差压式流量计模板ppt

  免费在线.2.1差压式流量计组成及测量原理 1. 差压式流量计组成 2. 测量原理 差压节流式流量计 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。所谓节流装置，就是在管道中段设置一个流通面积比管道狭窄的孔板或者文丘里喷嘴，使流体经过该节流装置时，流束局部收缩，流速提高，压强减小。常用的节流元件有孔板、文丘里管。 它们的结构及形式、相对尺寸、技术方面的要求、管道条件和安装要求等均已标准化，故又称标准节流元件。 节流式流量计的缺点是流体通过节流装置后，会产生不可逆的压力损失。另外，当流体的温度t 、压力p1变化时，流体的密度将随即改变。所以一定要进行温度、压力修正。 节流装置（取压管及内部的节流孔板） 节流装置外形 测量原理 流体流经节流孔板时，压力和流速的变动情况 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，流量与压差之间有一定关系，这就是差压式流量传感器测量原理。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明显的变化，根据能量守恒定律，因而在孔板前后出现了静压差。经过测量此静压差便可以求出流量。 差压式流量计 由流量基本方程式能够准确的看出，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)： 节流装置的另一种形式——文丘里管或文丘里喷嘴 文丘里喷嘴的压力损失较小。 文丘里喷嘴原理示意图  文丘里喷嘴结构图 标准型节流装置 节流装置=节流元件+取压装置+上下游测量导管 1. 标准型节流装置 标准节流装置 ISO 5167或GB／T2624中所包括的节流装置称为标准节流装置。 标准孔板 标准喷嘴 经典文丘里管 文丘里喷嘴。 （1）标准孔板 同心直角边缘孔板 孔板的三种取压方式 表7.2.3 标准孔板使用范围（d和D的单位用mm） （2）标准喷嘴 ISA 1932喷嘴 长径喷嘴 ISA 1932喷嘴 长径喷嘴 2. 非标准节流装置 （1）低雷诺数：1/4圆孔板，锥形入口孔板，双重孔板，双斜孔板，半圆孔板等； （2）脏污介质：圆缺孔板，偏心孔板，环状孔板，楔形孔板，弯管节流件等； （3）低压损：罗洛斯管，道尔管，道尔孔板，双重文丘里喷嘴，通用文丘里管等； （4）脉动流节流装置； （5）临界流节流装置：音速文丘里喷嘴； （6）混相流节流装置。 导压管的配置 节流装置输出的压力差是从节流装置的前后取压孔取出的。从取压孔到差压变送器的导压管的配置也应依规定的标准安装。如果被测流体是气体，导压管应从节流装置的上方引出，以免混杂在气体中的液滴堵住取压管；如果被测流体是液体，导压管应从节流装置的下方引出，以免混杂在液体中的气体影响取压。 导压管配置图 差压式流量计 节流式流量计外形 容积式流量计 容积式流量计 椭圆齿轮流量计 容积式流量计 上述两种转子型式的容积流显计，可用在所有液体流量的测量，尤其是用于油流量的准确测量，在高压力、大流量的气体流量测量中，这类流量计也有应用．由于椭圆齿轮容积流量计直接依靠测量轮啮合，因此对介质的清洁要求比较高，不允许有固体颗粒杂质流过流量计． 容积式流量计 选用考虑要点 安装条件方面 流件前后有必要直管段长度 引压管线) 精确度、重复性、线性度、流量范围 ⑵压力损失 流体特性方面 ⑴流体物性参数的确定 (2)流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等 环境条件方面 环室取压 单独钻孔取压 法兰取压 标准喷嘴取压方式 取压方式 在国际标准中，规定了两种取压方式——角接取压和法兰取压。角接取压装置有两种结构及形式，即环室取压结构和单独钻孔取压结构。标准孔板能够使用角接取压或法兰取压方式，如图所示；标准喷嘴只规定有角接取压方式。 取压方式 差压式流量计是经过测量节流件前后压力差?p来实现流量测量的，而压力差? p的值与取压孔位置和取压方式紧密相关。节流装置的取压方式有以下5种，各种取压方式及取压孔位置如图6.1所示． (1)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6.1中l—l位置。 (2)法兰取压：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（1inch)。取压孔开在孔板上下游侧的法兰上．如图6.1中2—2位置。 差压式流量计 （3)径距取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为1Dm±0.1Dm，下游侧取压孔的轴线至孔极下游端面的距离为0.5Dm。如图6.1中的3-3位置（Dm管道直径）。 (4)理论取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为lDm±0.1Dm，下游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离因? 值不同而异。该距离理论上就是流束收缩到最小截面的距离。如图6.3中的4—4位置。 (5)管接取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为2.5Dm，下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离为8Dm．如图6.1中的5—5位置．该方法使用很少． 差压式流量计 差压式流量计 6.1 各种取压位置图 标准取压装置是国家标形中规定的两种取压装置，即角接取压装置和法兰取压装置。其中角接取压适用于孔板和喷嘴，而法兰取压仅用于孔板。 (1)角接取压装置 角接取压装置能采用环室或夹紧环(单独钻孔)取得节流件前后的差压。 （2）法兰取压装置 法兰取压装置由两个带取压孔的取压法兰组成。 标准取压装置 差压式流量计 选用考虑要点 差压流量计应用领域极其广泛，封闭管道各种测量对象都有应用：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；工作状态方面，常压、高压、真空、常温、高温、低温；管径方面，从几毫米到几米；流动条件方面：亚音速流、临界流、脉动流。 20世纪50年代以前在过程控制工程中几乎是唯一流量计，选用考虑因素的五个方面为仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件和经济因素 (1)仪表性能方面从精确度、重复性、线性度、流量范围和范围度方面考虑；(2)流体特性方面从流体物性参数的确定和流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等方面考虑； (3)安装条件方面要应用标准文件中的流出系数和可膨胀性系数，必须令投用的节流装置与标准节流装置达到几何相似和动力学相似，现场的安装条件是达到这两个相似的主要的因素 单位时间内所排出固定容积的数目作为测量依据 测量原理 设：V0——计量室的容积 n——转子的旋转次数 则 排出的流体总量 根据转子的形状分为：椭圆齿轮流量计（液体型） 腰轮流量计（气体型和液体） 刮板式流量计（液体型） 容积式流量计又称排量流量计（Positive Displacement Flow meter），简称PD流量计或PDF，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。PD流量计一般不具有时间基准，为得到瞬时流量值需要另外附加测量时间的装置。可用来测量各种液体和气体的体积流量。根据它的结构不同，主要有椭圆齿轮流量计、腰轮流量汁、活塞式流量计、刮板式流量计等。 腰轮流量计 腰形轮每转动一周，就把转子与壳体之间所构成的具有一定容积的计量室流体的四倍体积，从流入口送到流出口。 计量室体积 腰轮转速 体积流量 腰轮流量计除可测液体外，还可测量气体，精度可达?0.1％，并可做标准表使用；最大流量可达1000m3/h。 腰轮上没有齿，它们不是直接相互啮合转动，而是通过按装在体外的传动齿轮组进行传动 流量检测的新方法及仪表 腰轮流量计 腰轮流量计是一种容积式流量测量仪表，用以测量封闭管中流体的体积流量。 就地显示累积流量，并有远传输出接口，与相应的光电式电脉冲转换器和流量积算仪配套，可进行远程测量，显示和控制。 精度高，重复性好，范围度大，对流量计前后直管段要求不高。 适用较高粘度流体，流体粘度变化对示值影响较小。 适用无腐蚀和抗老化性能的流体，如原油，石油制品 (柴油，润滑油等)。 腰轮流量计 每转一周，两个齿轮共送出四个标准体积的流体。 * * 差压式（也称节流式）流量变送器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。由节流式变换元件，节流装置(检测件如孔板喷嘴、文丘里管等)和用来测量节流元件前后静压差的差压计(差压转换和流量显示仪表)组成。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。 按检测件的作用原理分: 节流式、动压头式、水力阻力式、离心式、动压增益式和射流式等几大类， 节流式和动压头式应用最为广泛。 节流式特点： 结构相对比较简单、常规使用的寿命长，适应能力强，几乎能测量各种工况下的流量。 差压式（也称节流式）流量变送器外形图 标准节流元件 (a) 孔板 (b)文丘里管 节流孔板 后取压管 前取压管 流体通过节流孔板时，流速加快，后取压管处的压力减小。 节流孔板 后取压管 当流体流经管道内的节流件时，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。 基础：流体连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）。 压差影响因素： 流量、节流装置形式、管道内流体的物理性质（密度、粘度） 节流孔板 流速变快，压力变小 测量原理 ① 被测流体为清洁液体时，导压管路安装方法如图所示。 a)垂直管道差压仪表在管道下方 b) 差压仪表在管道上方 清洁液体时安装说明示意图 ② 被测流体为清洁的干燥气体时，导压管路安装方法如图所示 ： a)垂直管道差压仪表在管道下方 b) 差压仪表在管道上方 清洁干气体时的安装图示意图 ③ 被测流体为蒸汽时，导压管路安装如图所示。 测量蒸汽时的安装图示意图 ④ 被测流体为洁净湿气体时，导压管路安装如图 所示。 测量洁净湿气体时的安装图示意图 差压式流量计 测量对象：流体方面，单相、混相、洁净、脏污； 工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温； 管径方面：从几毫米到几米； 流动条件：亚音速流、临界流、脉动流 历史悠远长久、技术成熟、应用最广泛。 节流式特点： 结构相对比较简单、常规使用的寿命长，适应能力强， 几乎能测量各种工况下的流量。 差压式流量计 孔板 引压管 差压计 差压式流量计分类表 1）标准节流装置；2）低雷诺数节流装置；3）脏污流节流装置；4）低压损节流装置；5）小管径节流装置；6）宽范围度节流装置；7）临界流节流装置； 按用途分类 1）标准孔板；2）标准喷嘴；3）经典文丘里管；4）文丘里喷嘴；5）锥形入口孔板；6）1/4圆孔板；7）圆缺孔板；8）偏心孔板；9）楔形孔板；10）整体（内藏）孔板；11）线）弯管；16）可换孔板节流装置；17）临界流节流装置 按结构及形式分类 1）节流式；2）动压头式；3）水力阻力式；4）离心式；5）动压增益式；6）射流式 按产生差压的作用原理分类 分 类 类 型 分类原则 差压式流量计组成 节流装置：安装于管道中产生差压，把被测流体的流量转换成压差信号。 引压导管：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送器。 差压计：对压差信号做测量并显示出测量值，与节流装置配套使用组成差压式流量计。工业上常用的：差压计有双波纹管差压计、膜片式差压计和浮标式差压计。 差压变送器：产生的差压转换为标准电信号（4-20mA），常用的有气动差压变送器、电动差压变送器和电容式差压变送器。 标准节流元件 标准孔板 结构相对比较简单，安装便捷，适合大流量的测量 标准喷嘴 标准文丘里管 结构较为复杂，压力损失比孔板小 流体入口 狭窄部位 文丘里喷嘴在管道中的位置 前取压口 后取压口 常用的节流装置 文丘利管压力损失最小，而孔板压力损失最大。 文丘利管 孔板 喷嘴 图7.2.3 标准型节流装置 （a）孔板 （b）喷嘴 标准孔板图 角 接 取 压 法 兰 取 压 D（D/2） 取 压 d≥12.5 50≤D≤1000 0.20≤β≤0.75 5000≤Re （0.20≤β≤0.45） 1260β2D≤Re 10000≤Re （0.45β）

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