化工儀表第三講

一、概述流量是物料平衡和控制的主要手段第三節(jié)流量測量及儀表瞬時流量：單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量大小；累積流量：一段時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量大小流量單位：按照單位來分體積流量Qv和質(zhì)量流量Qm；Qv＝V·F［m3(L)/h(min)］，

V-流體的流動速度；F-管道內(nèi)流通截面積。Qm＝ρ·Qv［t(kg)/h(min)］。一、概述流量計的分類：測量瞬時流量和累計流量的儀表，沒有劃分固定界限。流量計累計機構(gòu)計量表1.速度式（差壓式、轉(zhuǎn)子、電磁、渦輪和堰式流量計）管道流通截面積保持一定，流量的變化取決于流速的變化。2.容積式（橢圓齒輪、活塞式流量計）Qv＝n·V；

n－單位時間排出次數(shù)；V－固定體積（容積）；3.質(zhì)量式（量熱式、角動量式、陀螺式和科里奧利式流量計）Qm＝ρ·Qv

；直接式或間接式二差壓式流量計

差壓式流量計是基于流體流動的節(jié)流原理,利用節(jié)流裝置前后壓差與流量的關(guān)系來測流量。差壓式流量計組成:①節(jié)流裝置(節(jié)流體,前后取壓管)作用:將V→△P②三閥組及引壓管:引壓③差壓計(差壓變送器):△P→信號輸出

特點：使用技術(shù)成熟、測量精度1%左右、流量重復(fù)性好、標準化；但系統(tǒng)較復(fù)雜、維護工作量大、流量范圍窄3：1，適用于50mm--1000mm管徑，壓力損失大，刻度非線性，對安裝要求較高（同心、直管段長）。一、節(jié)流原理及流量方程

1、節(jié)流現(xiàn)象分析：流體在管內(nèi)流動時具有動壓能和靜壓能,兩種能量在一定條件下互相轉(zhuǎn)化,但總和不變。節(jié)流裝置是在管道中能使流體產(chǎn)生局部收縮的節(jié)流元件和取壓裝置的總稱。節(jié)流元件：改變管道中流體流通面積的元件。

節(jié)流元件形式：同心圓孔板、偏心孔板、圓缺孔板、錐形入口孔板、1/4圓孔扳、文丘里管、噴嘴、文丘里噴嘴等。

截面Ⅰ：流速V1、靜壓P1’；管壁處動壓能(部分)轉(zhuǎn)化為靜壓能,靜壓力上升到P1,P1大于流束中心的壓力,因此流束收縮,根據(jù)流動連續(xù)性方程,流束中心流速增大,而靜壓力逐漸減小(能量守恒),由于慣性作用,流束的最小收縮面積處位于截面Ⅱ，此時V2最大,P2最??；

管道中放置一孔板作為節(jié)流元件時,管道中的流體情況如下:然后流體逐漸恢復(fù)到充滿全管,壓力恢復(fù)到P3,流速為V3(V3=V1)，P3<P1摩擦導(dǎo)致壓力損失。節(jié)流結(jié)果：孔板前后的壓差△P=P1-P2。二、差壓式流量計（節(jié)流式）

節(jié)流裝置前流體壓力較高，稱為正壓，常以“十”標志；

節(jié)流裝置后流體壓力較低，稱為負壓（注意不要與真空度混淆），常以“一”標志。

節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關(guān)。管道中流動的流體流量越大，在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的壓差也越大，我們只要測出孔板前后兩側(cè)壓差的大小，即可表示流量的大小，這就是節(jié)流裝置測量流量的基本原理。

值得注意的是：要準確地測量出截面Ⅰ與截面Ⅱ處的壓力是有困難的，這是因為產(chǎn)生最低靜壓力的截面Ⅱ的位置隨著流速的不同會改變的,事先根本無法確定。2.流量基本方程式在I和II截面處，已知流速和壓力分別是V1、V2、P1′、P2′；水平管道：H1＝H2；假設(shè)是不可壓縮液體：ρ＝ρ1＝ρ2；－柏努利方程式－連續(xù)性方程式F1－管道截面積；F2－流束最小截面積，為了方便取孔板開孔面積F0；2.流量基本方程式(3—23)(3—24)式中α——流量系數(shù)；

ε——膨脹校正系數(shù)，但對不可壓縮的液體來說，常取ε=1；

F0——節(jié)流裝置的開孔截面積；

Δp——節(jié)流裝置前后實際測得的壓力差；

ρ1——節(jié)流裝置前的流體密度。3.標準節(jié)流裝置差壓式流量計，國內(nèi)外已把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標準化，并稱為“標準節(jié)流裝置”。標準化的具體內(nèi)容包括節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。例如．標準孔板對尺寸和公差、光潔度等都有詳細規(guī)定。如圖3—19所示，其中d／D應(yīng)在0.2~0.8之間；最小孔徑應(yīng)不小于12.5mm；直孔部分的厚度h＝(0.005一0.02)D；總厚度H＜0.05D；錐面斜角α=300一450等，可參閱設(shè)計手冊。標準孔板噴嘴文丘里管3.標準節(jié)流裝置我國國家規(guī)定的標準節(jié)流裝置取壓方法為兩種：即角接取壓法和法蘭取壓法。

角接取壓是在孔板前后兩端面與管壁的夾角處取壓。角接取壓方法可以通過環(huán)室或單獨鉆孔結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。目前廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡便，容易實現(xiàn)環(huán)室取壓，測量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡單，容易裝配，計算也方便，但精度較角接取壓法低些。法蘭取壓法標準節(jié)流裝置僅適用于測量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在104~105以上的流體，而且流體應(yīng)當清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變。此外，為保證流體在節(jié)流裝置前后為穩(wěn)定的流動狀態(tài)，在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長度的直管段。節(jié)流裝置將管道中流體流量的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差壓大小，但這個差壓信號還必須由導(dǎo)壓管引出，并傳遞到相應(yīng)的差壓計，以便顯示出流量的數(shù)值。非標準節(jié)流裝置a.1/4圓噴嘴b.錐形入口孔板c.圓缺孔板4.差壓變送器差壓變送器與節(jié)流裝置配套組成節(jié)流式流量計。注意：變送器刻度問題關(guān)于流量計的線性化－加裝開方器：欲測參數(shù)Qv，獲取信號△P，則根據(jù)可求；流量控制系統(tǒng)的測取信號時，必須加開方器，這是對流量值的線性化處理（轉(zhuǎn)換）措施，否則，流量值將非線性顯示。112439416Qv△PKPam3/h5．差壓式流量計的測量誤差差壓式流量汁的應(yīng)用廣泛。但是，在現(xiàn)場實際應(yīng)用時，往往具有比較大的測量誤差，有的甚至高達10％一20％（造成這些誤差是由于使用不當引起的，而不是儀表本身的測量誤差）。下面列舉造成測量誤差的原因，以便在應(yīng)用中注意。

(1)被測流體工作狀態(tài)的變動

(2)節(jié)流裝置安裝不正確

(3)孔板入口邊緣的磨損

(4)導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象三、差壓式流量計的使用安裝1、取壓點選擇合理選擇取壓口角度－旋轉(zhuǎn)孔板測氣體－中軸線以上取壓－無沉淀；測液體－中軸線以下取壓－避開底部。三、差壓式流量計的使用安裝2、測量高溫氣體（如蒸汽）的冷凝液問題：－引壓管內(nèi)凝液液位高度不同，產(chǎn)生附加壓有誤差。加裝“凝液罐”：A保持凝液液位相等；B隔離高溫氣體與儀表接觸；三、差壓式流量計的使用安裝3、測量腐蝕性流體－防止腐蝕儀表及管線：關(guān)于隔離液：密度差要拉開；不相混合