均速管流量測量系統（課件）

1、一、與流量有關的常用的物理參數1、流體密度 液體，氣體， 壓力溫度的影響不同2、流體粘度 是t，p的函數，溫度上升，液體粘度下降，氣體粘度上升。動力粘度（面積各為1并相距1m的流體，以1m/s的速度作相對運動時，因之間存在的流體互相作用所產生的內摩擦力 ），運動粘度（動力粘度/流體密度）3、絕熱指數及等熵指數（理想氣體可逆絕熱過程的指數稱為絕熱指數,用K表示,所以理想氣體比熱比等于絕熱指數.) 流動工質在狀態(tài)變化(由一種狀態(tài)轉變到另一種狀態(tài))過程中若不與外界發(fā)生熱交換，則該過程稱為絕熱過程。若絕熱過程沒有(或不考慮)摩擦生熱，即為可逆絕熱過程根據熵的定義，在可逆絕熱過程中熵(S)值不變(S=常

2、數)，故可逆的絕熱過程又稱為等熵過程。例如，流體流經節(jié)流元件時，因為節(jié)流元件很短，其與外界的熱交換及摩擦生熱均可忽略，所以該過程可近似認為是等熵的在此過程中，流體的壓力P與比容V的（希臘字母，讀音：卡帕）次方的乘積為常數，即PV=常數，稱為等熵指數。當被測氣(汽)體服從理想氣體定律時，等熵指數等于比熱比，即定壓比熱Cp與定容比熱Cv之比值Cp/Cv。在絕熱過程中，比熱比又叫絕熱指數 ） pvk=常數4、雷諾數Re 流體流動的慣性力與粘性力之比Re2320，紊流 流體在細管中的流動形式可分為層流和紊流兩種。 所謂層流(laminar flow)就是流體在細管中流動的流線平行于管軸時的流動。 所謂

3、紊流(turbulent flow)就是流體在細管中流動的流線相對混亂的流動。 利用雷諾數可以判斷流動的形式。如果雷諾數小于某一值時，可判斷為層流，而大于此值時則判斷為紊流。在層流流動狀態(tài)下，流速分布是以管軸為中心線的軸對稱拋物線分布。在紊流流動狀態(tài)下，管內流速同樣是以管中心線軸對稱的分布，但是其分布呈指數曲線形式。三、流量測量系統四部分傳感器：將流量Q（qm或qV）轉換成與流量有關的某個物理量，如差壓、速度等。信號轉換裝置：將輸出量轉成電信號。顯示積算裝置：直接顯示瞬時流量或對瞬時流量積分得到累積流量。一、均速管流量計的前身（一）、畢托管1、差壓和流速關系（1）不可壓縮流體：按照伯努利方程，

4、畢托管頭部流速v，全壓p0，靜壓p關系有：對可壓縮流體：1：可壓縮性校正系數，流體為液體時 0 （2）（3）由于各種誤差存在，流速和差壓的公式還要乘以校正系數。標準畢托管為1畢托管外形2、畢托管的結構1）對畢托管部件尺寸有要求；2）測量時必須將畢托管固定，3）畢托管探頭的軸線必須與管道中心軸線平行，4）前后要有足夠長的直管段形成典型流速分布3 、平均流速的測量(1)畢托管只能測管道某一點的流速，并不是平均流速。(2)在層流中，平均流速從管壁算起為y=0.2929R處(3)紊流由于截面的流速與雷諾數有關，故用實驗法在截面上取若干個測點處,確定平均流速.推薦用“對數線性”方法確定測點位置。圓形取3

5、或5個，各點權值相同。矩形取26個 ，各點的權值不同。 1、起因： （1）畢托管的問題：用實驗法求平均流速，計算繁瑣，測試時間長，且只應用于穩(wěn)定工況及大口徑流量計。（2）均速管（阿牛巴、威立巴等）可自動平均各測點得到的差壓，求取截面的平均流速和體積流量。二 、均速管來源全壓孔檢測桿全壓均值管靜壓引壓管靜壓孔1)均速管的迎流面上有四個取壓孔，測取此四點的全壓，取平均后被引出；此四孔的位置用切比雪夫數值積分法確定r1/R=0.4597 ,r2/R=0.8881(r為取壓孔距管道中心的距離）2）另一壓力由均速管背流面的管道中心處取得3）用上兩壓力差代表平均流速和體積流量。2、均速管的工作過程 4）均

6、速管流量公式：流量系數，制造廠給出修正系數（規(guī)定的雷諾數、結構和流體狀態(tài)），KRe雷諾數偏離的修正系數，K可壓縮修正系數，K流體狀態(tài)修正系數1）其前直管段7-24D，后直管段3-4D2）D=252500mm，工作壓力=5MPa,工作溫度104,流速要求，氣體5m/s,液體0.5m/s，蒸汽9m/s以上。2）均速管的特點：結構簡單，安裝維護方便，價格低，壓力損失小，適用管徑范圍寬。缺點：差壓輸出小，靈敏度低，量程比?。?：1），很難用于帶塵氣流的測量。3、均速管的使用及特點 a蜂窩狀六邊形穩(wěn)定結構，產生的是獨有的流束分布形狀，保證了低壓信號的穩(wěn)定，產生的差壓高于同類產品，提高了量程比。 b適用于

7、方形或矩形管道。 c對于同類產品在測量臟污介質時不可避免的堵塞問題，有在線可拔出型或提供手動和自動吹掃方案及裝置，實現不停產維護。 d 均速管+三閥組+溫壓補償+變送器，組成一體化結構，使用方便。 e無流量系數飄移，長期穩(wěn)定。 f獨家提供直觀的共振驗算，確保長期穩(wěn)定運行。 g壓損小能耗低，節(jié)能效果顯著 h 安裝簡便節(jié)省人工，價格低 現場管道對均速管流量計流量測量的影響管道對均速管的流量測量的影響舉足輕重，不可忽視，主要表現在以下兩個方面 1、直管段長度 均速管前直管道長度必須達到2030D，以保證流速分布為紊流，只有這樣，僅測幾點的流速才可能推算流經整個截面的流量。否則，管道中的流動比較復雜（

8、，流速分布不僅不對稱于軸線，還會有橫向流動（二次流）及漩渦，僅測直徑上幾點流速是很難保證測量的準確度的。 2、管道內徑 均速管只能測流速，要測流量必須乘管道截面（圓管要測內徑，矩形管需測寬與高）。而它又是一種插入式儀表，實際應用中，往往很難或并不認真測內徑。 ISO7145就認為，在無法測內徑時，允許用軟尺測管道外徑的周長、估計壁厚來確定內徑，這樣做當然更無法確認管道內壁的腐蝕、積垢等情況的影響。如此確定的管內徑，怎么能保證準確，而從下面分析可看出管內徑的準確與否，將成為影響均速管流量測量準確度舉足輕重的因素。 Verabar（威力巴）流量計威力巴工作原理簡介 當流體流過探頭時，在其前部產生一

9、個高壓分布區(qū),高壓分布區(qū)的壓力略高于管道的靜壓根據伯努利方程原理，流體流過探頭時速度 加快，在探頭后部產生一個低壓分布區(qū)，低壓分 布區(qū)的壓力略低于管道的靜壓。流體從探頭流過后在探頭后部產生部分真空，并且在探頭的兩側出現漩渦。均速流量探頭的截面形狀、表面粗糙狀況和 低壓取壓孔的位置是決定探頭性能的關鍵因素。低壓信號的穩(wěn)定和準確對均速探頭的 精度和性能起決定性作用。 威力巴均速流量探頭能精確地檢測到 由流體的平均速度所產生的平均差壓。 威力巴均速流量探頭在高、低壓區(qū)有按一定準則排布的多對取壓孔，使準確檢 測平均流速成為可能。 Q=K*C*威力巴均速流量探頭的設計特點 子彈頭截面形狀的探頭能產生精確

10、的壓力分布， 固定的流體分離點；位于探頭側后兩邊、流體分離點之前的低壓取壓孔，可以生成穩(wěn)定的差壓信號，并且有效防堵。內部一體化結構能避免信號滲漏提高探頭結構強度，保持長期高精度 。根據空氣動力學原理設計的前粗糙表面 層流邊界層和紊流邊界層的比較 流體流過光滑表面：形成一個變化的層流邊界層 增加流體牽引力和渦街脫落力 層流邊界層產生了無法預知的牽引系數漂移 流體流過粗糙表面： 形成一個穩(wěn)定的紊流邊界層 減少流體牽引力和渦流脫落力50%這個原理跟粗糙的高爾夫球能打得更遠相同 牽引系數直接和流體系數有關，是一個 可以預知的常數威力巴探頭防堵塞設計 威力巴流量探頭以其卓越的防堵設計，徹底擺脫了其它插入

11、式流量探頭易堵塞的弊端，使均速管流量探頭的防堵水平達到了空前的高度 。探頭高壓取壓孔不會被堵 ,探頭的前部形成高壓區(qū)，壓力略高于管道靜壓，阻止了顆粒進入。請注意：在探頭的高壓取壓孔處流體的速度是零，沒有物體會進入取壓孔。 如下圖，剛開機時，流體在管道靜壓作用下，進入彎管，很 快形成了壓力平衡的狀態(tài)。當壓力平衡狀態(tài)形成以后，流體在彎 管進口處遇到高壓，繞道而行，不再進入彎管中威力巴的低壓取壓孔實現本質防堵 一般情況下，灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下，集中在探頭的后部。這就是為什么秋天的樹葉總是集中在背風的房子后面的原因。其它的探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部真空區(qū)，在渦街力的作用下，探頭的低壓取

12、壓孔很快地被渦流帶來的雜質堵死。 威力巴的獨特設計，使低壓取壓孔位于探頭側后兩邊，流體分離點和尾跡區(qū)的前部。這種設計從 本質上防止了堵塞并且能產生一個非常穩(wěn)定的低壓信號。連續(xù)工作的威力巴從根本上杜絕了堵的可能，但是在以下情況下，威力巴仍要注意防堵： 當引壓管泄漏，探頭高壓平衡區(qū)遭到破壞，雜質中直徑較小的顆粒就有可能進入取壓孔。 當管道處于停產時，由于分子的布朗運動，顆粒小的雜質有可能進入取壓孔。系統頻繁開停機，在高壓區(qū)形成的瞬間，顆粒小的雜質有可能進入取壓孔，日積月累，就 有可能造成探頭的堵塞。 介質中含有大量的焦油、藻類生物，或者含有纖維狀的物質，也有可能造成探頭的堵塞。威力巴傳感器的優(yōu)點常

13、用型號說明 V100 是最經濟的威力巴探頭， 特點是結構簡單。V110是V100 的加 強型，結構基本上與 V100相同，只比 V100增加了反面支撐座，當流量或管徑較大時可選擇使用 V110雙面 支撐通用型， V110特別適用于不超過 1800mm 大管徑冷風的測量。應用范圍：V100/V110 通常用于常溫常壓下的空氣、水、以及其它常壓下的空氣、水、以及其它ANSI標準：最高達 ANSI 300# 標準 2.9Mpa 396 ；5.1Mpa 38 V150彈簧鎖定型擁有專利設計的彈簧鎖定結構，它能承受更大的流量,并且不需要安裝反面支撐座,尤其適用于惡劣的現場環(huán)境中。彈簧鎖定系統可在多次裝卸

14、后,始終密封良好,提高了測量的安全性和可靠性,特別低壓蒸適于中汽的流量測量。 但是安裝維護只能在停產時進行。應用范圍：V150 通常用于溫度不超過300 ,壓力不超過3.0Mpa的空氣、水、蒸汽以及其它非 易燃易爆氣體、液體的測量。ANSI標準：最高達 ANSI 600# 標準 9.9Mpa 38 ；5.8Mpa 396.0 威力巴V110安裝說明1.0 簡介以下說明是威力巴V110 型流量探頭的安裝程序。這個安裝程序適合所有介質流量測量的應用，包括氣體、液體和蒸汽；它也說明了對探頭在不同管道、不同位置上安裝的要求。2.0 收貨檢驗 檢查合同條款，核對產品裝箱單。 檢查探頭銘牌上的型號和探頭的

15、工位號。 核實實際管道直徑，對比產品銘牌上的管道內徑。 檢查子彈頭形狀的SENSOR（傳感器）表面有無損傷。有損傷的SENSOR（傳感器）會給測量帶來誤差。 檢查圓形COVER TUBE（套管）有無損傷，傷痕將影響探頭上的金屬密封環(huán)的密封性能。3.0 安全預防 檢查威力巴上的銘牌，核實現場操作、安裝環(huán)境是否超過了威力巴銘牌上所標明的允許范圍，如果壓力、溫度、流量或其它指標超過了允許范圍，請在操作安裝前向威力巴儀表公司咨詢。 檢查管道是否泄壓或排空，V110只能在管道泄壓和排空后安裝。4.0 安裝前的準備4.1 安裝位置 為保證測量精確，對管道上探頭安裝點前后的直管段長度有具體要求。下面圖（二）

16、列出無整流裝置時前后直管段長度的要求。在彎管后安裝，威力巴的插入方向應與探頭前面最近的一個彎管方向保持在同一平面。若現場直管段不能滿足圖（二）所示要求，請與威力巴儀表公司聯系，獲得最佳測量方案。4.2 管道方向與探頭類型 核實正確的管道方向。依照產品銘牌上列出的型號，有-的為適用于水平管道的威力巴探頭，有-的則為適用于垂直和傾斜管道的威力巴探頭。不可混淆，否則將影響測量效果。4.2.1 水平管道對任何介質的測量，威力巴可以安裝在如水平管道上、下部 160的任何方位。但是，對于測量氣體介質，推薦安裝在管道上方，這樣可使引壓管內冷凝液回流入管道中。若威力巴安裝在管道下方，請考慮安裝排污閥。對于測量

17、液體介質，推薦安裝在管道下方，這樣可使氣泡回流入管道中。若威力巴安裝在管道上方，請考慮安裝排氣閥；對于測量蒸汽介質，推薦安裝在管道下方。4.2.2 垂直管道對于垂直管道，威力巴可安裝在圍繞垂直管道360的任何方位。注：若現場條件復雜，請與威力巴儀表公司聯系，獲得最佳的安裝方式。4.3 差壓變送器位置當選擇威力巴安裝位置時需考慮差壓變送器的位置對于液體和蒸汽的應用，變送器推薦安裝在低于威力巴的位置 對于氣體的應用，變送器推薦安裝在高于威力巴的位置。威力巴測量時通常所需直管段說明威力巴常見問題1 流量探頭與流量計是同一回事嗎？1.1 流量探頭與流量計是不同的概念。流量探頭屬于整個流量測量系統的一次

18、源部分,它包括傳感器、套管和儀表接頭。詳細結構如圖二所示。流量計是指整個流量測 量系統,它包括威力巴流量探頭，差壓變送器、積算儀等二次儀表，以及閥門,引 壓管等連接附件。1.2 威力巴流量探頭（圖二）和焊接座（圖 一中紅色表示）。對于不同型號的威力巴流量探頭，還應包括接頭與焊接座之間的各種連接部件或密封裝置。1.3 圖一中的差壓變送器、三閥組、引壓接頭、引壓管以及針閥（均用藍色表示）為選購部分。圖示 差壓變送器的選型與流量探頭有關嗎？ 3.1 在選擇差壓變送器時要注意流量探頭與變送器間的匹配。首先，為了確保測量的精度，用戶要提供測點的準確流體條件。要根據用戶提供的流體條件，進行嚴格的計算并提供該測點的差壓計算書。3.2 根據計算出的最大差壓（對應計算書上 Differential Pressure 項） 來選擇差壓變送器的量程，使最大差壓在變送器量程范圍之內。同時要特別注意 管道的靜壓在差壓變送器的靜壓范圍內。3.3 威力巴流量探頭可以與市面上絕大多數品牌的差壓變送器配合使用，如 EJA,HONEYWELL ,ROSEMOUNT 等。3.4 一般在流量探頭