第5章 流量檢測(5.1)

第5章流量檢測(5.1)第五章流量檢測流量:

前者稱為體積流量，后者稱為質(zhì)量流量。流體:液體和氣體的總稱。總量:在一段時間內(nèi)流過的流體量，即瞬時流量對時間的累積。流體計量表(或流量計):測量總量的儀表。本章介紹差壓式、容積式、速度式、振動式和電磁式流量計。

第5章流量檢測(5.1)

5.1流量的檢測方法

qv表示體積流量，單位為m3/s；qm表示質(zhì)量流量，單位為kg/s。則二者之間的關(guān)系為：

ρ表示流體的密度，時間t內(nèi)，流體流過管道某截面的總體積流量和總質(zhì)量流量分別為：

第5章流量檢測(5.1)

5.1流量的測量方法

一、節(jié)流差壓法在管道中安裝一個直徑比管徑小的節(jié)流件。通常以節(jié)流件的型式對差壓式流量計分類。

文丘利管孔板

噴嘴節(jié)流件前后產(chǎn)生的靜壓差的大小和流過的流體流量有一定的函數(shù)關(guān)系，可以通過節(jié)流件前后的壓差求流量。第5章流量檢測(5.1)二、容積法容積式流量計又稱排量流量計，在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)計量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流量體積總量。容積式流量計一般不具有時間基準，為得到瞬時流量值需要另外附加測量時間的裝置。定排量測量方法可追溯到18世紀，20世紀30年代進入普遍商業(yè)應(yīng)用。

5.1流量的測量方法第5章流量檢測(5.1)三、速度法直接測出管道內(nèi)流體的流速，以此作為流量測量的依據(jù)。四、流體阻力法流體流動對設(shè)置在管道中的阻力體以作用力，其作用力的大小與流量大小有關(guān)。浮子流量計,又稱轉(zhuǎn)子流量計,是變面積式流量計的一種,可以自由運動的浮子作為阻力體，在一根由下向上擴大的垂直錐型管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的,浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下運動，與浮子重量平衡后，通過磁耦合傳到與刻度盤指示流量。5.1流量的測量方法第5章流量檢測(5.1)五、流體振動法在管道中設(shè)置特定的流體流動條件，使流體流過后產(chǎn)生振動，而振動頻率與流量有確定的函數(shù)關(guān)系。六、質(zhì)量流量測量通過直接或間接的方法測量單位時間內(nèi)流過管道截面的流體質(zhì)量數(shù)。1、直接式2、間接式5.1流量的測量方法第5章流量檢測(5.1)5.2差壓式流量計

差壓式流量計又叫節(jié)流式流量計，主要有兩大部分組成：節(jié)流裝置和差壓計。差壓式流量計基于流體在通過設(shè)置于流通管道上的節(jié)流件時產(chǎn)生的壓力差與流體流量之間的函數(shù)關(guān)系，通過測量差壓值求得流體流量。5.2.1節(jié)流裝置的工作原理流體流經(jīng)節(jié)流裝置（如孔板）時的節(jié)流現(xiàn)象如圖所示。第5章流量檢測(5.1)5.2差壓式流量計在水平管道裝有標準孔板，當流體流經(jīng)孔板時的流束及壓力分布情況如圖所示。

當流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時，流體將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。第5章流量檢測(5.1)5.2.2流量方程基礎(chǔ)：流體連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）。連續(xù)性方程：任取一管段，設(shè)截面Ⅰ、截面Ⅱ處的面積、流體密度和截面上流體的平均流速分別為A1、ρ1

、v1和A2

、ρ2

、v2。第5章流量檢測(5.1)5.2.2流量方程伯努利方程：當理想流體在重力作用下在管內(nèi)定常流動時，對于管道中任意兩個截面Ⅰ和Ⅱ有如下圖所示：勢能mgh1mgh2動能1/2mv121/2mv22壓力能mp1/ρ1mp2/ρ2h1h2第5章流量檢測(5.1)5.2.2流量方程第5章流量檢測(5.1)5.2.2流量方程第5章流量檢測(5.1)5.2.3流量系數(shù)的確定主要是流量系數(shù)α，與節(jié)流裝置的形式、取壓方式、雷諾數(shù)、節(jié)流裝置開口截面比和管道內(nèi)壁粗糙度等有關(guān)。雷諾數(shù)：是表征粘性介質(zhì)流動特性的一個無因次量。角接取壓法對應(yīng)的節(jié)流裝置定位標準的節(jié)流裝置。根據(jù)角接法測得與流量系數(shù)α相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)關(guān)系如下。

第5章流量檢測(5.1)左圖是標準孔板的流量系數(shù)α，流體雷諾數(shù)Re和孔板截面比m的實驗關(guān)系曲線。右圖是標準孔板在雷諾數(shù)大于界限雷諾數(shù)Rek時的流量系數(shù)隨m值變化的關(guān)系曲線。

5.2.3流量系數(shù)的確定第5章流量檢測(5.1)5.2.4標準節(jié)流裝置全套標準節(jié)流裝置如圖所示。

使用條件：1.被測介質(zhì)應(yīng)充滿全部管道截面并連續(xù)流動；2.管道內(nèi)的流束是穩(wěn)定的；3.節(jié)流裝置的前后要有足夠長的直管段，前后長度為二倍管道直徑，管道內(nèi)表面不能有突出物和明顯的粗糙不平；4.各種標準節(jié)流裝置的使用管徑D和孔截面比都有取值限制。第5章流量檢測(5.1)標準孔板及標準噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖所示。

5.2.4標準節(jié)流裝置第5章流量檢測(5.1)補充：孔板或噴嘴的安裝孔板和噴嘴的安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：

1.孔板或噴咀安裝前應(yīng)進行外觀檢查，孔板的入口和噴嘴的出口邊緣應(yīng)無毛刺和圓角，并按現(xiàn)行的國家標準《流量測量節(jié)流裝置的設(shè)計安裝和使用》的規(guī)定復(fù)驗其加工尺寸；

2.安裝前進行清洗時不應(yīng)損傷節(jié)流件；

3.孔板的銳邊或噴嘴的曲面?zhèn)葢?yīng)迎著被測介質(zhì)的流向；

4.在水平和傾斜的工藝管道上安裝的孔板或噴嘴，若有排泄孔時，排泄孔的位置對液體介質(zhì)應(yīng)在工藝管道的正上方，對氣體及蒸汽介質(zhì)應(yīng)在工藝管道的正下方；

5.孔板或噴嘴與工藝管道的同軸度及垂直度，應(yīng)符合規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定；

6.環(huán)室上有“＋”號的一側(cè)應(yīng)在被測介質(zhì)流向的上游側(cè)，當用箭頭標明流向時，箭頭的指向應(yīng)與被測介質(zhì)的流向一致；

7.墊片的內(nèi)徑不應(yīng)小于工藝管道的內(nèi)徑。

第5章流量檢測(5.1)5.2.5取壓方式以孔板為例，各種取壓方式的取壓孔位置如圖所示。

1為角接取壓；2為法蘭取壓；3為理論取壓；4為徑距取壓；5為管接取壓；第5章流量檢測(5.1)5.2.5取壓方式角接取壓:上下游取壓管位于孔板(或噴嘴)的前后端面處。角接取壓包括單獨鉆孔和環(huán)室取壓。如圖中1-1位置。法蘭取壓：取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之間的距離均為25.4±0.8mm（1inch)。取壓孔開在孔板上下游側(cè)的法蘭上．如圖中2-2位置。理論取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1D±0.1D，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離因

值不同而異。該距離理論上就是流束收縮到最小截面的距離。如圖中的3—3位置。第5章流量檢測(5.1)5.2.5取壓方式徑距取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1D±0.1D，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔極下游端面的距離為0.5D。如圖的4-4位置。管接取壓(損失取壓)：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為2.5D，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板下游端面的距離為8D。如圖中的5-5位置。該方法使用很少。第5章流量檢測(5.1)5.2.6差壓計一、雙波紋管差壓計主要由兩個波紋管(2\12)量程彈簧(16)扭力管及外殼等部分組成。

擋板23推動扭管轉(zhuǎn)動，其中心軸將連接軸5的位移傳給指針或顯示單元。第5章流量檢測(5.1)二、膜片式差壓計主要由差壓測量室(5/13)、三通導(dǎo)壓閥

(29高壓閥；

30平衡閥；

31低壓閥)

和差動變壓器(17)三部分組成。

5.2.6差壓計第5章流量檢測(5.1)第5章流量檢測(5.1)5.2.7標準節(jié)流裝置的安裝要求一、節(jié)流件的開孔和管道同心，端面與管道的軸線垂直。在節(jié)流件的上下游，必須有一定長度的直管段；二、導(dǎo)壓管盡量按最短距離敷設(shè)在3～50m之內(nèi)；為了不致在此管路中積聚氣體和水分，導(dǎo)壓管應(yīng)垂直安裝。水平安裝時，其傾斜率不應(yīng)小于1：10，導(dǎo)壓管為直徑10mm～12mm的銅、鋁或鋼管。第5章流量檢測(5.1)5.2.7標準節(jié)流裝置的安裝要求三、測量液體流量時，應(yīng)將差壓計安裝在低于節(jié)流裝置處，如一定要安裝在上方時，應(yīng)在連接管路的最高點安裝帶閥門的集氣器，在最低處安裝帶閥門的沉降器，以便排出導(dǎo)壓管內(nèi)的氣體和沉積物。第5章流量檢測(5.1)5.2.7標準節(jié)流裝置的安裝要求四、測量氣體流量時，應(yīng)將差壓計安裝在高于節(jié)流裝置處