流量仪表基础知识 鄂尔多斯分公司 仪表专业 2016年初级工鉴定培训 主讲人：汤乾光 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 一、流量的概念与分类 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 1、概念：单位时间内通过管道中某横截面的流体数量。 2、根据时间的不同，分类为： （1）瞬时流量：单位时间内通过管道中某横截面的流体数量。 单位：m3/h、L/h、Kg/h等。 用途：常用于操作、监视、控制生产过程。 （2）累积流量：某一段时间内通过管道中某横截面的流体数量。单位：m3 、L、Kg、T等。 用途：常用于经济核算，如水表、煤气表等民用及工业用计量表。 3、根据检测量的不同，分类为： （1）体积流量：单位时间内通过管道中某横截面的流体体积数量。单位：m3/h、L/h等 （2）质量流量：单位时间内通过管道中某横截面的流体质量数量。单位：Kg/h、T/h等 4、相互换算： （1）累积流量 = 瞬时流量 × 累积时间 （2）质量流量 = 体积流量 × 流体质量 二、流量检测方式： 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 1、检测方法： （1）体积流量： 直接法：又称容积法。以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。 常见仪表：椭圆齿轮流量计、罗茨流量计、旋转活塞流量计、刮板流量计等。 图1 椭圆齿轮流量计 图2 刮板流量计 间接法：又称速度法：以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。 常见仪表：?节流式检测仪表、电磁流量计、涡街流量计、浮子流量计、超声波流量计、涡轮流量计。 质量流量： 直接法：差压式直接质量流量计、科氏力质量流量计 间接法：推导式质量流量计 三、差压式流量计： 节流装置与差压变送器配套测量流体的流量，是炼油、化工行业中使用最广泛的一种流量测量仪表。 图3 标准孔板的基本结构 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 1、节流装置测量原理 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 在管道中流动的流体具有动能和位能，在一定条件下这两种能量可以相互转换，但参加转换的能量总和是不变的。应用节流元件测量流量就是利用这个原理来实现的。 节流装置是在充满管道的流体流经管道内的一种流装置，流束将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差（或称节流式流量计） 节流装置的流量公式可以写成： Q=K △P 2、节流装置分类： 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 （1）标准节流装置：标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管（和文丘里喷嘴）。这3（4）种节流元件历史悠久，实验数据完整，产品已标准化，所以称它们为“标准节流装置”。 图4 标准节流装置 （2）非标准节流装置：如双重孔板，圆缺孔板、内藏孔板、偏心孔板、1/4圆喷嘴、V锥等。由于形状特殊，研究尚不深透，缺乏足够的实验数据，所以尚未标准化，故称它们为特殊节流装置。这类特殊装置设计制造后，必须先进行标定，然后才能使用。 3、节流装置的取压方式 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 节流装置的取压方式，就孔板而言有5种，就喷嘴而言只有角接取压和径距取压两种。 (1)角接取压：上，下游侧取压孔轴心线与孔板（喷嘴）前后端面的检举各等于取压直径的一半，或等于取压环隙宽度的一半，因而取压孔穿透处与孔板端面正好相平。角接取压包括环室取压和单独钻孔取压。 (2)法兰取压：上，下游侧取压孔中心至孔板前后端面的间距均为（25.4±0。8mm）。又叫一英寸取压法。 (3)径距取压：上游侧取压孔中心与孔板（喷嘴）前端面的距离为1D，下游侧取压孔中心与孔板（喷嘴）后端面的距离为1D/2。 (4)理论取压法：上游侧的取压孔中心至孔板前端面的距离为1D±0.1D；下游侧的取压孔中心线至孔板后端面的间距随β=d/D的值大小而异。 (5)管接取压：上游侧取压孔的中心线D，下游侧取压孔中心线D。 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 图5 标准节流装置的确取压方式 四、电磁流量计： 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 根据法拉第电磁感应定律制成，用来测量导电流体的体积流量。 1、测量原理：基于法拉第电磁感应定律。即当导电液体流过电磁流量计时，导体液体中会产生与平均流速V （体积流量）成正比的电压，其感应电压信号通过两个与液体接触的电极检测，通过电缆传至放大器，然后转换成统一的输出信号。 基于电磁流量计的测量原理，要求流动的液体具有最低限度的电导率。 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 图6 电磁流量计 2、优点： ①电磁流量计没有可动部件、节流部件，不会引起压力损失，不会引起磨损，堵塞等问题。可通过附上耐腐蚀绝缘衬里和选择耐腐材料制成电极，可用于各种腐蚀性介质的测量． ②电磁流量计是一种体积流量测量仪表，不受被测介质的温度、粘度、密度以及电导率(在一定范围内)的影响。经水标定以后，就可以用来测量其它导电性液体的流量，而不需要附加其它修正。 ③电磁流量计的量程范围极宽，量程比可达1：100。此外。 ④电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量瞬时脉动流量，而且线、缺点： ①不能用于测量气体、蒸气以及含有大量气体的液体． ②不能用来测量电导率很低的液体介质，被测液体介质的电导率不能低于10－5（S/cm），相当于蒸馏水的电导率．对石油制品或者有机溶剂等还无能为力。 ③由于测量管绝缘衬里材料受温度的限制，工业电磁流量计还不能测量高温高压流体。 ④电磁流量计受流速分布影响，在轴对称分布的条件下，流量信号与平均流速成正比．所以，电磁流量计前后也必须有一定长度的前后直管段． ⑤电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 五、涡街流量计： 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 旋涡流量计是由旋涡发生体和频率检测器构成的变送器、信号转换器等环节组成。可检测Re在5×103--7×106范围的液体、气体蒸汽流体流量。 1、检测原理 是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。 在流动的流体中，若垂直流动方向放置一个圆柱体，如图。 六、转子流量计 转子流量计又称面积流量计或恒压降式流量计，也是以流体流动时的节流原理为基础的一种流量测量仪表。 1、转子流量计的原理： 转子流量计是由一段向上扩大的圆锥形管子和密度大于被测介质密度，且能随被测介质流量大小上下浮动的转子组成。 当流体自下而上流过锥管时，转子因受到流体的冲击而向上运动。随着转子的上移，转子与锥形管之间的环型流通面积增大，流体流速减低，冲击作用减弱，直到流体作用在转子上向上的推力与转子在流体中的重力相平衡。此时，转子停留在锥形管中某一高度上。如果流体的流量再增大，则平衡时转子所处的位置更高；反之则相反。因此，根据转子悬浮的高低就可测知流体流量的大小。 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 2、转子流量计的种类和结构 转子流量计一般按锥形管材料的不同，可分为玻璃管转子流量计和金属管转子流量计两大类。前者一般为就地指示型，后者一般制成流量变送器。金属管转子流量计按转换器不同又可分为气远传，电远传，指示型，报警型，带计算型等；按其变送器的结构和用途又可分为基型，夹套保温型，耐腐蚀型，高温型，高压型等。 3、转子流量计的特点 可测多种介质的流量，特别适用于测量中小管径雷诺数较低的中小流量；压力损失小且稳定；反应灵敏，量程较宽（约10：1），示值清晰，近似线性刻度；结构简单，价格便宜，使用维护方便，还可测有腐蚀性的介质流量。但转子流量计的精度受测量介质的温度，密度和黏度的影响，而且仪表必须垂直安装等。 流体必须自下而上，必须垂直安装！ 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 七、质量流量计 1、直接法：科氏力质量流量计，是目前应用较多，发展较快的一种直接式质量流量计。它由传感器、变送器、显示器组成。 原理:科里奥利加速度理论。通过激励线圈使测量管产生振动，而流量的导入使测量管在科氏力的作用下产生一中扭曲，该扭曲信号与质量流量成正比。再通过检测器、放大器将信号转换成与质量流量计成正比的4-20mA模拟信号输出。 科氏力质量流量计与温度，压力，密度和黏度等参数的变化无关，无需进行任何补偿，故称为直接式质量流量计。 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 间接法：推导式质量流量计 推导式质量流量计是一种体积流量测量装置，它的输出需经过补偿后才能换算成质量流量，它的实现方法有很多，如由流量变送器和密度计组合成的质量流量计；如温度、压力补偿式质量流量计，在测出管道中被测流体的体积流量的同时，也测出被测点的介质温度和压力，并对上述三者进行适当运算后，即可求得质量流量。 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 八、超声波流量计： 超声波流量计是通过检测流体流动对或超声波的作用以测量流量的仪表。 原理：根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(时间差法、相位差法和频率差法)、多普勒法等。是一种非接触式仪表。前者适用于测量清洁液体，后者适用于脏污流体。 组成： 由超声波换能器、电子线路、显示器三部分组成。 超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 九、流量测量选型 由于被测对象的复杂状况以及仪表品种繁多、性能指标各异，没有一种十全十美的流量计，各类仪表都有各自的特点，选型的目的就是扬长避短选择最合适的仪表。 一般选型可以从五个方面进行考虑：仪表性能方面、流体特性方面、安装条件方面、环境条件方面和经济因素方面。详细因素如下： 1.仪表性能方面：准确度、重复性、线性度、流量范围、响应时间、压力损失等； 2.流体特性方面：温度、压力、密度、粘度、化学腐蚀、磨蚀性、结垢、电导率等 3.安装条件方面 ：管道布置，流动方向，上下游侧直管段长度、管道口径，维修空间、电源、接地等； 4.环境条件方面：环境温度、湿度、电磁干扰、安全性、防爆、管道振动等； 5.经济因素方面：仪表购置费、安装费、校验费、维修费、仪表使用寿命、备品备件等。 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 十、题型分析： 1、 用标准节流装置进行流量测量时，流体必须满足哪些条件？ （1）液体必须充满圆管和节流装置，并连续的流经管道。 （2）液体火狐电竞必须是牛顿流体，在物理学上和热学上是均匀的，单相的，或者可以认为是单相的。 （3）流体流经节流件时不发生相变。 （4）流体流量不随时间变化或其变化缓慢 （5）流体在流经节流件以前，其流速必须与和管道的轴线平行，不得有旋转流。 （6）流体流动工况应该是紊流（Red4000），雷诺数需在一定范围，无旋涡。 创 一 流 品 牌 建 百 年 机 电 2、在管道上安装孔板，如果将
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