化工儀表第三講

化工儀表第三講第一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日一、概述第三節(jié)流量測量及儀表流量是單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量大小；所說的流量是充滿圓截面管道流體（氣、液）的流量。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)］。第二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日一、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

；直接式或補償式（間接式）。第三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日二、差壓式流量計（節(jié)流式）差壓式（節(jié)流式）流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量。它是目前生產(chǎn)中測量流量最成熟，最常用的方法之一。通常是由能將被測流量轉(zhuǎn)換成壓差信號的節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對應的流量值顯示出來的差壓計以及顯示儀表所組成。在單元組合儀表中，節(jié)流裝置產(chǎn)生的壓差信號，通過差壓變送器轉(zhuǎn)換成標準信號，以供顯示、記錄或控制用。第四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日

1．節(jié)流現(xiàn)象：在一段水平放置的流體管道內(nèi)，以法蘭方式固定安裝一節(jié)流元件孔板（噴嘴、文丘管）當被測流體迎著孔板“銳角”一側(cè)流過孔板時，將在孔板后方產(chǎn)生“縮脈”現(xiàn)象。二、差壓式流量計（節(jié)流式）基于流動流體的節(jié)流原理（例如：噴壺、水槍）；流體在管道內(nèi)流動，經(jīng)過節(jié)流裝置，產(chǎn)生壓差，實現(xiàn)測量。節(jié)流裝置信號管路差壓計組成方塊圖（常用、比較成熟）第五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日水平管道內(nèi)流動流體具有一定能量，因此遵循能量守恒定律。在I截面處，流體流入速度V1，壓力P1′;在孔板斷面，流體受阻產(chǎn)生壓差，流束產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，在慣性帶動下，流束最小截面在孔板后的II截面處，這里流速達到最大V2，壓力P2′；到III截面處流速降低到V3，壓力為P3′。二、差壓式流量計（節(jié)流式）取壓點是在孔板前后管壁上；取壓點位置取決于測壓方法。第六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日二、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。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。第七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日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；第八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日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。第九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日第十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日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、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應在0.2~0.8之間；最小孔徑應不小于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，可參閱設計手冊。第十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日標準孔板噴嘴文丘里管第十二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日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)構來實現(xiàn)。第十三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日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。法蘭取壓法第十四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日3.標準節(jié)流裝置標準節(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)換為相應的差壓大小，但這個差壓信號還必須由導壓管引出，并傳遞到相應的差壓計，以便顯示出流量的數(shù)值。第十五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日非標準節(jié)流裝置a.1/4圓噴嘴b.錐形入口孔板c.圓缺孔板第十六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日4．差壓式流量計的測量誤差差壓式流量汁的應用廣泛。但是，在現(xiàn)場實際應用時，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)導壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象第十七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日三、差壓式流量計的使用安裝1、溫度變化對流體測量的影響：（1）、被測流體溫度T變化引發(fā)的密度ρ的變化Qm＝Qv

；必要時對測量值作修正處理或給儀表加裝“溫度補償裝置”。（2）、環(huán)境溫度T變化對測量儀表的影響壓差變送器均現(xiàn)場安裝；引壓管線盡可能短；加裝“保溫箱（套）”，蒸汽保溫，防止凝液結(jié)冰。2、引壓管線的防“堵”問題－沉淀物及顆粒物所致：（1）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。第十八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日三、差壓式流量計的使用安裝（2）、安裝吹洗閥或排放閥---靠被測流體自身靜壓吹通引壓管線。3、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；第十九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日三、差壓式流量計的使用安裝4、測量腐蝕性流體－防止腐蝕儀表及管線：關于隔離液：密度差要拉開；不相混合，不反應－硅油；第二十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日三、差壓式流量計的使用安裝5、壓差計的關閉與開通－三閥組（必備）：為防止壓差變送器瞬間單向受壓，損壞測量頭內(nèi)的彈性膜片。需要引入保護措施：三閥組；開關順序：測量前，閥3先開，；在開閥1和閥2，最后關閥3，開始測壓；關閉順序：關閥3，關閥1和閥3。問：有人將閥1，2安裝在閥3以下，對嗎？完全失去平衡作用，不能對下短路第二十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期日三、差壓式流量計的使用安