化工仪表第三讲PPT讲稿.ppt

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1、化工仪表第三讲第1页，共23页，编辑于2022年，星期五一、概述一、概述第三节第三节 流量测量及仪表流量测量及仪表流量是单位时间内流过管道某一截面的流体数量大小；流量是单位时间内流过管道某一截面的流体数量大小；流量是单位时间内流过管道某一截面的流体数量大小；流量是单位时间内流过管道某一截面的流体数量大小；所说的流量是充满圆截面管道流体（气、液）的流量。所说的流量是充满圆截面管道流体（气、液）的流量。所说的流量是充满圆截面管道流体（气、液）的流量。所说的流量是充满圆截面管道流体（气、液）的流量。流量单位流量单位：按照单位来分按照单位来分按照单位来分按照单位来分 体积流量体积流量体积流量体积流量Q

2、vQvQvQv和质量流量和质量流量Qm Qm；QvQvQvQvV V F Fm m3 3(L)/h(min)(L)/h(min)，V-V-V-V-流体的流动速度；流体的流动速度；F-F-管道内流通截面积。管道内流通截面积。管道内流通截面积。管道内流通截面积。QmQmQmQm Qv Qv Qv Qvt(kg)/h(min)t(kg)/h(min)。第2页，共23页，编辑于2022年，星期五一、概一、概 述述流量计的分类：流量计的分类：测量瞬时流量和累计流量的仪表，没有划分固定界限。测量瞬时流量和累计流量的仪表，没有划分固定界限。测量瞬时流量和累计流量的仪表，没有划分固定界限。测量瞬时流量和累计流

3、量的仪表，没有划分固定界限。流量计流量计流量计流量计累计机构累计机构累计机构累计机构计量表计量表计量表计量表1.1.1.1.速度式（差压式、转子、电磁、涡轮和堰式流量计速度式（差压式、转子、电磁、涡轮和堰式流量计速度式（差压式、转子、电磁、涡轮和堰式流量计速度式（差压式、转子、电磁、涡轮和堰式流量计）管道流通截面积保持一定，流量的变化取决于流速的变化。管道流通截面积保持一定，流量的变化取决于流速的变化。管道流通截面积保持一定，流量的变化取决于流速的变化。管道流通截面积保持一定，流量的变化取决于流速的变化。2.2.2.2.容积式（椭圆齿轮、活塞式流量计容积式（椭圆齿轮、活塞式流量计容积式（椭圆齿

4、轮、活塞式流量计容积式（椭圆齿轮、活塞式流量计）QvQvQvQvn n n nV V；n n n n单位时间排出次数；单位时间排出次数；单位时间排出次数；单位时间排出次数；V V V V固定体积（容积）；固定体积（容积）；固定体积（容积）；固定体积（容积）；3.3.3.3.质量式（量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利式流量计质量式（量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利式流量计质量式（量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利式流量计质量式（量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利式流量计）QmQm Qv Qv Qv Qv ；直接式或补偿式（间接式）。；直接式或补偿式（间接式）。；直接式或补偿式（间接式）。；直接

5、式或补偿式（间接式）。第3页，共23页，编辑于2022年，星期五二、二、差压式流量计（节流式）差压式流量计（节流式）差压式（差压式（差压式（差压式（节流式节流式节流式节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量。利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量。它是目前生产中测量流量最成熟，最常用的方法之一。它是目前生产中测量流量最成熟，最常用的方法之一。通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置和能通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以及显示将此压差转换成对应

6、的流量值显示出来的差压计以及显示仪表所组成。仪表所组成。在单元组合仪表中，节流装置产生的压差信号，通过差压变在单元组合仪表中，节流装置产生的压差信号，通过差压变在单元组合仪表中，节流装置产生的压差信号，通过差压变在单元组合仪表中，节流装置产生的压差信号，通过差压变送器转换成标准信号，以供显示、记录或控制用。送器转换成标准信号，以供显示、记录或控制用。送器转换成标准信号，以供显示、记录或控制用。送器转换成标准信号，以供显示、记录或控制用。第4页，共23页，编辑于2022年，星期五 1 1节流现象：节流现象：在在在在一一一一段段段段水水水水平平平平放放放放置置置置的的的的流流流流体体体体管管管管道

7、道道道内内内内，以以以以法法法法兰兰兰兰方方方方式式式式固固固固定定定定安安安安装装装装一一一一节节节节流流流流元元元元件件件件孔孔孔孔板板板板（喷喷喷喷嘴嘴嘴嘴、文文文文丘丘丘丘管管管管）当当当当被被被被测测测测流流流流体体体体迎迎迎迎着着着着孔孔孔孔板板板板“锐锐锐锐角角角角”一一一一侧侧侧侧流流流流过过过过孔孔孔孔板板板板时时时时，将将将将在在在在孔孔孔孔板板板板后后后后方方方方产产产产生生生生“缩脉缩脉缩脉缩脉”现象。现象。现象。现象。二、二、差压式流量计（节流式）差压式流量计（节流式）基于流动流体的节流原理（例如：基于流动流体的节流原理（例如：喷壶、水枪喷壶、水枪）；）；流体在管道内

8、流动，经过节流装置，产生压差，实现测量。流体在管道内流动，经过节流装置，产生压差，实现测量。流体在管道内流动，经过节流装置，产生压差，实现测量。流体在管道内流动，经过节流装置，产生压差，实现测量。节流装置节流装置节流装置节流装置信号管路信号管路信号管路信号管路差压计差压计差压计差压计组成方块图（常用、比较成熟）组成方块图（常用、比较成熟）组成方块图（常用、比较成熟）组成方块图（常用、比较成熟）第5页，共23页，编辑于2022年，星期五水平管道内流动流体具有一定能量，水平管道内流动流体具有一定能量，水平管道内流动流体具有一定能量，水平管道内流动流体具有一定能量，因此遵循能量守恒定律。在因此遵循能

9、量守恒定律。在因此遵循能量守恒定律。在因此遵循能量守恒定律。在I I I I截面截面截面截面处，流体流入速度处，流体流入速度处，流体流入速度处，流体流入速度V V V V1 1 1 1，压力，压力，压力，压力P P P P1 1 1 1;在孔板断面，流体受阻产生压差，在孔板断面，流体受阻产生压差，在孔板断面，流体受阻产生压差，在孔板断面，流体受阻产生压差，流束产生收缩现象，在惯性带动流束产生收缩现象，在惯性带动流束产生收缩现象，在惯性带动流束产生收缩现象，在惯性带动下，流束最小截面在孔板后的下，流束最小截面在孔板后的下，流束最小截面在孔板后的下，流束最小截面在孔板后的IIIIIIII截面处，这

10、里流速达到最大截面处，这里流速达到最大截面处，这里流速达到最大截面处，这里流速达到最大V V V V2 2 2 2，压力压力压力压力P P P P2 2 2 2 ；到；到；到；到IIIIIIIIIIII截面处流速降低到截面处流速降低到截面处流速降低到截面处流速降低到V V V V3 3 3 3，压力为，压力为，压力为，压力为P P P P3 3 3 3 。二、二、差压式流量计（节流式）差压式流量计（节流式）取压点是在孔板前后管壁上；取取压点是在孔板前后管壁上；取取压点是在孔板前后管壁上；取取压点是在孔板前后管壁上；取压点位置取决于测压方法。压点位置取决于测压方法。压点位置取决于测压方法。压点位

11、置取决于测压方法。第6页，共23页，编辑于2022年，星期五二、二、差压式流量计（节流式）差压式流量计（节流式）节流装置节流装置节流装置节流装置前流体压力较高，称为正压，常以前流体压力较高，称为正压，常以前流体压力较高，称为正压，常以前流体压力较高，称为正压，常以“十十十十”标志；标志；标志；标志；节流装置节流装置节流装置节流装置后流体压力较低，称为负压（注意不要与真空度混淆后流体压力较低，称为负压（注意不要与真空度混淆后流体压力较低，称为负压（注意不要与真空度混淆后流体压力较低，称为负压（注意不要与真空度混淆），常以），常以），常以），常以“一一”标志。标志。节流装置节流装置前后压差的大小与

12、流量有关。管道中流动的流体流前后压差的大小与流量有关。管道中流动的流体流前后压差的大小与流量有关。管道中流动的流体流前后压差的大小与流量有关。管道中流动的流体流量越大，在节流装置前后产生的压差也越大，我们只要测出孔量越大，在节流装置前后产生的压差也越大，我们只要测出孔量越大，在节流装置前后产生的压差也越大，我们只要测出孔量越大，在节流装置前后产生的压差也越大，我们只要测出孔板前后两侧压差的大小，即可表示流量的大小，这就是节流装板前后两侧压差的大小，即可表示流量的大小，这就是节流装板前后两侧压差的大小，即可表示流量的大小，这就是节流装板前后两侧压差的大小，即可表示流量的大小，这就是节流装置测量流

13、量的基本原理。置测量流量的基本原理。置测量流量的基本原理。置测量流量的基本原理。值得注意的是值得注意的是：要准确地测量出截面：要准确地测量出截面：要准确地测量出截面：要准确地测量出截面与截面与截面与截面与截面处的压力是处的压力是有困难的，这是因为产生最低静压力的截面有困难的，这是因为产生最低静压力的截面的位置随着流的位置随着流的位置随着流的位置随着流速的不同会改变的速的不同会改变的速的不同会改变的速的不同会改变的,事先根本无法确定。事先根本无法确定。事先根本无法确定。事先根本无法确定。第7页，共23页，编辑于2022年，星期五2.2.流量基本方程式流量基本方程式在在在在I I和和和和IIII截

14、面处，已知流速和压力分别是截面处，已知流速和压力分别是截面处，已知流速和压力分别是截面处，已知流速和压力分别是V1V1、V2、P1P1P1P1、P2P2；水平管道：水平管道：水平管道：水平管道：HH1 1H2 2；假设是不可压缩液体：假设是不可压缩液体：1 1 2；柏努利方程式柏努利方程式柏努利方程式柏努利方程式连续性方程式连续性方程式连续性方程式连续性方程式F1管道截面积；管道截面积；管道截面积；管道截面积；F F2流束最小截面积，为了方便取孔板开孔面积流束最小截面积，为了方便取孔板开孔面积流束最小截面积，为了方便取孔板开孔面积流束最小截面积，为了方便取孔板开孔面积F F0；第8页，共23页

15、，编辑于2022年，星期五2.2.流量基本方程式流量基本方程式(323)(323)(324)(324)式中式中 流量系数；流量系数；膨胀校正系数，但对不可压缩的液体来说，膨胀校正系数，但对不可压缩的液体来说，膨胀校正系数，但对不可压缩的液体来说，膨胀校正系数，但对不可压缩的液体来说，常取常取=1；F F0节流装置的开孔截面积；节流装置的开孔截面积；节流装置的开孔截面积；节流装置的开孔截面积；p节流装置前后实际测得的压力差；节流装置前后实际测得的压力差；节流装置前后实际测得的压力差；节流装置前后实际测得的压力差；1节流装置前的流体密度。节流装置前的流体密度。第9页，共23页，编辑于2022年，星

16、期五第10页，共23页，编辑于2022年，星期五3.3.标准节流装置标准节流装置 差压式流量计差压式流量计差压式流量计差压式流量计，国内外已把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、，国内外已把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、，国内外已把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、，国内外已把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、文丘里管等标准化，并称为文丘里管等标准化，并称为文丘里管等标准化，并称为文丘里管等标准化，并称为“标准节流装置标准节流装置标准节流装置标准节流装置”。标准化的具体。标准化的具体。标准化的具体。标准化的具体内容包括节流装置的结构、尺寸、加工要求、取压方法、使用内容包括节流装置的结构、尺寸、加工要求、取压

17、方法、使用内容包括节流装置的结构、尺寸、加工要求、取压方法、使用内容包括节流装置的结构、尺寸、加工要求、取压方法、使用条件等。条件等。条件等。条件等。例如标准孔板对尺寸和公差、光洁度等都有详细例如标准孔板对尺寸和公差、光洁度等都有详细例如标准孔板对尺寸和公差、光洁度等都有详细例如标准孔板对尺寸和公差、光洁度等都有详细规定。如规定。如规定。如规定。如图图图图319319所示，所示，所示，所示，其中其中其中其中d dD D应在应在应在应在0.20.80.20.8之间；之间；之间；之间；最小孔径应不小于最小孔径应不小于最小孔径应不小于最小孔径应不小于12.5mm12.5mm；直孔部分的厚度直孔部分的

18、厚度直孔部分的厚度直孔部分的厚度h h(0.005(0.005一一一一0.02)0.02)D D；总厚度总厚度总厚度总厚度HH0.050.05D D；锥面斜角锥面斜角锥面斜角锥面斜角=30=300 0一一一一45450 0等，可参阅设计手册。等，可参阅设计手册。等，可参阅设计手册。等，可参阅设计手册。第11页，共23页，编辑于2022年，星期五标准孔板标准孔板喷嘴喷嘴文丘里管文丘里管第12页，共23页，编辑于2022年，星期五3.3.标准节流装置标准节流装置 我国国家规定的标准节流装置取压方法为两种：我国国家规定的标准节流装置取压方法为两种：我国国家规定的标准节流装置取压方法为两种：我国国家规

19、定的标准节流装置取压方法为两种：即角接取压法和法兰取压法。即角接取压法和法兰取压法。角接取压角接取压角接取压角接取压是在孔板前后两端面与管壁的夹角处取压。是在孔板前后两端面与管壁的夹角处取压。角接取压方法可以通过环室或单独钻孔结构来实现。角接取压方法可以通过环室或单独钻孔结构来实现。角接取压方法可以通过环室或单独钻孔结构来实现。角接取压方法可以通过环室或单独钻孔结构来实现。第13页，共23页，编辑于2022年，星期五 目前广泛采用的是目前广泛采用的是角接取压法，其次是法角接取压法，其次是法兰取压法。兰取压法。角接取压法角接取压法角接取压法角接取压法比较简便，比较简便，容易实现环室取压，测容易实

20、现环室取压，测量精度较高。量精度较高。法兰取压法法兰取压法结构较简结构较简单，容易装配，计算也单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取方便，但精度较角接取压法低些。压法低些。法兰取压法法兰取压法第14页，共23页，编辑于2022年，星期五3.3.标准节流装置标准节流装置 标准节流装置仅适用于测量管道直径大于标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50mm50mm，雷，雷，雷，雷诺数在诺数在诺数在诺数在10104 410105 5以上的流体，而且流体应当清洁，充满全部管以上的流体，而且流体应当清洁，充满全部管以上的流体，而且流体应当清洁，充满全部管以上的流体，而且流体应当清洁，充满全部管道，不发生相

21、变。此外，为保证流体在节流装置前后为稳定道，不发生相变。此外，为保证流体在节流装置前后为稳定道，不发生相变。此外，为保证流体在节流装置前后为稳定道，不发生相变。此外，为保证流体在节流装置前后为稳定的流动状态，在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直的流动状态，在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直的流动状态，在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直的流动状态，在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管段。管段。管段。管段。节流装置将管道中流体流量的大小转换为相应的差压节流装置将管道中流体流量的大小转换为相应的差压大小，但这个差压信号还必须由导压管引出，并传递到相大小，但这个差压信号还必须由导

22、压管引出，并传递到相应的差压计，以便显示出流量的数值。应的差压计，以便显示出流量的数值。第15页，共23页，编辑于2022年，星期五非标准节流装置非标准节流装置a.1/4圆喷嘴圆喷嘴b.b.锥形入口孔板锥形入口孔板c.c.圆缺孔板圆缺孔板第16页，共23页，编辑于2022年，星期五4差压式流量计的测量误差差压式流量计的测量误差 差压式流量汁的应用广泛。但是，在现场实际应用时，差压式流量汁的应用广泛。但是，在现场实际应用时，差压式流量汁的应用广泛。但是，在现场实际应用时，差压式流量汁的应用广泛。但是，在现场实际应用时，往往具有比较大的测量误差，有的甚至高达往往具有比较大的测量误差，有的甚至高达往

23、往具有比较大的测量误差，有的甚至高达往往具有比较大的测量误差，有的甚至高达1010一一2020（造造成这些误差是由于使用不当引起的，而不是仪表本身的成这些误差是由于使用不当引起的，而不是仪表本身的测量误差测量误差）。）。）。）。下面列举造成测量误差的原因，以便在应用中注意。下面列举造成测量误差的原因，以便在应用中注意。下面列举造成测量误差的原因，以便在应用中注意。下面列举造成测量误差的原因，以便在应用中注意。(1)(1)被测流体工作状态的变动被测流体工作状态的变动被测流体工作状态的变动被测流体工作状态的变动 (2)(2)节流装置安装不正确节流装置安装不正确节流装置安装不正确节流装置安装不正确

24、(3)(3)孔板入口边缘的磨损孔板入口边缘的磨损 (4)(4)导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象 第17页，共23页，编辑于2022年，星期五三、差压式流量计的使用安装三、差压式流量计的使用安装1 1、温度变化对流体测量的影响：、温度变化对流体测量的影响：、温度变化对流体测量的影响：、温度变化对流体测量的影响：（1 1 1 1）、被测流体温度）、被测流体温度）、被测流体温度）、被测流体温度T T T T变化引发的密度变化引发的密度变化引发的密度变化引发的密度 的变化的变化的变化的变化

25、QQmmQQv v ；必要时对测量值作修正处理或给仪表加装必要时对测量值作修正处理或给仪表加装必要时对测量值作修正处理或给仪表加装必要时对测量值作修正处理或给仪表加装“温度补偿装置温度补偿装置温度补偿装置温度补偿装置”。（2 2 2 2）、环境温度）、环境温度）、环境温度）、环境温度T T T T变化对测量仪表的影响变化对测量仪表的影响变化对测量仪表的影响变化对测量仪表的影响压差变送器均现场安装；引压管线尽可能短；压差变送器均现场安装；引压管线尽可能短；压差变送器均现场安装；引压管线尽可能短；压差变送器均现场安装；引压管线尽可能短；加装加装加装加装“保温箱（套）保温箱（套）保温箱（套）保温箱（

26、套）”，蒸汽保温，防止凝液结冰。，蒸汽保温，防止凝液结冰。，蒸汽保温，防止凝液结冰。，蒸汽保温，防止凝液结冰。2 2、引压管线的防、引压管线的防、引压管线的防、引压管线的防“堵堵堵堵”问题问题沉淀物及颗粒物所致：沉淀物及颗粒物所致：（1 1 1 1）合理选择取压口角度旋转孔板）合理选择取压口角度旋转孔板）合理选择取压口角度旋转孔板）合理选择取压口角度旋转孔板测气体中轴线以上取压无沉淀；测气体中轴线以上取压无沉淀；测气体中轴线以上取压无沉淀；测气体中轴线以上取压无沉淀；测液体中轴线以下取压避开底部。测液体中轴线以下取压避开底部。测液体中轴线以下取压避开底部。测液体中轴线以下取压避开底部。第18页

27、，共23页，编辑于2022年，星期五三、差压式流量计的使用安装三、差压式流量计的使用安装（2 2 2 2）、安装吹洗阀或排放阀）、安装吹洗阀或排放阀）、安装吹洗阀或排放阀）、安装吹洗阀或排放阀-靠被测流体自身静压吹通引靠被测流体自身静压吹通引压管线。压管线。3 3 3 3、测量高温气体（如蒸汽）的、测量高温气体（如蒸汽）的、测量高温气体（如蒸汽）的、测量高温气体（如蒸汽）的冷凝液问题冷凝液问题冷凝液问题冷凝液问题：引压管内凝液液位高度不同，引压管内凝液液位高度不同，产生附加压有误差。产生附加压有误差。加装加装加装加装“凝液罐凝液罐凝液罐凝液罐”：A A 保持凝液液位相等；保持凝液液位相等；B

28、B B B 隔离高温气体与仪表接触；隔离高温气体与仪表接触；隔离高温气体与仪表接触；隔离高温气体与仪表接触；第19页，共23页，编辑于2022年，星期五三、差压式流量计的使用安装三、差压式流量计的使用安装4 4 4 4、测量腐蚀性流体防止腐蚀仪表及管线：、测量腐蚀性流体防止腐蚀仪表及管线：、测量腐蚀性流体防止腐蚀仪表及管线：、测量腐蚀性流体防止腐蚀仪表及管线：关于隔离液：密度差要拉开；不相混合，不反应硅油；关于隔离液：密度差要拉开；不相混合，不反应硅油；关于隔离液：密度差要拉开；不相混合，不反应硅油；关于隔离液：密度差要拉开；不相混合，不反应硅油；第20页，共23页，编辑于2022年，星期五三

29、、差压式流量计的使用安装三、差压式流量计的使用安装5 5 5 5、压差计的关闭与开通三阀组（必备）：、压差计的关闭与开通三阀组（必备）：、压差计的关闭与开通三阀组（必备）：、压差计的关闭与开通三阀组（必备）：为防止压差变送器瞬间单向受压，为防止压差变送器瞬间单向受压，为防止压差变送器瞬间单向受压，为防止压差变送器瞬间单向受压，损坏测量头内的弹性膜片。需要引损坏测量头内的弹性膜片。需要引损坏测量头内的弹性膜片。需要引损坏测量头内的弹性膜片。需要引入保护措施：入保护措施：入保护措施：入保护措施：三阀组三阀组三阀组三阀组；开关顺序开关顺序开关顺序开关顺序：测量前，阀：测量前，阀：测量前，阀：测量前，

30、阀3 3 3 3先开，；在先开，；在先开，；在先开，；在开阀开阀开阀开阀1 1 1 1和阀和阀和阀和阀2 2 2 2，最后关阀，最后关阀，最后关阀，最后关阀3 3 3 3，开始测压；，开始测压；，开始测压；，开始测压；关闭顺序关闭顺序关闭顺序关闭顺序：关阀：关阀：关阀：关阀3 3 3 3，关阀，关阀，关阀，关阀1 1 1 1和阀和阀和阀和阀3 3 3 3。问问问问：有人将阀：有人将阀：有人将阀：有人将阀1 1 1 1，2 2 2 2安装在阀安装在阀安装在阀安装在阀3 3 3 3以下，以下，以下，以下，对吗？对吗？对吗？对吗？完全失去平衡作用，不能对下短路完全失去平衡作用，不能对下短路完全失去平

31、衡作用，不能对下短路完全失去平衡作用，不能对下短路第21页，共23页，编辑于2022年，星期五三、差压式流量计的使用安装三、差压式流量计的使用安装6 6、关于流量计的线性化加装开方器：、关于流量计的线性化加装开方器：欲测参数欲测参数欲测参数欲测参数QvQvQvQv，获取信号，获取信号，获取信号，获取信号P P P P，则根据，则根据，则根据，则根据 可求；可求；可求；可求；流量控制系统的测取信号时，必须加开方器，流量控制系统的测取信号时，必须加开方器，流量控制系统的测取信号时，必须加开方器，流量控制系统的测取信号时，必须加开方器，这是对流量值的线性化处理（转换）措施，否则，流量值将这是对流量值的线性化处理（转换）措施，否则，流量值将这是对流量值的线性化处理（转换）措施，否则，流量值将这是对流量值的线性化处理（转换）措施，否则，流量值将非线性显示。非线性显示。非线性显示。非线性显示。1 1 1 11 1 1 12 2 2 24 4 4 43 3 3 39 9 9 94 4 4 416161616QvQvQvQvP P P PKPaKPaKPaKPam m m m3 3 3 3/h/h/h/h第22页，共23页，编辑于2022年，星期五谢谢！第23页，共23页，编辑于2022年，星期五