第三章 壓力檢測及儀表

第二節(jié)壓力檢測及儀表五壓力計的選用及安裝1、壓力計的選用

壓力計的選用應根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析，一般考慮以下幾個問題。儀表類型的選用

儀表精度級的選取

儀表測量范圍的確定

第二節(jié)壓力檢測及儀表1、壓力計的選用（1）儀表類型的選用滿足工藝要求：是否遠傳、自動記錄或報警；被測介質(zhì)的物理化學性能（腐蝕、溫度、粘度、臟污、易燃易爆）；現(xiàn)場條件的特殊要求（電磁、高溫、振動）等氨用壓力計（高壓）彈簧管材料為碳鋼，不允許采用普通型銅合金氧用壓力計與普通型結(jié)構(gòu)、材質(zhì)同，但嚴格禁油（校驗、存放、清洗）第二節(jié)壓力檢測及儀表（2）儀表測量范圍的確定儀表的測量范圍指該儀表可按規(guī)定的精度對被測量進行測量的范圍。由被測參數(shù)的大小而定。為延長壽命，避免受力過大損壞：穩(wěn)定壓力：最大工作壓力≤儀表上限值的2/3。脈動

1/2高壓

3/5被測壓力的最小值≥儀表滿量程的1/3標準量程（3）儀表精度等級的選取由工藝生產(chǎn)所允許的最大測量誤差確定。滿足工藝要求的前提下，盡可能選用精度較低、價廉耐用的儀表。第二節(jié)壓力檢測及儀表舉例

例3某臺往復式壓縮機的出口壓力范圍為25～28MPa，測量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報警，試正確選用一臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍。

解

由于往復式壓縮機的出口壓力脈動較大，所以選擇儀表的上限值為p1=pmax*2=28×2=56MPa

根據(jù)就地觀察及能進行高低限報警的要求，由本章附錄一，可查得選用YX-150型電接點壓力表，測量范圍為0～60MPa。

第二節(jié)壓力檢測及儀表

由于25/60＞1/3，故被測壓力的最小值不低于滿量程的1/3，這是允許的。另外，根據(jù)測量誤差的要求，可算得允許誤差為

所以精度等級為1.5級的儀表完全可以滿足誤差要求至此，可以確定，選擇的壓力表為YX-150型電接點壓力表，測量范圍為0～60MPa，精度等級為1.5級。

第二節(jié)壓力檢測及儀表2、壓力計的安裝1）測壓點的選擇應能反映被測壓力的真實大小①要選在被測介質(zhì)直線流動的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。②測量流動介質(zhì)的壓力時，應使取壓點與流動方向垂直，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁應保持平齊，不應有凸出物或毛刺。③測量液（氣）體壓力時，取壓點應在管道下（上）部，使導壓管內(nèi)不積存氣（液）體。

第二節(jié)壓力檢測及儀表2、壓力計的安裝2）導壓管鋪設(shè)①導壓管粗細要合適，一般內(nèi)徑為6～10mm，長度應盡可能短，最長不得超過50m，以減少壓力指示的遲緩。如超過50m，應選用能遠距離傳送的壓力計。②導壓管水平安裝時應保證有1:10～1:20的傾斜度，以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。③當被測介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時，須加設(shè)保溫伴熱管線。④取壓口到壓力計之間應裝有切斷閥，以備檢修壓力計時使用。切斷閥應裝設(shè)在靠近取壓口的地方。第二節(jié)壓力檢測及儀表3）壓力計的安裝（1）易觀察和檢修的地方（2）避免振動和高溫（3）測量蒸汽壓力~凝液管測量有腐蝕性介質(zhì)~中性介質(zhì)的隔離罐，右圖（b）表示了被測介質(zhì)密度ρ2大于和小于隔離液密度ρ1的兩種情況。根據(jù)介質(zhì)不同性質(zhì)(高溫、低溫、腐蝕、臟污、結(jié)晶、沉淀、粘稠），采用相應的防熱、防腐、防凍、防堵等措施。第二節(jié)壓力檢測及儀表3）壓力計的安裝④壓力計的連接處，應根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏。⑤當被測壓力較小，而壓力計與取壓口又不在同一高度時，對由此高度而引起的測量誤差應按Δp＝±Hρg進行修正。式中H為高度差，ρ為導壓管中介質(zhì)的密度，g為重力加速度。⑥為安全起見，測量高壓的壓力計除選用有通氣孔外，安裝時表殼應向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。第三節(jié)流量檢測及儀表一、概述

介質(zhì)流量~為生產(chǎn)操作和控制提供依據(jù)進行經(jīng)濟核算需知總量是控制生產(chǎn)過程達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進行經(jīng)濟核算所必需的一個重要參數(shù)。

流量：單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時流量。

總量：在某一段時間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時流量在某一段時間內(nèi)的累計值。定義第三節(jié)流量檢測及儀表一、概述質(zhì)量流量M體積流量Q如以t表示時間，則流量和總量之間的關(guān)系是

流量計：測量流體流量的儀表。計量表：測量流體總量的儀表。

流量單位：t/h、kg/h、kg/s；m3/h、L/h、L/min

第三節(jié)流量檢測及儀表1.速度式流量計

以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。

2.容積式流量計

以單位時間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。

3.質(zhì)量流量計

以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。分類第三節(jié)流量檢測及儀表1、速度式流量計測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。速度法：平均流速乘以管道截面積求得流體的體積流量。測量平均流速的方法有：差壓式、電磁式、漩渦式、聲學式、熱學式、渦輪式基于速度法的流量檢測儀表有差壓式（節(jié)流式）流量計、靶式流量計、彎管流量計、轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量計、旋渦流量計、渦輪流量計、超聲流量計、堰式流量計等

第三節(jié)流量檢測及儀表差壓式又稱節(jié)流式，利用節(jié)流件前后的差壓和流速關(guān)系，通過差壓值獲得流體的流速；電磁式導電流體在磁場中運動產(chǎn)生感應電勢，感應電勢大小與流體的平均流速成正比；旋渦式流體在流動中遇到一定形狀的物體會在其周圍產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，旋渦釋放的頻率與流速成正比渦輪式流體作用在置于管道內(nèi)部的渦輪上使渦輪轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動速度在一定流速范圍內(nèi)與管道內(nèi)流體的流速成正比；聲學式

根據(jù)聲波在流體中傳播速度的變化得到流體的流速；熱學式

利用加熱體被流體的冷卻程度與流速的關(guān)系來檢測流速。

第三節(jié)流量檢測及儀表YJLB型一體化差壓式（節(jié)流式）流量計將節(jié)流裝置和差壓變送器做成一體，繼承了節(jié)流裝置的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)緊湊，成套性好，故障率低，使用安裝方便，動態(tài)特性好，提高了測量精度，可滿足各種流量測量的需要YJLB型一體化節(jié)流式流量計

第三節(jié)流量檢測及儀表靶式流量計

第三節(jié)流量檢測及儀表90度彎管流量計

第三節(jié)流量檢測及儀表2、容積式流量計以單位時間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表容積法受流體流動狀態(tài)影響較小，適用于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。如：橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、皮膜式流量計、活塞式流量計等LC橢圓齒輪流量計第三節(jié)流量檢測及儀表3、質(zhì)量流量計質(zhì)量流量計是直接測量流體流過的質(zhì)量。具有精度不受流體的溫度、壓力、密度、粘度等變化影響的優(yōu)點直接法：直接測量質(zhì)量流量。科里奧利力式流量計、量熱式流量計、陀螺式流量計、角動量式流量計等。間接法：測出體積流量和密度，經(jīng)過計算得到主要有壓力溫度補償式質(zhì)量流量計SITRANSFC科里奧利力質(zhì)量流量計第三節(jié)流量檢測及儀表二、差壓式流量計差壓式流量計又稱節(jié)流式流量計，是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。

組成：通常是由能將被測流量轉(zhuǎn)換成壓差信號的節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對應的流量值顯示出來的差壓計以及顯示儀表所組成。第三節(jié)流量檢測及儀表差壓式流量傳感器流量測量系統(tǒng)第三節(jié)流量檢測及儀表1、節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式（1）節(jié)流現(xiàn)象流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，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)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。節(jié)流裝置是流量敏感檢測元件，是安裝在流體管道中的阻力元件。節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置。第三節(jié)流量檢測及儀表1、節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式（1）節(jié)流現(xiàn)象節(jié)流件是使管道中的流體產(chǎn)生局部收縮的元件常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里管。其結(jié)構(gòu)形式、相對尺寸、技術(shù)要求、管道條件和安裝要求等均已標準化，故又稱標準節(jié)流元件。其中孔板最簡單又最為典型，加工制造方便，在工業(yè)生產(chǎn)過程中常被采用。

第三節(jié)流量檢測及儀表標準節(jié)流元件(a)孔板；(b)噴嘴；(c)文丘里管測量原理

在管道中流動的流體具有動能和靜壓能，在一定條件下這兩種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換，再加上阻力損失，若沒有外加能量時，參加轉(zhuǎn)換的能量總和不變。用節(jié)流元件測量流量時，流體流過節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓力差Δp(Δp=p1-p2)，且流過的流量越大，節(jié)流裝置前后的壓差也越大，流量與壓差之間存在一定關(guān)系，這就是差壓式流量傳感器測量原理。第三節(jié)流量檢測及儀表第三節(jié)流量檢測及儀表孔板裝置及壓力、流速分布圖第三節(jié)流量檢測及儀表流體在管道截面Ⅰ前，以一定的流速v1流動，此時靜壓力為p1′。在接近節(jié)流裝置時，由于遇到節(jié)流裝置的阻擋，使靠近管壁處的流體靜壓力升高，并且比管道中心處的壓力大，在節(jié)流裝置入口端面處產(chǎn)生一徑向壓差。這一徑向壓差使流體產(chǎn)生徑向附加速度，使靠近管壁處的流體質(zhì)點流向與管道中心軸線相傾斜，形成了流束的收縮運動。由于慣性作用，流速的最小截面并不在孔板的孔處，而是經(jīng)過孔板后繼續(xù)收縮，到截面Ⅱ處達到最小，流速最大，達到v2。隨后流速又逐漸擴大，至截面Ⅲ后完全復原，流速降低到原來的數(shù)值，即v3

=v1

。

第三節(jié)流量檢測及儀表節(jié)流裝置前后靜壓力的變化：在Ⅰ截面，流體具有靜壓力p1′；到達截面Ⅱ，流速增加到最大值，靜壓力降低到最小值p2′

；而后隨著流束的恢復而逐漸恢復。由于在孔板的端面處，使流體形成局部渦流，要消耗一部分能量，同時流體流經(jīng)孔板時，要克服摩擦力，故流體的靜壓力不能恢復到原來的數(shù)值p1′

，產(chǎn)生了壓力損失δp=p1′-p3′。節(jié)流裝置前流體壓力較高，稱為正壓，以“+”表示；節(jié)流裝置后流體壓力較低，稱為負壓，以“－”表示。壓差大小與流量有關(guān)。取壓點的問題截面Ⅱ變化第三節(jié)流量檢測及儀表（2）流量基本方程式

流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導而得的。

對于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過節(jié)流元件時，由于壓力變化必然會引起密度ρ的改變，即ρ1≠ρ2，這時在公式中應引入體積膨脹系數(shù)ε，可壓縮性流體體積膨脹系數(shù)ε小于1，如果是不可壓縮性流體，則ε=1。流量方程式為第三節(jié)流量檢測及儀表流量公式中α是流量系數(shù)與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、孔口與管道截面積之比m、流體流動狀態(tài)（Re）、孔口邊緣銳度及管道條件等因素有關(guān)。標準節(jié)流裝置，α值可直接從手冊中查出ε是膨脹校正系數(shù)，與孔板前后壓力的相對變化量、介質(zhì)的等熵指數(shù)、孔口與管道截面積之比等因素有關(guān)F0是節(jié)流裝置的開孔截面積。Δp是節(jié)流裝置前后實際測得的壓力差。ρ1是節(jié)流裝置前的流體密度。要知道流量與壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于α的取值第三節(jié)流量檢測及儀表

節(jié)流裝置設(shè)計計算時，針對特定條件，選擇一個α值進行計算；結(jié)果只能應用于一定條件，條件改變不能套用。如小負荷設(shè)計不能用于大負荷由流量基本方程式可以看出：被測流量與差壓Δp的平方根成正比。對于直接配用差壓計顯示流量時，流量標尺是非線性的起始密，后來變疏，測下限誤差大為了得到線性刻度，可加開方運算電路或加開方器。如帶有開方運算，變送器的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。顯示儀表則顯示流量的大小。第三節(jié)流量檢測及儀表2、標準節(jié)流裝置國內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標準化，并稱為“標準節(jié)流裝置”。標準節(jié)流裝置按照規(guī)定的技術(shù)要求和試驗數(shù)據(jù)來設(shè)計、加工、安裝，無需檢測和標定，可以直接投產(chǎn)使用，并可保證流量測量的精度。

標準化的具體內(nèi)容包括節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。第三節(jié)流量檢測及儀表2、標準節(jié)流裝置圖3-19孔板斷面示意圖如左圖，標準孔板對尺寸和公差、粗糙度等都有詳細規(guī)定。舉例其中：d／D應在0.2～0.8之間；最小孔徑應不小于12.5mm；直孔部分的厚度h＝（0.005～0.02）D；總厚度H＜0.05D；錐面的斜角α＝30°～45°等等，需要時可參閱設(shè)計手冊。第三節(jié)流量檢測及儀表舉例標準孔板采用角接取壓法和法蘭取壓法標準噴嘴為角接取壓法。

我國規(guī)定標準節(jié)流裝置取壓方法角接取壓法法蘭取壓法角接取壓法指在孔板（或噴嘴）前后兩端面與管壁的夾角處取壓。通過環(huán)室或單獨鉆孔結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)1—管道法蘭；2—環(huán)室；3—孔板；4—夾緊環(huán)第三節(jié)流量檢測及儀表孔板：環(huán)室取壓工作壓力≤6.4MPa，D在50~520mm；單獨鉆孔取壓≤2.5MPa，D在50~1000mm。特點：環(huán)室取