化工测量仪表-课件(流量)

中国石油管道学院2020/3/261第三篇流量测量概述第一章容积式流量计第二章节流式流量计第三章动压式流量计第四章变面积式流量计第五章流体振动式流量计第六章其它流量计第七章质量流量计本篇小结中国石油管道学院2020/3/262概述流量—流经管道（或设备）某一截面的流体数量。一、瞬时流量1.体积流量单位时间流过某一有效截面的流体体积。qv=uA2.质量流量单位时间流经某一有效截面的流体质量。qm=qvρ=uAρm3/h、L/ht/h、kg/h二、累积流量(总量)tvdtqQ0总tmdtqM0总m3、L、t、kg返回下一页单位时间内流经某一有效截面的流体数量。某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。中国石油管道学院2020/3/263按测量原理分类方法如图3-0-1、2所示。返回上一页下一页中国石油管道学院2020/3/264三、气体体积流量计量物理标准状态：0℃，0.101325MPa工业标准状态：20℃，0.101325MPaqv0ρ0=qv20ρ20由理想气体定律：RTMP9318.015.29315.273200020TTqv0=0.9318qv20上一页返回中国石油管道学院2020/3/265（1）流速的分类低流速:小于1m/s普通流速:2～5m/s高流速:大于10m/s（2）管道的分类小管径:4～50mm中管径:50～150mm大管径:150mm以上（3）流量的分类微流量:小于60l/h小流量:60l/h～20m3/h一般流量:20～100m^3/h大流量:100m^3/h以上中国石油管道学院2020/3/266第一章容积式流量计返回第一节测量原理第二节容积式流量计的特性第三节容积式流量计的选型、安装、使用精度高（比速度式），主要用作计量中国石油管道学院2020/3/267容积式流量计主要用来测量不含固体杂质的液体，如油类、冷凝液、树脂和液态食品等粘稠流体的流量对于高粘度介质的流量，其他流量计很难测量，而容积式流量计却能精确测量，精度可达±0.2%。常用的容积式流量计有椭圆齿轮流量计、腰轮（罗茨）流量计、活塞式流量计、刮板式流量计、圆盘式流量计、湿式气体流量计及皮囊式流量计可用来测量气体流量。中国石油管道学院2020/3/268第一节测量原理经测量元件将流体连续不断地分割成固定体积的单元流体，根据测量元件的动作次数得到总量。即容积分界法。0kNVvqV0—固定体积;N—测量元件的转数;k—与流量计结构有关的系数。返回转子式容积流量计刮板式容积流量计活塞式容积流量计其他：膜式、湿式中国石油管道学院2020/3/269返回一、转子式容积流量计(根据转子的不同))(2420abRNNVqv返回1、椭圆齿轮流量计（用在小管径）椭圆齿轮流量计下一页适合中、小流量测量，测量范围为3l～540M3/h,口径为10～250mm。可测液体，准确度±0.2~0.5％。图a位置，P1＞P2，A为主动轮，B为从动轮；图b位置，A、B均为主动轮；图c位置，B为主动轮，A为从动轮；中国石油管道学院2020/3/2610允许微小颗粒通过，测量范围0.1～2500m3／h；口径为16～500mm。可测液体或气体。体积大、笨重，维修不便，压损较大，运行中有震动。返回上一页下一页准确度可达±0.1~0.5％，可作为标准流量计。2、腰轮流量计（中、大管径）中国石油管道学院2020/3/26113、双转子流量计返回上一页在压差作用下，三齿转子与四齿转子产生旋转运动，被测流体被分割成“螺旋状液块”体积，随转子转动经计数后排出计量室。因为安装于两转子轴上齿轮的啮合转动使转子之间始终保持适当间隙，则转子能平稳同步转动。适用:-29～232℃、动力粘度1000mPaS的大流量（14～2000M3/h，口径40～400mm，一般在80口径、40M3/h以上使用）液体计量，准确度为0.1、0.2、0.5级。下一页中国石油管道学院2020/3/26124、螺杆流量计适用液体计量。动力粘度0.6～200mPaS、1.2～250M3/h流量范围，口径40～150mm，准确度为0.2、0.5级。返回上一页中国石油管道学院2020/3/2613二、刮板式容积流量计(比转子式精度高)东北管线返回1、凸轮式刮板流量计（长输管线原油）下一页中国石油管道学院2020/3/26142、凹线式刮板流量计返回3、弹性刮板流量计上一页中国石油管道学院2020/3/2615三、活塞式容积流量计（长输管线上没有）返回中国石油管道学院2020/3/2616第三节流量计的选型、安装和使用返回流量计的选型流量计的安装和使用中国石油管道学院2020/3/2617一、流量计的选型返回一般qcom=50~80%qmax1.根据被测介质的性质(气、液体，腐蚀性、粘度等）和工作条件（温度、压力等）选择流量计的材质和类型；对于原油、高温水或化学液体，一般用不锈钢材质；原油的石油产品用铸钢、铸铁；轻微腐蚀的介质采用铜合金。500平方mm/s运动粘度米平方秒、毫米平方秒动力粘度帕斯卡每秒、毫帕每秒低于一定黏度，测量不准确。2.流量范围的选择根据被测流量大小（不是按管径）,选择流量计的测量范围和量程比;中国石油管道学院2020/3/26183.压力和温度温度升高，若超过使用温度，热膨胀，卡死实测最大流量为上限流量的80﹪，留有余量，延长仪表的使用寿命。基本产品（不是耐高温的）一般120℃，6.4MP。厂家会根据使用材料的不同给出使用温度。中国石油管道学院2020/3/2619二、容积式流量计的安装和使用返回1.可水平或垂直（大口径不宜）安装，要设旁路；2.流量计前须加装过滤器，不需直管段;扫除介质中杂质，要求单相介质；过滤器底部有排污阀，定期打开排污。3.气液两相流体，入口前应安装消气器进行气液分离；介质为液体，加装消气器；气体，加水吸收器。4.注意流向正确；5.安装之前，管线应清扫。（新安装的和维修以后的管线）因为容积式流量计要求介质清洁，有杂质易卡死，尤其是转子式的。蒸汽扫线时，严禁经过表体。中国石油管道学院2020/3/2620容积式流量计一般都是体积比较大，比较笨重，安装在水平管线上。过滤器、集气器，安装在流量计的上游。检修时打开旁路，生产不停。但走旁路时流量不能测了，现在很多用计量撬，几路并联，不影响测量。中国石油管道学院2020/3/2621少数口径较小的也允许安装在垂直管线上，流向从下往上，且安装在旁路管，防止主管道上杂质进入流量计。中国石油管道学院2020/3/26226.定期维护，如过滤器的情况由于介质的不同，可能定期清洗前发生堵塞。采取的方法：在过滤器前后安装两个压力表，当前后差压超过一定值时，判断是否需清洗。或者安装差压计，直接测差压.差压正常时不会很大，在过滤器堵死时，前后差压很大，则差压计超量程了，因此用差压计按理说和安装两个压力表同原理，但实际不保险。中国石油管道学院2020/3/2623第二章节流式流量计返回概述第一节测量原理第二节标准节流装置中国石油管道学院2020/3/2624概述返回一、组成1.节流装置（节流元件、取压装置）2.引压管路q→△P△P→差压计3.差压计（差压变送器）测得△P二、流量计设计标准原用标准：GB2624—81现用标准：GB/T2624—93《流量测量节流装置的设计安装和使用》国家仪器仪表工业总局上海自动化仪表研究所中国石油管道学院2020/3/2625第一节测量原理测量原理流量方程返回中国石油管道学院2020/3/2626一、测量原理返回动压能（流速）与静压能（压力）转换的原理。流体流经节流元件将q→△P，通过测量△P来进行流量测量。流体流经节流元件压力变化中国石油管道学院2020/3/2627)(2)/(112142ppDduD—管道直径；d—节流元件开孔直径。据质量流量的定义，令Dd/21ppppdqmi241124二、流量方程下一页返回22212122pupu对理想流体，由能量守恒方程：根据流体连续性方程可得21（3-2-7）1.不可压缩流体（一）理论方程中国石油管道学院2020/3/2628能量守恒（伯努力）方程：222211211212pupuκ—等熵指数。]1[1211111242pu2.可压缩流体下一页上一页返回1242411pdqmi经整理得：（3-2-12）（3-2-15）流体密度与压力的关系：常数p2112442]1)1()11)(1[(可膨胀性系数ρ1—节流元件前流体密度。中国石油管道学院2020/3/2629（二）实际流量公式引入C值修正实际流量与理论流量的差异，则流量公式为：下一页上一页返回124214PdqCmC—流出系数。无量纲数，由实验方法按下式得到：雷诺数Red临界值Rek，C趋于常数。βRek测量时必须保证流量计工作在大于Rek的区域。1.实际流量公式ρ1—节流元件前的流体密度流出系数pdCqm24124不同节流元件和不同取压方式其C值不同。中国石油管道学院2020/3/2630同理可得体积流量实用公式：2.实用流量公式上一页返回实际工程应用时，将流量公式采用下列形式：24103600003999.06kg/hd—mm;△P—Pa;ρ1—kg/m3(3-2-25a)(3-2-26a)41C流量系数1241003999.0PdCqm1241003999.0PdCqvm3/h中国石油管道学院2020/3/2631第二节标准节流装置标准节流元件取压方式标准节流装置的管道、安装和使用条件压力损失返回中国石油管道学院2020/3/2632一、标准节流元件1、孔板2、喷嘴3、文丘里管返回标准节流装置：按标准条件和数据设计、加工、制造和安装的节流装置，无需进行标定，可直接用于流量测量，其误差不会超出规定的流量不确定度。标准节流装置包括节流元件和取压装置。中国石油管道学院2020/3/2633返回孔板中国石油管道学院2020/3/2634ISA1932喷嘴下一页返回中国石油管道学院2020/3/2635长径喷嘴上一页返回中国石油管道学院2020/3/2636文丘里管下一页返回上、下游取压口应做成单独管壁取压口形式，由均压环将几个取压口连接起来。中国石油管道学院2020/3/2637文丘里喷嘴上一页返回上游取压位置必须是角接取压，下游的喉部取压，由引到均压环的至少四个单独钻孔取压口组成。中国石油管道学院2020/3/26381.角接取压紧贴节流元件前后端面取压。适用于孔板、ISA1932喷嘴。2.法兰取压（1）环室：用于400mm以下管径（2）单独钻孔：距离孔板前后端面各1吋处取压。3.D-D/2取压（径距取压）距离节流元件前端面各D和D/2处取压。返回适用于孔板、长径喷嘴。二、取压方式仅适用于孔板。中国石油管道学院2020/3/2639角接取压返回中国石油管道学院2020/3/2640法兰取压返回下一页中国石油管道学院2020/3/2641（1）孔板采用角接取压，法兰取压，D-D/2取压三种方式。（2）ISA1932喷嘴和文丘里喷嘴上游采用角接取压，下游则各有不同；长径喷嘴采用D-D/2取压。（3）文丘里管的取压方式另有规定。返回各种取压方式，水平管路取压位置均如图3-2-53所示。归纳上一页中国石油管道学院2020/3/2642可测可压缩或不可压缩流体；流体须是牛顿、单相流体。安装示意图（1）直管段长度。经验数据，前8后5（表3-2-3、4）（2）管束式流动调整器（图3-2-19）三、标准节流装置的管道、安装和使用条件返回1.对流体和流动状态的要求2.管道条件保证管内流体达到紊流状态。流体要充满管道；不适合脉动流测量；对可压缩流体，节流元件前后压力比应满足。75.0/12pp中国石油管道学院2020/3/2643安装示意图返回下一页