流量检测仪表讲稿.ppt
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1、关于流量检测仪表第一页,讲稿共四十六页哦4.1 流量概述流量概述总总(流流)量量或累积流量:在某一段时间内流过管道横截面的流体的总和或累积流量:在某一段时间内流过管道横截面的流体的总和。它是瞬时流量对时间的积分或积累。它是瞬时流量对时间的积分或积累。流量流量:是指单位时间内流过管道或特定通道横截面的流体数量,:是指单位时间内流过管道或特定通道横截面的流体数量,称为瞬时称为瞬时(平均平均)流量。有流量。有体积流量体积流量和和质量流量质量流量之分。之分。(1)体积流量体积流量qv 单位时间内通过某截面的流体的体积,单位时间内通过某截面的流体的体积,单位为单位为m3/s。根据定义,体积流量可用下式表
2、示:。根据定义,体积流量可用下式表示:AvdAvq式中,式中,v为截面为截面A中某一面积元中某一面积元dA上的流速。上的流速。hm/3sm/3hL/常用单位有:第二页,讲稿共四十六页哦 (2)质量流量质量流量qm 单位时间内通过某截面的流体的质量,单位时间内通过某截面的流体的质量,单位单位为为kg/s。根据定义,质量流量可用下式表示:。根据定义,质量流量可用下式表示:AmdAvq则有 qm=qv=vA hKg/ht/sKg/单位有:(3)流体总量流体总量 即瞬时流量对时间的积分,称之流体总量。即瞬时流量对时间的积分,称之流体总量。vtmtQq dtMq dt 用来测量流量的仪表统称为用来测量流
3、量的仪表统称为流量计流量计。测量。测量总量的仪表称为流体计量表或总量的仪表称为流体计量表或总量表总量表。第三页,讲稿共四十六页哦 流量仪表的分类流量仪表的分类 速度式速度式:速度式流量传感器大多是通过测量流体在管路内已知速度式流量传感器大多是通过测量流体在管路内已知截面流过的流速大小来实现流量测量的。截面流过的流速大小来实现流量测量的。容积式容积式:容积式流量传感器是根据已知容积的容室在单位时间容积式流量传感器是根据已知容积的容室在单位时间内所排出流体的次数来测量流体的瞬时流量和总量的。内所排出流体的次数来测量流体的瞬时流量和总量的。括 板 式 流量 计椭 圆 齿 轮流 量 计腰 轮 流 量计
4、活 塞 式流 量 计容 积 式 计 量 表如:如:差压式、电磁式、涡轮式、涡街式、超声波式差压式、电磁式、涡轮式、涡街式、超声波式 质量式:质量式:直接法:科里奥利质量流量计、热式直接法:科里奥利质量流量计、热式间接法:温度、压力自动补偿式质量流量测量系统、间接法:温度、压力自动补偿式质量流量测量系统、体积流量和密度计组合式质量流量测量系统体积流量和密度计组合式质量流量测量系统第四页,讲稿共四十六页哦 利用管路内的节流元件,改变流束流动状态利用管路内的节流元件,改变流束流动状态,通过测量节流件前通过测量节流件前、后压力差来实现确定流量。、后压力差来实现确定流量。4.24.2差差 压压 式式 流
5、流 量量 计计节流装置:是把被测流体的流量转换成压差信号主要由节流装置和差压计(或差压变送器)。主要由节流装置和差压计(或差压变送器)。差压计:则对压差信号进行测量并显示测量值常用的节流元件:孔板、喷嘴、文丘里管。(a)(b)(c)高压低压入口部分渐缩部分喉部渐扩部分(a)(b)(c)高 压低 压入 口 部分渐 缩 部分喉 部渐 扩 部 分(b)喷嘴(a)(b)(c)高压低压入口部分渐缩部分喉部渐扩部分(c)文丘里管(a)孔板第五页,讲稿共四十六页哦差压式流量传感器流量测量系统差压式流量传感器流量测量系统 节流装置或差压流量传感器差压计或差压变送器被测流量qapp差压信号管路cb差压(流量)p
6、(q)pq第六页,讲稿共四十六页哦节流件前后流速和压力分布情况节流件前后流速和压力分布情况p能量形式的转换能量形式的转换截面截面A和节流件开孔和节流件开孔截面截面A0的流体量相同的流体量相同截面截面A的速度的速度v1截面截面A的速度的速度v2v2 v1动压能和静压能发生变化动压能和静压能发生变化能量守恒定律能量守恒定律孔板前后出现了静压差孔板前后出现了静压差静压差静压差流速和流量流速和流量第七页,讲稿共四十六页哦在国家标准规定的使用极限范围内在国家标准规定的使用极限范围内,根据该标准所提供的数据和要求进根据该标准所提供的数据和要求进行设计、制造和安装使用的节流件行设计、制造和安装使用的节流件,
7、称为标准节流装置称为标准节流装置 文丘利管压力损失文丘利管压力损失最小,而孔板压力最小,而孔板压力损失最大。损失最大。文丘利管文丘利管孔板孔板 喷嘴喷嘴第八页,讲稿共四十六页哦差压式流量计是通过测量节流件前后压力差p来实现流量测量的,而压力差 p的值与取压孔位置和取压方式紧密相关。节流装置的取压方式有以下5种。取取 压压 方式方式标准取压装置是国家标形中规定的两种取压装置,即角接取压装置标准取压装置是国家标形中规定的两种取压装置,即角接取压装置和法兰取压装置。其中和法兰取压装置。其中角接取压适用于孔板和喷嘴,而法兰取压仅角接取压适用于孔板和喷嘴,而法兰取压仅用于孔板。用于孔板。节流装置的取压方
8、式节流装置的取压方式1-1角接取压;角接取压;2-2法兰取压;法兰取压;3-3径距取压;径距取压;4-4缩流取压;缩流取压;5-5管接取压。管接取压。第九页,讲稿共四十六页哦(1)角接取压角接取压:上下游取压管上下游取压管位于孔板位于孔板(或喷嘴或喷嘴)的的前后端面处前后端面处。角接取压。角接取压包括单独钻孔和环室取压。如图包括单独钻孔和环室取压。如图6-5中中ll位置。位置。第十页,讲稿共四十六页哦(2)法兰取压:法兰取压:上下游侧取压孔上下游侧取压孔的轴线至孔板上、下游侧端面之间的距的轴线至孔板上、下游侧端面之间的距离均为离均为25.40.8mm(1inch)。取压孔开在孔板上下游侧的法兰
9、上如图。取压孔开在孔板上下游侧的法兰上如图6-5中中22位置位置法兰取压法兰取压第十一页,讲稿共四十六页哦(5)管接取压:上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为2.5Dm,下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离为8Dm如图中的55位置该方法使用很少(4)理论取压:上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为l Dm0.1Dm,下游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离因 值不同而异。该距离理论上就是流束收缩到最小截面的距离。如图中的44位置。(3)径距取压:上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为1Dm0.1Dm,下游侧取压孔的轴线至孔极下游端面的距离为0.5Dm。如图37中的3.3位置(Dm管道直
10、径)第十二页,讲稿共四十六页哦流束最小截面在流束最小截面在-截面处。截面处。对于不可压缩的理想流体,节流件前后的对于不可压缩的理想流体,节流件前后的流体密度相等流体密度相等(1=2=)。当忽略压头损失。当忽略压头损失 时,根据伯努利方时,根据伯努利方程,在两截面程,在两截面、处管中心流体的能量方程为:处管中心流体的能量方程为:4.2.2 差压式流量计工作原理差压式流量计工作原理222211)2/()2/(VPVP设设-截面时管中心的流速为截面时管中心的流速为v1,静压为,静压为 ,密度为,密度为1,-截面时管中心的流速为截面时管中心的流速为v2、静压为、静压为 ,密度为,密度为2,1p2p假定
11、流体的流速是均匀一致的,则由上式可得假定流体的流速是均匀一致的,则由上式可得:)(/2(212122PPVV(1)(2)第十三页,讲稿共四十六页哦由于流体流动的连续性,由于流体流动的连续性,则则 A1V1=A2V2 A1为-截面的流通面积;A2为-截面流束的流通面积。(3)被测流体的体积流量被测流体的体积流量 为:QPAVAQdd21422令421/PAQd2流量系数与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。41CCE第十四页,讲稿共四十六页哦356421qp2p3p1节流装置;2压力信号管路;3差压变送器;4电流信号传输线;5开方器;6显示
12、仪表PQ 配用差压计显示流量时,流量标尺是非线性的。配用差压流量变送器时,变送器的输出电流就与流量成线性关系。差压流量计上限的系列有:差压流量计上限的系列有:1.0、1.25、1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、6.3、8.010 n第十五页,讲稿共四十六页哦4.2.3标准节流装置的使用条件 流体必须充满流体必须充满圆管圆管,连续地流过管道。只适于测量圆形截面管道内,连续地流过管道。只适于测量圆形截面管道内的流体的流体,流束应与管轴流束应与管轴平行平行,不得有旋转流或旋涡。在进行流量测量时,不得有旋转流或旋涡。在进行流量测量时,管管道内流体的流动应是道内流体的流动应是稳定稳定的。的
13、。流体流量基本上不随时间而变化流体流量基本上不随时间而变化,或者变化是非常或者变化是非常缓慢缓慢的。的。流体可以是可压缩的气体或不可压缩的流体;但流体可以是可压缩的气体或不可压缩的流体;但不适于脉动流与临不适于脉动流与临界流。界流。流体必须是牛顿流体流体必须是牛顿流体,在物理学和热力学上是在物理学和热力学上是单相的单相的,均匀的或者均匀的或者可认为是单相的可认为是单相的,且流经节流装置时不发生相变。且流经节流装置时不发生相变。节流装置的制造和使用条件超出国家标准的极限时节流装置的制造和使用条件超出国家标准的极限时,必须标定必须标定后才能安装使用。后才能安装使用。第十六页,讲稿共四十六页哦4.2
14、.4 标准节流装置的安装 阻力件的存在,将会严重扰乱流束的分布状态,引起流出系数阻力件的存在,将会严重扰乱流束的分布状态,引起流出系数C C的变化。因此在节流件上下游侧都必须有足够长度的直管段。的变化。因此在节流件上下游侧都必须有足够长度的直管段。L0213局部阻力局部阻力件件 1、2上游侧只有一个局部阻力件上游侧只有一个局部阻力件1,则直管段就只需,则直管段就只需 L1及及L2第十七页,讲稿共四十六页哦4.2.5 使用节流装置应注意的问题使用节流装置应注意的问题 1)被测流体参数的变化被测流体参数的变化 当流体参数偏离不大时,对流量方程式中系数当流体参数偏离不大时,对流量方程式中系数 、C、
15、d的影响小的影响小,可只考虑密度的变化。在相同的压差下,密度变化的修正公式为:可只考虑密度的变化。在相同的压差下,密度变化的修正公式为:2112/QQ 1212/MM或1Q1M2Q2M12式中:式中:和和-设计条件下的流体体积流量和质量流量,即流量计的设计条件下的流体体积流量和质量流量,即流量计的显示值显示值;和和-实际使用条件下的流体体积流量和质量流量实际使用条件下的流体体积流量和质量流量,实际值实际值;和和-设计条件下和实际使用条件下的流体密度。设计条件下和实际使用条件下的流体密度。第十八页,讲稿共四十六页哦对于一般气体,修正公式为对于一般气体,修正公式为122112/TPTPQQ 211
16、212/TPTPMM 或 21PP、21TT、式中式中:设计条件和使用条件下的设计条件和使用条件下的气体绝对压力气体绝对压力;设计条件下的设计条件下的气体绝对温度气体绝对温度:第十九页,讲稿共四十六页哦例例1:有一节流式流量计,用于测量水蒸汽流量,设计时的水蒸汽密:有一节流式流量计,用于测量水蒸汽流量,设计时的水蒸汽密度为度为=8.93kg/m3。但实际使用时被测介质的压力下降,使实际密度减小。但实际使用时被测介质的压力下降,使实际密度减小为为=8.12kg/m3。试求当流量计的读数为。试求当流量计的读数为8.5kg/s时,实际流量是多少时,实际流量是多少?由于密度的变化使流量指示值产生的相对
17、误差为多少?由于密度的变化使流量指示值产生的相对误差为多少?解:当密度变化时,实际流量可按下式求得:解:当密度变化时,实际流量可按下式求得:105.893.812.85.81212MMkg/s相对误差为:相对误差为:%6.4%1005.8105.85.8%100121MMM第二十页,讲稿共四十六页哦4.3.1 工作原理工作原理当被测流体垂直于磁力线方向流动而切当被测流体垂直于磁力线方向流动而切割磁力线时,如图所示,割磁力线时,如图所示,根据右手定则根据右手定则,在与流体流向和磁力线垂直方向上产,在与流体流向和磁力线垂直方向上产生感应电势生感应电势Ex(伏)为(伏)为:Ex=BDV10-8,V
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