常见流量仪表的原理及安装

1、常见流量仪表的原理及安装常见流量仪表的原理及安装中国中国石油天然气石油天然气一.差压流量计的原理及安装 二.超声波流量计的原理及安装三.结束语 中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司 差压流量计由节流装置和差压流量变送器组成，差压流量计由节流装置和差压流量变送器组成，他们之间用引压管他们之间用引压管和和辅助器件连通。辅助器件连通。1.1 节流装置的工作原理节流装置的工作原理 节流装置既是取源部件，也是节流部件。它的节流装置既是取源部件，也是节流部件。它的工作原理是流体在流动过程中遇到局部阻力时，流工作原理是流体在流动过程中遇到局部阻力时，流体为克服阻力

2、，流体能量形式会发生转换，即静压体为克服阻力，流体能量形式会发生转换，即静压能与动能之间的转换。节流装置是利用缩小流通截能与动能之间的转换。节流装置是利用缩小流通截面产生局部阻力的装置。当流体流到节流装置前端面产生局部阻力的装置。当流体流到节流装置前端时，通道截面突然缩小，流体遇到阻碍，但仍向前时，通道截面突然缩小，流体遇到阻碍，但仍向前流动，在节流装置前端的直管内，管道内壁周边流流动，在节流装置前端的直管内，管道内壁周边流体受到挤压，静压能升高，动能减小。体受到挤压，静压能升高，动能减小。一一.差压流量计的原理及安装差压流量计的原理及安装中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气

3、第一建设公司第六工程分公司孔板装置压力、流速分布图孔板装置压力、流速分布图 中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司 在节流装置的前端周边区，静压能升高，导致反在节流装置的前端周边区，静压能升高，导致反映静压能大小的管内周边压力也随之增大。当管中映静压能大小的管内周边压力也随之增大。当管中心部位的流体流过节流孔后，静压能降低，同时节心部位的流体流过节流孔后，静压能降低，同时节流元件后端区域形成涡流，涡流消耗能量造成压力流元件后端区域形成涡流，涡流消耗能量造成压力损失。损失。因此，在节流元件前后产生差压，即因此，在节流元件前后产生差压，即p1-p2。 差压

4、计将差压信号（差压计将差压信号（ p=p1-p2 ）转换成流量）转换成流量信号，数学表达式为信号，数学表达式为 ：上式中上式中 p为反映流量大小的唯一变量，流量和差为反映流量大小的唯一变量，流量和差压呈平方根关系。压呈平方根关系。p24-1q4mC中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司1.2 差压流量变送器的工作原理差压流量变送器的工作原理 差压流量变送器的基本原理是：将一个空间用差压流量变送器的基本原理是：将一个空间用敏感元件分割成两个腔室，分别向两个腔室引入压敏感元件分割成两个腔室，分别向两个腔室引入压力，传感器中的弹性元件在两方压力共同作用下产力

5、，传感器中的弹性元件在两方压力共同作用下产生正比于差压的位移，这个位移量决定了传感部分生正比于差压的位移，这个位移量决定了传感部分输出电信号的大小。这个电信号经过放大电路，转输出电信号的大小。这个电信号经过放大电路，转换成可以反映差压大小的信号。最终依据差压与流换成可以反映差压大小的信号。最终依据差压与流量的计算公式，差压信号经运算处理转换为流量信量的计算公式，差压信号经运算处理转换为流量信号。号。 中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司 差压流量变送器主要有电阻式差压变送器、电差压流量变送器主要有电阻式差压变送器、电感式差压变送器、电容式差压变送器、

6、谐振式差压感式差压变送器、电容式差压变送器、谐振式差压变送器等种类。以电容式差压变送器为例，此类变变送器等种类。以电容式差压变送器为例，此类变送器的传感室结构如下图所示送器的传感室结构如下图所示 。 中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司 当正负压力由正负压导压口加到隔离膜片上时，当正负压力由正负压导压口加到隔离膜片上时，通过腔室内硅油液体传递到中心测量膜片上，测量通过腔室内硅油液体传递到中心测量膜片上，测量膜片产生位移，使可动极板和左右两个极板之间的膜片产生位移，使可动极板和左右两个极板之间的间距发生变化，从而使电容值改变，电容的变化值间距发生变化，

7、从而使电容值改变，电容的变化值与被测压力成正比。通过振荡和解调环节，转换成与被测压力成正比。通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。此信号经变送器内的放大、与压力成正比的信号。此信号经变送器内的放大、运算电路处理后，转换成正比于流量的标准信号。运算电路处理后，转换成正比于流量的标准信号。中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司1.3 节流装置的安装原则节流装置的安装原则1）节流装置上下游直管段长度的确定：）节流装置上下游直管段长度的确定： 设计文件设计文件 ISO-5167 前前8后后52）节流装置取压口方位的确定：）节流装置取压口方位的确定： 介

8、质为气体：工艺管道水平线上半部。介质为气体：工艺管道水平线上半部。 中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司 介质为蒸汽：工艺管道水平线斜向上介质为蒸汽：工艺管道水平线斜向上045度度夹角范围内，一般为水平方向。夹角范围内，一般为水平方向。 介质为液体：工艺管道水平线斜向下介质为液体：工艺管道水平线斜向下045度度夹角范围内。夹角范围内。中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司3）环室安装方向的确定：）环室安装方向的确定： “+”安装在上游侧安装在上游侧 箭头指向箭头指向 环室结合密封面结构环室结合密封面结构4）节

9、流装置偏差的限定：）节流装置偏差的限定： 节流件轴线与管道轴线的最大夹角为节流件轴线与管道轴线的最大夹角为1度度 节流件轴线与上、下游管道轴线之间的误节流件轴线与上、下游管道轴线之间的误 差差ex应满足下式的规定：应满足下式的规定： 中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司4x3 . 21 . 00025. 0eD1.4 差压流量变送器的差压流量变送器的安装原则安装原则1）安装位置的选择：）安装位置的选择： 靠近节流装置，便于安装、维护和观察靠近节流装置，便于安装、维护和观察 不影响操作人员通行不影响操作人员通行 无强烈震动、高温、腐蚀、无强电磁场干扰无

10、强烈震动、高温、腐蚀、无强电磁场干扰2）与节流装置相对高度的确定：）与节流装置相对高度的确定： 被测介质为液体被测介质为液体 变送器的标高低于节流装置；变送器的标高低于节流装置； 被测介质为气体被测介质为气体 变送器的标高高于节流装置；变送器的标高高于节流装置； 被测介质为气蒸汽被测介质为气蒸汽 变送器的标高低于节流装置；变送器的标高低于节流装置；中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司3）其它注意事项：）其它注意事项： 变送器应垂直安装，表中心距地面高度为变送器应垂直安装，表中心距地面高度为1.21.5m，显示屏朝向便于观察的方向；，显示屏朝向便于观察

11、的方向； 在地坪上安装的仪表支架，其基础以不变形，在地坪上安装的仪表支架，其基础以不变形，不沉降为原则，基础深度应大于不沉降为原则，基础深度应大于0.8米，北方地区其米，北方地区其深度应超过冻土层；深度应超过冻土层；中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司二二.超声波流量计的原理及安装超声波流量计的原理及安装 超声波流量计大多用于非接触式流量测量，特超声波流量计大多用于非接触式流量测量，特点是无压力损失，不受被测流体理化性质的限制。点是无压力损失，不受被测流体理化性质的限制。对于其它仪表不可测量的特殊介质，如强腐蚀、高对于其它仪表不可测量的特殊介质，如强

12、腐蚀、高粘度、非导电、易燃易爆等特性的流体，都可以选粘度、非导电、易燃易爆等特性的流体，都可以选用超声波流量计。用超声波流量计。2.1 超声波流量计的工作原理超声波流量计的工作原理 超声波流量计主要由安装在测量管道上的换能超声波流量计主要由安装在测量管道上的换能器和转换器组成。其检测原理多种多样，主要有时器和转换器组成。其检测原理多种多样，主要有时差法、频差法、多普勒效应法等。以下以时差法为差法、频差法、多普勒效应法等。以下以时差法为例介绍其工作原理。例介绍其工作原理。中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司 超声波在流动介质中的传播速度与在静止介质中超

13、声波在流动介质中的传播速度与在静止介质中的传播速度不相等，类似于顺水行舟和逆水行舟的航的传播速度不相等，类似于顺水行舟和逆水行舟的航速关系。换能器由超声波发生器和接收器两部分组成，速关系。换能器由超声波发生器和接收器两部分组成，分别安装在管道外壁的两侧。两只发生器分别安装在管道外壁的两侧。两只发生器SA和和SB交替交替发出脉冲超声波。当发出脉冲超声波。当SA发出超声波后，发出超声波后，RA接收穿过流接收穿过流体的超声波，下一个周期，体的超声波，下一个周期，SB发出超声波，发出超声波，RB接收。接收。设静止介质中超声波的速度为设静止介质中超声波的速度为c，流体流速为流体流速为v，从，从SA发出到

14、达发出到达RA的超声波速度为的超声波速度为c+vcos，所用时间为，所用时间为t1；从从SB发出到达发出到达RB的超声波速度为的超声波速度为c-vcos，所用时间，所用时间为为t2。t=t2-t1。中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司时间差和流速的关系式为：时间差和流速的关系式为： 在上式中，时间差在上式中，时间差t是反映流体流速的唯一变是反映流体流速的唯一变量，与流速成正比。换能器输出的信号经由转换器量，与流速成正比。换能器输出的信号经由转换器转换为标准信号输出。转换为标准信号输出。2.2 超声波流量计的安装原则超声波流量计的安装原则 在水平管道上安装的换能器，其方向应在与工在水平管道上安装的换能器，其方向应在与工艺管道水平方向成艺管道水平方向成45夹角的范围内，不应在管道夹角的范围内，不应在管道顶部或底部，因管道的顶部易存气泡，底部易产生顶部或底部，因管道的顶部易存气泡，底部易产生结垢层，影响测量精确度。结垢层，影响测量精确度。c2Dvtant2中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司中国石油天然气第一建设公司第六工程分公司 安装前，应除净安装管段处的保温层，将管壁表面打磨安装前，应除净安装管段处的保温层，将管壁表面打磨干净，换能