第三章 流量检测

第三章流量检测

内容提要:

1.差压式流量计

2.转子流量计

3.旋涡流量计

4.质量流量计

5.其她流量计

★8学时★基本概念:

介质流量就是控制生产过程达到优质高产与安全生产以及进行经济核算所必需得一个重要参数。

流量大小:单位时间内流过管道某一截面得流体数量得大小,即瞬时流量。

总量:在某一段时间内流过管道得流体流量得总与,即瞬时流量在某一段时间内得累计值。

1、差压式流量计

差压式(也称节流式)流量计就是基于流体流动得节流原理,利用流体流经节流装置时产生得压力差而实现流量测量得。

通常就是由能将被测流量转换成压差信号得节流装置与能将此压差转换成对应得流量值显示出来得差压计以及显示仪表所组成。

节流现象与流量基本方程式

(1)节流现象

流体在有节流装置得管道中流动时,在节流装置前后得管壁处,流体得静压力产生差异得现象称为节流现象。节流装置包括节流件与取压装置。

如图3-1孔板装置及压力、流速分布图

注意:要准确测量出截面Ⅰ、Ⅱ处得压力有困难,因为产生最低静压力p2′得截面Ⅱ得位置随着流速得不同会改变。因此就是在孔板前后得管壁上选择两个固定得取压点,来测量流体在节流装置前后得压力变化。因而所测得得压差与流量之间得关系,与测压点及测压方式得选择就是紧密相关得。

(2)节流基本方程式

流量基本方程式就是阐明流量与压差之间定量关系得基本流量公式。它就是根据流体力学中得伯努利方程与流体连续性方程式推导而得得。

可以瞧出:要知道流量与压差得确切关系,关键在于α得取值。流量与压力差ΔP得平方根成正比。

标准节流装置

国内外把最常用得节流装置、孔板、喷嘴、文丘里管等标准化,并称为“标准节流装置”。

标准化得具体内容包括节流装置得结构、尺寸、加工要求、取压方法、使用条件等。

例:如图(孔板断面示意图),标准孔板对尺寸与公差、粗糙度等都有详细规定。

其中d／D应在0、2～0、8之间;最小孔径应不小于12、5mm;直孔部分得厚度h＝(0、005～0、02)D;总厚度H＜0、05D;锥面得斜角α＝30°～45°等等,需要时可参阅设计手册。

我国规定:标准节流装置取压方法分为角接取压法、法兰取压法。

例:标准孔板采用角接取压法与法兰取压法,标准喷嘴为角接取压法。

如图:环式取压结构

１—管道法兰;2—环室;3—孔板;4—夹紧环

环室取压法能得到较好得测量精度,但就是加工制造与安装要求严格,如果由于加工与现场安装条件得限制,达不到预定得要求时,其测量精度仍难保证。所以,在现场使用时,为了加工与安装方便,有时不用环室而用单独钻孔取压,特别就是对大口径管道。

优点缺点

标准孔板应用广泛,结构简单,安装方

便,适用于大流量得测量流体经过孔板后压力损失大,当工艺管道上

不允许有较大得压力损失时,便不宜采用。

标准喷嘴与

标准文丘里管

压力损失较孔板小结构比较复杂,不易加工

标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50mm,雷诺数在104～105以上得流体,而且流体应当清洁,充满全部管道,不发生相变。

节流装置将管道中流体流量得大小转换为相应得差压大小,但这个差压信号还必须由导压管引出,并传递到相应得差压计,以便显示出流量得数值。

差压式流量计得测量误差

在现场实际应用时,往往具有比较大得测量误差,有得甚至高达10％～20％。

注意:不仅需要合理得选型、准确得设计计算与加工制造,更要注意正确得安装、维护与符合使用条件等,才能保证差压式流量计有足够得实际测量精度。

误差产生得原因:被测流体工作状态得变动;节流装置安装不正确;孔板入口边缘得磨损;

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。

导压管要正确地安装,防止堵塞与渗漏,否则会引起较大得测量误差。对于不同得被测介质,导压管得安装亦有不同得要求,下面分类讨论。

如图3-3测量液体流量时得取压点位置

如图3-4测量液体流量时得连接图

1—节流装置;2—引压导管;3—放空阀;4—平衡阀;5—差压变送器;6—贮气罐;7—切断

阀

①测量液体得流量时,应该使两根导压管内都充满同样得液体而无气泡,以使两根导压

管内得液体密度相等。

a) 取压点应该位于节流装置得下半部,与水平线夹角α为0°～45°。

b) 引压导管最好垂直向下,如条件不许可,导压管亦应下倾一定坡度(至少1∶20～1∶

10),使气泡易于排出。

c) 在引压导管得管路中,应有排气得装置。

②测量气体流量时,上述得这些基本原则仍然适用。

a) 取压点应在节流装置得上半部。

b) 引压导管最好垂直向上,至少亦应向上倾斜一定得坡度,以使引压导管中不滞留液

体。

c) 如果差压计必须装在节流装置之下,则需加装贮液罐与排放阀,如图3-5。

③测量蒸汽得流量时,要实现上述得基本原则,必须解决蒸汽冷凝液得等液位问题,以消除冷凝液液位得高低对测量精度得影响。常见得接法见图3-6所示。

差压计或差压变送器安装或使用不正确也会引起测量误差。

由引压导管接至差压计或变送器前,必须安装切断阀1、2与平衡阀3,构成三阀组,如图3-7所示。

测量腐蚀性(或因易凝固不适宜直接进入差压计)得介质流量时,必须采取隔离措施。常用得两种隔离罐形式如图3-8所示。

2、转子流量计

工作原理:以压降不变,利用节流面积得变化来测量流量得大小,即转子流量计采用得就是恒压降、变节流面积得流量测量方法。如图3-9所示。

转子流量计中转子得平衡条件就是

根据转子浮起得高度就可以判断被测介质得流量大小

或

将代入以上两式:

或

电远传式转子流量计

它可以将反映流量大小得转子高度h转换为电信号,适合于远传,进行显示或记录。

LZD系列电远传式转子流量计主要由流量变送及电动显示两部分组成。

流量变送部分如图所示:差动变压器结构

转换原理:若将转子流量计得转子与差动变压器得铁芯连接起来,使转子随流量变化得运动带动铁芯一起运动,那么,就可以将流量得大小转换成输出感应电势得大小。

电动显示部分(如图:LTD系列电远传转子流量计)