化工测量仪表-ppt课件(流量).ppt
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1、2022-6-61第三篇第三篇 流量测量流量测量概概 述述第一章第一章容积式流量计容积式流量计第二章第二章 节流式流量计节流式流量计第三章第三章 动压式流量计动压式流量计第四章第四章 变面积式流量计变面积式流量计第五章第五章 流体振动式流量计流体振动式流量计第六章第六章 其它流量计其它流量计第七章第七章 质量流量计质量流量计本本 篇篇 小小 结结2022-6-62概概 述述流量流量流经管道(或设备)某一截面的流体数量。流经管道(或设备)某一截面的流体数量。一、瞬时流量一、瞬时流量1.1.体积流量体积流量 单位时间流过某一有效截面的流体体积。单位时间流过某一有效截面的流体体积。qv = uA 2
2、.2.质量流量质量流量 单位时间流经某一有效截面的流体质量。单位时间流经某一有效截面的流体质量。qm = qv= uAm3/h、L/ht/h、kg/h二、累积流量二、累积流量( (总量总量) )tvdtqQ0总tmdtqM0总 m3、L、t、kg返回返回下一页下一页单位时间内流经某一有效截面的流体数量。单位时间内流经某一有效截面的流体数量。某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。2022-6-63按测量原理分类方法如图按测量原理分类方法如图3-0-13-0-1、2 2所示。所示。返回上一页 下一页2022-6-64三、气体体积流量计量三、气体体积流量计量
3、物理标准状态:物理标准状态: 0 ,0.101325MPa工业标准状态:工业标准状态:20,0.101325MPa qv00 = qv2020由理想气体定律:由理想气体定律:RTMP9318. 015.29315.273200020TTqv0 = 0.9318 qv20上一页返回2022-6-65(1)流速的分类 低流速:小于1m/s 普通流速:25m/s 高流速:大于10m/s(2)管道的分类 小管径:450mm 中管径:50150mm 大管径:150mm以上(3)流量的分类 微流量:小于60l/h 小流量:60l/h20m3/h 一般流量:20100m3/h 大流量:100m3/h以上20
4、22-6-66第一章第一章 容积式流量计容积式流量计返回第一节第一节 测量原理测量原理第二节第二节 容积式流量计的特性容积式流量计的特性第三节第三节 容积式流量计的容积式流量计的 选型、选型、安装、使用安装、使用2022-6-67 容积式流量计主要用来测量不含固体杂质的液体,如油类、冷凝液、树脂和液态食品等粘稠流体的流量对于高粘度介质的流量,其他流量计很难测量,而容积式流量计却能精确测量,精度可达0.2%。常用的容积式流量计有椭圆齿轮流量计、腰轮(罗茨)流量计、活塞式流量计、刮板式流量计、圆盘式流量计、湿式气体流量计及皮囊式流量计可用来测量气体流量。2022-6-68第一节第一节 测量原理测量
5、原理 经测量元件将流体连续不断地分割成经测量元件将流体连续不断地分割成固定体积的单元流固定体积的单元流体体,根据测量元件的动作次数得到总量。即,根据测量元件的动作次数得到总量。即容积分界法容积分界法。 0kNVvq V V0 0 固定体积固定体积; ;N N 测量元件的转数测量元件的转数; ;k k 与流量计结构有关的系数。与流量计结构有关的系数。返回转子式容积流量计转子式容积流量计刮板式容积流量计刮板式容积流量计活塞式容积流量计活塞式容积流量计其他:膜式、湿式其他:膜式、湿式2022-6-69返回一、转子式容积流量计一、转子式容积流量计(根据转子的不同根据转子的不同)(2420abRNNVq
6、v返回1、椭圆齿轮流量计(用在小管径)、椭圆齿轮流量计(用在小管径)椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计下一页 适合中、小流量测量,测量范围为适合中、小流量测量,测量范围为3 3l540 M3/h, , 口径口径为为1010250mm250mm。可测液体,可测液体,准确度准确度0.20.2 0.50.5 。图图a位置,位置,P1 P2 ,A为主动轮,为主动轮,B为从动轮;为从动轮;图图b位置位置,A、B均为主动轮;均为主动轮;图图c位置位置,B为主动轮,为主动轮,A为从动轮;为从动轮;2022-6-610 允许微小颗粒通过,测量范围允许微小颗粒通过,测量范围0.12500 m3h;口径;口径为为165
7、00mm。可测液体或气体。可测液体或气体。体积大、笨重,维修不便,压损较大,运行中有震动。体积大、笨重,维修不便,压损较大,运行中有震动。返回上一页 下一页准确度可达准确度可达0.10.1 0.50.5 ,可作为标准流量计。,可作为标准流量计。2、腰轮流量计(中、大管径)、腰轮流量计(中、大管径)2022-6-6113 3、双转子流量计、双转子流量计返回上一页在压差作用下,三齿转子与四齿转子产生旋转运动,被在压差作用下,三齿转子与四齿转子产生旋转运动,被测流体被分割成测流体被分割成“螺旋状液块螺旋状液块”体积,随转子转动经计数体积,随转子转动经计数后排出计量室。后排出计量室。 因为安装于两转子
8、轴上齿轮的啮合转动使转子之间始终因为安装于两转子轴上齿轮的啮合转动使转子之间始终保持适当间隙,则转子能平稳同步转动。保持适当间隙,则转子能平稳同步转动。 适用适用:-29232、动力粘度、动力粘度1000mPaS的大流量的大流量(142000M3/h,口径,口径40400mm,一般在,一般在80口径、口径、40M3/h以上以上使用)使用)液体计量,准确度为液体计量,准确度为0.1、0.2、0.5级。级。下一页2022-6-6124 4、螺杆流量计、螺杆流量计适用液体计量。动力粘度适用液体计量。动力粘度0.60.6200200mPaS、1.21.2250 250 M3/h流量范围,口径流量范围,
9、口径4040150mm150mm,准确度为,准确度为0.20.2、0.50.5级。级。返回上一页2022-6-613二、刮板式容积流量计二、刮板式容积流量计(比转子式精度高) 东北管线返回1 1、凸轮式刮板流量计、凸轮式刮板流量计(长输管线原油)下一页2022-6-6142 2、凹线式刮板流量计、凹线式刮板流量计返回3 3、弹性刮板流量计、弹性刮板流量计上一页2022-6-615三、活塞式容积流量计三、活塞式容积流量计(长输管线上没有)返回2022-6-616第三节第三节 流量计的选型、流量计的选型、 安装和使用安装和使用返回流量计的选型流量计的选型流量计的安装和使用流量计的安装和使用2022
10、-6-617一、流量计的选型一、流量计的选型返回一般一般 qcom= 50 80%qmax 1. 根据被测介质的性质根据被测介质的性质 (气、液体,腐蚀性、粘度等)和气、液体,腐蚀性、粘度等)和工作条件(温度、压力等)选择流量计的材质和类型;工作条件(温度、压力等)选择流量计的材质和类型;对于原油、高温水或化学液体,一般用不锈钢材质;原油的石油产品对于原油、高温水或化学液体,一般用不锈钢材质;原油的石油产品用铸钢、铸铁;轻微腐蚀的介质采用铜合金。用铸钢、铸铁;轻微腐蚀的介质采用铜合金。 500平方平方mm/s 运动粘度运动粘度 米平方秒、毫米平方秒米平方秒、毫米平方秒 动力粘度动力粘度 帕斯卡
11、每秒、毫帕每秒帕斯卡每秒、毫帕每秒低于一定黏度,测量不准确。低于一定黏度,测量不准确。 2. 流量范围的选择流量范围的选择 根据被测流量大小(不是按管根据被测流量大小(不是按管径)径), 选择流量计的测量范围和量程比选择流量计的测量范围和量程比;2022-6-6183.压力和温度压力和温度温度升高,若超过使用温度,热膨胀,卡死温度升高,若超过使用温度,热膨胀,卡死 实测最大流量为上限流量的实测最大流量为上限流量的80,留有余量,延长仪表的使,留有余量,延长仪表的使用寿命。用寿命。基本产品(不是耐高温的)一般基本产品(不是耐高温的)一般120,6.4MP。厂家会根据使用材料的不同给出使用温度。厂
12、家会根据使用材料的不同给出使用温度。2022-6-619二、容积式流量计的安装和使用二、容积式流量计的安装和使用返回1. 可水平或垂直(大口径不宜)安装,要设旁路;可水平或垂直(大口径不宜)安装,要设旁路;2.流量计前须加装过滤器,不需直管段流量计前须加装过滤器,不需直管段;扫除介质中杂质,要求单相介质;扫除介质中杂质,要求单相介质;过滤器底部有排污阀,定期打开排污过滤器底部有排污阀,定期打开排污。3.气液两相流体,入口前应安装消气器进行气液分离气液两相流体,入口前应安装消气器进行气液分离;介质为液体,加装消气器;气体,加水吸收器。介质为液体,加装消气器;气体,加水吸收器。4. 注意流向正确注
13、意流向正确;5. 安装之前,管线应清扫。(安装之前,管线应清扫。(新安装的和维修以后的管线新安装的和维修以后的管线)因为容积式流量计要求介质清洁,有杂质易卡死,尤其因为容积式流量计要求介质清洁,有杂质易卡死,尤其是转子式的。是转子式的。蒸汽扫线时,严禁经过表体。蒸汽扫线时,严禁经过表体。2022-6-620容积式流量计一般都是体积比较大,比较笨重,安装在水平容积式流量计一般都是体积比较大,比较笨重,安装在水平管线上。管线上。过滤器、集气器,安装在流量计的上游。过滤器、集气器,安装在流量计的上游。检修时打开旁路,生产不停。但走旁路时流量不能测了,现在很多检修时打开旁路,生产不停。但走旁路时流量不
14、能测了,现在很多用计量撬,几路并联,不影响测量。用计量撬,几路并联,不影响测量。2022-6-621少数口径较小的也允许安装少数口径较小的也允许安装在垂直管线上,在垂直管线上,流向从下往上,流向从下往上,且安装在旁路管,且安装在旁路管,防止主管道上杂质进入流量防止主管道上杂质进入流量计。计。2022-6-6226.定期维护,如过滤器的情况定期维护,如过滤器的情况 由于介质的不同,可能定期清洗前发生堵塞。由于介质的不同,可能定期清洗前发生堵塞。采取的方法:在过滤器前后安装两个压力表,当前后差压超过一定采取的方法:在过滤器前后安装两个压力表,当前后差压超过一定值时,判断是否需清洗。值时,判断是否需
15、清洗。或者安装差压计,直接测差压或者安装差压计,直接测差压.差压正常时不会很大,在过滤器堵死时,前后差压很大,差压正常时不会很大,在过滤器堵死时,前后差压很大,则差压计超量程了,因此用差压计按理说和安装两个压力表则差压计超量程了,因此用差压计按理说和安装两个压力表同原理,但实际不保险。同原理,但实际不保险。2022-6-623第二章第二章 节流式流量计节流式流量计返回概述概述第一节第一节 测量原理测量原理第二节第二节 标准节流装置标准节流装置2022-6-624概概 述述返回一、组成一、组成1. 节流装置节流装置 (节流元件、取压装置)(节流元件、取压装置)2. 引压管路引压管路q PP差压计
16、差压计3. 差压计(差压变送器)差压计(差压变送器) 测得测得P二、流量计设计标准二、流量计设计标准原用标准:原用标准:GB2624 81现用标准:现用标准:GB/T2624 93流量测量节流装置的设计安装和使用流量测量节流装置的设计安装和使用 国家仪器仪表工业总局上海自动化仪表研究所国家仪器仪表工业总局上海自动化仪表研究所2022-6-625第一节第一节 测量原理测量原理测量原理测量原理 流量方程流量方程返回2022-6-626一、测量原理一、测量原理返回动压能(流速)与静压能(压动压能(流速)与静压能(压力)转换的原理。力)转换的原理。 流体流经节流元件将流体流经节流元件将q P ,通过测
17、量通过测量P来进行流量测量。来进行流量测量。流体流经节流元件压力变化流体流经节流元件压力变化2022-6-627)(2)/(112142ppDduD 管道直径;管道直径;d 节流元件开孔直径。节流元件开孔直径。据质量流量的定义,令据质量流量的定义,令 Dd /21ppppdqmi241124二、流量方程二、流量方程下一页返回22212122pupu对理想流体,由能量守恒方程:对理想流体,由能量守恒方程:根据流体连续性方程可得根据流体连续性方程可得21(3-2-7)1. 1. 不可压缩流体不可压缩流体(一)(一)理论方程理论方程2022-6-628能量守恒(能量守恒(伯努力)方程:伯努力)方程:
18、 222211211212pupu 等熵指数。等熵指数。 1 1211111242pu2. 2. 可压缩流体可压缩流体下一页上一页返回1242411pdqmi经整理得:经整理得:(3-2-12) (3-2-15)流体密度与压力的关系:流体密度与压力的关系:常数p21124421)1 ()11)(1(可膨胀性系数可膨胀性系数1 1 节流元节流元件前流体密度。件前流体密度。2022-6-629(二)(二)实际流量公式实际流量公式引入引入C值修正实际流量与理论流量的差异,则流量公式为:值修正实际流量与理论流量的差异,则流量公式为:下一页上一页返回124214PdqCmC流出系数流出系数。无量纲数,由
19、实验方法按下式得到:。无量纲数,由实验方法按下式得到:雷诺数雷诺数Red 临界值临界值Rek ,C趋于常数。趋于常数。 Rek 测量时必须保证流量计工作在大于测量时必须保证流量计工作在大于Rek的区域。的区域。1.1.实际流量公式实际流量公式1 1 节流元件前的流体密度节流元件前的流体密度流出系数流出系数pdCqm24124不同节流元件和不同取压方式其不同节流元件和不同取压方式其C C值不同值不同。 2022-6-630同理可得体积流量实用公式:同理可得体积流量实用公式: 2. 实用流量公式实用流量公式上一页返回实际工程应用时,将流量公式采用下列形式:实际工程应用时,将流量公式采用下列形式:2
20、4103600003999. 06kg/hd mm;P Pa;1 1 kg/m3(3-2-25a)(3-2-26a)41C流量系数流量系数1241003999. 0PdCqm1241003999. 0PdCqvm3 /h2022-6-631第二节第二节 标准节流装置标准节流装置标准节流元件标准节流元件取压方式取压方式标准节流装置的管道、标准节流装置的管道、 安装和使用条件安装和使用条件压力损失压力损失返回2022-6-632一、标准节流元件一、标准节流元件1、孔板孔板2、喷嘴喷嘴3、文丘里管文丘里管返回标准节流装置:标准节流装置: 按标准条件和数据设计、加工、按标准条件和数据设计、加工、 制造
21、和制造和安装的节流装置,无需进行标定,可直接用于流量测量,安装的节流装置,无需进行标定,可直接用于流量测量,其误差不会超出规定的流量不确定度。其误差不会超出规定的流量不确定度。标准节流装置包括标准节流装置包括节流元件和取压装置节流元件和取压装置。2022-6-633返回孔板孔板2022-6-634ISA 1932喷嘴喷嘴下一页返回2022-6-635长径喷嘴长径喷嘴上一页返回2022-6-636文丘里管文丘里管下一页返回 上、下游取压口应做成单独管壁取压口形式,由均压环上、下游取压口应做成单独管壁取压口形式,由均压环将几个取压口连接起来。将几个取压口连接起来。2022-6-637文丘里喷嘴文丘
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