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1、化工仪表及自动化化工仪表及自动化1流量测量流量测量流量检测的主要方法和分类流量检测的主要方法和分类 节流式流量计节流式流量计 转子流量计转子流量计 电磁流量计电磁流量计 涡轮流量计涡轮流量计 漩涡流量计漩涡流量计 容积式流量计容积式流量计 其它流量检测方法其它流量检测方法 超声波式流量检测超声波式流量检测 质量流量检测方法质量流量检测方法 化工仪表及自动化化工仪表及自动化2几个概念几个概念 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，
2、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
3、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。 化工仪表及自动化化工仪表及自动化31 1 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
4、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，其它均基于间接法来流量测量计之外，其它均基于间接法来流量测量化工仪表及自动化化工仪表及自动化42 2 节流式流量计节流式流量计 (a) 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
5、的过程称节流过程，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。其中的阻力件称为节流件。标准节流件包括标准节流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。对于标准化的节流件，在设计计算时都有统一标准的规定、要求对于标准化的节流件，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；安装和使和计算所需的有关数据及程序，可直接按照标准制造；安装和使用时不必进行标定。用时不必进行标定。特殊节流件主要用于特殊介质或特殊工况条件的流量检测，它必特殊节流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
6、独标定。须用实验方法单独标定。化工仪表及自动化化工仪表及自动化5123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。 流速静压化工仪表及自动化化工仪表及自动化6流量方程流量方程 123流速静压化工仪表及自动化化工仪表及自动化7标准节流件标准节流件( (孔板孔板) ) 节流装置包括节流装置包括节流件节流件、取压装置取压装置和和符合要求的前后直管
7、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件、取压装置都标准化，前后直管段是指节流件、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0.20.20.750.75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
8、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 求记求记化工仪表及自动化化工仪表及自动化8标准取压方式标准取压方式 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、法兰取压法兰取压和和D DD/2D/2取压取压。 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隙取压环隙取压口和口和单独钻孔取压单独钻孔取压口口环隙取压环隙取压利用左右对称的两个环室把孔板夹在中间，通常要求利用左右对称的两
9、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有四个开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等角度，再利孔与管道内部连通，每个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用导压管把孔板上下游的压力分别引出当采用当采用单独钻孔取压单独钻孔取压时，取压口的轴线应尽可能以时，取压口的轴线应尽可能以9090与管道轴与管道轴 线相交线相交环隙宽度和单独钻孔取压口的直径环隙宽度和单独钻孔取压口的直径 a a 通常在通常在4 41010mmmm之间之间显然，环隙取压由于环室的均压作用，便于测出
10、孔板两端显然，环隙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，但是夹持环的加工制造的平稳差压，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。当管径和安装要求严格。当管径D D500mm500mm时，一般采用单独钻孔取压时，一般采用单独钻孔取压 。 化工仪表及自动化化工仪表及自动化9法兰取压和法兰取压和D DD/2D/2取压取压 法兰取压装置是由一对带有取压口法兰取压装置是由一对带有取压口的法兰组成的法兰组成取压口轴线距离孔板上、下端面取压口轴线距离孔板上、下端面 均为均为25.425.4mmmm（1 1英寸）英寸）l1l2法兰取压D DD/2D/2
11、取压装置是设有取压口的管段，上、下游取压口轴线取压装置是设有取压口的管段，上、下游取压口轴线 与孔板上游端面的距离分为与孔板上游端面的距离分为D D和和D/2D/2（D D为管道的直径）为管道的直径） l1(D)l2(D/2)DD/2取压化工仪表及自动化化工仪表及自动化10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。孔板的最大缺点是流体单、安装使用方便的特点，适用于大流量的测量。
12、孔板的最大缺点是流体流经节流件后压力损失较大，当工艺管路不允许有较大的压力损失时，一流经节流件后压力损失较大，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。构比较复杂，不易加工。流体在管道中正常流动（流体在管道中正常流动（v v、p p）节流件使流体收束，流速增大，压力降低节流件使流体收束，流速增大，压力降低节流件前后出现节流件前后出现“压差压差”“压差压差”与流量有关与流量有关再采用差压变送器，将差压信号转换为统一的标准信号，便于显示及控制再采用差压变
13、送器，将差压信号转换为统一的标准信号，便于显示及控制 化工仪表及自动化化工仪表及自动化11节流式流量计的使用特点和要求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，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适用于大流量的测量。 孔板测量的压损大孔板测量的压损大，当不允许有较大的管道压损时，便不宜采用。在一般场合下，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。，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
14、加工。 标准节流装置仅适用于测量标准节流装置仅适用于测量管道直径大于管道直径大于5050mmmm，雷诺数在雷诺数在10104 410105 5以上的流体以上的流体； 流体应当清洁，充满全部管道，不发生相变流体应当清洁，充满全部管道，不发生相变； 为为保证流体在节流装置前后为稳定的流动状态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，在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管段（与管径、节流件的开孔面积以及管路上的弯头数都有关系）一定长度的直管段（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节
15、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置 化工仪表及自动化化工仪表及自动化12节流式流量计误差产生的原因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、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。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。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、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。堵塞等现象。 节流装置的磨损，应注意日常检查、维修，必要时应换用新的孔板。节流装置的磨损，应注意日常检查、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，导压管安装不正确，或有诸塞、渗漏现象，化工仪表及自动化化工仪表及
