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1、第一章第一章 测量仪表测量仪表第三节 流量测量 第四节 液位测量 第五节 温度测量第一章第一章测量仪表测量仪表第一章第一章测量仪表测量仪表2智能电磁式流量计涡街流量计第一章第一章测量仪表测量仪表3电传远式转子流量计SF14转子流量计第一章第一章测量仪表测量仪表4GPI-GM系列椭圆齿轮流量计 一、概述一、概述 流量通常是指单位时间内流经管道某截面的流体的数量，也就是所谓的流量通常是指单位时间内流经管道某截面的流体的数量，也就是所谓的瞬时流量瞬时流量；在某一段时间内流过流体的总和，称为在某一段时间内流过流体的总和，称为总量总量或或累积流量累积流量。 体积流量体积流量以体积表示的瞬时流量用以体积表
2、示的瞬时流量用 q qv v 表示，单位为表示，单位为 m m3 3/s /s 以体积表示的累积流量用以体积表示的累积流量用 Q Qv v 表示，单位为表示，单位为 m m3 3质量流量质量流量以质量表示的瞬时流量用以质量表示的瞬时流量用 q qm m 表示，单位为表示，单位为 kg/skg/s以质量表示的累积流量用以质量表示的累积流量用 Q Qm m 表示，单位为表示，单位为 kg kg 标态下的体积流量标态下的体积流量由于气体是可压缩的，流体的体积会受工况的影响，为了便于由于气体是可压缩的，流体的体积会受工况的影响，为了便于比较，工程上通常把工作状态下测得的体积流量换算成标准状比较，工程上
3、通常把工作状态下测得的体积流量换算成标准状态（温度为态（温度为2020，压力为一个标准大气压）下的体积流量。，压力为一个标准大气压）下的体积流量。标准状态下的体积流量用标准状态下的体积流量用q qvnvn表示，单位为表示，单位为NmNm3 3/s /s。 第一章第一章测量仪表测量仪表流量检测的主要方法和分类流量检测的主要方法和分类 流量检测方法有很多，就测量原理而言，可以分为流量检测方法有很多，就测量原理而言，可以分为直接测量法直接测量法和和间接测量法间接测量法两类。两类。直接测量法可以直接测量出管道中的体积流量或质量流量直接测量法可以直接测量出管道中的体积流量或质量流量间接测量法则是通过测量
4、出流体的间接测量法则是通过测量出流体的( (平均平均) )流速，结合管道的截面流速，结合管道的截面积、流体的密度及工作状态等参数计算得出。积、流体的密度及工作状态等参数计算得出。除了椭圆齿轮流量计直接测量体积流量、科里奥利力质量流量除了椭圆齿轮流量计直接测量体积流量、科里奥利力质量流量计之外，计之外，其它均基于间接法来流量测量其它均基于间接法来流量测量第一章第一章测量仪表测量仪表二、二、 节流式流量计节流式流量计节流式流量计节流式流量计也称为也称为差压式流量计差压式流量计，它是目前工业生产过程中流，它是目前工业生产过程中流量测量最成熟、最常用的方法之一。量测量最成熟、最常用的方法之一。如果在管
5、道中安置一个固定的阻力件，它的中间开一个比管道截如果在管道中安置一个固定的阻力件，它的中间开一个比管道截面小的孔，当流体流过该阻力件时，由于流体流束的收缩而使流速加面小的孔，当流体流过该阻力件时，由于流体流束的收缩而使流速加快、静压力降低，其结果是在阻力件前后产生一个较大的压差。快、静压力降低，其结果是在阻力件前后产生一个较大的压差。压差的大小与流体流速的大小有关，流速愈大，差压也愈大，因压差的大小与流体流速的大小有关，流速愈大，差压也愈大，因 此只要测出差压就可以推算出流速，进而可以计算出流体的流量。此只要测出差压就可以推算出流速，进而可以计算出流体的流量。 第一章第一章测量仪表测量仪表(a
6、) 标准孔板(b) 喷嘴(c) 文丘里管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元件。程，其中的阻力件称为节流元件。作为流量检测用的节流元件有标准的和特殊的两种。作为流量检测用的节流元件有标准的和特殊的两种。标准节流元件包括标准节流元件包括标准孔板标准孔板、标准喷嘴标准喷嘴和和标准文丘里管标准文丘里管。对于标准化的节流元件，在设计计算时都有统一标准的规定对于标准化的节流元件，在设计计算时都有统一标准的规定、要求和计算所需的有关数据及程序，可直接按照标准制造；安、要求和计算所需的有关数据及程序，可直接按照标准
7、制造；安装和使用时不必进行标定。装和使用时不必进行标定。特殊节流元件主要用于特殊介质或特殊工况条件的流量检测特殊节流元件主要用于特殊介质或特殊工况条件的流量检测，它必须用实验方法单独标定。，它必须用实验方法单独标定。相比而言，标准孔板制作最简单，使用也最以泛，以下只介绍标准孔板。相比而言，标准孔板制作最简单，使用也最以泛，以下只介绍标准孔板。第一章第一章测量仪表测量仪表第一章第一章测量仪表测量仪表9节流装置节流孔板后取压管 前取压管流体通过节流孔 板时，流速加快 ，后取压管处的 压力减小。1231 1、节流原理节流原理 流动流体的能量有两种形式：静压能和动能。流体由于有压力而具有静压能，又由流
8、动流体的能量有两种形式：静压能和动能。流体由于有压力而具有静压能，又由于有流动速度而具有动能，这两种形式的能量在一定条件下是可以相互转化的。于有流动速度而具有动能，这两种形式的能量在一定条件下是可以相互转化的。 流速静压第一章第一章测量仪表测量仪表2 2、流量方程流量方程 123流速静压根据流体力学中的伯努利方程，可以推导得根据流体力学中的伯努利方程，可以推导得出节流式流量计的流量方程，也就是差压和出节流式流量计的流量方程，也就是差压和流量之间的定量关系式：流量之间的定量关系式： 为流量系数为流量系数 为可膨胀性系数为可膨胀性系数A A0 0为节流元件的开孔面积为节流元件的开孔面积 为节流装置
9、前的流体密度为节流装置前的流体密度PP节流装置前后实际测得的压差节流装置前后实际测得的压差 主要与节流装置的主要与节流装置的型式型式、取压方式取压方式、流体的流动状态流体的流动状态（如雷诺数）和（如雷诺数）和管道条件管道条件等因素有关。因此，是一个影响因等因素有关。因此，是一个影响因素复杂的综合性参数，也是节流式流量计能否准确测量流量的关键所在，雷诺数大于某一数值（界限雷诺数）时，素复杂的综合性参数，也是节流式流量计能否准确测量流量的关键所在，雷诺数大于某一数值（界限雷诺数）时，值可认为是一常数。对于标准节流装置，可以从有关手册中查出；对于非标准节流装置，其值要由实验方法确定值可认为是一常数。
10、对于标准节流装置，可以从有关手册中查出；对于非标准节流装置，其值要由实验方法确定。 可膨胀性系数用来校正流体的可压缩性，它与节流元件前后压力的相对变化量、流体的等熵指数等因素有关，其可膨胀性系数用来校正流体的可压缩性，它与节流元件前后压力的相对变化量、流体的等熵指数等因素有关，其取值范围小于等于取值范围小于等于1 1。对于不可压缩性流体，。对于不可压缩性流体，1 1；对于可压缩性流体，则对于可压缩性流体，则1 1。应用时可以查阅有关手册而得应用时可以查阅有关手册而得第一章第一章测量仪表测量仪表12要准确测量出截面、处的 压力有困难，因为产生最低静压 力p2的截面的位置随着流速 的不同会改变。因
11、此是在孔板前 后的管壁上选择两个固定的取压 点，来测量流体在节流装置前后 的压力变化。因而所测得的压差 与流量之间的关系，与测压点及 测压方式的选择是紧密相关的。图3-18 孔板装置及 压力、流速分布图注意注意3 3、标准节流元件标准节流元件( (孔板孔板) ) 节流装置包括节流装置包括节流元件节流元件、取压装置取压装置和和符合要求的前后直管段符合要求的前后直管段标准节流装置标准节流装置是指节流元件、取压装置都标准化，前后直管是指节流元件、取压装置都标准化，前后直管 段符合规定要求，可以直接投入使用段符合规定要求，可以直接投入使用 标准孔板，要求：标准孔板，要求：d/D d/D 应在应在0.2
12、0.20.750.75之间之间d d不小于不小于12.5mm12.5mm直孔厚度直孔厚度h h应在应在0.005D0.005D到到0.02D0.02D之间之间孔板的总厚度孔板的总厚度H H应在应在h h和和0.05D0.05D之间之间圆锥面的斜角圆锥面的斜角应在应在30304545之间之间标准喷嘴和标准文丘里管的结构参数的规定也可以查标准喷嘴和标准文丘里管的结构参数的规定也可以查阅相关的设计手册。阅相关的设计手册。 有有手册可手册可 查，不要查，不要 求记求记第一章第一章测量仪表测量仪表第一章第一章测量仪表测量仪表14标准节流装置组成。前后直管段取压装置节流元件4 4、标准取压方式标准取压方式
13、 国家规定标准的取压方式有国家规定标准的取压方式有角接取压角接取压和和法兰取压法兰取压。 角接取压角接取压环隙取压单独钻孔取压夹持环流体角接取压的两个取压口分别位于孔板上下端面与管壁的夹角处角接取压的两个取压口分别位于孔板上下端面与管壁的夹角处取压口可以是取压口可以是环室取压环室取压口和口和单钻孔取压单钻孔取压口口环室取压环室取压利用左右对称的两个环室把孔板夹在中间，通常利用左右对称的两个环室把孔板夹在中间，通常 要求环隙在整个圆周上穿通管道，或者每个夹持环应至少要求环隙在整个圆周上穿通管道，或者每个夹持环应至少 有四个开孔与管道内部连通，每个开孔的中心线彼此互成有四个开孔与管道内部连通，每个
14、开孔的中心线彼此互成 等角度，再利用导压管把孔板上下游的压力分别引出等角度，再利用导压管把孔板上下游的压力分别引出当采用当采用单钻孔取压单钻孔取压时，取压口的轴线应尽可能以时，取压口的轴线应尽可能以9090与与 管道轴线相交管道轴线相交环室宽度和单钻孔取压口的直径环室宽度和单钻孔取压口的直径 a a 通常在通常在4 410mm10mm之间之间显然，环室取压由于环室的均压作用，便于测出孔板显然，环室取压由于环室的均压作用，便于测出孔板 两端的平稳差压，能得到较好的测量精度，但是夹持环两端的平稳差压，能得到较好的测量精度，但是夹持环 的加工制造和安装要求严格。当管径的加工制造和安装要求严格。当管径
15、D D500mm500mm时，一般时，一般 采用单独钻孔取压。采用单独钻孔取压。 化工仪表及自动化化工仪表及自动化法兰取压法兰取压法兰取压装置是由一对带有取压口的法兰组成法兰取压装置是由一对带有取压口的法兰组成 取压口轴线距离孔板上、下端面均为（取压口轴线距离孔板上、下端面均为（25.40.825.40.8）mmmm第一章第一章测量仪表测量仪表1管道法兰；2环室；3孔板；4夹紧环第一章第一章测量仪表测量仪表17法兰取压的取压孔轴线 与孔板上下游两侧端面 的距离各25.40.8mm。角接取压的取压孔位于孔 板或喷嘴上下游两侧端面 处。5 5、节流式流量计的安装节流式流量计的安装 原理总结：原理总
16、结：节流装置引压管差压变送器显示仪表/控制器在各种标准的节流装置中以标准孔板的应用最为广泛，它具有结构简单、安装使用方便的特点，适用于大在各种标准的节流装置中以标准孔板的应用最为广泛，它具有结构简单、安装使用方便的特点，适用于大流量的测量。孔板的最大流量的测量。孔板的最大缺点缺点是流体流经节流元件后压力损失较大，当工艺管路不允许有较大的压力损失是流体流经节流元件后压力损失较大，当工艺管路不允许有较大的压力损失时，一般不宜选用孔板流量计。标准喷嘴和标准文丘里管的压力损失较小，但结构比较复杂，不易加工。时，一般不宜选用孔板流量计。标准喷嘴和标准文丘里管的压力损失较小，但结构比较复杂，不易加工。虽然节流式流量计的应用非常广泛，但是如果使用不当往往会
