第六章 流量检测PPT讲稿.ppt
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1、第六章 流量检测第1页,共75页,编辑于2022年,星期三流量检测6.1流量检测基本概念6.2体积流量检测方法6.3质量流量检测方法6.4流量标准装置第2页,共75页,编辑于2022年,星期三瞬时流量单位时间内流体通过一定截面积的数量。体积流量用流体的体积来表示(qv),单位为m3/h。质量流量用流量的质量来表示(qm),单位为kg/h。累积流量:一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值6.1 流量检测的基本概念流量检测的基本概念累积体积流量累积质量流量流量计量对在一定通道内流动流体的流量进行测量。例:设测得流速v=10m/s,圆管道的直径D=1m,则截面积A=0.79m2,流量qV=7.9m
2、3/s。在一小时内流过的流体总量为7.9*3600=28440m3。第3页,共75页,编辑于2022年,星期三流量的国际单位是千克/秒(kg/s)、立方米/秒(m3/s)。此外,常用的还有吨/小时(t/h)、千克/小时(kg/h)、立方米/小时(m3/h)等;总量的国际单位是千克(kg)、立方米(m3)。此外,常用的总量单位还有吨(t)。流量的国际单位对于气体,密度受温度、压力变化影响较大,如在常温常压附近,温度每变化10,密度变化约为3%;压力每变化10kPa,密度约变化3%。因此在测量气体流量时,必须同时测量流体的温度和压力。为了便于比较,常将在工作状态下测得的体积流量换算成标准状态下(温
3、度为20,压力为101325Pa)的体积流量,用符号Qn表示,单位符号为Nm3/s。第4页,共75页,编辑于2022年,星期三 流量仪表的分类 可以分为体积流量测量和质量流量测量两大类。测量流量的仪表称为流量计,测量流体总量的仪表称为计量表或是总量计。从测量方法上一般可分为以下四大类:(1 1)容积式流量计)容积式流量计(2 2)差压式流量计)差压式流量计(3 3)速度式流量计)速度式流量计(4 4)质量式流量计)质量式流量计第5页,共75页,编辑于2022年,星期三6.2 体积流量检测方法体积流量检测方法(1 1)容积式流量计)容积式流量计(2 2)差压式流量计)差压式流量计(3 3)速度式
4、流量计)速度式流量计第6页,共75页,编辑于2022年,星期三容积式流量检测单位时间内所排出固定容积的数目作为测量依据 测量原理设:V0计量室的容积n转子的旋转次数则排出的流体总量根据转子的形状分为:椭圆齿轮流量计(液体型)腰轮流量计(气体型和液体)刮板式流量计(液体型)第7页,共75页,编辑于2022年,星期三椭圆齿轮型容积流量计(奥巴尔容积流量计)椭圆齿轮容积流量计直接依靠测量轮啮合,对介质的清洁要求较高,不允许有固体颗粒杂质流过流量计。计量室体积齿轮转速体积流量第8页,共75页,编辑于2022年,星期三例1:椭圆齿轮流量计的半月形空腔体积为0.5L,今要求机械齿轮每转一周跳一个字代表10
5、0L,试求传动系统的减速比。解:椭圆齿轮流量计的体积流量由题设可以得到所以减速比为:50:1第9页,共75页,编辑于2022年,星期三椭圆齿轮流量计FPP 可广泛用于石油、化工、医药卫生等部门的流量测量。椭圆齿轮流量计是直读累积式仪表,是计量流经管道内液体流量总和的容积式流量计。高粘度液体;基本误差:0.250.5;范围度:10:1;工作温度:120度;当粘度3010-3Pas时,压力损失0.04MPa,由于椭圆齿轮容积流量计直接依靠测量轮啮合,因此对介质的清洁要求较高,不允许有固体颗粒杂质流过流量计。第10页,共75页,编辑于2022年,星期三腰轮流量计(罗茨型容积流量计)腰形轮每转动一周,
6、就把转子与壳体之间所构成的具有一定容积的计量室流体的四倍体积,从流入口送到流出口。测量原理计量室体积腰轮转速体积流量第11页,共75页,编辑于2022年,星期三与椭圆齿轮型基本相同,依靠进,出口流体压力差产生运动,每旋转一周排出四份“计量空间”的流体体积量。所不同的是在腰轮上没有齿,它们不是直接相互啮合转动,而是通过按装在壳体外的传动齿轮组进行传动。比椭圆齿轮流量计明显优点是:能保持长期稳定。可测液、气体;基本误差:0.2%0.5:范围度:10:1;工作温度:120度以下;压力损失:小于0.02Pa。第12页,共75页,编辑于2022年,星期三刮板式流量计也是一种较常见的容积式流量计,流量计的
7、转子上装有两对可以径向内外滑动的刮板,转子在流量计进出口差压作用下转动,每转动一周排出四份“计量空间”的流体体积。只要测出转动次数,就可以计算出排出流体的体积量。刮板式容积流量计刮板式流量计工作原理原理:利用刮板的缩进、突出固流、排流。1.刮板 2.凸轮 3.转子第13页,共75页,编辑于2022年,星期三皮膜式家用煤气表皮膜往复一次流过一定煤气,检测往复次数可得煤气总量。精度2%;简单价廉。第14页,共75页,编辑于2022年,星期三a)型号、规格须考虑被测介质物性参数(压力、温度等)和工作状态。b)安装条件、检定c)水平、垂直;上游装过滤器,节流阀装在下游;d)注意流向标志;使用时液体充满
8、管道,工作在流量范围内;修正e)定期清洗检定。容积式流量计的安装与使用第15页,共75页,编辑于2022年,星期三差压式流量检测测量对象:流体方面,单相、混相、洁净、脏污;工作状态:常压、高压、真空、常温、高温、低温;管径方面:从几毫米到几米;流动条件:亚音速流、临界流、脉动流节流式特点:结构简单、使用寿命长,适应能力强,几乎能测量各种工况下的流量。差压式流量计 孔板引压管差压计差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是最重要的一类流量计。第16页,共75页,编辑于2022年,星期三节流式流量计
9、外形第17页,共75页,编辑于2022年,星期三气体或液体管道及涡流发生锥体第18页,共75页,编辑于2022年,星期三节流式流量计节流元件附近流速和压力分布情况检测原理当流体流经管道内的节流件时,流速将在节流件处形成局部收缩,因而流速增加,静压力降低,于是在节流件前后便产生了压差。(节流式流量计)流体流量愈大,产生的压差愈大,这样可依据压差来衡量流量的大小。基础:基础:流体连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)。压差影响因素:压差影响因素:流量、节流装置形式、管道内流体的物理性质(密度、粘度)第19页,共75页,编辑于2022年,星期三由能量守恒定律得:由流体连续性定律得:由
10、于流束在节流装置后的最小收缩面积A2,实际上很难确切地知道它的数值,因此用节流装置开孔的截面积A0来表示:称为流束的收缩系数,其大小与节流装置的类型有关。222111,ghpghprr=又第20页,共75页,编辑于2022年,星期三体积流量质量流量 式中:流量系数流束膨胀系数A0节流装置的开孔截面积流体密度节流装置前后实际测得的压力差流量与压力差的平方根成正比第21页,共75页,编辑于2022年,星期三差压式流量计组成1 1上游直管段;上游直管段;2 2一导压管;一导压管;3 3一孔板;一孔板;4 4一下游直管段;一下游直管段;5 5、7 7一连接法兰;一连接法兰;6 6一取压环室一取压环室第
11、22页,共75页,编辑于2022年,星期三 标准节流元件标准孔板结构简单,安装方便,适合大流量的测量;压力损失较大,精度低,成本低。标准喷嘴标准文丘里管压力损失较小,精度较高,成本较高 压力损失很小,精度高,成本高 第23页,共75页,编辑于2022年,星期三文丘利管压力损失最小,而孔板压力损失最大。文丘利管孔板 喷嘴第24页,共75页,编辑于2022年,星期三节流孔板后取压管孔板孔板第25页,共75页,编辑于2022年,星期三流体入口狭窄部位文丘里喷嘴文丘里喷嘴第26页,共75页,编辑于2022年,星期三文丘里喷嘴在管道中的位置前取压口 后取压口 第27页,共75页,编辑于2022年,星期三
12、取压方式环室取压单独钻孔取压法兰取压标准喷嘴取压方式标准孔板的几种取压方式第28页,共75页,编辑于2022年,星期三标准节流装置标准节流装置:标准孔板、标准喷嘴和文丘里管非标准节流装置非标准节流装置:1/4圆喷嘴、锥形入口孔板、圆缺孔板和V内锥流量计 标准取压方式:标准取压方式:(1)角接取压角接取压:上下游取压管位于孔板(或喷嘴)的前后端面处。角接取压包括单独钻孔和环室取压,如图中l-1位置。(2)法兰取压:法兰取压:上下游侧取压孔的轴线至孔板上、下游侧端面之间的距离均为25.40.8mm(1inch)。取压孔开在孔板上下游侧的法兰上,如图中2-2位置。(3)径距取压径距取压(D-D/2(
13、D-D/2取压取压):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,如图中的3-3位置(Dm管道直径)。第29页,共75页,编辑于2022年,星期三(4)理论取压理论取压:上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为lDm0.1Dm,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4-4位置。(5)管接取压管接取压: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5-5位置该方法使用很少。其他取压方式:第30页,共75页,
14、编辑于2022年,星期三节流孔板后取压管 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。导压管的配置第32页,共75页,编辑于2022年,星期三 节流装置输出的压力差是从节流装置的前后取压孔取出的。从取压孔到差压变送器的导压管的配置也应按照规定的标准安装。如果被测流体是气体,导压管应从节流装置的上方引出,以免混杂在气体中的液滴堵住取压管;如果被测流体是液体,导压管应从节流装置的下方引出,以免混杂在液体中的气体影响取压。第33页,共75页,编辑于2022年,星期三导压管配置图第34页,共75页,编辑于2022年,星期三1.应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;2
15、.应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;3.检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产 差压式流量计特点优点:缺点:(1)测量精度普遍偏低;(2)范围度窄,一般仅3:14:1;(3)现场安装条件要求高;(4)压损大(指孔板、喷嘴等)第35页,共75页,编辑于2022年,星期三标准节流装置的使用条件(1)被测介质应充满全部管道截面,并沿着内径不小于50mm的圆形管道流动;对文丘里管则其管径不应小于l00mm,亦不能大于800mm。(2)管道内的流速是稳定的,或者实际上可以认为是稳定的(当流速稳定时,在同一点的流速和压力不随时间而变化)。(3)被测介质通过节流装置时,
16、其相态不变,如液体不蒸发,过热蒸汽仍然是过热的,溶解在液体中的气体不析出等。同时是单相存在的;对于成分复杂的介质,只有其性质与单一成分的介质类似时,才能使用。(4)测量气体(蒸汽)流量时所析出的冷凝水或灰尘,或测量液体流量时所析出的气体或沉淀物,既不得聚积在管道中的节流装置附近,也不得聚积在连接管内。(5)在测量能引起节流装置堵塞的介质流量时,必须进行定期清洗(吹洗或清刷)。(6)在离开节流装置两端面2D的管道内表面上,没有任何凸出物和肉眼可见的粗糙与不平现象。节流式流量计的安装与使用条件第36页,共75页,编辑于2022年,星期三标准节流装置的安装 1、安装地点 (1)流体在节流装置前后,应
17、始终保持单相流体,蒸汽不应含水。(2)流体在节流装置前后有足够的直管段。一般孔板前为1020D,孔板后为5D,D为管道内径。2、安装前的检查(1)管道直径是否符合设计要求。(2)节流装置孑L径必须与设计相符(3)节流装置加工精度必须符合要求。(4)节流装置用的垫圈内径不得小于管径可比管径大23mm。(5)节流装置用的法兰焊接后必须与管道垂直,不得歪斜。法兰中心与管道中心应重合;焊缝必须平整光滑。(6)节流装置的管道前后,至少2倍管道直径的距离内无明显不光滑的凸块,无电、气焊的熔渣,无露出的管接头、铆钉等。(7)环室取压时,环室内径不得小于管道的直径,可比管道直径稍大。(8)孔板、环室及法兰等在
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