《化工仪表及自动化》课件第3章.ppt
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- 化工仪表及自动化 化工 仪表 自动化 课件
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1、 第三章第三章 流量检测流量检测 内容提要内容提要n差压式流量计差压式流量计n节流现象与流量基本方程式节流现象与流量基本方程式n标准节流装置标准节流装置n力矩平衡式差压变送器力矩平衡式差压变送器n差压式流量计的测量误差差压式流量计的测量误差n转子流量计转子流量计n工作原理工作原理n电远传式转子流量计电远传式转子流量计n漩涡流量计漩涡流量计1内容提要内容提要n质量流量计质量流量计n直接式质量流量计直接式质量流量计n补偿式质量流量计补偿式质量流量计n其他流量计其他流量计n 靶式流量计靶式流量计n 椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计n 涡轮流量计涡轮流量计n 电磁流量计电磁流量计2概述概述是控制生产过程达
2、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。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。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累计值。3概述概述MQQM或如以 t 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。:测量流体总量的仪表。4概述概述 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 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。以测量流体流过的质量M为依据的流量计。质量流量计分直接式和间接式两种。5分类第一节第一节 差压式流量计差压式流量计 是基于流体流动的节流原
3、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的。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仪表所组成。6第一节第一节 差压式流量计差压式流量计n 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,在节流装置前后的管壁处,流体的静压力产生差异的现象称为节流现节流现象象。7第一节第一节 差压式流量计差压式流量计图3-1 孔板装置及压力、流速分布图 要准确测量出截面、处的压力有困难,因为产生最低静压力p2的截面的位置随着流速的不同会改变。因此是在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压点,来测量流体在节
4、流装置前后的压力变化。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选择是紧密相关的。8第一节第一节 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。pFMpFQ101022要知道流量与压差的确切关系,关键在于的取值。流量与压力差P的平方根成正比。9第一节第一节 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、文丘里管等标准化,并称为“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规定、要求和计算所需要的通用化实验数据资料。10第一节第一节 差压式流量计差压式流
5、量计在加工制造和安装方面,以孔板为最简单,喷嘴次之,文丘里管最复杂。造价高低也与此相对应。实际上,在一般场合下,以采用孔板为最多。当要求压力损失较小时,可采用喷嘴、文丘里管等。11第一节第一节 差压式流量计差压式流量计在测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、变形的介质流量时,采用喷嘴较采用孔板为好。在流量值与压差值都相同的条件下,使用喷嘴有较高的测量精度,而且所需的直管长度也较短。如被测介质是高温、高压的,则可选用孔板和喷嘴。文丘里管只适用于低压的流体介质。12第一节第一节 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,并使节流装置端面与管道的轴线垂直。在节流装置前后长度为
6、两倍于管径(2D)的一段管道内壁上,不应有凸出物和明显的粗糙或不平现象。13第一节第一节 差压式流量计差压式流量计 任何局部阻力(如弯管、三通管、闸阀等)均会引起流速在截面上重新分布,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。标准节流装置(孔板、喷嘴),一般都用于直径D50mm的管道中。被测介质应充满全部管道并且连续流动。管道内的流束(流动状态)应该是稳定的。被测介质在通过节流装置时应不发生相变。14第一节第一节 差压式流量计差压式流量计n三、力矩平衡式差压变送器三、力矩平衡式差压变送器 15第一节第一节 差压式流量计差压式流量计分类 按使用的能源使用的能源不同,单元组
7、合式仪表有气动单元组合式仪表(QDZ型)和电动单元组合式仪表(DDZ型)。差压变送器差压变送器可以将差压信号p转换为统一标准的气压信号或电流信号,可以连续地测量差压、液位、分界面等工艺参数。当它与节流装置配合时,可以用来连续测量液体、蒸汽和气体的流量。16第一节第一节 差压式流量计差压式流量计力矩平衡式差压变送器是一种典型的自平衡检测仪表,它利用的工作原理克服元件材料、加工工艺等不利因素的影响,使仪表具有较高的测量准确度(一般为0.5级)、工作稳定、可靠、线性好、不灵敏区小、温度误差小等一系列优点。17 第一节第一节 差压式流量计差压式流量计pfF测 在差压p作用下,产生一个测试力,即 f为膜
8、片的有效面积。(3-5)1818图3-2 DDZ-型差压变送器示意图1测量气室;2测量膜片;3支点;4主杠杆;5推板;6矢量板;7拉杆;8支撑簧片;9动铁心;10差动变送器;11副杠杆;12放大器;13永久磁钢;14可动线圈;15调零弹簧 DDZ-型差压变送器将差压信号转换为420mA的直流电流信号。第一节第一节 差压式流量计差压式流量计 该变送器是按工作的。根据主、副杠杆的平衡条件可以推导出被测压力p与输出信号I0的关系。211lFlF测(3-6)式中,、分别为F测、F1离支点O1的距离。1l2l将式(3-5)代入式(3-6),有pKpfllF1211(3-7)式中,为一比例系数。fllK2
9、1119第一节第一节 差压式流量计差压式流量计0302342IKIKllFtan0pKI31KKK 3l4l电F将式(3-10)代入式(3-9),得02IKF 电(3-10)432lFlF电、分别为F2及电磁力 离副杠杆十字支撑簧片的距离。(3-9)(3-11)tantan112pKFF而(3-8)联立式(3-8)与(3-11),得(3-20)式中,为转换比例系数。20第一节第一节 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,有的甚至高达1020。不仅需要合理的选型、准确的设计计算和加工制造,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
10、使用条件等,才能保更要注意正确的安装、维护和符合使用条件等,才能保证差压式流量计有足够的实际测量精度。证差压式流量计有足够的实际测量精度。21第一节第一节 差压式流量计差压式流量计被测流体工作状态的变动。节流装置安装不正确。孔板入口边缘的磨损。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到到2323页页到到2727页页22第一节第一节 差压式流量计差压式流量计23 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同的要求,下面分类讨论。图3-3 测量液体流量时的取压点位置 图3-4 测量液体流量时的连接图1节流装置;2引压导管;
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