化工仪表第3章2流量检测课件.ppt
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- 化工 仪表 流量 检测 课件
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1、化工仪表及自动化化工仪表及自动化内容提要内容提要差压式流量计差压式流量计节流现象与流量基本方程式节流现象与流量基本方程式标准节流装置标准节流装置差压式流量计的测量误差差压式流量计的测量误差转子流量计转子流量计工作原理工作原理电远传式转子流量计电远传式转子流量计内容提要内容提要质量流量计质量流量计直接式质量流量计直接式质量流量计补偿式质量流量计补偿式质量流量计其他流量计其他流量计靶式流量计靶式流量计椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计涡轮流量计涡轮流量计电磁流量计电磁流量计概述概述是控制生产过程达到优质高产和安全是控制生产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数。生产以及进行经济核
2、算所必需的一个重要参数。单位时间内流过管道某一截面单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小,即瞬时流量的流体数量的大小,即瞬时流量。在某一段时间内流过管道的流体流在某一段时间内流过管道的流体流量的总和,即瞬时流量在某一段时间内的量的总和,即瞬时流量在某一段时间内的累计值。累计值。概述概述MQQM或如以如以 t 表示时间,则流量和总量之间的关系是表示时间,则流量和总量之间的关系是 ttMdtMQdtQ00,总总测量流体流量的仪表。测量流体流量的仪表。:测量流体总量的仪表。测量流体总量的仪表。概述概述 以测量流体在管道内的流速作为测量依据以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表来计算
3、流量的仪表 以单位时间内所排出的流体的固定容积的以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。如椭圆数目作为测量依据来计算流量的仪表。如椭圆齿轮流量计,活塞式流量计等。齿轮流量计,活塞式流量计等。以测量流体流过的质量以测量流体流过的质量M为依据的流量计。为依据的流量计。质量流量计分直接式和间接式(质量流量计分直接式和间接式(、)两种。、)两种。分分类类二二 差压式流量计差压式流量计二二 差压式流量计差压式流量计 是基于流体流动的是基于流体流动的,利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现,利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。流量测量的。通常是由能将被测流量
4、转换成压差信号的节流装置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仪表所组成。及显示仪表所组成。二二 差压式流量计差压式流量计 一、节流现象与流量基本方程式一、节流现象与流量基本方程式 流体在有节流装置的管道中流动时,在节流流体在有节流装置的管道中流动时,在节流装置前后的管壁处,流体的静压力产生差异的现装置前后的管壁处,流体的静压力产生差异的现象称为象称为节流现象节流现象。(a)标准孔板(b)喷嘴(c)文丘里管 孔板孔板 喷嘴喷嘴 文丘里管文丘里管1v3v2v1231v2v3v静压静压1p2
5、p3ppmaxp截面截面I:流速:流速v1,静压为静压为 p1。管壁处流体受到阻管壁处流体受到阻挡作用最大,一部挡作用最大,一部分动能转化为静压分动能转化为静压能,静压力上升且能,静压力上升且大于中心处压力,大于中心处压力,产生径向压差,流产生径向压差,流体收缩。体收缩。根据流体流动连续根据流体流动连续性方程,流束中心性方程,流束中心流速增加,而静压流速增加,而静压力逐渐减小。力逐渐减小。图图3-17 3-17 孔板装置及压力、流速分布图孔板装置及压力、流速分布图截面截面II:流速:流速v2,静压为静压为p2。由于运动惯性,流体由于运动惯性,流体最小收缩面积处于截最小收缩面积处于截面面II处,
6、处,v2最大,静最大,静压为压为p2 最小。最小。截面截面III:流速:流速v3,静压为静压为p3。流体流速逐渐恢复,流体流速逐渐恢复,但此处由于克服阻力,但此处由于克服阻力,p3 p2。图图3-17 3-17 孔板装置及压力、流速分布图孔板装置及压力、流速分布图二二 差压式流量计差压式流量计图图3-17 3-17 孔板装置及孔板装置及压力、流速分布图压力、流速分布图 要准确测量出截面要准确测量出截面、处的处的压力有困难,因为产生最低静压压力有困难,因为产生最低静压力力p p2 2的截面的截面的位置随着流速的位置随着流速的不同会改变。的不同会改变。因此是在孔板前后的管壁上选因此是在孔板前后的管
7、壁上选择两个固定的取压点,来测量流择两个固定的取压点,来测量流体在节流装置前后的压力变化。体在节流装置前后的压力变化。因而所测得的压差与流量之间因而所测得的压差与流量之间的关系,与测压点及测压方式的的关系,与测压点及测压方式的选择是紧密相关的。选择是紧密相关的。注意注意二二 差压式流量计差压式流量计 流量基本方程式是阐明流量与压差之间定量关系的基流量基本方程式是阐明流量与压差之间定量关系的基本流量公式。它是根据流体力学中的伯努利方程和流体连本流量公式。它是根据流体力学中的伯努利方程和流体连续性方程式推导而得的。续性方程式推导而得的。pFMpFQ101022流量系数流量系数 可膨胀性系数可膨胀性
8、系数F0节流件的开孔面积节流件的开孔面积 节流装置前的流体密度节流装置前的流体密度P节流装置前后实际测得的压差节流装置前后实际测得的压差要知道流量与压差的确切关系,关键在于要知道流量与压差的确切关系,关键在于的取值。的取值。流量与压力差流量与压力差PP的平方根成正比。的平方根成正比。二二 差压式流量计差压式流量计 国内外把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、文丘里国内外把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、文丘里管等标准化,并称为管等标准化,并称为“标准节流装置标准节流装置”。采用标准节流装置进行设计计算时都有统一标准的采用标准节流装置进行设计计算时都有统一标准的规定、要求和计算所需要的通用化实验数据资料
9、。规定、要求和计算所需要的通用化实验数据资料。二二 差压式流量计差压式流量计在加工制造和安装方面在加工制造和安装方面,以以孔板孔板为最为最简单简单,喷嘴喷嘴次之次之,文丘里管文丘里管最最复杂复杂。造价高低也与此相对应。造价高低也与此相对应。实际上实际上,在一般场合下在一般场合下,以采用孔板为最多。以采用孔板为最多。当要求当要求较小时较小时,可采用可采用喷嘴、文丘里喷嘴、文丘里管管等。等。二二 差压式流量计差压式流量计在测量某些易使节流装置在测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、腐蚀、沾污、磨损、变形变形的介质流量时的介质流量时,采用采用喷嘴喷嘴较采用孔板为好。较采用孔板为好。在流量值与压差值相
10、同的条件下在流量值与压差值相同的条件下,使用使用喷嘴喷嘴有有较高的测量精度较高的测量精度,而且所需的直管长度也较短。而且所需的直管长度也较短。如被测介质是如被测介质是高温、高压高温、高压的的,则可选用则可选用孔板和孔板和喷嘴喷嘴。文丘里管文丘里管只适用于只适用于低压低压的流体介质。的流体介质。HhDdaa环室取压单独钻孔取压夹持环流体aa环室取压单独钻孔取压单独钻孔取压夹持环流体l1l2法兰取压法兰取压l1(D)l2(D/2)DD/2取压取压二二 差压式流量计差压式流量计 必须保证节流装置的开孔和管道的轴线同心必须保证节流装置的开孔和管道的轴线同心,并使并使节流装置端面与管道的轴线垂直。节流装
11、置端面与管道的轴线垂直。在节流装置前后长度为两倍于管径在节流装置前后长度为两倍于管径(2D)(2D)的一段管道的一段管道内壁上内壁上,不应有凸出物和明显的粗糙或不平现象。不应有凸出物和明显的粗糙或不平现象。任何局部阻力任何局部阻力(如弯管、三通管、闸阀等如弯管、三通管、闸阀等)均会引均会引起流速在截面上重新分布起流速在截面上重新分布,引起流量系数变化。所以在引起流量系数变化。所以在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管。节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管。二二 差压式流量计差压式流量计标准节流装置标准节流装置(孔板、喷嘴孔板、喷嘴),),一般都用于一般都用于直径直径D50mmD50mm
12、的管道中。的管道中。被测介质应充满全部管道并且连续流动。被测介质应充满全部管道并且连续流动。管道内的流束管道内的流束(流动状态流动状态)应该是稳定的。应该是稳定的。被测介质在通过节流装置时,应当清洁,被测介质在通过节流装置时,应当清洁,充满全部管道,不发生相变。充满全部管道,不发生相变。二二 差压式流量计差压式流量计 在现场实际应用时,往往具有比较大的测量误差,在现场实际应用时,往往具有比较大的测量误差,有的甚至高达有的甚至高达10102020。不仅需要合理的选型、准确的设计计算和加工制造,更不仅需要合理的选型、准确的设计计算和加工制造,更要注意正确的安装、维护和符合使用条件等,才能保证差压要
13、注意正确的安装、维护和符合使用条件等,才能保证差压式流量计有足够的实际测量精度。式流量计有足够的实际测量精度。二二 差压式流量计差压式流量计 被测流体工作状态的变动。例如:温度、压力、湿度被测流体工作状态的变动。例如:温度、压力、湿度以及相应的流体重度、粘度、雷诺数等参数数值发生变化,以及相应的流体重度、粘度、雷诺数等参数数值发生变化,则会造成较大的误差。为了消除这种误差,必须按新工艺重则会造成较大的误差。为了消除这种误差,必须按新工艺重新设计计算,或加以必要的修正。新设计计算,或加以必要的修正。节流装置安装不正确。在安装时,特别要注意节流装节流装置安装不正确。在安装时,特别要注意节流装置的安
14、装方向。置的安装方向。孔板入口边缘的磨损,应注意日常检查、维修,必要孔板入口边缘的磨损,应注意日常检查、维修,必要时应换用新的孔板。时应换用新的孔板。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。差压计安装或使用不正确。差压计安装或使用不正确。二二 差压式流量计差压式流量计 导压管要正确地安装,防止堵塞与渗漏,否则会引起较导压管要正确地安装,防止堵塞与渗漏,否则会引起较大的测量误差。对于不同的被测介质,导压管的安装亦有不大的测量误差。对于不同的被测介质,导压管的安装亦有不同的要求,下面分类讨论。同的要求,下面分类讨论。图图3-20 3-20 测量液体流量测量液体流
15、量时的取压点位置时的取压点位置 取压点应该位于节流装置的下半部,取压点应该位于节流装置的下半部,与水平线夹角与水平线夹角为为045。二二 差压式流量计差压式流量计在引压导管的管路在引压导管的管路中,应有排气装置。中,应有排气装置。如果差压计必须装在如果差压计必须装在节流装置之上时,必节流装置之上时,必须加装贮气罐。须加装贮气罐。图图3-21 3-21 测量液体流量时的连接图测量液体流量时的连接图11节流装置;节流装置;22引压导管;引压导管;33放空阀;放空阀;44平衡平衡阀;阀;55差压变送器;差压变送器;66贮气罐;贮气罐;77切断阀切断阀引压导管最好垂直引压导管最好垂直向下,如条件不许可
16、,向下,如条件不许可,导压管亦应下倾一定导压管亦应下倾一定坡度(至少坡度(至少120120110110),使气泡易于),使气泡易于排出。排出。二二 差压式流量计差压式流量计但引压管连但引压管连接方式有些不同。接方式有些不同。取压点应在节流装置的取压点应在节流装置的上半部上半部。引压导管最好垂直向上,至引压导管最好垂直向上,至少亦应向上倾斜一定的坡度,少亦应向上倾斜一定的坡度,以使引压导管中不滞留液体。以使引压导管中不滞留液体。如果差压计必须装在节流装如果差压计必须装在节流装置之下,则需加装置之下,则需加装贮液罐贮液罐和和排排放阀放阀,如图,如图3-223-22所示。所示。图图3-22 3-22
17、 测量气体流量时的连接图测量气体流量时的连接图11节流装置;节流装置;22引压导管;引压导管;33差压变送器;差压变送器;44贮液罐;贮液罐;55排放阀排放阀二二 差压式流量计差压式流量计图图3-23 3-23 测量蒸汽流量的连接图测量蒸汽流量的连接图11节流装置;节流装置;22凝液罐;凝液罐;33引压导管;引压导管;44排放阀;排放阀;55差压变送器;差压变送器;66平衡阀平衡阀图图3-24 3-24 差压计阀组安装示意图差压计阀组安装示意图1 1,22切断阀;切断阀;33平衡阀平衡阀二二 差压式流量计差压式流量计差压计或差压变送器安装或使用不正确也差压计或差压变送器安装或使用不正确也会引起
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