第一章第三节流量监测第一讲

3、流量测量3.1概述流量是指单位时间内流动介质流经管道（或通道）中某截面的数量，也称瞬时流量。而在某一段时间内流过的流体总和，即瞬时流量在某一段时间内的累积值，称为累积流量流量的表示方法：体积流量Q=Fv单位有m3/h、m3/s质量流量M=Qρ单位有kg/h、kg/s流量累积流量dt21ttQQ总体积流量单位：m3dt21ttMM总质量流量单位：kg3.2差压式流量计（节流式流量计）组成：节流装置导压管及差压检测仪表特点：结构简单、安装使用方便、一部分已标准化。3.2.1节流式流量计根据节流原理，当流体流经节流元件（阻力件）时，在节流元件两端产生差压，该差压的大小与流量（流速）成正比。作为流量测量的节流元件有标准节流元件和特殊节流元件，其中标准节流元件有标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管。标准孔板带圆形开孔的圆片状平板，孔的中心应与管道中心重合，直角入口边缘非常锐利。特点：压力损失大，适用于洁净流体注意：不能反装，否则流量关系会发生变化，引入误差标准孔板节流现象：标准喷嘴由两个圆弧曲面构成的入口收缩部分及与之相接的圆筒形喉部组成。特点：精度比孔板略高；压力损失比孔板小；可用于带污垢流体的流量标准文丘里管上、下游取压口做成单独管壁取压形式，由均压环将多个取压口连接。特点：压力损失小，寿命长。标准文丘里管三种标准节流元件的区别压力损失：孔板＞喷嘴＞文丘里管加工安装难度：孔板＜喷嘴＜文丘里管成本：孔板＜喷嘴＜文丘里管节流装置特点优点缺点标准孔板应用广泛，结构简单，安装方便，适用于大流量的测量流体经过孔板压力损失大，当工艺管道上不允许有较大的压力损失时，便不宜采用。标准喷嘴和标准文丘里管压力损失较孔板小结构比较复杂，不宜加工3.2.2节流原理如图所示，是孔板节流装置示意图，当流体连续流过节流孔板时，流束的界面将产生收缩，在界面收缩处流体的速度增加，动能增大而静压减小。在靠近孔板管壁处，由于涡流作用，静压增大引压管——节流式流量计的组成原理总结：节流装置差压变送器显示仪表/控制器oIpvqp流体在管道中正常流动（v、p）节流件使流体收束，流速增大，压力降低节流件前后出现“压差”“压差”与流量有关再采用差压变送器，将差压信号转换为统一的标准信号，便于显示及控制组成框图由伯努利方程和流体连续方程得出:p2adAQm3/s式中a——流量系数；ε——流束膨胀系数；Ad——孔板直径d处的开孔面积，m2；ρ——流体密度，kg/m3；Δp——空搬迁后的差压，Pa；标准节流装置孔板取压方式：①角接取压②法兰取压③径距取压④理论取压⑤管接取压A.角接取压上下游取压管位于孔板(或喷嘴)的前后端面处。角接取压包括单独钻孔和环室取压。如图3—7中l—l位置。B.上下游侧取压孔的轴线至孔板上、下游侧端面之间的距离均为25.4±0.8mm。取压孔开在孔板上下游侧的法兰上．如图3—7中2—2位置．角接取压装置法兰取压装置孔板使用条件规定1.被测介质应充满全部管道截面连续流动。2.管道内的流束（流动状态）应该是稳定的。3.被侧介质在通过孔板时应不发生相变。同时是单相存在的。4.测量气体（蒸汽）流量时所析出的冷凝液或灰尘等杂物不得聚集在连接管内。5.在测量能引起孔板堵塞的介质流量时，必须进行定期清洗。6.在离开孔板前后两端面管道表面上，没有任何凸出物或肉眼可以看见的粗糙不平现象。节流式流量计的选用优点：结构简单；使用方便；寿命长；部分标准化。从使用角度看，对节流装置的具体选择要点，应考虑以下几方面：①允许的压力损失。如果语序压力损失许可，应有限考虑选用孔板②加工的难易。③被测介质的侵蚀性。④现场安装条件。使用节流装置应注意的问题节流式流量计广泛用于生产过程中的物料等的检测与计量。为工艺控制和经济核算提供数据，因此要求测量准确，工作稳定可靠。所以为了在测量中提高准确度，选用节流装置时应注意以下几点因素：A.被测流量参数的变化。对于一般的气体，修正公式为：2112QQ1212MM或21p12p1212p21p12TTMMTTQQ或B.原始数据不正确C.节流装置安装不正确节流件上、下游直管段长度不够，孔板的方向倒装，节流件开孔与管道周线不同心。垫圈凸出等都可能造成难以估计的测量误差。D.维护工作疏忽转子流量计转子流量计又名浮子流量计或面积流量计。转子流量计具有结构简单，使用维护方便，对仪表前后直管段长度要求不高，压力损失小且恒定，测量范围比较宽，工作可靠且线性刻度，可测气体、蒸汽(电、气远传金属浮子流量计)和液体的流量，适用性广等特点．适用于直径D＜150mm的流体流量检测。浮子流量计的测量本体由一根自下向上扩大的垂直锥管和一只可以沿着锥管的轴向自由移动的浮子组成．如图4-1所示．当被测流体自锥管下端流入流量计时，由于流体的作用，浮子上下端面产生一差压，该差压即为浮子的上升力。当差压值大于浸在流体中浮子的重量时，浮子开始上升。随着浮子的上升，浮子最大外径与锥管之间的环形面积逐渐增大，流体的流速则相应下降，作用在浮子上的上升力逐渐减小，直至上升力等于浸在流体中的浮子的重量时，浮子便稳定在某一高度上。这时浮子在锥管中的高度与所通过的流量有对应的关系。作用在浮子上的力有：流体自下而上运动时，作用在浮子上的阻力F;浮子本身的垂直向下的重力W；流体对浮子所产生的垂直向上的浮力B。当浮子处于平衡状态时，可列出平衡方程式2012dfWBFFvcA式中，cd为浮子的阻力系数；o为流体密度；v为环形流通面积的平均流速：Af为浮子的最大迎流面积。0020000000122(,2()1ffffffdfffdfffvdfWVVgVvcAVvcAVqAvAcA0f0f0为浮子材料的重度；为浮子的体积。浮子在流体中所受的浮力为：B=V为流体的重度。＝V＋）该环形流通面积为A则体积流量为：000222200220001/,2()()(2tantan)2()(2tantan)2()(2tan)dfffffvfffvfcVgAAARrhrhVgqhrhAgVqrhAff0v00f0设＝称为流量系数，则2V(-)q=Av=AA我们可以看出流量Q=f（h）只要保持流量系数a为常数，则流量与浮子高度h之间就存在一一对应的近似线性关系．我们可以将这种对应关系直接刻度在流量计的锥管上．显然，对于不同的流体，由于密度发生变化，所以qv与h之间的对应关系也将发生变化，原来的流量刻度将不再适用．所以原则上，转子流量计应该用实际介质进行标定．注意：转子流量计的安装与使用安装环境：震动小，锥形管的中心要垂直安装，流量计周围要留有空间，方便修理维护；量程选择：流量计的正常流量值最好选在仪表的上限刻度的1/3~2/3范围内，提高精度；使用方法：开启阀门前不可用力过猛，转子对污染比较敏感，要定期清洗。