浮子流量计的安装.ppt

1、浮子流量计相关知识,天津大学电气与自动化工程学院流量实验室,2020/9/24,2,2020/9/24,2,内容提要,结构与工作原理 天大泰和相关产品介绍 检定流程 流量计选型 应用领域 安装使用中需要注意的问题 常见故障及维护,2020/9/24,3,2020/9/24,3,内容提要,结构与工作原理 天大泰和相关产品介绍 检定流程 流量计选型 应用领域 安装使用中需要注意的问题 常见故障及维护,2020/9/24,4,浮子流量计的结构,由传感器和转换器两部分组成,2020/9/24,5,2020/9/24,5,浮子流量计的结构,第一章,浮子流量传感器结构示意图,锥管浮子流量传感器,孔板浮子流

2、量传感器,h,2020/9/24,6,浮子流量计的结构,6,锥管浮子,孔板浮子,卡箍,锥管,孔板,支撑架,下导向杆,上导向杆,上,下,下导向杆,上导向杆,2020/9/24,7,2020/9/24,7,浮子流量计的结构,第二章,锥管浮子,锥管,h,浮子流量计的结构,2020/9/24,8,孔板浮子,孔板,Fp+F=FS,2020/9/24,9,传感器部分的工作原理,被测流体自下而上流过浮子流量传感器时，若FS大于G，浮子便上升。 浮子上升时，浮子和锥管间的环形面积随之增大，则环形面积处流体流速下降，浮子上下截面压差降低，作用于浮子和导向杆上的升力FS随之减少。 当FS等于G时，浮子便稳定在某一

3、高度h，由h即可测得体积流量qv。,Fp+F=FS,传感器部分的工作原理,2020/9/24,10,由浮子的受力平衡公式推得浮子流量传感器的体积流量公式为：,其中， 为浮子流量计的流量系数，是与雷诺数、浮子形状和尺寸等相关的无量纲数，在一定的雷诺数范围内是常数。,A1,2020/9/24,11,转换器部分的工作原理,浮子内嵌磁钢，与管体外一端嵌有小磁钢的机械连杆机构形成内外磁路耦合。流量变化时，内磁钢随浮子上下移动，引起外磁钢的位移，连杆随之转动一定角度，从而将浮子的直线位移h转换为连杆的角度位移 。 利用电容角位移传感器将其角度的变化转换为电容值的变化，再经信号处理电路将电容值的变化转化为电

4、压信号，最终使检测电路的输出信号幅值反映流体瞬时流量的大小。,2020/9/24,11,角位移金属浮子流量计基本原理,转换器部分的工作原理,在浮子内嵌入小磁钢，在金属锥管管体外安装圆形磁体，通过磁路耦合将浮子的纵向位移转换成外部磁体的角度变化，并通过磁阻元件测量此角度。 设计与磁阻元件配套的硬件电路，实现流量的测量。,2020/9/24,12,磁阻式金属浮子流量计基本原理,2020/9/24,13,2020/9/24,13,内容提要,结构与工作原理 天大泰和相关产品介绍 检定流程 流量计选型 应用领域 安装使用中需要注意的问题 常见故障及维护,2020/9/24,14,天大泰和相关产品介绍,分

5、类 按结构形式分：垂直型、水平型； 按被测介质分：液体、气体； 按传感器类型分：锥管型、孔板型； 按转换器类型分：指针现场指示型、指针式远传型、智能现场指示型、智能远传型、智能远传报警输出型； 按附加结构分：标准型（无）、夹套型、高温型（上限300）、高压型（大于4.0MPa） 、衬PTFE型、阻尼型,2020/9/24,15,天大泰和相关产品介绍,2020/9/24,15,产品外形图,标准型,卫生型,智能型,突出特点（卖点） 精度通过10点非线性修正，精度等级达到1.0级； 在线温压补偿（正在研制）。,2020/9/24,16,天大泰和相关产品介绍,其他部件,2020/9/24,16,磁过滤

6、器,阻尼器,2020/9/24,17,天大泰和相关产品介绍,技术参数 口径：DN15、DN25、 DN40、DN50 、DN65、 DN80、DN100 、 DN125、 DN150、DN200 共10种不同口径 测量范围：水 2.5200,000 L/h； 空气 0.075,000 m3/h (0.1013MPa ，20)。 量程比：标准型: 10:1 特殊规格的流量计需另选 精度等级： 1.0级、1.5级 压力等级：1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、其他 介质温度：-80+250（内衬氟塑料流量计流体温度为0+80）；高温型最高可达300。,2020/9/24,17,2020/9/

7、24,18,天大泰和相关产品介绍,技术参数（续） 环境温度：指针式 -40+120； 智能型 40+70。 连接： 法兰连接，1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa参照标准HG20594-97 电气连接：M201.5 防护等级：IP65 防爆等级：本安ExiaIICT5 介质粘度：15 5 mPaS ； 25100 50 mPaS 供电方式： B型 3.6V锂电池1节，可使用1年；A、C、D型 DC24V， 420mA，A、C型两线制，D型三线制。 仪表高度：250mm,2020/9/24,18,2020/9/24,19,2020/9/24,19,内容提要,结构与工作原理 天大泰和相关产品介

8、绍 检定流程 流量计选型 应用领域 安装使用中需要注意的问题 常见故障及维护,2020/9/24,20,2020/9/24,20,标准装置,实验装置,第二章,2020/9/24,21,浮子流量计的检定流程,第一步， 安装浮子流量计，打开上游全开阀，缓慢打开调节阀，使检定介质流过流量计，先排出气泡，等稳定后调节下游调节阀，使浮子升到要检定的流量点。 第二步，在量程范围内，均匀选择11个流量点，分别测量正、反量程下传感器的旋转角度，对正、反量程角度取平均值后，根据平均值刻度浮子流量计。 第三步，在水流量标准实验装置上检定该流量计，选取qmin、0.25qmax、0.4qmax、0.7qmax和qm

9、ax共5个流量点，每个流量点正、反行程各检定3次，分别计算各测量值在正、反量程下的算术平均值。其中qmin代表量程下限、qmax代表量程上限。 最后，计算各流量点的满度误差SF和线性度k等技术指标。,2020/9/24,22,规范中的参数要求,1、满度误差 流量计（具有现场指示或气远传或电远传功能）的满度误差应不超过表1规定的满度误差限。 2、回差 流量计(具有现场指示或气远传或电远值功能)的回差应不超过满度误差限的绝对值。,2020/9/24,22,规范中的参数要求（续）,3、重复性 流量计的重复性的均方根误差应不超过表3中的规定的数值。,2020/9/24,23,2020/9/24,24,

10、规范中的参数要求（续）,4、波动,2020/9/24,24,2020/9/24,25,相关技术指标的计算公式,1、满度误差计算公式 式中：SF第 i个试验点的满度误差； Qi第i 个试验点在同行程n次测量中流量计流量的算术平均值； Q si第i 个试验点在同行程n次测量中流量校准装置测定的算术平均值； Qmax流量测量范围上限值。,2020/9/24,25,相关技术指标的计算公式（续）,2、回差计算公式 式中：i 第 i个试验点回差； Qfi 第 i个试验点正行程的Qi 值； Qri 第i 个试验点反行程的Q i值； Qmax流量测量范围上限值。,2020/9/24,26,2020/9/24,

11、27,相关技术指标的计算公式（续）,3、不确定度（重复性）计算公式 式中：i 第i个试验点的重复性均方根误差； Qij 第i个试验点同行程第j次试验中流量计的流量 (j=1，2，n)； Qi第i 个试验点在同行程n次测量中流量计流量的算术平均值； n 同一试验点同行程的测量次数； Qmax流量测量范围上限值。,2020/9/24,27,相关技术指标的计算公式（续）,4、线性度k 用最小二乘法计算：令拟合直线方程为Y=a0+KX0，任一校准数据Yi与拟合直线上对应理想值a0+KXi间线差为： i = Yi - ( a0 + KXi )，则 k = |max(i )| / Qmax100%,202

12、0/9/24,28,2020/9/24,29,2020/9/24,29,内容提要,结构与工作原理 天大泰和相关产品介绍 检定流程 流量计选型 应用领域 安装使用中需要注意的问题 常见故障及维护,2020/9/24,30,浮子流量计的选择,不仅不同口径的流量范围不同，同一口径下也有不同的流量范围。 流量表中的流量范围是指标准状态下的测量范围，需要按照刻度换算方法换算为所需要的工况条件下的测量范围。 因为浮子流量计的精度一般是按满量程相对误差计算，因此应使流量计的常用流量点在满量程流量的5080。,2020/9/24,30,2020/9/24,31,液体浮子流量计的刻度换算公式,0、qv0、a0分

13、别表示刻度状态下标定介质的密度、体积流量及流量系数； 、qv和a分别表示实际运行状态下被测介质的密度、体积流量和流量系数。,流量计用于液体测量时，制造厂是用常温下清洁的水作为校验液来校验的，若被测液体的密度与水的密度不同时，应对流量计的示值进行换算。,2020/9/24,32,液体浮子流量计刻度换算实例,从计算结果可见，用水标定的浮子流量计测量硫酸流量，仪表示值为20 m3/h时，实际硫酸流量仅为13.831m3/h。,2020/9/24,32,一浮子流量计，浮子材料为钢，密度为 =7900kg/m3，用20的水标定（水的密度为 =998kg/m3），流量计测量上限为30m3/h。现用户用来测

14、量硫酸（硫酸的密度为 =1834kg/m3），求流量计显示20 m3/h时，实际通过流量计的硫酸流量为多少？,解：,2020/9/24,33,气体浮子流量计的刻度换算公式,01表示标准状态下 被测气体的密度， p、T分别表示工作状态下被测气体的绝对压力（即表压与大气压之和 ）、开氏温度； 0 、 p0、T0分别表示标准状态下空气的密度、 绝对压力（ 101.325 Kpa）、开氏温度（293.15 K）。,2020/9/24,33,流量计测量气体时，制造厂是用空气校准的（20，101.325KPa），若被测气体的参数和工作状态与制造厂规定的不同时，应对流量计示值读数进行修正。,0,测量 干燥空

15、气,测量 其它干燥气体,状态修正,先在刻度状态下进行密度修正，再进行状态修正,2020/9/24,34,气体浮子流量计刻度换算实例,2020/9/24,34,一气体浮子流量计，厂家用 P0=101.325KPa、 t0=20的空气标定，先用来测量 P=350KPa、 t=27的空气，求： （1）流量计显示4m3/h时的实际空气流量是多少？ （2）若用来测量该状态下的氢气（H2），则显示4m3/h时的实际氢气流量是多少？,解： 假设空气和氢气在使用状态下仍符合理想气体状态方程，则2,（1）用浮子流量计测量不同状态下的空气流量,（2）用浮子流量计测量非标定气体,2020/9/24,35,流体粘度对

16、流量测量的影响（待解决）,由于流体粘滞阻力的影响将会产生不同的测量效应，用流量系数来表征粘滞阻力所造成的影响，只有当粘度很小时，才是一个常数，浮子位置高度h才和流量q有确定的函数关系。 如浮子流量计工作在流量系数随雷诺数变化的范围内，当被测介质的粘度发生变化时，和密度的变化一样，也将对流量计的示值产生影响，导致测量误差。即使使用介质不变，使用温度有较大变化时，也可能对示值产生相当大的影响。 国内外的流量工作者在这方面也做了一些有益的研究工作，部分厂家对其产品提供有使用粘度的上限值或粘度修正曲线。但目前对浮子流量计粘度的修正的研究离实用的要求还有比较大的距离，因为从理论上，尤其是从流体力学，深入

17、、全面地分析粘度修正还比较困难。,2020/9/24,35,2020/9/24,36,浮子流量计粘度影响规律,口径越小，粘度影响越大。 相同型号下，同一浮子高度h处，实际流量随流体粘度的增大而减小。,2020/9/24,36,不同粘度下DN25孔板浮子流量计的刻度流量与换算流量的关系,DN25孔板浮子流量计流体粘度v与流量的关系,温度压力补偿问题（待解决）,温度、压力变化影响被测介质的密度，应采用温压补偿的方式来获得真实的流量。 正在研制在线温压补偿型浮子流量计。,2020/9/24,37,选型所需参数,介质类型：液体或气体 操作/标准状态密度、操作状态介质粘度 气体：操作/设计温度、操作/设

18、计压力 流量范围：最大流量、最小流量、常用流量 精度等级、输出信号、防爆等级 环境温度、流体流向、附加结构、供电方式 锥管/浮子/法兰材质、法兰尺寸及密封面、法兰压力标准及等级,浮子流量计选型软件,2020/9/24,39,2020/9/24,40,2020/9/24,40,内容提要,结构与工作原理 天大泰和相关产品介绍 检定流程 流量计选型 应用领域 安装使用中需要注意的问题 常见故障及维护,2020/9/24,41,应用领域,浮子流量计作为直观流动指示或测量精度要求不高的指示仪表，可用于测量液体、气体和蒸汽的流量，特别适用于低流速小流量的流量测量和高温、高压、不透明及腐蚀性介质的流量测量，

19、被广泛地用在电力、石化、化工、冶金、医药等流程工业和污水处理等公用事业。 有些应用场所只要检测流量不超过或不低于某值即可，例如电缆惰性保护气体流量增交说明产生了新的泄露点、循环冷却和培养槽等水或空气减流、断流报警等场所可选用有上限或下限流量报警的浮子流量计。 环境保护大气采样和流程工业在线监测的分析仪器连续取样，采样流量的监控也是浮子流量计的大宗服务对象。 作为流程工业的液位、密度等其他参量的吹流测量法中，定流量测量和控制的辅助仪表，应用得非常普遍，亦占相当份额。 带信号输出的远传金属管浮子流量计在流程工业常用作流量控制检测仪表或管线混合配比，如给水处理过程控制原水加药液的配比量。,2020/

20、9/24,42,2020/9/24,42,内容提要,结构与工作原理 天大泰和相关产品介绍 检定流程 流量计选型 应用领域 安装使用中需要注意的问题 常见故障及维护,2020/9/24,43,浮子流量计的安装,垂直型安装图,2020/9/24,43,干净介质,脏污介质,2020/9/24,44,浮子流量计的安装（续）,水平型安装图,2020/9/24,44,2020/9/24,45,浮子流量计的安装（续）,绝大部分浮子流量计必须垂直安装在无震动的管道上，流体自下而上流过仪表，不应有明显的倾斜。浮子流量计中心线与铅垂线间夹角一般不应超过5，高精度（1.5级以上）仪表不应超过2 。 浮子流量计周围100mm空间不得有铁磁性物体。 安装位置要远离阀门变径口、泵出口、工艺管线转弯口等，要保持前5D、后250mm直管段的要求。（规范中要求，浮子流量计前后直管段长度为前10D、后5D）,浮子流量计的安装（续）,在测量赃污介质时，应在仪表上游装过滤器，并及时清洗磁过滤器。 要保持浮子和锥管的清洁，特别是小口径仪表，浮子洁净程度明显影响测量值。必要时