第三章過程檢測技術(§3.4流量測量)

1、本節(jié)教學要求與學習目標：本節(jié)教學要求與學習目標： 1 了解各種流量計的測量原理了解各種流量計的測量原理 2 差壓式流量計的流量方程式及安裝時的要求差壓式流量計的流量方程式及安裝時的要求 3 轉子流量計的流量方程式及測量不同介質時轉子流量計的流量方程式及測量不同介質時 的修正的修正3.4 流量測量及其變送流量測量及其變送開始學習開始學習返回總目錄返回總目錄一一 概念概念 （瞬時）流量：（瞬時）流量：指單位時間內流過管道某一截面的流體的數(shù)量。指單位時間內流過管道某一截面的流體的數(shù)量。 總量：總量：指在一段時間內流過管道的流體流量的總和。指在一段時間內流過管道的流體流量的總和。 體積流量（體積流量（

2、Q）：）：單位時間內流過的流體以體積表示的，叫體積單位時間內流過的流體以體積表示的，叫體積流量。（流量。（m3/h、L/h、L/min） 質量流量（質量流量（M）：）：單位時間內流過的流體以質量表示的，叫質量單位時間內流過的流體以質量表示的，叫質量流量。（流量。（t/h、Kg/h、Kg/s）。）。M = Q或 Q=M/ 流量計：流量計：測量流體流量的儀表叫流量計。 計量計：計量計：測量流體總量的儀表叫計量計3.4 流量測量及其變送流量測量及其變送二二 流量測量儀表流量測量儀表 速度式流量計差壓式流量計、轉子流量計電磁流量計、渦輪流量計靶式流量計、堰式流量計橢圓齒輪流量計活塞式流量計容積式流量計

3、質量式流量計慣性式流量計補償式流量計（一）差壓式流量計：（一）差壓式流量計： 原理： 基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經節(jié)流裝置時產生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。組成：組成：由節(jié)流裝置和差壓變送器組成由節(jié)流裝置和差壓變送器組成流量信號流量信號壓差信號壓差信號標準信號標準信號（420mA）節(jié)流裝置壓差變送器（力矩平衡式、電容式壓差變送器）適合：測大流量，大管徑（適合：測大流量，大管徑（D50mm）。）。 1 節(jié)流現(xiàn)象：節(jié)流現(xiàn)象：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后管壁處，流體的靜壓力產生差異的現(xiàn)象。裝置前后管壁處，流體的靜壓力產生差異的現(xiàn)象。如圖如

4、圖3-18 孔板裝置及壓力、流速分布圖孔板裝置及壓力、流速分布圖在實踐中，一般是在孔板前后的管壁上選兩個固定的取壓點，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化，所以測得的壓差與流量之間的關系，與取壓點 和測壓方式的選擇有關 節(jié)流件 取壓裝置節(jié)流裝置包括節(jié)流裝置包括2 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置。 標準孔板：結構簡單、安裝方便，適合大流量測量標準噴嘴標準文丘管（流體在喉部未達到音速） 節(jié)流件2 標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置。 環(huán)室結構 (D=50520mm P6.4MPa)單獨鉆孔結構(D=501000mm P2.5MPa)角接取壓方式法蘭取壓法取壓方式補充圖3 流量的基本方程流量的基本方程10/2PFQ1

5、02pFM流量系數(shù)。與節(jié)流裝置型式、尺寸、取壓方式、工藝條件有關。對標準節(jié)流裝置可查表；非標準節(jié)流裝置由實驗確定。膨脹校正系數(shù)。查手冊，對不可壓縮液體，取 =11節(jié)流裝置前的流體密度。F0節(jié)流裝置的開孔截面積P節(jié)流裝置前后實測的壓力差4 差壓式流量計的測量誤差差壓式流量計的測量誤差測量誤差原因有： 被測流體工作狀態(tài)有變動。被測流體工作狀態(tài)有變動。如果實際使用時被測流體如果實際使用時被測流體的工作狀態(tài)（溫度、壓力、濕度）以及相應的流體密度、的工作狀態(tài)（溫度、壓力、濕度）以及相應的流體密度、粘度、雷諾數(shù)等參數(shù)數(shù)值與設計計算時不同。粘度、雷諾數(shù)等參數(shù)數(shù)值與設計計算時不同。 節(jié)流裝置安裝不正確或節(jié)流裝

6、置不清潔。節(jié)流裝置安裝不正確或節(jié)流裝置不清潔。 孔板入口邊緣的磨損?？装迦肟谶吘壍哪p。會引起指示值偏低會引起指示值偏低 導壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象導壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象 差壓計或差壓變送器的安裝或使用不正確差壓計或差壓變送器的安裝或使用不正確圖圖3-31 測量液體測量液體 流量時的取壓流量時的取壓 點位置點位置圖3-32 測量液體測量液體 流量時的連接圖流量時的連接圖圖3-33 測量氣體測量氣體 流量時的連接圖流量時的連接圖圖3-34 測量蒸汽測量蒸汽 流量時的連接圖流量時的連接圖圖圖3-35 差壓計閥組安裝示意圖差壓計閥組安裝示意圖 圖圖3-36 隔離罐的兩種形式隔

7、離罐的兩種形式注意：（注意：（1）三閥組的操作原則：）三閥組的操作原則：不能讓導壓管內的凝結水或隔離液流失。不能讓導壓管內的凝結水或隔離液流失。不可使測量元件（膜盒或波紋管）受壓或受熱。不可使測量元件（膜盒或波紋管）受壓或受熱。（2）三閥組的啟動順序）三閥組的啟動順序先打開平衡閥先打開平衡閥 打開正閥門打開正閥門 打開負閥門打開負閥門 關閉平衡閥關閉平衡閥（3）三閥組的停用順序）三閥組的停用順序先打開平衡閥先打開平衡閥 關閉正閥門關閉正閥門 關閉負閥門關閉負閥門（二）轉子流量計（二）轉子流量計1 工作原理：工作原理：以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來測量流量的大小，即轉子流量計采用的是恒壓降、變

8、節(jié)流面積的流量測量方法。流量信號流量信號 轉子位子的高低轉子位子的高低圖3-37 轉子流量計的工作原理由平衡條件得到：V t g V f g =（P1 P2）AV轉子的體積t轉子材料的密度 f被測流體的密度P1 、 P2轉子前后的流體的壓力A轉子的最大截面P=P1 P2= V（tf）g /A2 轉子流量計的流量方程式轉子流量計的流量方程式 在壓降不變，流量與流通截面在壓降不變，流量與流通截面F0（即轉子浮起的高度（即轉子浮起的高度 h）有關）有關 3 電遠傳式轉子流量計電遠傳式轉子流量計 由由流量變送和電動顯示轉子的運動 差動變壓器的鐵心運動流量信號 電信號AgVhMfft)(2)()(2Ag

9、VhQfft或phQphMff22或圖3-39 LZD系列電遠傳轉子流量計儀表常數(shù)儀表常數(shù)h轉子浮起的高度轉子浮起的高度4 轉子流量計指示值的修正轉子流量計指示值的修正 轉子流量計上的刻度是以標況（20、0.10133 M Pa）下，水或空氣的流量進行標定的，當被測介質的密度和工況不同時，必須對密度、溫度、壓力進行修正。（1）液體流量測量時的修正）液體流量測量時的修正）表可查體積流量密度修正系數(shù)）（其中：）（兩式相除：體積流量的修正公式：2372()593()()583()()573()()(2)563()()(2000PgKKKQQQKQQAgVhQAgVhQQwftfwtQQffQfwft

10、fwtfftfwwt例題：Pg72）表可查質量流量密度修正系數(shù)）（）（式：同理質量流量的修正公2372()613()()603()(00PgKKQMKMKMQMMfwfftwtMfMfwfftwt（2）氣體流量測量時的修正）氣體流量測量時的修正當被測介質的密度、溫度、壓力發(fā)生變化時，按下式進行修正：當被測介質的密度、溫度、壓力發(fā)生變化時，按下式進行修正：度修正系數(shù)分別為密度、壓力、溫、值標況刻度下儀表的顯示）被測介質的絕對溫度（）標況時的絕對溫度（）標況時的絕對壓力（被測介質的絕對壓力）空氣在標況下的密度（被測介質標況下的密度被測介質的流量TPTpKKKhNmQKTKTMPapMPapNmkg

11、NmkghNmQQKKKQTTppQ/29310133.0/293.1/)643(111301001303131001001101（3）蒸汽流量測量時的換算當要把蒸汽流量轉換為水流量時：3003/156.2910009 . 719 . 7)(/9 . 7)603(mKghlQhKgMMMMQcmgffffffffwfftwtt蒸汽密度，水流量，蒸汽流量，）（不銹鋼，式計算：若轉子材料為可由(三）橢圓齒輪流量計三）橢圓齒輪流量計 工作原理：工作原理：齒輪轉動把被測介質以半月形容積為單位一次次地由進口排至出口，因此Q=4nV0 使用特點：使用特點：適用于高粘度介質的流量測量。測量精度高，壓力損失小

12、，安裝使用方便。但是使用時被測介質中不能含有固體顆粒，不能夾雜機械物。圖圖3-41 橢圓齒輪流量計結構原理橢圓齒輪流量計結構原理就地顯示就地顯示遠傳顯示遠傳顯示（四）渦輪流量計（四）渦輪流量計 測量原理：測量原理：是將流體的流速（流量）轉換為安裝在是將流體的流速（流量）轉換為安裝在管道內渦輪的轉速，然后通過磁電感應轉換器將轉速信號轉換為相應的電信號的頻率來進行測量的。在規(guī)定的流量范圍和一定的流體粘度下，轉速與流速（流量）成線性關系。圖圖3-42 渦輪流量計結構原理渦輪流量計結構原理使用特點：使用特點：安裝方便、測量精度高、可耐高壓、響應快、可測脈動信號、輸出信號為電頻率信號、便于遠傳、不受干擾

13、。缺點：缺點：易磨損。故一般要加過濾器；為使流向比較平穩(wěn)，其前后應保證有一定的直管段。組成組成 渦輪 導流器 磁感應轉換器（五）電磁流量計（五）電磁流量計 測量原理：測量原理：是基于電磁感應定律工作的。它是將流體的流速轉換是基于電磁感應定律工作的。它是將流體的流速轉換為感應電勢的大小來進行測量的。電磁流量計由變送器和轉換器為感應電勢的大小來進行測量的。電磁流量計由變送器和轉換器組成。組成。圖圖3-43 電磁流量計原理圖電磁流量計原理圖使用特點：使用特點：（1）由于沒有可）由于沒有可動部件和插入管道的阻力件，動部件和插入管道的阻力件，沒有使流體收縮和改變流體的沒有使流體收縮和改變流體的流束，所以

14、壓力損失小、無堵流束，所以壓力損失小、無堵塞，對測量導電性液體是較為塞，對測量導電性液體是較為合適的。另外，由于電磁的襯合適的。另外，由于電磁的襯里里 和電極是防腐的，所以也可和電極是防腐的，所以也可用來測量腐蝕的流量。用來測量腐蝕的流量。（2）流速測量范圍很窄）流速測量范圍很窄（0.510m/s），口徑從），口徑從1mm到到2mm以上，反應快、惰性小。以上，反應快、惰性小?？捎谜Z測量脈動流體、雙相流可用語測量脈動流體、雙相流體以及灰漿等含固體顆粒的液體以及灰漿等含固體顆粒的液體流量。體流量。（六）旋渦流量計（卡曼渦街流量計）（六）旋渦流量計（卡曼渦街流量計） 測量原理：測量原理：利用流體有規(guī)則的旋渦剝離現(xiàn)象（卡曼渦街現(xiàn)象）（卡曼渦街現(xiàn)象）來測量流體流量的儀表。即利用流體自然震蕩的原理制成的一種漩渦分離型流量計。 卡曼渦街現(xiàn)象：卡曼渦街現(xiàn)象：當流體以足夠大的流速流過垂直于流體流向的物體時，若該物體的幾何尺寸適當，則在物體的后面，沿兩條平行直線上產生整齊排列，轉向相反且上下交替的渦列。渦列的個數(shù)，即渦街頻率和流體的流速成正比。因而通過測旋渦頻率（熱敏檢熱敏檢測法、電容檢測法、應力檢測法、超聲檢測法），測法、電容檢測法、應力檢測法、超聲檢測法），就可知道流體的流速，從而測出流體的流量。 圖圖3-33 （三版）卡慢渦街