流量检测及仪表.ppt

第三章流量检测及仪表机泵、压缩机的出口流量常常是生产装置的负荷（设备的处理量），必须进行严格检测和控制。以便为生产操作和控制提供依据。同时，为了进行经济核算，经常需要知道在一段时间（如一班、一天等）内流过的介质总量。所以，介质流量（液体、气体和蒸汽等）是控制生产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数。流量（瞬时流量）：单位时间内流过管道某一截面的流体的数量。
累积流量（总流量）：某一时段内流过的流体的总合。瞬时流量在某一时段的累积量。
质量流量(M)：单位时间内流过某截面的流体的质量。单位：(kg/s)
体积流量(Q)：单位时间内流过某截面的流体的体积。（工作状态下）单位：（m3/s）体积流量(Qn)：折算到标准的压力和温度下的体积流量。（标准状态下）
流量的国际单位是千克/秒（kg/s）、立方米/秒（m3/s）。此外，常用的还有吨/小时（t/h）、千克/小时（kg/h）、立方米/小时（m3/h）等；总量的国际单位是千克（kg）、立方米（m3）。此外，常用的总量单位还有吨（t）。对于气体，密度受温度、压力变化影响较大，如在常温常压附近，温度每变化10℃，密度变化约为3%；压力每变化10kPa，密度约变化3%。因此在测量气体流量时，必须同时测量流体的温度和压力。为了便于比较，常将在工作状态下测得的体积流量换算成标准状态下（温度为20℃，压力为101325Pa）的体积流量，用符号Qn表示，单位符号为Nm3/s。3.1差压式流量变送器（工业应用最广泛）
3.2靶式流量计
3.3转子流量计
3.4椭圆齿轮流量计
3.5涡街流量计
3.6涡轮流量计
3.7电磁流量计
3.8质量流量计差压式（也称节流式）流量变送器（图3-1）是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。它是目前生产中测量流量最成熟，最常用的方法之一。通常是由节流装置产生的压差信号，通过差压流量变送器转换成相应的标准电信号，以供显示、记录或控制用。图3-1差压式（也称节流式）流量变送器外形图节流装置是差压式流量传感器的流量敏感检测元件，是安装在流体流动的管道中的阻力元件。机组控制常用的节流元件有孔板、文丘里管。它们的结构形式、相对尺寸、技术要求、管道条件和安装要求等均已标准化，故又称标准节流元件，如图3-2所示。（动画）图3-2标准节流元件(a)孔板(b)文丘里管在管道中流动的流体具有动压能和静压能，在一定条件下这两种形式的能量可以相互转换，但参加转换的能量总和不变。用节流元件测量流量时，流体流过节流装置前后产生压力差Δp(Δp=p1-p2)，且流过的流量越大，节流装置前后的压差也越大，流量与压差之间存在一定关系，这就是差压式流量传感器测量原理。图3-3孔板前后流体的速度与压力的分布图图3-3为节流件前后流速和压力分布情况，图中充分地反映了能量形式的转换。由于流动是稳定不变的，即流体在同一时间内通过管道截面A和节流件开孔截面A0的流体量应相同，这样通过截面A0的流速必然比通过截面A时快。在流速变化的同时，流体的动压能和静压能也发生变化，根据能量守恒定律，因而在孔板前后出现了静压差。通过测量此静压差便可以求出流量。流量方程式为：
流量公式中的流量系数α与节流装置的结构形式、取压方式、节流装置开孔直径、流体流动状态（雷诺数）及管道条件等因素有关。对于标准节流装置，α值可直接从有关手册中查出。
节流装置是将被测流体的流量值变换成差压信号Δp，节流装置输出的差压信号由压力信号管路输送到差压变送器（或差压计）。由流量基本方程式可以看出，被测流量与差压Δp成平方根关系，对于直接配用差压计显示流量时，流量标尺是非线性的，为了得到线性刻度，可加开方运算电路或加开方器。如差压流量变送器带有开方运算，变送器的输出电流就与流量成线性关系。显示仪表则显示流量的大小。
要使仪表的指示值与通过管道的实际流量相符，必须做到以下几点：（1）差压变送器的压差和显示仪表的流量标尺有若干种规格，选择时应与节流装置孔径匹配。
（2）在测量蒸汽和气体流量时，常遇到工作条件的密度ρ与设计时的密度ρc不相同，这时必须对示数进行修正。
（3）显示仪表刻度通常是线性的，测量值（差压信号）要经过开方运算进行线性化处理后再送显示仪表。（4）节流装置应正确安装。
（5）接至差压变送器的压差应该与节流装置前后压差相一致，这就需要正确安装差压信号管路，信号管路安装举例(如下)：①被测流体为清洁液体时，导压管路安装方式如图3-4所示。②被测流体为清洁的干燥气体时，导压管路安装方式如图3-5所示：③被测流体为蒸汽时，导压管路安装如图3-6所示。④被测流体为洁净湿气体时，导压管路安装如图3-7所示。在流体通过的管道中，垂直于流动方向插上一块圆盘形的靶。流体通过时对靶片产生推力，经