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1、,流量检测方法及仪表,流量测量技术和仪表的应用领域,工业生产过程,能源计量,一次能源（煤炭、原油、瓦斯气、石油气、天然气）,二次能源（电力、焦炭、煤气、成品油、液化石油气、蒸汽）及含能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等,生物技术,交通运输,环保工程,空气污染(烟废气排放 )、水污染,管道输送,流量检测方法及仪表,流量检测方法及仪表,应用容积法检测流量（椭圆齿轮流量计） 应用动、静压能转换原理检测流量（差压式流量计) 应用改变流通面积的方法检测流量(转子流量计) 应用电磁感应原理检测流量(电磁流量计) 应用有规则的漩涡剥离现象测量流体流量(漩涡流量计) 应用叶轮的转动测流量(涡轮流量计) 质量流
2、量计的测量方法(直接式和间接式的测量),本节主要内容,流量检测的基本概念,累积体积流量,流量计量对在一定通道内流动流体的流量进行测量。,累积质量流量,流量测量的任务： 根据测量目的，被测流体的种类、状态、测量场所等条件，研究各种相应的测量方法，并保证流量值的正确传递。,体积流量的测量方法,（1）容积法： 在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不断地进行度量，以排出流体固定容积数来计算流量。 椭圆齿轮流量计、旋转活塞式流量计和刮板流量计。 受流体的流动状态影响小，适用于测量高粘度、低雷诺数的流体。,（2）速度法： 这种方法是先测出管道内的平均流速，再乘以管道截面积求得流体的体积流量。 较宽的使
3、用条件，可用于各种工况下的流体的流量检测，利用平均流速计算流量，管路条件的影响大，流动产生涡流以及截面上流速分布不对称等都会给测量带来误差。,质量流量的测量方法,（1）直接法： 利用检测元件，使输出信号直接反映质量流量。 利用孔板和定量泵组合实现的差压式检测方法； 利用同轴双涡轮组合的角动量式检测方法； 应用麦纳斯效应的检测方法 基于科里奥利力效应的检测方法。 （2）间接法： 用两个检测元件分别测出两个相应参数，通过运算间接获取流体的质量流量。 qv2检测元件和检测元件的组合； qv检测元件和检测元件的组合； qv2检测元件和qv检测元件的组合。,差压式流量计,测量对象：流体方面，单相、混相、
4、洁净、脏污； 工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温； 管径方面：从几毫米到几米； 流动条件：亚音速流、临界流、脉动流,基于流体流动的节流原理,利用流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的;历史悠久、技术成熟、应用最广泛。,节流式特点： 结构简单、使用寿命长，适应能力强， 几乎能测量各种工况下的流量。,差压式流量计,孔板,引压管,差压计,差压式流量计组成,节流装置：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与流量成开方关系。 引压导管：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送器。 差压变送器：产生的差压转换为标准电信号（4-20mA）。,差压式流量计分类表,应用动压能和静压能转换的原理检测
5、流量,节流元件附近流速和压力分布情况,检测原理,当流体流经管道内的节流件时，流速将在节流件处形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。 流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的大小。 基础：流体连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）。 压差影响因素： 流量、节流装置形式、管道内流体的物理性质（密度、粘度）,流量基本方程式,根据流体力学的伯努力方程和流体的连续性方程，可以推导出流量与压差之间的流量方程式，即 体积流量,质量流量,式中 流量系数 节流装置的结构形式、取压方式、节流装置开孔直径、流 体流动状态（雷诺数）及管道条件等因素有关。
6、对于标准节流装置，值可直接从有关手册中查出。 流束膨胀系数 F0节流装置的开孔截面积 流体密度 节流装置前后实际测得的压力差,流量与压力差的平方根成正比,标准节流元件,标准孔板,结构简单，安装方便，适合大流量的测量,标准喷嘴,标准文丘里管,结构复杂，压力损失比孔板小,把流体流过阻力件使流束收缩造成压力变化的过程称节流过程，其中的阻力件称为节流件。,环室取压 单独钻孔取压 法兰取压 标准喷嘴取压方式 标准孔板的几种取压方式,取压方式,取压方式：角接取压法孔板或喷嘴前后两端面与管壁的夹处取压 （标准孔板） 法兰取压法,选用考虑要点,安装条件方面,流件前后有必要直管段长度,引压管线,仪表性能方面 (
7、1) 精确度、重复性、线性度、流量范围 压力损失,流体特性方面 流体物性参数的确定 (2)流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等,环境条件方面,节流式流量计的使用特点和要求,标准孔板应用广泛，它具有结构简单、安装方便的特点，适用于大流量的测量。 孔板测量的压损大，当不允许有较大的管道压损时，便不宜采用。在一般场合下，仍采用孔板为多。 标准喷嘴和标准文丘里管的压力损失较孔板为小，但结构比较复杂，不易加工。 标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50mm，雷诺数在104105以上的流体； 流体应当清洁，充满全部管道，不发生相变； 为保证流体在节流装置前后为稳定的流动状态，在节流装置的上、下游必须配置一定长度
8、的直管段（与管径、节流件的开孔面积以及管路上的弯头数都有关系） 节流装置经过长时间的使用，会因物理磨损或者化学腐蚀，造成几何形状和尺寸的变化，从而引起测量误差，因此需要及时检查和维修，必要时更换新的节流装置,节流式流量计误差产生的原因,实际工况与设计要求不符，如：温度、压力、湿度以及相应的流体重度、粘度、雷诺数等参数数值发生变化，则会造成较大的误差。为了消除这种误差，必须按新工艺重新设计计算，或加以必要的修正。 节流装置安装不正确节流装置安装不正确，在安装时，特别要注意节流装置的安装方向。 在使用中，要保持节流装置的清洁。如在节流装置处防止有沉淀、结焦、堵塞等现象。 节流装置的磨损，应注意日常
9、检查、维修，必要时应换用新的孔板。 导压管安装不正确，或有诸塞、渗漏现象，,差压变送器的安装,三个方面的内容： 取压口的选择 引压管的安装 变送器本身的安装,差压变送器取压口的选择,液体、气体、蒸汽？,被测介质为液体时，取压口应位于管道下半部与管道水平线成045角内，目的是保证引压管内没有气泡，两根引压管内液柱产生的附加压力可以相互抵消； 问：能否从底部引出？为什么？,被测介质为气体时，取压口应位于管道上半部与管道垂直中心线成045角内，其目的时为了保证引压管中不积聚和滞留液体。,被测介质为蒸汽时，取压口应位于管道上半部与管道水平线成045角内。最常见的接法是从管道水平位置接出，并分别安装凝液
10、罐，这样两根引压管内部都充满冷凝液，而且液位高度相同。,差压变送器引压管的安装,引压管应按最短距离敷设，引压管的弯曲处应该是均匀的圆角，曲率半径一般不小于引压管外径的10倍。引压管的管路应保持垂直，或者与水平线之间不小于1:10的倾斜度，必要时要加装气体、凝液、微粒收集器等设备，并定期排除收集物。,引压管内径与引压管长度,差压变送器本身的安装,差压变送器通常必须安装切断阀1、2和平衡阀3，构成三阀组,差压变送器是用来测量差压的，但如果正、负引压管上的两个切断阀不能同时打开或者关闭时，就会造成差压变送器单向受很大的静压力，有时会使仪表产生附加误差，严重时会使仪表损坏。 为了防止差压计单向受很大的
11、静压力，必须正确使用平衡阀。 在启用差压变送器时，应先开平衡阀3，使正、负压室连通，受压相同，然后再打开切断阀1、2，最后再关闭平衡阀3，变送器即可投入运行。 差压变送器需要停用检修时，应先打开平衡阀，然后再关闭切断阀1、2。 当切断阀1、2关闭，平衡阀3打开时，即可以对仪表进行零点校验。,节流式流量计误差产生的原因,孔板本身原因：,直角边缘不锐利,测量值偏小,d太大,测量值偏小,h太大,测量值偏大,安装不好，孔板弯曲,可大可小,要使仪表的指示值与通过管道的实际流量相符，必须做到以下几点： （1）差压变送器的压差和显示仪表的流量标尺有若干种规格，选择时应与节流装置孔径匹配。 （2）在测量蒸汽和
12、气体流量时，常遇到工作条件的密度与设计时的密度c不相同，这时必须对示数进行修正。 （3）显示仪表刻度通常是线性的，测量值（差压信号）要经过开方运算进行线性化处理后再送显示仪表。 （4）节流装置应正确安装。 （5）接至差压变送器的压差应该与节流装置前后压差相一致，这就需要正确安装差压信号管路。,转子流量计,在工业生产中经常遇到小流量的测量，因其流体的流速低，这就要求测量仪表有较高的灵敏度，才能保证一定的精度。转子流量计特别适宜于测量管径50mm以下管道的流量，测量的流量可小到每小时几升。,孔板流量计：,节流面积不变,流量变化,压差发生变化,转子流量计：,压差不变,流量变化,节流面积发生变化,转子
13、流量计主要由两个部分组成： 一是由下往上逐渐扩大的锥形管（通常用透明玻璃制成） 二是放在锥形管内可自由运动的转子。,电远传式转子流量计,LZD系列电远传式转子流量计,（1）功能：远传显示,（2）组成：流量测量变送部分 + 电动显示部分,差动变压器的结构与原理,组成：铁芯，骨架，初级线圈(绕在骨架的内层，同相串联)，次级线圈(绕在骨架的外层，反相串联)。,图3-10 差动变压器结构,差动变压器是将铁芯的位移量x转变为不平衡电势u,差动变送器的原理,3流量测量原理,Q=0时， 铁芯处于中间位置,e1=e2，e12=0,e3=e4，e34=0,uab=e12 - e34=0,放大器无电势输入，则可逆
14、电机不动。 Q示0,Q0时，T1 铁芯上移.,流量修正,由于转子流量计在生产的时候，是在工业基准状态（20，0.10133Mpa）下用水或空气进行刻度的。如果工作状态不同，必须对流量指示值按照实际被测介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行修正。,液体流量测量时的修正,如果某转子流量计的转子高度为h，如果介质为20的水，则流量qv0与h的关系满足：,式中：qv0为用水标定时的流量刻度 w为水的密度,如果介质不是20的水，则流量qvf与h的关系满足：,qvf和f分别为被测介质的实际流量和密度,如果被测介质的粘度和水的粘度相差不大，可以近似认为是常数，则有,刻度流量,实际流量,修正系数,用一个用
15、水标定的转子流量计来测量苯的流量，流量计的读数为28 m3/h，已知转子密度为7920 kg/m3的不锈钢，苯的密度为0.831 kg/L，求苯的实际流量是多少？,例,已知：w=1 kg/L，f=0.831 kg/L，t=7.92 kg/L， QN =28 m3/h，代入修正公式式可得：,解,所以苯的实际流量是31.08m3/h。,气体流量测量时的修正,假设实际被测气体的密度为f， 因此被测流体流量Qf与指示值Q0的关系是：,于是有修正公式,温度单位是绝对温标，压力为绝对压力。 （P0=1.0133105Pa，T0=293K） 0 空气标准状态密度（1.293kg/m3） f 被测介质标准状态
16、密度 Q0 显示流量 Qf实际流量（标准状态）,某厂用转子流量温度为27,表压为0.16MPa的空气流量,问转子流量计读数为38Nm3/h时,空气的实际流量是多少?,例,已知：Q0=38Nm3/h，p1=0.16+0.10133=0.26133MPa,T1=27+273=300K，T0=293K,p0=0.10133MPa,1=2=1.293kg/Nm3,解,所以苯的实际流量是60Nm3/h,转子流量计用来测量水蒸汽流量时,若将蒸汽流量换算为水流量时,可用公式:,(3) 蒸汽流量测量时的换算,若已知某饱和蒸汽(温度不超过200)流量值时,可从上式换算成相应的水流量值,然后按转子流量计选择合适口径的仪表,转子流量计的特点,流量计结构简单，使用方便，工作可靠，仪表前直管段长度要求不高； 流量计的基本误
