第5章 流量檢測(cè)(5.1)

第5章流量檢測(cè)(5.1)第五章流量檢測(cè)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?？偭?在一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)的流體量，即瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的累積。流體計(jì)量表(或流量計(jì)):測(cè)量總量的儀表。本章介紹差壓式、容積式、速度式、振動(dòng)式和電磁式流量計(jì)。

第5章流量檢測(cè)(5.1)

5.1流量的檢測(cè)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(shí)間t內(nèi)，流體流過(guò)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(cè)(5.1)

5.1流量的測(cè)量方法

一、節(jié)流差壓法在管道中安裝一個(gè)直徑比管徑小的節(jié)流件。通常以節(jié)流件的型式對(duì)差壓式流量計(jì)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(guò)的流體流量有一定的函數(shù)關(guān)系，可以通過(guò)節(jié)流件前后的壓差求流量。第5章流量檢測(cè)(5.1)二、容積法容積式流量計(jì)又稱排量流量計(jì)，在流量?jī)x表中是精度最高的一類。它利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)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(lái)測(cè)量流量體積總量。容積式流量計(jì)一般不具有時(shí)間基準(zhǔn)，為得到瞬時(shí)流量值需要另外附加測(cè)量時(shí)間的裝置。定排量測(cè)量方法可追溯到18世紀(jì)，20世紀(jì)30年代進(jìn)入普遍商業(yè)應(yīng)用。

5.1流量的測(cè)量方法第5章流量檢測(cè)(5.1)三、速度法直接測(cè)出管道內(nèi)流體的流速，以此作為流量測(cè)量的依據(jù)。四、流體阻力法流體流動(dòng)對(duì)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(jì),又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì),是變面積式流量計(jì)的一種,可以自由運(yùn)動(dòng)的浮子作為阻力體，在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐型管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動(dòng)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(yùn)動(dòng)，與浮子重量平衡后，通過(guò)磁耦合傳到與刻度盤(pán)指示流量。5.1流量的測(cè)量方法第5章流量檢測(cè)(5.1)五、流體振動(dòng)法在管道中設(shè)置特定的流體流動(dòng)條件，使流體流過(guò)后產(chǎn)生振動(dòng)，而振動(dòng)頻率與流量有確定的函數(shù)關(guān)系。六、質(zhì)量流量測(cè)量通過(guò)直接或間接的方法測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)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(cè)量方法第5章流量檢測(cè)(5.1)5.2差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)又叫節(jié)流式流量計(jì)，主要有兩大部分組成：節(jié)流裝置和差壓計(jì)。差壓式流量計(jì)基于流體在通過(guò)設(shè)置于流通管道上的節(jié)流件時(shí)產(chǎn)生的壓力差與流體流量之間的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)測(cè)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(shí)的節(jié)流現(xiàn)象如圖所示。第5章流量檢測(cè)(5.1)5.2差壓式流量計(jì)在水平管道裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板，當(dāng)流體流經(jīng)孔板時(shí)的流束及壓力分布情況如圖所示。

當(dāng)流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，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(lái)衡量流量的大小。第5章流量檢測(cè)(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(cè)(5.1)5.2.2流量方程伯努利方程：當(dāng)理想流體在重力作用下在管內(nèi)定常流動(dòng)時(shí)，對(duì)于管道中任意兩個(gè)截面Ⅰ和Ⅱ有如下圖所示：勢(shì)能mgh1mgh2動(dòng)能1/2mv121/2mv22壓力能mp1/ρ1mp2/ρ2h1h2第5章流量檢測(cè)(5.1)5.2.2流量方程第5章流量檢測(cè)(5.1)5.2.2流量方程第5章流量檢測(cè)(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(kāi)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(dòng)特性的一個(gè)無(wú)因次量。角接取壓法對(duì)應(yīng)的節(jié)流裝置定位標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流裝置。根據(jù)角接法測(cè)得與流量系數(shù)α相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)系如下。

第5章流量檢測(cè)(5.1)左圖是標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)關(guān)系曲線。右圖是標(biāo)準(zhǔn)孔板在雷諾數(shù)大于界限雷諾數(shù)Rek時(shí)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(cè)(5.1)5.2.4標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置全套標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置如圖所示。

使用條件：1.被測(cè)介質(zhì)應(yīng)充滿全部管道截面并連續(xù)流動(dòng)；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(zhǎng)的直管段，前后長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)(5.1)標(biāo)準(zhǔn)孔板及標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖所示。

5.2.4標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置第5章流量檢測(cè)(5.1)補(bǔ)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(jìn)行外觀檢查，孔板的入口和噴嘴的出口邊緣應(yīng)無(wú)毛刺和圓角，并按現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《流量測(cè)量節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)安裝和使用》的規(guī)定復(fù)驗(yàn)其加工尺寸；

2.安裝前進(jìn)行清洗時(shí)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(cè)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(shí)，排泄孔的位置對(duì)液體介質(zhì)應(yīng)在工藝管道的正上方，對(duì)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(hào)的一側(cè)應(yīng)在被測(cè)介質(zhì)流向的上游側(cè)，當(dāng)用箭頭標(biāo)明流向時(shí)，箭頭的指向應(yīng)與被測(cè)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(cè)(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(cè)(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(dú)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(kāi)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(cè)(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(cè)(5.1)5.2.6差壓計(jì)一、雙波紋管差壓計(jì)主要由兩個(gè)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(dòng)扭管轉(zhuǎn)動(dòng)，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(cè)(5.1)二、膜片式差壓計(jì)主要由差壓測(cè)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(dòng)變壓器(17)三部分組成。

5.2.6差壓計(jì)第5章流量檢測(cè)(5.1)第5章流量檢測(cè)(5.1)5.2.7標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的安裝要求一、節(jié)流件的開(kāi)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(zhǎng)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(shí)，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(cè)(5.1)5.2.7標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的安裝要求三、測(cè)量液體流量時(shí)，應(yīng)將差壓計(jì)安裝在低于節(jié)流裝置處，如一定要安裝在上方時(shí)，應(yīng)在連接管路的最高點(diǎn)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(cè)(5.1)5.2.7標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的安裝要求四、測(cè)量氣體流量時(shí)，應(yīng)將差壓計(jì)安裝在高于節(jié)流裝置處