第三节 流量检测及仪表,一、概述 二、差压式流量计 三、转子流量计 四、椭圆齿轮流量计 五、电磁流量计 六、漩涡流量计,常用单位：t/h，kg/h 等。,一、概 述,单位时间内流过某一截面的流体数量的大小。可采用体积或质量流量来表示。,2.体积流量,单位时间内流经某一有效截面的流体体积 。,3.质量流量,单位时间内流经某一有效截面的流体质量。,常用单位：L/h， /h 等 。,1.瞬时流量,4.累积流量(总量) 某一段时间内流经某一有效截面的流体总和。,（1）体积累积流量 某一段时间内流经某一有效截面的流体体积总和。,常用单位：L，m3 等,（2）质量累积流量 某一段时间内流经某一有效截面的流体质量总和。,常用单位：T，kg 等,测量瞬时流量的仪表一般称流量计，而测量累计流量(总量)的仪表称为计量表（总量表）。,5.流量测量仪表的分类,（1）速度式流量计,主要是以测量流体在管道内的流动速度。如差压式流量计、转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计等。,（2）容积式流量计,主要利用流体在单位时间内连续通过固定容积的数目。如椭圆齿轮流量计、活塞式流量计等。,（3）质量式流量计,主要利用测量流过流体的质量。,第三节 流量检测及仪表,一、概述 二、差压式流量计 三、转子流量计 四、椭圆齿轮流量计 五、电磁流量计 六、漩涡流量计,1、概述,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。,二、差压式流量计,差压式流量计的组成:,1).节流装置(节流元件和取压装置) vP,2).引压管路,3).差压计(差压变送器) P 4-20mA信号输出,将P 差压计,2. 节流现象及流量基本方程式,(1).节流现象,节流元件：改变管道中流体 流通截面积的元件。,动压能与静压能转换的原理。,流体流经节流元件将vp， 测量p 来进行流量测量。,流体流经节流元件 产生压力变化,工作原理：,(2).流量基本方程式,根据流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程 (能量守恒定律)得出。,流动连续性方程,伯努利方程,式中 节流元件前、后压力；,节流元件前、后流体的流速；,流体的密度；,阻力系数；,管道截面积，节流元件开孔截面积。,整理得：,式中 流量系数； 节流装置前的流体密度； p节流装置前后测得的差压； 节流件的开孔截面积； 膨胀校正系数（液体=1;可压缩流体1）；,(3-15),(3-16),根据已知数据设计、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。 它包括节流元件和取压装置。,3.标准节流装置,1）标准节流元件, 标准孔板,孔板是一块加工成同心圆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。,特点：,a.压力损失较大；,b.一般只适用于洁净流体。, 标准喷嘴,特点：,a.压力损失略小于孔板；,b.对带有污垢的流体介质较为适宜。,喷嘴和长径喷嘴。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。, 标准文丘里管,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。,4.标准取压方式,1)角接取压:在孔板(或喷嘴)前后两端面与管壁的夹角处取压. 环室取压:在节流元件上、下游两侧端面有一道 环形缝隙产生的静压经缝隙进入环室。,单独钻孔取压:在节流元件两侧端面法兰上直接取压。,角接取压法适用于孔板、喷嘴。,图3-19 环式取压结构 1-管道法兰;2-环室;3-孔板;4-夹紧环,2）法兰取压:距节流件前后端面1英寸(25.4mm)处取压。,仅适用于孔板。,3）径距取压:距节流件前端面1D、节流件后端面D/2 处取压,适用于孔板和喷嘴。,5、差压式流量计的测量误差,（1）.节流装置的安装,1)节流元件的入口端面要与管道轴线垂直,其偏差不超1,2)保证节流元件与管道同心,不同心度不的超过 0.015D(D/d-1)(D:管道直经;d:孔板开孔直经)。,3)节流元件前、后保持有足够的直管段,节流元件前有 15-20D的直管段。节流元件后有5D的直管段。,4)在直管段内不允许安装测量元件或开设取压口,管内表面应光滑。,5)注意节流元件的安装方向。,从安装中找原因,(2).取压点的选择,取压点对不同检测介质有不同要求,如图所示,测液体时, 取压点在节流装置中心水平线下方(a),测气体时, 取压点在节流装置中心水平线上方(b),测蒸汽时, 取压点在节流装置中心水平线位置引出。,图3-23测量蒸汽流量的连接图,(3).引压管线的安装,1)引压管线内径一般不小于6mm，一般在10-18mm之间。,2)长度不超过50m,最好在16m 之内。,3)引压管线水平敷设时,要 有1:10-1:20的倾斜度。,4)如被测介质有腐蚀性时应在引压管上加隔离罐(如图所示)。,5)引压管上应安装阀门。,图3-25 隔离罐的两种形式,(4).差压计与三阀组的安装,节流装置只是产生差压,差压计将差压测量出来用于显示、记 录或控制。,1）差压计,差压变送器,安装在能满足正常工作条件下的场合（温度、湿度、腐蚀性、振动等）。,2）三阀组 (2个切断阀和1个平衡阀),三阀组作用：,.防止差压计启动和停运时,由 于单向受压而损坏。,启动顺序： (a) 打开平衡阀3； (b)打开切断阀1、2(先后无关); (c)关闭平衡阀3。,关闭顺序： (a) 打开平衡阀3； (b)关闭切断阀1、2(先后无关); (c)打开平衡阀3。,.差压计回零检查。,差压式流量计的特点：,1.测量精度1%；,2.测量元件使用寿命长；,3.可测量各种工况下的单项流体的流量；,5.量程比3 :1（ ）；,6.仪表刻度是非线性；,7.压力损失大。,4.适应管径50-1000mm；,一体化差压流量计,1、DDZIII型差压变送器的测量范围为0-25000Pa， 相应流量为0-320m3h，求当输出信号为12mA时，输入差压是多少?相应流量是多少?,解: (1),(2),2、用差压式流量计测量流量，原设计范围为0-320m3/h，电动型差压变器的量程为0100KPa，问： (1)当变送器输出13mA时，对应流量是多少? (2)若采用量程为0125KPa的变送器，此时变送器的输出应为多少?,解:(1),(2),第三节 流量检测及仪表,一、概述 二、差压式流量计 三、转子流量计 四、椭圆齿轮流量计 五、涡轮流量计 六、电磁流量计 七、漩涡流量计,三、转子流量计,1.工作原理,转子在锥形管中的平衡位置的高低与被测介质的流量大小相对应。,图3-26,转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量方法。,转子受力分析：,流体流动通过转子时产生节流, 产生压力差；,因此, 压差作用在转子上, 形成向上力, 转子最大截面积。,图3-26,转子自重与浮力之差,介质的密度,当转子在某一位置平衡时：,(3-17),恒压降式流量计,(3-17),由（3-17）可得：,(3-18),(3-19),(3-20),(3-21),(3-22),根据转子浮起的高度判断流量大小：,2.转子流量计的特点：,1).结构简单,玻璃管的转子流量计读数方便,直观。,2).可以测量腐蚀性介质。受被测介质密度、粘度、温 度、压力等因素影响,精度较低,最高1.0级左右。,4).常用仪表口径4050mm以下,最小可到14mm。玻 璃管流量计最大口径100mm,可以测量小流量几升/小时 几百立方米/小时。,6).用于就地指示,不能用于高温、高压场合,不能远传,易碎。,5).转子流量计只能用于自下向上垂直流动的管道安装。,3).压力损失小一般只有50-500Pa。,用于远传,高温、高压场合。,3.电远传式转子流量计,LZD系列电远传式转子流量计主要由流量变送及电动显示两部分组成。,图3-28,图3-27,4.转子流量计示值修正,流量计的刻度是在工业标准状态(20，0.101325MPa)下,以水(液体)或空气(气体)为介质单独标定得到的。实际使用时,若被测介质密度或工作状态不同,必须进行修正。,1）液体流量测量时的修正,标定时：,实测时：,则修正公式为：,w：水的密度； Q0：用水标定时的刻度流量。,Qf：密度为f的被测介质的流量,2）气体流量测定时的修正,通常还需要将工作状态下的实际气体流量转换为工业标准状态下的实际流量：,标定时：,Q1：被测介质的流量；1：被测介质在标准状态下密度；0：校验用介质空气在标准状态下的密度； p1：被测介质的绝对压力；p0：工业基准状态时的绝对压力(0.10133MPa)； T1：被测介质的绝对温度； T0：工业基准状态时的绝对温度（293K）；Q0：按标准状态刻度的显示流量值。,第三节 流量检测及仪表,一、概述 二、差压式流量计 三、转子流量计 四、椭圆齿轮流量计 五、电磁流量计 六、漩涡流量计,四、椭圆齿轮流量计,常用：椭圆齿轮流量计、罗茨流量计(腰轮流量计)、 刮板流量计等。,1.工作原理：应用容积法测流量。,测量元件将流体连续不断地分割成固定体积的单元体。 根据测量元件的动作次数得到总量。即容积分界法。,式中 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。,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；,(3-34),椭圆齿轮流量计的体积流量为：,图3-29,2.使用特点：,1）泄露量： 主要取决于两个齿轮之间以及与壳体之间的间隙。 流体粘度小会降低精度。,2）压力损失： 主要取决于流体粘度。粘度大,压力损失大。,3）适用介质： 测量液体流量,可以测量腐蚀性介质的流量。,4）仪表安装： 椭圆齿轮的轴与地面平行,仪表前应加过滤器。 如果仪表安装在垂直管道时,应安装在旁路。,5）管道口径:为10250mm。,6）适合中、小流量测量:测量范围为3l540 M 3/h。,7）准确度:0.2 0.5 。,8）与流体的流动状态无关，适用于高黏度介质的测量。,第三节 流量检测及仪表,一、概述 二、差压式流量计 三、转子流量计 四、椭圆齿轮流量计 五、电磁流量计 六、漩涡流量计,五、电磁流量计,使用于测量具有导电性的液体流量, 例如: 酸、碱、盐溶液以及含有颗粒（泥浆）或纤维液体的流量。,1.结构与原理,结构：变送器和转换器组成。,原理：电磁感应定律(发电机原理),式中 Ex感应电动势; K比例系数。 B磁感应强度; D管道内经,即流体垂直切割磁力线的长度； v液体流速;,组成及材料 测量导管：由非导磁的高阻材料制成 电极：由非导磁的不锈钢材料制成 铂、黄金 变送器的磁场：直流磁场、交变磁场、矩形波,(3-35),代入上式得,2.特点：,1）阻力小,几乎不受介质密度、压力等参数的影响。,2）可测含有固体、纤维、泥浆等液体。,3）可测脉动流量,反应迅速。,4）输出电流I0与流量Q是线性。,5）量程比大,可达100:1(口径从1mm1000mm以上)。,6）使用介质温度为0200,工作压力为06.4MPa。,7）成本高。,8）良好的接地（单独接地），以减少干扰。,体积流量Q与流速v的关系为：,(3-36),(3-37),9）电磁流量计只能用来测量导电液体的流量，其导电率要求不小于水的导电率。,3.安装,1）流体必须充满管道,可以垂直按装(流体自下往上流过)。,2）如安装在水平管道,应装在U型管上。,4）停用仪表时(调零)一定先关出口阀,再关入口阀。,3）仪表安装旁路阀。,安装在垂直管道上,按装在在水平管道上,旁路阀,旁路阀,第三节 流量检测及仪表,一、概述 二、差压式流量计 三、转子流量计 四、椭圆齿轮流量计 五、电磁流量计 六、漩涡流量计,六、漩涡流量计,应用流体振荡原理测量流量。(流体自然振动),又称涡街流量计,垂直于流体方向插入非流线形柱状物, 流速达到某一数值时,其下游两侧会交替