第3章過(guò)程測(cè)量?jī)x表3流量ppt課件

1、13-4 3-4 流量測(cè)量?jī)x表流量測(cè)量?jī)x表流量檢測(cè)方法2概述3 12.12.1、差壓式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)2.22.2、容積式流量計(jì)、容積式流量計(jì)2.32.3、浮子式流量計(jì)、浮子式流量計(jì)2.42.4、電磁流量計(jì)、電磁流量計(jì)2.52.5、渦街流量計(jì)、渦街流量計(jì)2一、概述一、概述體積流量體積流量qv ：指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面流體的：指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面流體的體積數(shù)。其常用單位為體積數(shù)。其常用單位為m3/h。質(zhì)量流量質(zhì)量流量qm：指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面流體的：指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面流體的質(zhì)量數(shù)。其常用單位為質(zhì)量數(shù)。其常用單位為kg/h 。體積流量與質(zhì)量流量之間的關(guān)系為：體積

2、流量與質(zhì)量流量之間的關(guān)系為：p 在工程應(yīng)用中，流量通常指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道某一在工程應(yīng)用中，流量通常指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道某一截面的流體數(shù)量，稱為瞬時(shí)流量。用體積流量和質(zhì)量截面的流體數(shù)量，稱為瞬時(shí)流量。用體積流量和質(zhì)量流量來(lái)表示。流量來(lái)表示。3p除了瞬時(shí)流量外，有時(shí)候還要求知道在一定的除了瞬時(shí)流量外，有時(shí)候還要求知道在一定的時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道某一截面的流體數(shù)量，稱為累計(jì)時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道某一截面的流體數(shù)量，稱為累計(jì)總量。總量。p累積總量與瞬時(shí)流量的關(guān)系是：累積總量與瞬時(shí)流量的關(guān)系是：一、概述一、概述4二、流量檢測(cè)方法二、流量檢測(cè)方法1）2.12.1、差壓式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)在流量測(cè)量中，差壓式流量計(jì)是

3、應(yīng)用最廣泛在流量測(cè)量中，差壓式流量計(jì)是應(yīng)用最廣泛的一種流量?jī)x表。的一種流量?jī)x表。差壓式流量計(jì)通常由節(jié)流裝置、引壓管和差差壓式流量計(jì)通常由節(jié)流裝置、引壓管和差壓計(jì)或差壓變送器及顯示儀表組成壓計(jì)或差壓變送器及顯示儀表組成 。 52.1、差壓式流量計(jì)、差壓式流量計(jì) （1節(jié)流裝置節(jié)流裝置 節(jié)流裝置指安裝在管道中的一個(gè)局部節(jié)節(jié)流裝置指安裝在管道中的一個(gè)局部節(jié)流元件以及相配套的取壓裝置。流元件以及相配套的取壓裝置。測(cè)量原理測(cè)量原理 流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于節(jié)流作用而流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于節(jié)流作用而產(chǎn)生流束收縮，發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換，在節(jié)流產(chǎn)生流束收縮，發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換，在節(jié)流裝置的前后產(chǎn)生靜壓力差。這個(gè)壓差與流

4、裝置的前后產(chǎn)生靜壓力差。這個(gè)壓差與流體的流量有關(guān)，而且流量越大，壓差也越體的流量有關(guān)，而且流量越大，壓差也越大。大。 6以孔板節(jié)以孔板節(jié)流裝置為流裝置為例說(shuō)明：例說(shuō)明：孔板前后孔板前后流體的速流體的速度與壓力度與壓力的分布情的分布情況況7 根據(jù)能量守恒定律，對(duì)于不可壓縮的理想流體，在根據(jù)能量守恒定律，對(duì)于不可壓縮的理想流體，在管道任一截面處的流體的動(dòng)能和靜壓能之和是恒定管道任一截面處的流體的動(dòng)能和靜壓能之和是恒定的。并且在一定條件下互相轉(zhuǎn)化。的。并且在一定條件下互相轉(zhuǎn)化。 當(dāng)表征流體動(dòng)能的速度在節(jié)流裝置的前后發(fā)生變化當(dāng)表征流體動(dòng)能的速度在節(jié)流裝置的前后發(fā)生變化時(shí)，表征流體靜壓能的靜壓力也將隨之

5、發(fā)生變化。時(shí)，表征流體靜壓能的靜壓力也將隨之發(fā)生變化。這樣在節(jié)流裝置前后就會(huì)產(chǎn)生靜壓差。這樣在節(jié)流裝置前后就會(huì)產(chǎn)生靜壓差。 測(cè)量原理測(cè)量原理: 流量越大，節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的靜壓差流量越大，節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的靜壓差越大。越大。8（2流量公式流量公式 根據(jù)伯努利方程式和流體的連續(xù)性方程可以推導(dǎo)出節(jié)流根據(jù)伯努利方程式和流體的連續(xù)性方程可以推導(dǎo)出節(jié)流裝置前后靜壓差與流量的定量關(guān)系式為裝置前后靜壓差與流量的定量關(guān)系式為Qkp9 （3標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置由節(jié)流元件、取壓裝置以及直管段等所組標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置由節(jié)流元件、取壓裝置以及直管段等所組成。成。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置對(duì)流體種類(lèi)，流動(dòng)條件，管道條件、安

6、裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置對(duì)流體種類(lèi)，流動(dòng)條件，管道條件、安裝條件、流動(dòng)參數(shù)等均有規(guī)定要求，若設(shè)計(jì)制造、安裝使條件、流動(dòng)參數(shù)等均有規(guī)定要求，若設(shè)計(jì)制造、安裝使用符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，則可不必通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定。用符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，則可不必通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定。節(jié)流元件的形式很多，有孔板、噴嘴、文丘里管、偏心節(jié)流元件的形式很多，有孔板、噴嘴、文丘里管、偏心孔板、圓缺孔板、道爾管、環(huán)形管等。孔板、圓缺孔板、道爾管、環(huán)形管等。目前，國(guó)際上規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴和目前，國(guó)際上規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴和文丘里管。文丘里管。10（4差壓計(jì)差壓計(jì)由節(jié)流裝置測(cè)得的差壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)差壓計(jì)轉(zhuǎn)換成所由節(jié)流裝置測(cè)得的差壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)差壓

7、計(jì)轉(zhuǎn)換成所需要的流量信號(hào)。需要的流量信號(hào)。差壓計(jì)根據(jù)需要可配有指示，記錄及流量積算等機(jī)差壓計(jì)根據(jù)需要可配有指示，記錄及流量積算等機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)流量的顯示。構(gòu)以實(shí)現(xiàn)流量的顯示。 節(jié)流裝置、引壓管、差節(jié)流裝置、引壓管、差壓變送器、顯示儀表壓變送器、顯示儀表11（5差壓式流量計(jì)的安裝差壓式流量計(jì)的安裝取壓孔位于取壓孔位于管道的下半管道的下半部，導(dǎo)壓管部，導(dǎo)壓管垂直向下，垂直向下，以便氣泡向以便氣泡向上排出。上排出。12取壓孔位于取壓孔位于管道的上半管道的上半部，加裝了部，加裝了冷凝器。冷凝器。13取壓孔位于取壓孔位于管道的上半管道的上半部，導(dǎo)壓管部，導(dǎo)壓管方向朝上。方向朝上。14（6差壓式流量計(jì)的投運(yùn)差

8、壓式流量計(jì)的投運(yùn)差壓式流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)安裝完畢并經(jīng)核查和校驗(yàn)合格差壓式流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)安裝完畢并經(jīng)核查和校驗(yàn)合格后，方可投入運(yùn)行。后，方可投入運(yùn)行。開(kāi)表前，首先必須使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿相應(yīng)的介質(zhì)，將開(kāi)表前，首先必須使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿相應(yīng)的介質(zhì)，將積存在導(dǎo)壓管中的空氣排除干凈。積存在導(dǎo)壓管中的空氣排除干凈。然后，按照具體步驟操作三閥組，將差壓計(jì)投入運(yùn)然后，按照具體步驟操作三閥組，將差壓計(jì)投入運(yùn)行。行。15 三閥組：三閥組： 安裝三閥組的目的是為了在開(kāi)停安裝三閥組的目的是為了在開(kāi)停表時(shí)，防止差壓計(jì)單向受壓，使儀表表時(shí)，防止差壓計(jì)單向受壓，使儀表產(chǎn)生附加誤差，甚至損壞。產(chǎn)生附加誤差，甚至損壞。 開(kāi)表操作步驟：開(kāi)表操作

9、步驟： 1，先開(kāi)平衡閥，使正負(fù)壓室連通，先開(kāi)平衡閥，使正負(fù)壓室連通 2，依次打開(kāi)切斷閥，依次打開(kāi)切斷閥 1 和閥和閥2，使差，使差壓計(jì)的正負(fù)壓室承受同樣的壓力壓計(jì)的正負(fù)壓室承受同樣的壓力 3，最后再漸漸地關(guān)閉平衡閥。，最后再漸漸地關(guān)閉平衡閥。 停表操作步驟：停表操作步驟： 當(dāng)差壓計(jì)需要停用時(shí)，應(yīng)先打開(kāi)平當(dāng)差壓計(jì)需要停用時(shí)，應(yīng)先打開(kāi)平衡閥衡閥 ，然后再關(guān)閉切斷閥，然后再關(guān)閉切斷閥 1 和和 2 。 平衡閥平衡閥切斷閥切斷閥162.2、容積式流量計(jì)、容積式流量計(jì) 容積式流量計(jì)，又稱定排量流量計(jì)。容積式流量計(jì)，又稱定排量流量計(jì)。 1、 橢圓齒輪式流量計(jì)工作原理橢圓齒輪式流量計(jì)工作原理 二、流量檢測(cè)方

10、法二、流量檢測(cè)方法2）17 Q = N4V式中式中 Q 某段時(shí)間內(nèi)流過(guò)流體的體積流量；某段時(shí)間內(nèi)流過(guò)流體的體積流量； N 某段時(shí)間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)數(shù)；某段時(shí)間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)數(shù)； V 由齒輪及殼壁所構(gòu)成的新月形容積。由齒輪及殼壁所構(gòu)成的新月形容積。 橢圓齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)磁性密封聯(lián)軸器及傳動(dòng)減速機(jī)橢圓齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)磁性密封聯(lián)軸器及傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)傳遞給計(jì)數(shù)器直接指示被測(cè)流體總量。構(gòu)傳遞給計(jì)數(shù)器直接指示被測(cè)流體總量。附加發(fā)送裝置，配以電顯示儀表可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳指示瞬附加發(fā)送裝置，配以電顯示儀表可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳指示瞬時(shí)流量或總量。時(shí)流量或總量。原理：利用機(jī)械部件使被測(cè)流體連續(xù)充滿具有一定容原理：利用機(jī)械部件使被測(cè)流體連續(xù)充滿具有一定

11、容積的空間，然后再不斷將其從出口排放，根據(jù)排放次積的空間，然后再不斷將其從出口排放，根據(jù)排放次數(shù)及容積來(lái)測(cè)量流體體積總量的流量計(jì)。數(shù)及容積來(lái)測(cè)量流體體積總量的流量計(jì)。182橢圓齒輪流量計(jì)特點(diǎn)橢圓齒輪流量計(jì)特點(diǎn)適于測(cè)量液體介質(zhì)，尤其適于測(cè)量高粘度液體。適于測(cè)量液體介質(zhì)，尤其適于測(cè)量高粘度液體。容積式流量計(jì)測(cè)量精度較高。容積式流量計(jì)測(cè)量精度較高。避免被測(cè)介質(zhì)含有臟污物或顆粒狀，以防止早期磨損或避免被測(cè)介質(zhì)含有臟污物或顆粒狀，以防止早期磨損或損壞儀表，或加裝過(guò)濾器，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。損壞儀表，或加裝過(guò)濾器，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。191工作原理工作原理浮子流量計(jì)是由一根自下向浮子流量計(jì)是由一根自下向上

12、擴(kuò)大的垂直錐管和一上擴(kuò)大的垂直錐管和一個(gè)可以上下自由浮動(dòng)的個(gè)可以上下自由浮動(dòng)的浮子所組成。如圖浮子所組成。如圖 3-30 所示。所示。工作原理工作原理: 浮子的位移量與浮子的位移量與流量有著對(duì)應(yīng)關(guān)系。流量有著對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.3、浮子、浮子(轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子)流量計(jì)流量計(jì)二、流量檢測(cè)方法二、流量檢測(cè)方法3）20o 玻璃管、金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)玻璃管、金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)212 使用特點(diǎn)使用特點(diǎn)浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，壓力損失小?？筛∽恿髁坑?jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，壓力損失小?？蛇B續(xù)測(cè)量氣體、液體的體積流量，尤其適用于小連續(xù)測(cè)量氣體、液體的體積流量，尤其適用于小流量的測(cè)量場(chǎng)合。流量的測(cè)量場(chǎng)合。測(cè)量精度為測(cè)量精度為

13、1.5%-2.5%。 浮子流量計(jì)須垂直安裝，使流體自下而上流動(dòng)。需浮子流量計(jì)須垂直安裝，使流體自下而上流動(dòng)。需要指出的是：浮子流量計(jì)出廠時(shí)其刻度是按標(biāo)準(zhǔn)要指出的是：浮子流量計(jì)出廠時(shí)其刻度是按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的水或空氣標(biāo)定的，若實(shí)際使用中的測(cè)量狀態(tài)下的水或空氣標(biāo)定的，若實(shí)際使用中的測(cè)量介質(zhì)或條件不符合出廠標(biāo)準(zhǔn)條件，需考慮測(cè)量介介質(zhì)或條件不符合出廠標(biāo)準(zhǔn)條件，需考慮測(cè)量介質(zhì)密度、溫度變化產(chǎn)生的影響，對(duì)儀表刻度指示質(zhì)密度、溫度變化產(chǎn)生的影響，對(duì)儀表刻度指示值重新標(biāo)定。值重新標(biāo)定。222.4、電磁流量計(jì)、電磁流量計(jì)1工作原理工作原理電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)定律原理工作電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)定律原理工作的流量

14、測(cè)量?jī)x表。的流量測(cè)量?jī)x表。當(dāng)具有一定導(dǎo)電率的液體在垂直于磁場(chǎng)的當(dāng)具有一定導(dǎo)電率的液體在垂直于磁場(chǎng)的測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，液體中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，液體中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。二、流量檢測(cè)方法二、流量檢測(cè)方法4）23電磁流量計(jì)由測(cè)量管，左右相對(duì)安裝的電極，上下安電磁流量計(jì)由測(cè)量管，左右相對(duì)安裝的電極，上下安裝的磁極裝的磁極 N 和和 S 所組成，三者互相垂直。所組成，三者互相垂直。24o 感應(yīng)電勢(shì)由兩電極引出，其電勢(shì)的數(shù)值與流量大小，感應(yīng)電勢(shì)由兩電極引出，其電勢(shì)的數(shù)值與流量大小，磁場(chǎng)強(qiáng)度，管徑等有關(guān)。磁場(chǎng)強(qiáng)度，管徑等有關(guān)。o 感應(yīng)電勢(shì)公式：感應(yīng)電勢(shì)公式：o E = KBDv o 式中式中o E 感應(yīng)

15、電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， V ; o K 系數(shù)；系數(shù)； o B 磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度， T ; o D 測(cè)量管內(nèi)徑，測(cè)量管內(nèi)徑， m ; o v 平均流速，平均流速， m / s 。25 體積流量體積流量 qv 與流速與流速v的關(guān)系為的關(guān)系為:當(dāng)當(dāng) B 恒定，管內(nèi)徑恒定，管內(nèi)徑D恒定，恒定， K 由校驗(yàn)確定后，被由校驗(yàn)確定后，被測(cè)流量完全與電勢(shì)成正比。測(cè)流量完全與電勢(shì)成正比。262使用特點(diǎn)使用特點(diǎn) 電磁流量計(jì)不受流體密度、粘度、電磁流量計(jì)不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，測(cè)量管內(nèi)無(wú)阻礙流動(dòng)部件，不易阻測(cè)量管內(nèi)無(wú)阻礙流動(dòng)部件，不易阻塞，無(wú)壓力損失，直管

16、段要求較低，塞，無(wú)壓力損失，直管段要求較低，測(cè)量范圍度大，用于測(cè)量具有一定測(cè)量范圍度大，用于測(cè)量具有一定電導(dǎo)率的液體。電導(dǎo)率的液體。尤其適合測(cè)量泥漿、礦槳、紙漿等尤其適合測(cè)量泥漿、礦槳、紙漿等含有固體顆粒的液體，并能測(cè)量具含有固體顆粒的液體，并能測(cè)量具有腐蝕性的酸、堿、鹽等溶液。有腐蝕性的酸、堿、鹽等溶液。272.52.5、 渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)1 1檢測(cè)原理檢測(cè)原理 渦街流量計(jì)是利用流體振蕩的原理進(jìn)行流量測(cè)渦街流量計(jì)是利用流體振蕩的原理進(jìn)行流量測(cè)量。量。當(dāng)流體流過(guò)非流線型阻擋體時(shí)會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的旋當(dāng)流體流過(guò)非流線型阻擋體時(shí)會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦列，旋渦的產(chǎn)生頻率與流體流速有著確定的渦列，旋渦的產(chǎn)生頻率

17、與流體流速有著確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，測(cè)量出頻率的變化，就可以得知流對(duì)應(yīng)關(guān)系，測(cè)量出頻率的變化，就可以得知流體的流量。體的流量。二、流量檢測(cè)方法二、流量檢測(cè)方法5）28圖圖3-29 卡門(mén)渦街形成原理卡門(mén)渦街形成原理在流體中垂直于流動(dòng)方向放置一個(gè)非流線型的物體，在流體中垂直于流動(dòng)方向放置一個(gè)非流線型的物體，在它的下游兩側(cè)就會(huì)交替出現(xiàn)旋渦，兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方在它的下游兩側(cè)就會(huì)交替出現(xiàn)旋渦，兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反，并輪流地從柱體上分離出來(lái)。向相反，并輪流地從柱體上分離出來(lái)。這兩排平行但不對(duì)稱的旋渦列稱為卡門(mén)渦列或渦街。這兩排平行但不對(duì)稱的旋渦列稱為卡門(mén)渦列或渦街。29圖圖3-29 卡門(mén)渦街形成原理卡門(mén)渦街形成

18、原理由于渦列之間的相互作用，旋渦的渦列一般是不穩(wěn)定的。由于渦列之間的相互作用，旋渦的渦列一般是不穩(wěn)定的。實(shí)驗(yàn)表明，只有當(dāng)兩列旋渦的間距實(shí)驗(yàn)表明，只有當(dāng)兩列旋渦的間距h與同列中相鄰旋渦的間與同列中相鄰旋渦的間距距L滿足條件滿足條件h/L=0.281時(shí)，這兩個(gè)旋渦列才是穩(wěn)定的。時(shí)，這兩個(gè)旋渦列才是穩(wěn)定的。30tvfSd式中，式中，St是一個(gè)無(wú)因次數(shù)；是一個(gè)無(wú)因次數(shù)；d為旋渦發(fā)生體的特征尺寸；為旋渦發(fā)生體的特征尺寸； v為旋渦發(fā)生體處的流速。為旋渦發(fā)生體處的流速。穩(wěn)定的旋渦產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的旋渦產(chǎn)生頻率f與旋渦發(fā)生處的流速有確定的關(guān)系。與旋渦發(fā)生處的流速有確定的關(guān)系。當(dāng)旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸確定后，可以通過(guò)測(cè)量當(dāng)旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸確定后，可以通過(guò)測(cè)量旋渦產(chǎn)生頻率來(lái)測(cè)量流體的流量，流量方程式為：旋渦產(chǎn)生頻率來(lái)測(cè)量流體的流量，流量方程式為：v