学习情境流量计的制作

学习情境流量计的制作第1页，课件共58页，创作于2023年2月1、制作一个流量计的差压式传感器检测电路，测量精度为1%.2、LED显示流量。

[学习情境要求]第2页，课件共58页，创作于2023年2月知识目标：1、掌握流量计的结构、流量方程和安装测试特点；2、掌握流量计的特点与使用；3、掌握其他流量计的特点与使用；4、了解几种不同的质量流量计；能力目标：能够根据不同的介质、不同的环境、不同的测量条件选择适合的流量计和安装方式；素质目标：1、培养耐心细致的工作态度；2、培养严谨扎实的工作作风；3、培养团结协作的合作能力。

[学习情境目标]第3页，课件共58页，创作于2023年2月

[教学内容]第4页，课件共58页，创作于2023年2月差压节流式流量计

节流装置是差压式流量传感器的流量敏感检测元件，是安装在流体流动的管道中的阻力元件。所谓节流装置，就是在管道中段设置一个流通面积比管道狭窄的孔板或者文丘里喷嘴，使流体经过该节流装置时，流束局部收缩，流速提高，压强减小。常用的节流元件有孔板、文丘里管。

它们的结构形式、相对尺寸、技术要求、管道条件和安装要求等均已标准化，故又称标准节流元件。

节流式流量计的缺点是流体通过节流装置后，会产生不可逆的压力损失。另外，当流体的温度t、压力p1变化时，流体的密度将随之改变。所以必须进行温度、压力修正。第5页，课件共58页，创作于2023年2月标准节流元件(a)孔板(b)文丘里管第6页，课件共58页，创作于2023年2月节流孔板后取压管

第7页，课件共58页，创作于2023年2月节流孔板流速变快，压力变小

第8页，课件共58页，创作于2023年2月节流式流量计外形第9页，课件共58页，创作于2023年2月一.流量测量的基本工作原理单位时间内流体通过一定截面积的数量。体积流量－用流体的体积来表示（qv），单位为m3/h。瞬时质量流量－用流量的质量来表示（qm），简称质量流量，单位为kg/h。

[知识准备]1.流量第10页，课件共58页，创作于2023年2月累积流量－一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值累积体积流量累积质量流量流量计量——对在一定通道内流动流体的流量进行测量。流量测量的任务：根据测量目的，被测流体的种类、状态、测量场所等条件，研究各种相应的测量方法，并保证流量量值的正确传递。

[知识准备]第11页，课件共58页，创作于2023年2月2.流量检测的方法和分类按检测量的不同分为：体积流量质量流量

[知识准备]第12页，课件共58页，创作于2023年2月1.体积流量的测量方法

（1）容积法： 在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不断地进行度量，以排出流体固定容积数来计算流量。 椭圆齿轮流量计、旋转活塞式流量计和刮板流量计。受流体的流动状态影响小，适用于测量高粘度、低雷诺数的流体。

（2）速度法： 这种方法是先测出管道内的平均流速，再乘以管道截面积求得流体的体积流量。较宽的使用条件，可用于各种工况下的流体的流量检测，利用平均流速计算流量，管路条件的影响大，流动产生涡流以及截面上流速分布不对称等都会给测量带来误差。

[知识准备]第13页，课件共58页，创作于2023年2月检测管道内流速的方法

①差压流量检测法（节流式检测方法）；②电磁式检测方法；③变面积式检测方法；④旋涡式检测方法；⑤涡轮式检测方法；⑥声学式检测方法；⑦热学式检测方法。

[知识准备]第14页，课件共58页，创作于2023年2月2.质量流量的测量方法（1）直接法：

利用检测元件，使输出信号直接反映质量流量。 利用孔板和定量泵组合实现的差压式检测方法； 利用同轴双涡轮组合的角动量式检测方法； 应用麦纳斯效应的检测方法; 基于科里奥利力效应的检测方法。（2）间接法：

用两个检测元件分别测出两个相应参数，通过运算间接获取流体的质量流量。①ρqv2检测元件和ρ检测元件的组合；②qv检测元件和ρ检测元件的组合；③ρqv2检测元件和qv检测元件的组合。

[知识准备]第15页，课件共58页，创作于2023年2月二.差压式流量计（DPF）①历史悠久、技术成熟、应用最广泛。②按检测件的作用原理分:

节流式、动压头式、水力阻力式、离心式、动压增益式和射流式等几大类，③节流式和动压头式应用最为广泛。④节流式特点：结构简单、使用寿命长，适应能力强，几乎能测量各种工况下的流量。

[知识准备]第16页，课件共58页，创作于2023年2月1.差压式流量计组成及测量原理1)差压式流量计组成差压式流量计组成框图节流装置：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与流量成开方关系引压导管：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送器。差压变送器：产生的差压转换为标准电信号（4-20mA）。

[知识准备]第17页，课件共58页，创作于2023年2月2)测量原理

孔板附近的流速和压力分布

[知识准备]第18页，课件共58页，创作于2023年2月3)测量原理当流体流经管道内的节流件时，流速将在节流件处形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。 流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的大小。压差影响因素： 流量、节流装置形式、管道内流体的物理性质（密度、粘度）

[知识准备]第19页，课件共58页，创作于2023年2月2.节流装置按其标准化程度分：

①标准节流装置

按照标准文件设计、制造、安装和使用，无须经实流校准即可确定其流量值并估算流量测量误差;

②非标准节流装置

成熟程度较差，尚未列入标准文件的检测件。

[知识准备]第20页，课件共58页，创作于2023年2月1).标准型节流装置

节流装置=节流元件+取压装置+上下游测量导管图5.3.3标准型节流装置（a）孔板（b）喷嘴

[知识准备]第21页，课件共58页，创作于2023年2月标准取压装置是国家标形中规定的两种取压装置，即角接取压装置和法兰取压装置。其中角接取压适用于孔板和喷嘴，而法兰取压仅用于孔板。(1)角接取压装置角接取压装置可以采用环室或夹紧环(单独钻孔)取得节流件前后的差压。（2）法兰取压装置法兰取压装置由两个带取压孔的取压法兰组成。标准取压装置差压式流量计第22页，课件共58页，创作于2023年2月①标准孔板

标准孔板图

[知识准备]第23页，课件共58页，创作于2023年2月③标准喷嘴ISA1932喷嘴

[知识准备]第24页，课件共58页，创作于2023年2月④长径喷嘴

[知识准备]第25页，课件共58页，创作于2023年2月双波纹管双波纹管差压计第26页，课件共58页，创作于2023年2月膜片式差压计第27页，课件共58页，创作于2023年2月

[流量传感器性能检测]1.节流装置的安装（1）孔板的圆柱形锐孔和喷嘴的喇叭形曲面部分应对着流体的流向。（2）根据不同的被测介质，节流装置取压口的方位应在所规定的范围内，即在如下图所示箭头所指的范围（3）必须保证节流件中心与管道同心，其端面与管道轴线垂直。节流件上、下游必须配有足够长度的直管段（4）在靠近节流装置的引压导管上，必须安装切断阀。

第28页，课件共58页，创作于2023年2月

[流量传感器性能检测]（1）引压导管是直径为10～12mm的铜、铝或钢管，依据尽量按最短距离敷设的原则，长度在3～50m之间。管线弯曲处应是均匀的圆角，曲率半径应大于管外径的10倍。（2）引压导管尽可能垂直安装，以避免管路中积聚气体和水分；必须水平安装时，倾斜度不小于1：10；应加装气体、凝液、微粒的收集器和沉降器，并定期排除。（3）全部引压导管应保证密闭、无渗漏，注意保温、防冻及防热。（4）引压管路上应安装必要的切断、冲洗、排污阀等；测量蒸气或腐蚀性介质时，应加装冷凝器或充有中性隔离液的隔离罐。

2.引压导管的安装第29页，课件共58页，创作于2023年2月

[流量传感器性能检测]3.差压计的安装安装差压计时，要注意其使用时规定的工作条件与现场周围条件（如温度、湿度、腐蚀性、振动等）是否相吻合，若差别明显时应考虑采取预防措施或更改安装地点。差压式流量计结构简单、制造方便、工作可靠、使用寿命较长、适应性强、价格较低，几乎可以测量各种工况下的介质的流量，应用非常普遍。但也存在测量精度普遍偏低、现场安装要求高、压力损失大、测量范围窄等缺点。第30页，课件共58页，创作于2023年2月

[流量传感器性能检测]4.不同被测介质的流量测量（1）液体流量的测量建议将差压计装在节流装置的下方，防止液体中的气体积存在引压管路内，如图5.8(a)所示；如果差压计必须装在上方，应注意从节流装置引出的导压管先向下面而后再弯向上面，以便形成U形液封，如图5.8(b)所示。测量勃性大、腐蚀性强或易燃的液体时，应在靠近差压计侧的引压管路上分别安装一个充有隔离液的隔离罐，差压计同时充灌隔离液，以保护差压计。第31页，课件共58页，创作于2023年2月

[流量传感器性能检测]第32页，课件共58页，创作于2023年2月节流孔板后取压管

前取压管流体通过节流孔板时，流速加快，后取压管处的压力减小。第33页，课件共58页，创作于2023年2月

[流量传感器性能检测]（2）气体流量的测量建议将差压计装在节流装置的上方，如图5.9（a）所示，防止液体污物和灰尘等进入导压管；必须装在下方时，在最低处应加装沉降器，如图5.9(b)所示。图5.9测量气体时差压流量计安装示意图第34页，课件共58页，创作于2023年2月差压式（也称节流式）流量变送器外形图第35页，课件共58页，创作于2023年2月第36页，课件共58页，创作于2023年2月第37页，课件共58页，创作于2023年2月

流体通过流量计时，在流量计进、出口之间产生一定的压力差，从而推动运动部件转动或移动，将流体一次次充满计量空间（仪表壳体和仪表内的运动部件构成一个具有一定容积的计量空间），并由入口排向出口。计量空间的体积是确定的，只要测得转子的转动次数，就可得到通过流量计的流体体积的累积值。

容积流量计测量原理溶剂第38页，课件共58页，创作于2023年2月单位时间内所排出固定容积的数目作为测量依据

测量原理设：V0——计量室的容积n——转子的旋转次数则排出的流体总量

根据转子的形状分为：椭圆齿轮流量计（液体型）腰轮流量计（气体型和液体）刮板式流量计（液体型）容积式流量计又称排量流量计（PositiveDisplacementFlowmeter），简称PD流量计或PDF，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。根据它的结构不同，主要有椭圆齿轮流量计、腰轮流量汁、活塞式流量计、刮板式流量计等。第39页，课件共58页，创作于2023年2月椭圆齿轮流量计每转一周，两个齿轮共送出四个标准体积的流体。容积式流量计第40页，课件共58页，创作于2023年2月椭圆齿轮流量计第41页，课件共58页，创作于2023年2月优点：a.计量精度高，通常在昂贵介质或需要精确计量的场合使用。

b.在旋转流和管道阻流件流速场畸变时对计量精确度没有影响，没有前置直管段要求。这一点在现场使用中有重要的意义。

c.可用于高粘度流体的测量。d.直读式仪表，无需外部能源，可直接获得累计总量。缺点：a.被测介质种类及工况（温度、压力）、口径局限大（中小口径），适应范围窄。

b.一般不适用于高低温场合。目前可使用温度范围大致在-30～+160℃，压力最高为10MPa。

c.大部分PDF仪表只适用洁净单相流体，含有颗粒、脏污物时上游需装过滤器，既增加压损，又增加维护工作；d.安全性差第42页，课件共58页，创作于2023年2月

[流量传感器性能检测]（3）蒸汽流量的测量方案与测量液体时大体相同，不同的是在靠近节流装置截止阀后面的导压管路上，应分别装设冷凝器，以保持两根引压管内的冷凝液柱高度相等，并防止高温蒸汽与差压计直接接触，如图5.10所示。图5.10测量蒸汽时差压流量计安装示意图第43页，课件共58页，创作于2023年2月腰轮流量计(罗茨流量计)腰形轮每转动一周，就把转子与壳体之间所构成的具有一定容积的计量室流体的四倍体积，从流入口送到流出口。计量室体积腰轮转速体积流量腰轮流量计除可测液体外，还可测量气体，精度可达0.1％，并可做标准表使用；最大流量可达1000m3/h。腰轮上没有齿，它们不是直接相互啮合转动，而是通过按装在体外的传动齿轮组进行传动第44页，课件共58页，创作于2023年2月腰轮流量计第45页，课件共58页，创作于2023年2月腰轮流量计第46页，课件共58页，创作于2023年2月流量检测方法及仪表腰轮流量计

腰轮流量计是一种容积式流量测量仪表，用以测量封闭管中流体的体积流量。就地显示累积流量，并有远传输出接口，与相应的光电式电脉冲转换器和流量积算仪配套，可进行远程测量，显示和控制。精度高，重复性好，范围度大，对流量计前后直管段要求不高。适用较高粘度流体，流体粘度变化对示值影响较小。适用无腐蚀性能的流体，如原油，石油制品(柴油，润滑油等)。

腰轮流量计

第47页，课件共58页，创作于2023年2月上述两种转子型式的容积流显计，可用于各种液体流量的测量，尤其是用于油流量的准确测量，在高压力、大流量的气体流量测量中，这类流量计也有应用．由于椭圆齿轮容积流量计直接依靠测量轮啮合，因此对介质的清洁要求较高，不允许有固体颗粒杂质流过流量计．容积式流量计第48页，课件共58页，创作于2023年2月(三).刮板式流量计第49页，课件共58页，创作于2023年2月第50页，课件共58页，创作于2023年2月特点1）测量准确度高；2）测量范围度较宽；3）一般