《流量检测与仪表》PPT课件.ppt

《《流量检测与仪表》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《流量检测与仪表》PPT课件.ppt（104页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、刘玉长刘玉长第四章第四章流量检测与仪表流量检测与仪表4.1节流式流量计节流式流量计4.2均速管流量计均速管流量计4.3电磁流量计电磁流量计4.4容积式流量计容积式流量计4.5质量流量计质量流量计4.6其它流量计其它流量计刘玉长刘玉长第四章第四章流量检测与仪表流量检测与仪表1.流量、流量、总总流量的定流量的定义义流量流量:是是单单位位时间时间内通内通过过管道某一截面的流体数量的大小。管道某一截面的流体数量的大小。总总量量(累累积积流量流量):在某一段在某一段时间时间内流内流过过管道流量的管道流量的总总和。和。流量和流量和总总量可用量可用体体积积表示表示,还还可用可用质质量量表示。表示。流量和流量

2、和总总量之量之间间的关系的关系:测测流体流量的流体流量的仪仪表叫流量表叫流量计计,测测流体流体总总量的量的仪仪表叫表叫计计量表。量表。体积流量体积流量:流体平均流速流体平均流速V与流经管道横截面积与流经管道横截面积A乘积乘积,即即Q=Av；质质量量流量流量(M)和和体体积积流量流量(Q)之之间间的关系是的关系是:M=Q-流体的密度，流体的密度，M单单位位为为kg/h；Q单单位位为为m3/h,刘玉长刘玉长2.流量流量计计的分的分类类速度式流量速度式流量计计:以以测测量流体在管道内的流速来量流体在管道内的流速来计计算流量的算流量的仪仪表。如表。如节流节流式流量式流量计计.转转子流量子流量计计.均速

3、管流量计均速管流量计.电电磁流量磁流量计计.涡轮涡轮流量流量计计等。等。容容积积式流量式流量计计:以以单单位位时间时间内所排出流体的固定容内所排出流体的固定容积积数来数来计计算流量的算流量的仪仪表。如表。如椭圆齿轮椭圆齿轮流量流量计计.活塞式流量活塞式流量计计等。等。质质量式流量量式流量计计:以以测测量流体流量流体流过过的的质质量量为为依据的流量依据的流量计计。分直接式流量分直接式流量计计和和间间接式流量接式流量计计。它具有。它具有测测量精度不受量精度不受流体的温度、流体的温度、压压力、粘度等力、粘度等变变化影响的化影响的优优点。有点。有发发展前展前途的途的仪仪表。如表。如克里奥利克里奥利质质

4、量流量量流量计计等。等。第四章第四章流量检测与仪表流量检测与仪表刘玉长刘玉长工作原理工作原理:基于流体流动的基于流体流动的节流原理节流原理,利用流体流经节流利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量的测量。装置时产生的压力差而实现流量的测量。(节流面积不变节流面积不变,差压变化反映流量的大小。差压变化反映流量的大小。)组成组成:节流装置、差压计节流装置、差压计(差压变送器差压变送器)、显示仪表。、显示仪表。4.1节流式节流式(差压式差压式)流量计流量计节流装置组成节流装置组成:节流件、取压装置和符合要求的直管段。节流件、取压装置和符合要求的直管段。节流现象节流现象:流体在流经节流装置的管道时

5、流体在流经节流装置的管道时,在节流装置前后在节流装置前后的管壁处的管壁处,流体的静压力产生差异的现象。流体的静压力产生差异的现象。节流式流量计特点节流式流量计特点:结构简单结构简单,性能稳定性能稳定,使用维护方便使用维护方便,且有一部分已标准化且有一部分已标准化,是目前应用最多的一种流量计。是目前应用最多的一种流量计。节流件节流件:使管道中的流体产生局部收缩的元件。使管道中的流体产生局部收缩的元件。标准节流件标准节流件如如孔板、喷嘴和文丘里管孔板、喷嘴和文丘里管等。等。节流装置节流装置变送器变送器显示装置显示装置压差压差 p标准信号标准信号Q刘玉长刘玉长4.1节流式节流式(差压式差压式)流量计

6、流量计标准节流件孔板、喷嘴及文丘里管标准节流件孔板、喷嘴及文丘里管。如下图所示。如下图所示。(b)喷嘴喷嘴(c)文丘里管文丘里管(a)孔孔板板刘玉长刘玉长以孔板为例说明以孔板为例说明节流现象节流现象,如下图所示：如下图所示：流动的流体具有能量流动的流体具有能量,即即静压能和动能静压能和动能。流体由于有。流体由于有压力压力而具有而具有静压能静压能;由于流体有流动由于流体有流动速度速度而具有而具有动能动能。两者。两者在一定的条件下可相互转化在一定的条件下可相互转化,但能量是守恒的。但能量是守恒的。取压装置取压装置孔孔板板-4.1.1节流装置测量原理节流装置测量原理刘玉长刘玉长(1)不可压缩流体不可

7、压缩流体的流量基本方程的流量基本方程(2)节流前后流体的密度保持不变。当忽略压头损失节流前后流体的密度保持不变。当忽略压头损失p时时,(3)由柏努里方程可得：由柏努里方程可得：流体流经节流孔前流体流经节流孔前后的流态变化后的流态变化4.1.1节流装置测量原理节流装置测量原理由流体流动连续性方程：由流体流动连续性方程：A1v1=A2v2(3)设流束收缩系数设流束收缩系数:=A2/Ad,直径比直径比:=d/D;则则Ad/A1=d2/D2=2(3)式整理得式整理得:v1=2 v2(4)由式由式(4)代入式代入式(2)得：得：刘玉长刘玉长因因压头损失和流速不均匀压头损失和流速不均匀,则则pp,加修正系

8、数加修正系数。4.1.1节流装置测量原理节流装置测量原理则体积流量则体积流量Q为为:-流量系数流量系数,与节流件的类型、取压方式、直径比及与节流件的类型、取压方式、直径比及雷诺数等因素有关雷诺数等因素有关,须由实验确定。须由实验确定。(1)不可压缩流体的流量基本方程不可压缩流体的流量基本方程流出系数流出系数渐渐近速度系数近速度系数刘玉长刘玉长对空气对空气.煤气煤气.水蒸汽等可压缩流体水蒸汽等可压缩流体,流经节流装置前后的流经节流装置前后的流体密度流体密度会发生会发生变化变化,故引入膨胀系数故引入膨胀系数,则可压缩流体的则可压缩流体的流量基本方程为：流量基本方程为：4.1.1节流装置测量原理节流

9、装置测量原理(2)可压缩流体的流量基本方程可压缩流体的流量基本方程(3)节流装置测量原理节流装置测量原理:流量方程中流量方程中,当当C.E.Ad.为已为已知时知时,则流量与压差的平方根成比例。则流量与压差的平方根成比例。节流装置测流量时节流装置测流量时,应在应在设计规定条件下使用设计规定条件下使用,流量方程流量方程中各系数才为常数中各系数才为常数,保证测量的准确度。如果保证测量的准确度。如果实际条件偏实际条件偏离设计值离设计值时时,会引入会引入附加误差附加误差,要做要做适当修正。适当修正。,流量标尺刻度是非均匀的。为了保流量标尺刻度是非均匀的。为了保证测量的准确证测量的准确,被测值不应接近仪表

10、的下限值。被测值不应接近仪表的下限值。刘玉长刘玉长4.1.2标准节流装置标准节流装置定义定义:国际标准国际标准ISO5167(2003)或国家标准规定的使用或国家标准规定的使用极限范围内极限范围内,根据该标准所提供的数据和要求进行设计、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装置。制造和安装使用的节流装置。分类分类:标准孔板、标准喷嘴与标准文丘里管。标准孔板、标准喷嘴与标准文丘里管。4.1.2.1标准孔板标准孔板开孔直径开孔直径d:d12.5mm,0.10=d/D孔板的厚度孔板的厚度E:eED节流孔厚度节流孔厚度eDeD锥面的斜角锥面的斜角F:30 F60 A结构形式结构形式

11、上游侧入口边缘上游侧入口边缘G应十分尖锐应十分尖锐,无毛刺无毛刺,无卷口无卷口,亦无可见的任何异常。亦无可见的任何异常。节流件开孔越小节流件开孔越小,边缘尖锐度的影响越大。边缘尖锐度的影响越大。刘玉长刘玉长取压装置应有一个取压装置应有一个上游取压孔和下游取压孔上游取压孔和下游取压孔;不同取压方不同取压方式的上式的上.下游取压孔位置不同下游取压孔位置不同,但必需符合国家标准的规定。但必需符合国家标准的规定。4.1.2.1标准孔板标准孔板B取压装置取压装置分类分类:角接取压角接取压.法兰取压法兰取压.径距取压径距取压.缩流取压缩流取压.管接取压。管接取压。节流装置的取压方式节流装置的取压方式1-1

12、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管接取压管接取压标准孔板常用角接取压法和法兰取压法。标准孔板常用角接取压法和法兰取压法。标准喷嘴采用角接取压法。标准喷嘴采用角接取压法。取压取压方式不同的孔板方式不同的孔板,取压装置的结构取压装置的结构.孔板适用范围孔板适用范围.流流出系数的实验数据及技术要求就不同出系数的实验数据及技术要求就不同,使用时应注意。使用时应注意。刘玉长刘玉长a角接取角接取压压装置装置B取压装置取压装置定义定义:从节流件上下游断面与管壁的夹从节流件上下游断面与管壁的夹角角处处取出待取出待测测的的压压力。力。分类分

13、类:单独钻取压单独钻取压.孔环室取压。孔环室取压。取压孔直径要求取压孔直径要求:对清洁流体或蒸汽对清洁流体或蒸汽,时时b0.03D;时时b。对清洁流体对清洁流体1mmb10mm;对蒸汽或液化气对蒸汽或液化气4mmb10mm对大口径的管道对大口径的管道(D400mm),通常采用单独钻孔取压。通常采用单独钻孔取压。单独钻孔取压单独钻孔取压:由前由前.后夹紧环上取出。后夹紧环上取出。4.1.2.1标准孔板标准孔板刘玉长刘玉长a角接取角接取压压装置装置B取压装置取压装置环室取压装置环室取压装置:在节流件上下游两侧安在节流件上下游两侧安装前装前.后环室后环室(夹持环夹持环),用法兰将环室用法兰将环室.节

14、流件和垫片紧固在一起。节流件和垫片紧固在一起。环室取压特点环室取压特点:压力出口面积比较广压力出口面积比较广,取出平均压差而有利提高测量准确度取出平均压差而有利提高测量准确度;但加工制造和安装复杂。但加工制造和安装复杂。环室取压装置要求环室取压装置要求:环室内径环室内径:11.04D,上下游环室长度上下游环室长度S(S)0.5D,环室厚度环室厚度f2a,连连通管直径通管直径:410mm环室横截面积环室横截面积hc50mm2。孔板上游管道的相对粗糙度应符合有关规定。孔板上游管道的相对粗糙度应符合有关规定。刘玉长刘玉长b法法兰兰取取压压装置装置标标准孔板的上下游两准孔板的上下游两侧侧均均用法用法兰

15、兰连连接接,在法兰中钻孔取压在法兰中钻孔取压。法兰取压装置法兰取压装置要求要求:取压孔的轴线至孔板上取压孔的轴线至孔板上.下游下游端面的距离端面的距离(S)=25.41mm。孔经孔经b13mm。取压孔的轴线与管道的轴线垂直取压孔的轴线与管道的轴线垂直,孔口与管内平面平齐。孔口与管内平面平齐。B取压装置取压装置刘玉长刘玉长上游取压口中心与孔板上游端面距离上游取压口中心与孔板上游端面距离为为D,但在但在DD之间之间,不用修正流出系数。下游取压口中心与孔板上游不用修正流出系数。下游取压口中心与孔板上游端端面距离为面距离为D/2,但当但当0.60,在在D之间时之间时,或当或当0.60,在在D之间时之间

16、时,都不必修正流出系数。都不必修正流出系数。B取压装置取压装置c径距取压径距取压(D与与D/2取压取压)装置装置刘玉长刘玉长国家标准规定的孔板应用条件国家标准规定的孔板应用条件角接取角接取压压或径距取或径距取压压(D与与D/2取取压压)法法兰兰取取压压d12.5mm50mmD1000mm0.100.75对对于于0.100.56,ReD5000;对对于于0.56,ReD160002ReD5000且且ReD1702D(D:mm)不同取压方式的标准孔板必须满足国家有关标准规定不同取压方式的标准孔板必须满足国家有关标准规定的条件的条件,才能正常使用。才能正常使用。B取压装置取压装置4.1.2.1标准孔

17、板标准孔板刘玉长刘玉长C角接取压标准孔板的流出系数角接取压标准孔板的流出系数C规定规定,用里德用里德-哈利斯公式计算哈利斯公式计算C值：值：若若D71.12mm,应加上应加上D/25.4)。A=(19000/ReD)；L1l1/D；L2l2/D。C=f(ReD,节流件类型节流件类型,D,)(1)角接取压时角接取压时:L1=L2=0;(2)径距取压时径距取压时:L1=1,L2；(3)法兰取压时法兰取压时:L1=L2D。刘玉长刘玉长三种取压方式孔板的可膨胀系数三种取压方式孔板的可膨胀系数可用经验公式计算：可用经验公式计算：48)1-(p2/p1)1/p1.p2上下游侧流体的绝对压力上下游侧流体的绝

18、对压力,kPa；等熵指数。等熵指数。根据空气根据空气.水蒸汽水蒸汽.天然气的试验结果得出的公式天然气的试验结果得出的公式,当当p2/p1时才实用。时才实用。D可膨胀系数可膨胀系数4.1.2.1标准孔板标准孔板E压力损失压力损失P三种取压方式孔板的压力损失可用下式近似计算：三种取压方式孔板的压力损失可用下式近似计算：刘玉长刘玉长刘玉长刘玉长(a)d(2/3)D4.1.2.2标准喷嘴标准喷嘴分类分类:ISA1932喷嘴喷嘴和长径喷嘴。和长径喷嘴。喷嘴是由圆弧形的收缩部分和圆筒形喉部组成的节流件。喷嘴是由圆弧形的收缩部分和圆筒形喉部组成的节流件。ISA1932喷嘴组成喷嘴组成:垂直于轴线平面入口部分

19、垂直于轴线平面入口部分A,两段圆弧两段圆弧曲面曲面B和和C构成的入口收缩部分构成的入口收缩部分,圆筒形喉部圆筒形喉部E与防止出口与防止出口边缘损伤的保护槽边缘损伤的保护槽F。各段曲线之间相切。各段曲线之间相切,且光滑。且光滑。要求要求:平面入口部分平面入口部分A是直径为是直径为且与旋转轴且与旋转轴(喷嘴轴线喷嘴轴线)同心同心的圆周和直径为的圆周和直径为D的管道内圆的管道内圆所限定的平面部分。所限定的平面部分。当当d=2D/3时时,A的径向宽度为零的径向宽度为零,d2D/3时时,则管内没有平面则管内没有平面A,如图如图b。刘玉长刘玉长(a)d(2/3)D4.1.2.2标准喷嘴标准喷嘴当当0.50

20、,R10.02d,R2=d/30.03d;当当0.50,R10.006d,R2=d/30.01d;要求要求:收缩部分收缩部分由组成的曲面由组成的曲面,B与与A相切相切,B圆心距圆心距A面面0.2d,距喷嘴轴线距喷嘴轴线0.75d;C与相切与相切,C圆心距圆心距A面为面为a=0.3041d,距轴线为半径距轴线为半径R1.R2分别为分别为:圆筒形喉部圆筒形喉部E直径直径d,长度。长度。保护槽保护槽F直径直径c1.06d,轴向长度轴向长度0.03d,出口出口边缘应边缘应尖尖锐锐,无毛刺无毛刺.伤伤痕痕.无明无明显显倒角。倒角。刘玉长刘玉长(a)d(2/3)D4.1.2.2标准喷嘴标准喷嘴不包括不包括

21、F的喷嘴总长度的喷嘴总长度L:当当2/3,0.50,L=0.6041d;当当2/3e2,u=e1-e20。当铁心向下移动时当铁心向下移动时,e1e2,u=e1-e20。(1).流量变送部分流量变送部分转子流量计的转子与差动变压转子流量计的转子与差动变压器的铁心连接器的铁心连接,可将流量的大小可将流量的大小转换成输出感应电势的大小。转换成输出感应电势的大小。2.电远传式转子流量计电远传式转子流量计刘玉长刘玉长(2).电动显示部分如下图电动显示部分如下图刘玉长刘玉长刘玉长刘玉长刘玉长刘玉长是非标准仪表是非标准仪表,出厂时在工业基准状态出厂时在工业基准状态(20,0.10133MPa)下用下用水水或

22、或空气空气进行标定的。当被测介质和工作状态发生进行标定的。当被测介质和工作状态发生改变改变,必须对仪表刻度进行修正。必须对仪表刻度进行修正。(1).液体流量测量时的修正液体流量测量时的修正Q1-用水标定的刻度流量用水标定的刻度流量;Q2-被测介质实际流量被测介质实际流量;3.转子流量计的指示值修正转子流量计的指示值修正刘玉长刘玉长例例1:现现用一只以水用一只以水标标定的定的转转子流量子流量计计来来测测量苯的流量量苯的流量,已知已知转转子材料子材料为为不不锈钢锈钢,S3,苯的密度苯的密度为为23。试问试问流量流量计读计读数数为时为时,苯的苯的实际实际流量是多少？流量是多少？苯的苯的实际实际流量是

23、流量是4L/s。解解:已知已知Q1=3.6L/s,求被测介质实际流量求被测介质实际流量(Q2)。刘玉长刘玉长测气体时测气体时,制造厂是在工业基准状态制造厂是在工业基准状态(293.15K,101.325kPa)下用下用空气空气进行标定的。对非空气介质在不同于上述基准进行标定的。对非空气介质在不同于上述基准状态下测量时状态下测量时,要进行修正。要进行修正。当仪表显示刻度为当仪表显示刻度为Q1,实际介质的流量为实际介质的流量为Q2,按下式修正：按下式修正：工业基准状态工业基准状态被测介质实际状被测介质实际状态态绝对温度绝对温度绝对压力绝对压力(2).气体流量测量时的修正气体流量测量时的修正刘玉长刘

24、玉长例例2:某厂用某厂用转转子流量子流量计计来来测测量温度量温度为为27,表表压为压为的空气流量的空气流量,问转问转子流量子流量计读计读数数为为38m3/h时时,空气的空气的实际实际流量是多少？流量是多少？空气的空气的实际实际流量是流量是24m3/h。解解:Q1=38Nm3/h,p1=0.101325MPa,T1=293K,p2=0.16+0.101325=0.261325MPa,T2=273+27=300K刘玉长刘玉长Q1-水流量水流量,L/h;2-蒸汽密度蒸汽密度,kg/m3;M2-蒸汽流量蒸汽流量,kg/h。(3).蒸汽流量测量时换算蒸汽流量测量时换算将蒸汽流量换算为水流量将蒸汽流量换算

25、为水流量,如转子材料为不锈钢如转子材料为不锈钢,t3,则：则：刘玉长刘玉长vTGL型型钢钢瓶流量瓶流量计计该该流量流量计计由减由减压压器和玻璃器和玻璃转转子流量子流量计计二部分二部分组组成成,当流量当流量计计配置在配置在钢钢瓶上瓶上时时,钢钢瓶中的高瓶中的高压压气气体可借助于减体可借助于减压压器和玻璃器和玻璃转转子的子的调节调节功能功能,选择选择输输出恒定的出恒定的稳稳定流量定流量,并可指示并可指示压压力和流量力和流量。刘玉长刘玉长vLZ系列金属管浮子流量系列金属管浮子流量计计具有具有结结构构简单简单、工作可靠、精度、工作可靠、精度较较高、价格合高、价格合理等特点理等特点,能耐能耐较较高的高的压压力与温度力与温度,并可并可实现电实现电远传扩远传扩大了使用范大了使用范围围。刘玉长刘玉长vLZB-()W/WB小流量玻璃小流量玻璃转转子流量子流量计计该该流量流量计计可以可以检测检测气体或液体介气体或液体介质质的小流量的小流量,具有小巧的外形具有小巧的外形,广泛用于各种分析广泛用于各种分析仪仪器器,环环境境保保护设备护设备,医医疗设备疗设备及其它科学及其它科学实验仪实验仪器配套器配套,W型型为为不不带调节阀结带调节阀结构构,WB型型带带有有调节阀结调节阀结构构