化工仪表第三讲.ppt

1、第三节 流量测量及仪表,在工农业生产和科学研究试验中，流量都是一个很重要的参数。例如，在石油化工生产过程自动检测和控制中，为了有效地操作、控制和监测，需要检测各种流体的流量。此外，对物料总量的计量还是能源管理和经济核算的重要依据。流量检测仪表是发展生产、节约能源、提高经济效益和管理水平的重要工具。 本节介绍流量测量的基本知识和常用的流量测量仪表。,一、概述,第三节 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； 所说的流量是充满圆截面管道流体（气、液）的流量。,流量单位： 按照单位来分 体积流量Qv和质量流量Qm ； QvVFm3(L)/h(min)， V-流体的流动速度；F

2、-管道内流通截面积。 Qm Qvt(kg)/h(min)。,一、概 述,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。,1.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。,2.容积式（椭圆齿轮、活塞式流量计） QvnV； n单位时间排出次数； V固定体积（容积）；,3.质量式（量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利式流量计） Qm Qv ；直接式或补偿式（间接式）。,二、 差压式流量计（节流式）,差压式（节流式）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。它是目前生产中测量流量最成熟，最常

3、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。 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。,1节流现象： 在一段水平放置的流体管道内，以法兰方式固定安装一节流元件孔板（喷嘴、文丘管）当被测流体迎着孔板“锐角”一侧流过孔板时，将在孔板后方产生“缩脉”现象。,二、 差压式流量计（节流式）,基于流动流体的节流原理（例如：喷壶、水枪）；,流体在管道内流动，经过节流装置，产生压差，实现测量。,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I截面处，流体流入速度V

4、1，压力P1;在孔板断面，流体受阻产生压差，流束产生收缩现象，在惯性带动下，流束最小截面在孔板后的II截面处，这里流速达到最大V2，压力P2 ；到III截面处流速降低到V3，压力为P3 。,二、 差压式流量计（节流式）,取压点是在孔板前后管壁上；取压点位置取决于测压方法。,二、 差压式流量计（节流式）,节流装置前流体压力较高，称为正压，常以“十”标志； 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），常以“一”标志。 节流装置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

5、量的基本原理。,值得注意的是：要准确地测量出截面与截面处的压力是有困难的，这是因为产生最低静压力的截面的位置随着流速的不同会改变的,事先根本无法确定。,2.流量基本方程式,在I和II截面处，已知流速和压力分别是V1、V2、 P1、P2；,水平管道：H1H2； 假设是不可压缩液体： 1 2；,柏努利方程式,连续性方程式,F1管道截面积； F2流束最小截面积，为了方便取孔板开孔面积F0；,2.流量基本方程式,(323),(324),式中 流量系数；,膨胀校正系数，但对不可压缩的液体来说， 常取=1；,F0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； 1节流装置前的流体密度。,3.标准节

6、流装置,差压式流量计，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“标准节流装置”。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、使用条件等。,例如标准孔板对尺寸和公差、光洁度等都有详细规定。如图319所示， 其中dD应在0.20.8之间； 最小孔径应不小于12.5mm； 直孔部分的厚度h(0.005一0.02)D； 总厚度H0.05D； 锥面斜角=300一450等，可参阅设计手册。,标准孔板,喷嘴,文丘里管,3.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： 即角接取压法和法兰取压法。,角接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

7、可以通过环室或单独钻孔结构来实现。,目前广泛采用的是角接取压法，其次是法兰取压法。 角接取压法比较简便，容易实现环室取压，测量精度较高。 法兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取压法低些。,法兰取压法,3.标准节流装置,标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50mm，雷诺数在104105以上的流体，而且流体应当清洁，充满全部管道，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大小，但这个差压信号还必须由导压管引出，并传递到相应的差压计，以便显示出流量的数值。,非标准节流装

8、置,a.1/4圆喷嘴,b. 锥形入口孔板,c. 圆缺孔板,4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，往往具有比较大的测量误差，有的甚至高达10一20（造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）。,下面列举造成测量误差的原因，以便在应用中注意。,(1)被测流体工作状态的变动,(2)节流装置安装不正确,(3)孔板入口边缘的磨损,(4)导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象,三、差压式流量计的使用安装,1、温度变化对流体测量的影响：,（1）、被测流体温度T变化引发的密度的变化 QmQv ； 必要时对测量值作修正处理或给仪表加装“温度补偿装置”。,（2）

9、、环境温度T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； 加装“保温箱（套）”，蒸汽保温，防止凝液结冰。,2、引压管线的防“堵”问题 沉淀物及颗粒物所致：,（1）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； 测液体中轴线以下取压避开底部。,三、差压式流量计的使用安装,（2）、安装吹洗阀或排放阀 -靠被测流体自身静压吹通引压管线。,3、测量高温气体（如蒸汽）的冷凝液问题： 引压管内凝液液位高度不同，产生附加压有误差。 加装“凝液罐”： A 保持凝液液位相等； B 隔离高温气体与仪表接触；,三、差压式流量计的使用安装,4、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；,三、差压式流量计的使用安装,5、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，损坏测量头内的弹性膜片。需要引入保护措施：三阀组； 开关顺序：测量前，阀3先开，；在开阀1和阀2，最后关阀3，开始测压； 关闭顺序：关阀3，关阀1和阀3。