仪表培训教材流量仪表.ppt
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1、中海石油(中国)有限公司湛江分公司中海石油(中国)有限公司湛江分公司海上员工入职理论培训仪表海上员工入职理论培训仪表1 12目目 录录v流量参数流量参数v差压式流量计差压式流量计v速度式流量计速度式流量计v流体振动式流量计流体振动式流量计v质量流量计质量流量计2 23流量仪表流量仪表 概述概述 石油生产过程中所需的物料大部分是流体,这些流体石油生产过程中所需的物料大部分是流体,这些流体在某些动力设备在某些动力设备(如泵、鼓风机、压缩机等如泵、鼓风机、压缩机等)的作用下沿管的作用下沿管道密闭输送。为正确地指导生产操作,监视设备运行状况,道密闭输送。为正确地指导生产操作,监视设备运行状况,确保优质
2、高产安全低耗以及进行产品的成本经济核算,经确保优质高产安全低耗以及进行产品的成本经济核算,经常需要测量生产过程中各种介质常需要测量生产过程中各种介质(如液体、气体和蒸汽等如液体、气体和蒸汽等)的流量。它是石油生产过程中一个十分重要的测量参数。的流量。它是石油生产过程中一个十分重要的测量参数。随着自动化水平的不断提高。流量测量和控制已由原来的随着自动化水平的不断提高。流量测量和控制已由原来的保证稳定运行朝着最优化控制过渡。这样流量仪表更是成保证稳定运行朝着最优化控制过渡。这样流量仪表更是成为不可缺少的检测仪表之一。为不可缺少的检测仪表之一。3 34流量的定义流量的定义 流量是指流经管道流量是指流
3、经管道(或设备或设备)某一截面的流体数量。随某一截面的流体数量。随着工艺要求不同,它的测量又可分为瞬时流量和累积流量着工艺要求不同,它的测量又可分为瞬时流量和累积流量的测量。的测量。1)1)、瞬时流量、瞬时流量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。2)2)、累积流量、累积流量(总量总量)在某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。其总和可在某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。其总和可以用体积和质量来表示以用体积和质量来表示4 45流量测量的特点流量测量的特点()、流体的流动状态直接影响流量测量的准确度。一()、流体的流动状态直接影响流量测量的准确度。一般
4、介质的流动多为不稳定流,为保证仪表测量的准确度,般介质的流动多为不稳定流,为保证仪表测量的准确度,仪表的结构和管道布局的设计应能适应流态的变化,能够仪表的结构和管道布局的设计应能适应流态的变化,能够消除上游阻力件造成的流态扰动以及管道上界面上流速不消除上游阻力件造成的流态扰动以及管道上界面上流速不均匀分布带来的影响。均匀分布带来的影响。()、不同流体的物理和化学特性对流量仪表提出了不()、不同流体的物理和化学特性对流量仪表提出了不同的要求。如温度、压力变化大、粘度高、流体有腐蚀性、同的要求。如温度、压力变化大、粘度高、流体有腐蚀性、多相流、脏污流、等等,都对仪表提出了相应的要求。多相流、脏污流
5、、等等,都对仪表提出了相应的要求。()、被测介质状态的变化或组分变化都会引起流量测()、被测介质状态的变化或组分变化都会引起流量测量的误差。量的误差。()、介质处于流动的状态,任何接触测量的敏感元件()、介质处于流动的状态,任何接触测量的敏感元件都会干扰流动状态的变化和压力损失。都会干扰流动状态的变化和压力损失。5 56流量计的分类流量计的分类流量计的分类流量计的分类 流量测量的方法很多,其测量原理和所采用的仪表结流量测量的方法很多,其测量原理和所采用的仪表结构形式各不相同。构形式各不相同。)、差压式流量计:目前常用的节流元件有标准节流装)、差压式流量计:目前常用的节流元件有标准节流装置,如孔
6、板、文丘利管、喷嘴。置,如孔板、文丘利管、喷嘴。)、容积式流量计:椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮)、容积式流量计:椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计。板流量计。)、速度流量计:电磁流量计、涡轮流量计、超声波流)、速度流量计:电磁流量计、涡轮流量计、超声波流量计。量计。)、流体动量式流量计:如靶式流量计、浮子流量计、)、流体动量式流量计:如靶式流量计、浮子流量计、阿牛巴流量计。阿牛巴流量计。)、流体振荡式流量计:涡街流量计、旋进漩涡流量计)、流体振荡式流量计:涡街流量计、旋进漩涡流量计)、质量流量计:)、质量流量计:U U型管式流量计。型管式流量计。6 67差压式流量计主要包括两部分:差压式
7、流量计主要包括两部分:节流元件及差压计节流元件及差压计工作原理:工作原理:把节流装置装入管道中,当被测介质从节流装置中流把节流装置装入管道中,当被测介质从节流装置中流过时其局部收缩,因此其流速必定增加,即动能增加,因过时其局部收缩,因此其流速必定增加,即动能增加,因而其静压力减小,即位能减小,所以在节流装置的前后产而其静压力减小,即位能减小,所以在节流装置的前后产生一定的压力降。管道介质流量越大,介质的流速就越大,生一定的压力降。管道介质流量越大,介质的流速就越大,因而收缩时的压力降就越大。因此只要测出压降的大小就因而收缩时的压力降就越大。因此只要测出压降的大小就可以测量出介质的流量。可以测量
8、出介质的流量。差压式流量计差压式流量计7 78差压式流量计差压式流量计取压方法取压方法 节流元件产生的差压输出信号是从节流装置前后取出节流元件产生的差压输出信号是从节流装置前后取出的。不同的取样方法将直接影响输出差压值的大小。因此,的。不同的取样方法将直接影响输出差压值的大小。因此,不同的取样方法,对于同一节流装置,流量系数也不一样。不同的取样方法,对于同一节流装置,流量系数也不一样。下面介绍几种取压方法:下面介绍几种取压方法:1)1)、角接取压法、角接取压法 这种取压法是把两个取压点都靠近孔板前后两个端面,这种取压法是把两个取压点都靠近孔板前后两个端面,由于它与孔板靠的很近,带来了一些优点,
9、即在结构上易由于它与孔板靠的很近,带来了一些优点,即在结构上易于实现教均匀的环型取压;安装时直管段的要求较低,两于实现教均匀的环型取压;安装时直管段的要求较低,两个取压点之间除孔板的厚度外,没有其它管道部分,因此个取压点之间除孔板的厚度外,没有其它管道部分,因此管道的内摩擦损失也较小,取压不会因摩擦力的变化而变管道的内摩擦损失也较小,取压不会因摩擦力的变化而变化。其缺点是:对于取压点位置的选择及节流装置的安装化。其缺点是:对于取压点位置的选择及节流装置的安装要求要求很严。很严。8 89差压式流量计差压式流量计2)2)、法兰取压、法兰取压 这种取压方法,不管被测管道直径和节流装置的系数这种取压方
10、法,不管被测管道直径和节流装置的系数大小无关,取压点的位置完全一样,都位于孔板前后大小无关,取压点的位置完全一样,都位于孔板前后25.4mm25.4mm处。这种取压方法在制造和使用上都比较方便,通处。这种取压方法在制造和使用上都比较方便,通用性较强。在很多国家法兰被规定为标准取压方法。用性较强。在很多国家法兰被规定为标准取压方法。差压流量变送器的工作原理与普通的差压变送器的工差压流量变送器的工作原理与普通的差压变送器的工作原理是一样的,只是在输出之前加一个开方器。作原理是一样的,只是在输出之前加一个开方器。9 910阿牛巴阿牛巴流量计流量计阿牛巴流量计阿牛巴流量计 阿牛巴流量计检测杆是主要部分
11、:上面有四个总压孔和阿牛巴流量计检测杆是主要部分:上面有四个总压孔和一个静压孔(又称低压孔),内有总压均值管和静压引出管,一个静压孔(又称低压孔),内有总压均值管和静压引出管,总压均值管将对上游的四个总压孔检测的总压平均后传至差总压均值管将对上游的四个总压孔检测的总压平均后传至差压变送器的正压室,静压引出管将静压孔检测的静压传至差压变送器的正压室,静压引出管将静压孔检测的静压传至差压变送器的负压室,其压差与流速成比例,流量压变送器的负压室,其压差与流速成比例,流量Q=Q=管道有效管道有效截面积截面积A X A X 平均流速平均流速V V 孔板阀是中国人民解放军第孔板阀是中国人民解放军第5719
12、5719阀门分厂提供的阀门分厂提供的KGFMKGFM型孔板阀,阿牛巴型孔板阀,阿牛巴ANBANB系列由扬中机械仪表厂提供,有时须系列由扬中机械仪表厂提供,有时须对引压管进行排气或排污。对引压管进行排气或排污。101011孔板流量计实物图孔板流量计实物图 节流孔板 流量变送器 引压管111112转子流量计转子流量计 在生产和科研工作中,经常遇到小管径、低雷诺数的小在生产和科研工作中,经常遇到小管径、低雷诺数的小流量测量,而其它流量计对于小管径、小流量的测量均受到流量测量,而其它流量计对于小管径、小流量的测量均受到标准化或结构等方面的条件限制所以对较小管径的流量测标准化或结构等方面的条件限制所以对
13、较小管径的流量测量常采用转子流量计。它适用的管径范围为量常采用转子流量计。它适用的管径范围为l l150mm150mm。转子流量计的主要特点是结构简单。灵敏度高,量程比转子流量计的主要特点是结构简单。灵敏度高,量程比宽宽1010:1 1压力损失小且恒定,刻度近似线性,价格便压力损失小且恒定,刻度近似线性,价格便宜,使用维护简便等。但仪表精度受被测介质密度、粘度、宜,使用维护简便等。但仪表精度受被测介质密度、粘度、温度、压力等因素的影响,其精度一般在温度、压力等因素的影响,其精度一般在1 15 5级左右最高级左右最高可达可达1 10 0级。级。121213转子流量计转子流量计 转子流量计是利用流
14、动中的动量原理,将被测介质在流动转子流量计是利用流动中的动量原理,将被测介质在流动中产生的与流速直接有关的力变换成另一个易于输出的变量。中产生的与流速直接有关的力变换成另一个易于输出的变量。即流量的大小是靠浮子的上下位移来指示的。浮子流量计是由即流量的大小是靠浮子的上下位移来指示的。浮子流量计是由一个上粗下细的锥型管和一个能上下移动的浮子构成。锥管垂一个上粗下细的锥型管和一个能上下移动的浮子构成。锥管垂直安装,流体从下方以速度直安装,流体从下方以速度v v流经锥管,流过锥管与浮子之间流经锥管,流过锥管与浮子之间的环型空隙未了保证浮子的轴线的垂直且在锥型管的中心线上,的环型空隙未了保证浮子的轴线
15、的垂直且在锥型管的中心线上,一般在浮子的上部边缘处开有斜沟,在流体流过时,使浮子旋一般在浮子的上部边缘处开有斜沟,在流体流过时,使浮子旋转,这也是它得名转子流量计的原因。转,这也是它得名转子流量计的原因。在流体自下而上进入锥管时,浮子给流体以阻力,而流体在流体自下而上进入锥管时,浮子给流体以阻力,而流体的推动力和浮力将浮子浮动在锥管中,当浮子的重量与浮力和的推动力和浮力将浮子浮动在锥管中,当浮子的重量与浮力和流体的推动力平衡时,浮子就静止在某一位置,当被测介质的流体的推动力平衡时,浮子就静止在某一位置,当被测介质的流量增大时其流速也增大,因此其推动力也增大,浮子逐渐上流量增大时其流速也增大,因
16、此其推动力也增大,浮子逐渐上升,环型空隙也增大,使环型空隙的流速也减小,直到浮子的升,环型空隙也增大,使环型空隙的流速也减小,直到浮子的重力与浮力和推动力再次达到平衡为止。这样,就可以用浮子重力与浮力和推动力再次达到平衡为止。这样,就可以用浮子在锥管中的不同高度来反映被测介质流量的大小。在锥管中的不同高度来反映被测介质流量的大小。131314转子流量计转子流量计转子流量计示值的修正转子流量计示值的修正 转子流量计的刻度是单独标定而得到的。仪表制造厂为转子流量计的刻度是单独标定而得到的。仪表制造厂为了便于成批生产,在进行流量刻度时,是在工业标淮状态了便于成批生产,在进行流量刻度时,是在工业标淮状
17、态(20(20,一个标准大气压,一个标准大气压)下,以水或空气为介质进行刻度的。下,以水或空气为介质进行刻度的。即转子流量计的标尺刻度值,对于液体流量测量是代表工业即转子流量计的标尺刻度值,对于液体流量测量是代表工业标准状态下水的流量值,对于气体流量测量是代表工业标准标准状态下水的流量值,对于气体流量测量是代表工业标准状态下空气的流量值。所以,在实际使用时,如果被测介质状态下空气的流量值。所以,在实际使用时,如果被测介质的密度和工作状态不同,必须对流量指示值按照实际被测介的密度和工作状态不同,必须对流量指示值按照实际被测介质的密度,温度、压力等参数的具体情况进行修正。质的密度,温度、压力等参数
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