第三章第三節(jié)流量檢測及儀表

第三章第三節(jié)流量檢測及儀表第1頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月2.流量計的分類速度式流量計:以測量流體在管道內(nèi)的速度作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。如差壓式流量計、轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量計、渦輪流量計等。容積式流量計:

單位時間內(nèi)所排出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。如橢圓齒輪流量計、活塞式流量計等。質(zhì)量式流量計:

以測量流體流過的質(zhì)量為依據(jù)的流量計。分直接式流量計和間接式流量計。它有測量精度不受流體的溫度、壓力、粘度等變化影響的優(yōu)點。有發(fā)展前途的儀表。一、概述第2頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理: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:節(jié)流裝置、差壓計(差壓變送器)、顯示儀表。二、差壓式流量計節(jié)流裝置變送器顯示裝置壓差

p

標準信號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,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，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月以孔板為例說明節(jié)流現(xiàn)象:如下圖所示：流動的流體具有能量,即靜壓能和動能。流體由于有壓力而具有靜壓能,又由于流體有流動速度而具有動能。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，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月隨后流束又逐漸擴大,到截面Ⅲ后恢復正常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,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,形成流束的收縮運動。第5頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月節(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)流裝置測量流量的基本原理：只要測出孔板前后兩側(cè)壓差的大小,即可表示流量的大小。節(jié)流裝置前壓力高,稱為正壓,記為“+”;節(jié)流裝置后壓力低,稱為負壓,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，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月(2).流量基本方程式由流體力學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)流裝置的開孔截面積;—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).孔口截面積與管道截面積之比等因素有關(guān),應(yīng)用時可查閱手冊。但對不可壓縮的液體,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);標準節(jié)流裝置,查閱手冊。對非標準節(jié)流裝置,由實驗方法確定。在設(shè)計節(jié)流裝置時,對特定條件,選定一個值。第7頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)流裝置測量流量時,應(yīng)在設(shè)計規(guī)定的條件下使用,流量方程中各系數(shù)才能為常數(shù),保證測量的準確度。如果實際使用條件偏離設(shè)計值時,

會引入附加誤差,要做適當修正。

,流量標尺刻度是非均勻的。為了保證測量的準確,被測值不應(yīng)接近儀表的下限值。(2).流量基本方程式第8頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月(1).定義:進行設(shè)計計算時,有統(tǒng)一標準的規(guī)定、要求和計算所需要的通用化的實驗數(shù)據(jù)資料的節(jié)流裝置。如孔板、噴嘴、文丘里管等。使用時可查閱有關(guān)資料手冊。圖3-19孔板斷面示意圖標準孔板:h=0.005~0.02Dh≤H≤0.05D30≤

≤450.2≤d/D≤0.8,且d≥12.5mm2.標準節(jié)流裝置第9頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月角接取壓法:孔板(噴嘴)前后兩端面與管壁的夾角處取壓。法蘭取壓法:離開孔板上下游各1英寸處取樣。標準孔板采用角接取壓法和法蘭取壓法。標準噴嘴采用角接取壓法。角接取壓法通過環(huán)室或單獨鉆孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。2.標準節(jié)流裝置(2).標準節(jié)流裝置的取壓方式(ΔP=P1-P2)第11頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)室測量范圍:6.4MPa以下,管道直徑在50-520mm之間。單獨鉆孔測量范圍:2.5MPa以下,管道直徑50-1000mm。標準孔板的特點:測量精確,但對加工制造和安裝要求嚴。缺點是壓力損失大。標準節(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.標準節(jié)流裝置(2).標準節(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,差壓信號由導壓管引出,傳遞到相應(yīng)的差壓計,以便顯示出流量的數(shù)量。第12頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月使用不當,引起誤差(10%-20%)。要合理選型,準確設(shè)計和加工,正確安裝.維護和符合使用條件等,才能保證精度。造成測量誤差的原因：(1).被測流體工作狀態(tài)的變動,可引起測量誤差使用時被測流體工作狀態(tài)及雷諾數(shù)等參數(shù)與設(shè)計時不同,會造成較大的誤差。須重新設(shè)計,或?qū)?shù)值修正。3.差壓式流量計的測量誤差(2).節(jié)流裝置安裝不正確,可引起測量誤差安裝時,節(jié)流裝置標注的“+”號一側(cè),應(yīng)是流體的入口方向?？装鍟r,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,必要時應(yīng)換新的孔板。(4).導壓管安裝不正確,或有堵塞.滲漏現(xiàn)象可引起誤差。(5).差壓計安裝或使用不正確會引起測量誤差。第13頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月造成測量誤差的原因：導壓管安裝的要求：A.測量液體的流量時應(yīng)使兩根導壓管內(nèi)充滿同樣無氣泡的液體,即密度相同。措施如下:a.取壓點位于節(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.導壓管中應(yīng)有排氣的裝置。如差壓計只能裝在節(jié)流裝置之上時,須加裝貯氣罐,如圖(b)。第14頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月導壓管安裝的要求:B.測量氣體的流量時導壓管內(nèi)的流體密度相同,氣體中無液體,措施如下：a.取壓點應(yīng)位于節(jié)流裝置的上半部。b.導壓管最好垂直向上,至少應(yīng)有一定的傾斜度,使導壓管不滯留液體。c.如差壓計只能裝在節(jié)流裝置之下時,須加裝貯液罐和排放閥。如圖。第15頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月須解決蒸汽冷凝液的等液位問題,消除液位的高低對測量精度的影響。如圖。導壓管安裝的要求:C.測量蒸汽的流量時測量腐蝕性液體流量,須加隔離措施。第16頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月(5).差壓計安裝或使用不正確會引起測量誤差。P1+-123P2停用時:先開平衡閥3,再關(guān)切斷閥1.2。差壓計安裝:一平衡閥3和兩個切斷閥1.2,構(gòu)成三閥組。差壓計使用時:先開平衡閥3,使正負壓室壓力相等,后打開切斷閥1.2,再關(guān)平衡閥3,差壓計投入工作。零點校驗:開平衡閥3,關(guān)閉切斷閥1.2時,校驗零點。第17頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月

JYLB一體化節(jié)流式流量計

一體化節(jié)流式流量計是將節(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)備通過各種模式的通訊,構(gòu)成流量檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)除能進行壓力補償外,還可手操遷移量程等第19頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月三、轉(zhuǎn)子流量計FG1.工作原理壓降不變,利用節(jié)流面積變化來測量流量的大小。適用測小流量,管徑50mm以下管道的流量。測量的流量可小到每小時幾升。結(jié)構(gòu):由下往上逐漸擴大的錐形管和放在錐形管內(nèi)可自由運動的轉(zhuǎn)子組成。特點:結(jié)構(gòu)簡單,是一種恒壓降、變節(jié)流面積具有線性刻度的流量計。F:流體流過錐形管時轉(zhuǎn)子受到的向上力。G:轉(zhuǎn)子的重量減去流體對轉(zhuǎn)子的浮力。第20頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月三、轉(zhuǎn)子流量計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，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月將反映流量大小的轉(zhuǎn)子高度轉(zhuǎn)換為電信號,適合于遠傳,進行顯示或記錄。(1).流量變送部分:組成:差動變壓器,即鐵心、線圈及骨架組成。LZD系列電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計由流量變送和電動顯示兩部分組成。2.電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計第23頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月原理:當鐵心在中間位置時,次級線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e1、e2相等。u=e1-e2=0當鐵心向上移動時,e1>e2,

u=e1-e2>0。當鐵心向下移動時,e1<e2,

u=e1-e2<0。(1).流量變送部分轉(zhuǎn)子流量計的轉(zhuǎn)子與差動變壓器的鐵心連接,可將流量的大小轉(zhuǎn)換成輸出感應(yīng)電勢的大小。第24頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月(2).電動顯示部分如下圖····第25頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月是非標準儀表,出廠時在工業(yè)基準狀態(tài)(20℃,0.10133MPa)下用水或空氣進行標定的。當被測介質(zhì)和工作狀態(tài)發(fā)生改變,必須對儀表刻度進行修正。(1).液體流量測量時的修正Q0-用水標定的刻度流量;

Qf-被測介質(zhì)實際流量;3.轉(zhuǎn)子流量計的指示值修正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-被測介質(zhì)實際質(zhì)量流量。第28頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月例1:現(xiàn)用一只以水標定的轉(zhuǎn)子流量計來測量苯的流量,已知轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼,ρt=7.9g/cm3,苯的密度為ρf=0.83g/cm3。試問流量計讀數(shù)為3.6L/s時,苯的實際流量是多少？苯的實際流量是4L/s。解:第29頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月測氣體時,制造廠是在工業(yè)基準狀態(tài)(293K,0.10133MPa)下用空氣進行標定的。對非空氣介質(zhì)在不同于上述基準狀態(tài)下測量時,要進行修正。當儀表顯示刻度為Q0,實際介質(zhì)的流量為Q1,按下式修正：工業(yè)基準狀態(tài)被測介質(zhì)實際狀態(tài)絕對溫度絕對壓力(2).氣體流量測量時的修正第30頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月例2:某廠用轉(zhuǎn)子流量計來測量溫度為27℃,表壓為0.16MPa的空氣流量,問轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)為38Nm3/h時,空氣的實際流量是多少？空氣的實際流量是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，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月Q0-水流量,L/h;ρf-蒸汽密度,kg/m3;Mf-蒸汽流量,kg/h。(3).蒸汽流量測量時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，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月TGL型鋼瓶流量計該流量計由減壓器和玻璃轉(zhuǎn)子流量計二部分組成,當流量計配置在鋼瓶上時,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，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月LZ系列金屬管浮子流量計

具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、精度較高、價格合理等特點,能耐較高的壓力與溫度,并可實現(xiàn)電遠傳擴大了使用范圍。第34頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月

LZB-()W/WB小流量玻璃轉(zhuǎn)子流量計

該流量計可以檢測氣體或液體介質(zhì)的小流量,具有小巧的外形,廣泛用于各種分析儀器,環(huán)境保護設(shè)備,醫(yī)療設(shè)備及其它科學實驗儀器配套,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，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月LZB-()U型聚砜管流量計

由聚砜塑料精制而成,轉(zhuǎn)子材料為哈氏C或鈦,接觸被測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

第36頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共41頁，創(chuàng)作于2023年2月四、橢圓齒輪流量計1.工作原理橢圓齒輪流量計的測量部分是由兩個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量室,如圖。當流體流過橢圓齒輪流量計時,由于要克服阻力將會引起阻力損失,從而使進料口側(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。在圖(a)所示位置時,由于p1>p2,在二者產(chǎn)生的合力矩下,A輪順時針轉(zhuǎn)動,這時A輪為主動輪,B輪為從動輪。在圖(b)所示位置時,根據(jù)力的分析可知,這時A、B都為主動輪。第3