài)絕對(duì)溫度絕對(duì)壓力(2).氣體流量測(cè)量時(shí)的修正第30頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例2:某廠用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量溫度為27℃,表壓為0.16MPa的空氣流量,問(wèn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)為38Nm3/h時(shí),空氣的實(shí)際流量是多少？空氣的實(shí)際流量是60.3Nm3/h。解:Q0=38Nm3/h,p0=0.10133MPa,T0=293K,p1=0.16+0.10133=0.26133MPa,T1=273+27=300K第31頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三Q0-水流量,L/h;ρf-蒸汽密度,kg/m3;Mf-蒸汽流量,kg/h。(3).蒸汽流量測(cè)量時(shí)換算將蒸汽流量換算為水流量,如轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼,ρt=7.9g/cm3,則：第32頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三TGL型鋼瓶流量計(jì)該流量計(jì)由減壓器和玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)二部分組成,當(dāng)流量計(jì)配置在鋼瓶上時(shí),鋼瓶中的高壓氣體可借助于減壓器和玻璃轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)功能,選擇輸出恒定的穩(wěn)定流量,并可指示壓力和流量。第33頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三LZ系列金屬管浮子流量計(jì)

具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、精度較高、價(jià)格合理等特點(diǎn),能耐較高的壓力與溫度,并可實(shí)現(xiàn)電遠(yuǎn)傳擴(kuò)大了使用范圍。第34頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

LZB-()W/WB小流量玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)

該流量計(jì)可以檢測(cè)氣體或液體介質(zhì)的小流量,具有小巧的外形,廣泛用于各種分析儀器,環(huán)境保護(hù)設(shè)備,醫(yī)療設(shè)備及其它科學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器配套,W型為不帶調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu),WB型帶有調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)

第35頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三LZB-()U型聚砜管流量計(jì)

由聚砜塑料精制而成,轉(zhuǎn)子材料為哈氏C或鈦,接觸被測(cè)流體的部件均有效的抗氫氧化納溶液、鹽液等腐蝕性液體,是制堿等化工行業(yè)理想的流量計(jì)

第36頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第37頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、橢圓齒輪流量計(jì)1.工作原理橢圓齒輪流量計(jì)的測(cè)量部分是由兩個(gè)相互嚙合的橢圓形齒輪A和B、軸及殼體組成。橢圓齒輪與殼體之間形成測(cè)量室,如圖。當(dāng)流體流過(guò)橢圓齒輪流量計(jì)時(shí),由于要克服阻力將會(huì)引起阻力損失,從而使進(jìn)料口側(cè)壓力p1大于出料口壓力p2,在此壓力差的作用下,產(chǎn)生作用力矩使橢圓齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖(a)所示位置時(shí),由于p1>p2,在二者產(chǎn)生的合力矩下,A輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),這時(shí)A輪為主動(dòng)輪,B輪為從動(dòng)輪。在圖(b)所示位置時(shí),根據(jù)力的分析可知,這時(shí)A、B都為主動(dòng)輪。第