流量计培训课件-5.12

培训人：钟鸣2014年5月12日本课件是交流学习流量计的基础课件，能够让大家进一步了解流量计，内容主要对使用中的流量计做一概述，讲述了流量计的特点、工作原理和分类，以及一些我们常见的故障和处理方法。流量计常见的流量计流量计的分类按结构原理分按测量原理分容积式流量计叶轮式流量计差压式流量计电磁流量计质量流量计流体振荡流量计冲量式流量计物理原理力学原理热学原理光学原理差压式流量计差压原理标准孔板常见故障结构工作原理孔板节流涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、椭圆齿轮流量计、质量流量计、转子流量计工作原理流量计结构安装注意事项常见故障故障原因处理方法故障原因处理方法目录一、流量计的分类二、差压流量计三、涡轮流量计四、涡街流量计五、电磁流量计六、椭圆齿轮流量计七、科里奥利质量流量计八、转子流量计九、高压自控仪流量计分类测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表．流量计是工业测量中重要的仪表之一．随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异．为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世。目前已投入使用的流量计已超过100种。从不同的角度出发，流量计有不同的分类方法。常用的分类方法有两种，一是按流量计的测量原理进行归纳分类：二是按流量计的结构原理进行分类。一、按测量原理分类(1)力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。2)电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。(3)声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式．声学式(冲击波式)等。(4)热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。(5)光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。(6)原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表．(7)其它原理：有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。二、按流量计结构原理分类按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型：1．容积式流量计容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。根据回转体形状不同，目前生产的产品分：适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等．2．叶轮式流量计叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约±2％，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为±0．2％一0．5％。3．差压式流量计(变压降式流量计)差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示．差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表．差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的70％。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。4．变面积式流量计(等压降式流量计)放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量减去它所受流体的浮力)相平衡时，俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等，因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子(浮子)流量计。5．动量式流量计利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计．由于流动流体的动量P与流体的密度及流速v的平方成正比，即pv2，当通流截面确定时，v与容积流量Q成正比，故pQ2。设比例系数为A，则Q＝A因此，测得P，即可反映流量Q．这种型式的流量计，大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等，然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。6．冲量式流量计利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计，多用于测量颗粒状固体介质的流量，还用来测泥浆、结晶型液体和研磨料等的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计，其测量原理是当被测介质从一定高度h自由下落到有倾斜角的检测板上产生一个冲力，冲力的水平分力马质量流量成正比，故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。按信号(九)的检测方式，该型流量计分位移检测型和直接测力型。7．电磁流量计电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势，而感应电动势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m，而且压损极小。但导电率低的介质，如气体、蒸汽等则不能应用。电磁流量计造价较高，且信号易受外磁场干扰，影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此，产品在不断改进更新，向微机化发展．8．超声波流量计超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在70年代才出现，但由于它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力，所以很受欢迎，是一种很有发展前途的流量计。利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计近年来得到广泛的关注，被认为是非接触测量双相流的理想仪表。9．流体振荡式流量计流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡，且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的．当通流截面一定时，流速与导容积流量成正比。因此，测量振荡频率即可测得流量．这种流量计是70年代开发和发展起来的．由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点，很有发展前途。目前典型的产品有涡街流量计、旋进旋涡流量计。10．质量流量计由于流体的容积受温度、压力等参数的影响，用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下，往往难以达到这一要求，而造成仪表显示值失真。因此，质量流量计就得到广泛的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量，目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。在现代工业生产中，流动工质的温度、压力等运行参数不断提高，在高温高压的情况下，由于材质和结构等方面的原因，直接式质量流量计的应用遇到困难，而间接式质量流量计由于密度计受湿度和压力适用范围的限制，往往也不好实际应用。因此，在工业生产中广泛采用的是温度压力补偿式质量流量计。可把它看作一种间接式质量流量计，不是配用密度计，而是利用温度、压力与密度间的关系，用温度、压力信号经函数运算为密度信号，与容积流量相乘而得到质量流量．目前温度、压力补偿式质量流量计虽已实用化，但当被测介质参数变化范围很大或很迅速时，正确地补偿将很困难或不可能，因此进一步研究在实际生产中适用的质量流量计和密度计还是一个课题。2.1差压流量计2.1.1差压式流量计的结构原理充满管道的流体，当它流经管道内的节流件时，如图所示，流速将在节流件处形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的大小。这种测量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础的。压差的大小不仅与流量还与其他许多因素有关，例如当节流装置形式或管道内流体的物理性质(密度、粘度)不同时，在同样大小的流量下产生的压差也是不同的。2.1.2楔形孔板楔形孔板的结构如图所示。其检测件为V形，设计合适时节流件上下游无滞流区，不会使管道堵塞，取压方式未标准化。1-高压取压口；2-低压取压口；3-测量管；4-楔形孔板；5-法兰2.1.3标准孔板又称同心直角边缘孔板，其轴向截面如图4.2所示。孔板是一块加工成圆形同心的具有锐利直角边缘的薄板。孔板开孔的上游侧边缘应是锐利的直角。标准孔板有三种取压方式：角接、法兰及D-D/2取压；如图4.3所示。为从两个方向的任一个方向测量流量，可采用对称孔板，节流孔的两个边缘均符合直角边缘孔板上游边缘的特性，且孔板全部厚度不超过节流孔的厚度。2.1.4差压式流量计常见故障、原因及排除方法。1、指示零或变化很小。其原因为：（1）平衡阀未全部关闭或泄漏；（2）节流装置根部高低压阀未打开；（3）节流装置至差压计间阀门、管路堵塞；（4）蒸气导压管未完全冷凝；（5）节流装置和工艺管道间衬垫不严密；（6）差压计内部故障。其对应处理方法为：（1）关闭平衡阀，修理或换新；（2）打开；（3）冲洗管路，修复或换阀；（4）待完全冷凝后开表；（5）拧紧螺栓或换垫；（6）检查、修复。4、指示偏高。其原因为：（1）低压侧管路不严密；（2）低压侧管路积存空气；（3）蒸气等的压力低于设计值；（4）差压计零位漂移；（5）节流装置和差压计不配套，不符合设计规定。其对应处理方法为：（1）检查、排除泄漏；（2）排净空气；（3）按实际密度补正；（4）检查、调整；（5）按规定更换配套差压计。5、指示超出上限。其原因为：（1）实际流量超过设计值；（2）低压侧管路严重泄漏；（3）信号线路有断线。其对应处理方法为：（1）换用合适范围的差压计；（2）排除泄漏；（3）检查、修复。6、流量变化时指示变化迟钝。其原因为：（1）连接管路及阀门有堵塞；（2）差压计内部有故障。其对应处理方法为：（1）冲洗管路、疏通阀门；（2）检查排除。7、指示波动大。其原因为：（1）流量参数本身波动太大；（2）测压元件对参数波动较敏感。其对应处理方法为：（1）高低压阀适当关小；（2）适当调整阻尼作用。8、指示不动。其原因为：（1）防冻设施失效，差压计及导压管内液压冻住；（2）高低压阀未打开。其对应处理方法为：（1）加强防冻设施的效果；（2）打开高低压阀。3.1涡轮流量计涡轮流量计是一种速度式流量仪表，由于具有测量精度高、反应速度快、测量范围广、价格低廉、安装方便等优点，被广泛应用于化工生产中。3.1.1涡轮流量计的工作原理涡轮流量计由涡轮、轴承、前置放大器、显示仪表组成。被测流体冲击涡轮流量计涡轮叶片并使之转，涡轮的转速随流量的成正比变化，再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲，经前置放大器放大后，送入涡轮流量计流量积算仪进行计数和显示，根据单位时间内的脉冲和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。2、指示在零下。其原因为：（1）高低压管路反接；（2）信号线路反接；（3）高压侧管路严重泄漏或破裂。其对应处理方法为：（1）检查并正确连接好；（2）检查并正确连接好；（3）换件或换管道。3、指示偏低。其原因为：（1）高压侧管路不严密；（2）平衡阀不严或未关紧；（3）高压侧管路中空气未排净；（4）差压计或二次仪表零位失调或变位；（5）节流装置和差压计不配套，不符合设计规定。其对应处理方法为：（1）检查、排除泄漏；（2）检查、关闭或修理；