化工儀表第三講

一、概述流量是物料平衡和控制的主要手段第三節(jié)流量測(cè)量及儀表瞬時(shí)流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體數(shù)量大??；累積流量：一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體數(shù)量大小流量單位：按照單位來(lái)分體積流量Qv和質(zhì)量流量Qm；Qv＝V·F［m3(L)/h(min)］，

V-流體的流動(dòng)速度；F-管道內(nèi)流通截面積。Qm＝ρ·Qv［t(kg)/h(min)］。一、概述流量計(jì)的分類(lèi)：測(cè)量瞬時(shí)流量和累計(jì)流量的儀表，沒(méi)有劃分固定界限。流量計(jì)累計(jì)機(jī)構(gòu)計(jì)量表1.速度式（差壓式、轉(zhuǎn)子、電磁、渦輪和堰式流量計(jì)）管道流通截面積保持一定，流量的變化取決于流速的變化。2.容積式（橢圓齒輪、活塞式流量計(jì)）Qv＝n·V；

n－單位時(shí)間排出次數(shù)；V－固定體積（容積）；3.質(zhì)量式（量熱式、角動(dòng)量式、陀螺式和科里奧利式流量計(jì)）Qm＝ρ·Qv

；直接式或間接式二差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理,利用節(jié)流裝置前后壓差與流量的關(guān)系來(lái)測(cè)流量。差壓式流量計(jì)組成:①節(jié)流裝置(節(jié)流體,前后取壓管)作用:將V→△P②三閥組及引壓管:引壓③差壓計(jì)(差壓變送器):△P→信號(hào)輸出

特點(diǎn)：使用技術(shù)成熟、測(cè)量精度1%左右、流量重復(fù)性好、標(biāo)準(zhǔn)化；但系統(tǒng)較復(fù)雜、維護(hù)工作量大、流量范圍窄3：1，適用于50mm--1000mm管徑，壓力損失大，刻度非線性，對(duì)安裝要求較高（同心、直管段長(zhǎng)）。一、節(jié)流原理及流量方程

1、節(jié)流現(xiàn)象分析：流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)具有動(dòng)壓能和靜壓能,兩種能量在一定條件下互相轉(zhuǎn)化,但總和不變。節(jié)流裝置是在管道中能使流體產(chǎn)生局部收縮的節(jié)流元件和取壓裝置的總稱(chēng)。節(jié)流元件：改變管道中流體流通面積的元件。

節(jié)流元件形式：同心圓孔板、偏心孔板、圓缺孔板、錐形入口孔板、1/4圓孔扳、文丘里管、噴嘴、文丘里噴嘴等。

截面Ⅰ：流速V1、靜壓P1’；管壁處動(dòng)壓能(部分)轉(zhuǎn)化為靜壓能,靜壓力上升到P1,P1大于流束中心的壓力,因此流束收縮,根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性方程,流束中心流速增大,而靜壓力逐漸減小(能量守恒),由于慣性作用,流束的最小收縮面積處位于截面Ⅱ，此時(shí)V2最大,P2最??；

管道中放置一孔板作為節(jié)流元件時(shí),管道中的流體情況如下:然后流體逐漸恢復(fù)到充滿全管,壓力恢復(fù)到P3,流速為V3(V3=V1)，P3<P1摩擦導(dǎo)致壓力損失。節(jié)流結(jié)果：孔板前后的壓差△P=P1-P2。二、差壓式流量計(jì)（節(jié)流式）

節(jié)流裝置前流體壓力較高，稱(chēng)為正壓，常以“十”標(biāo)志；

節(jié)流裝置后流體壓力較低，稱(chēng)為負(fù)壓（注意不要與真空度混淆），常以“一”標(biāo)志。

節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關(guān)。管道中流動(dòng)的流體流量越大，在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的壓差也越大，我們只要測(cè)出孔板前后兩側(cè)壓差的大小，即可表示流量的大小，這就是節(jié)流裝置測(cè)量流量的基本原理。

值得注意的是：要準(zhǔn)確地測(cè)量出截面Ⅰ與截面Ⅱ處的壓力是有困難的，這是因?yàn)楫a(chǎn)生最低靜壓力的截面Ⅱ的位置隨著流速的不同會(huì)改變的,事先根本無(wú)法確定。2.流量基本方程式在I和II截面處，已知流速和壓力分別是V1、V2、P1′、P2′；水平管道：H1＝H2；假設(shè)是不可壓縮液體：ρ＝ρ1＝ρ2；－柏努利方程式－連續(xù)性方程式F1－管道截面積；F2－流束最小截面積，為了方便取孔板開(kāi)孔面積F0；2.流量基本方程式(3—23)(3—24)式中α——流量系數(shù)；

ε——膨脹校正系數(shù)，但對(duì)不可壓縮的液體來(lái)說(shuō)，常取ε=1；

F0——節(jié)流裝置的開(kāi)孔截面積；

Δp——節(jié)流裝置前后實(shí)際測(cè)得的壓力差；

ρ1——節(jié)流裝置前的流體密度。3.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置差壓式流量計(jì)，國(guó)內(nèi)外已把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱(chēng)為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置”。標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容包括節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。例如．標(biāo)準(zhǔn)孔板對(duì)尺寸和公差、光潔度等都有詳細(xì)規(guī)定。如圖3—19所示，其中d／D應(yīng)在0.2~0.8之間；最小孔徑應(yīng)不小于12.5mm；直孔部分的厚度h＝(0.005一0.02)D；總厚度H＜0.05D；錐面斜角α=300一450等，可參閱設(shè)計(jì)手冊(cè)。標(biāo)準(zhǔn)孔板噴嘴文丘里管3.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置我國(guó)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置取壓方法為兩種：即角接取壓法和法蘭取壓法。

角接取壓是在孔板前后兩端面與管壁的夾角處取壓。角接取壓方法可以通過(guò)環(huán)室或單獨(dú)鉆孔結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)環(huán)室取壓，測(cè)量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，容易裝配，計(jì)算也方便，但精度較角接取壓法低些。法蘭取壓法標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置僅適用于測(cè)量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在104~105以上的流體，而且流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變。此外，為保證流體在節(jié)流裝置前后為穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)，在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長(zhǎng)度的直管段。節(jié)流裝置將管道中流體流量的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差壓大小，但這個(gè)差壓信號(hào)還必須由導(dǎo)壓管引出，并傳遞到相應(yīng)的差壓計(jì)，以便顯示出流量的數(shù)值。非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置a.1/4圓噴嘴b.錐形入口孔板c.圓缺孔板4.差壓變送器差壓變送器與節(jié)流裝置配套組成節(jié)流式流量計(jì)。注意：變送器刻度問(wèn)題關(guān)于流量計(jì)的線性化－加裝開(kāi)方器：欲測(cè)參數(shù)Qv，獲取信號(hào)△P，則根據(jù)可求；流量控制系統(tǒng)的測(cè)取信號(hào)時(shí)，必須加開(kāi)方器，這是對(duì)流量值的線性化處理（轉(zhuǎn)換）措施，否則，流量值將非線性顯示。112439416Qv△PKPam3/h5．差壓式流量計(jì)的測(cè)量誤差差壓式流量汁的應(yīng)用廣泛。但是，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往具有比較大的測(cè)量誤差，有的甚至高達(dá)10％一20％（造成這些誤差是由于使用不當(dāng)引起的，而不是儀表本身的測(cè)量誤差）。下面列舉造成測(cè)量誤差的原因，以便在應(yīng)用中注意。

(1)被測(cè)流體工作狀態(tài)的變動(dòng)

(2)節(jié)流裝置安裝不正確

(3)孔板入口邊緣的磨損

(4)導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象三、差壓式流量計(jì)的使用安裝1、取壓點(diǎn)選擇合理選擇取壓口角度－旋轉(zhuǎn)孔板測(cè)氣體－中軸線以上取壓－無(wú)沉淀；測(cè)液體－中軸線以下取壓－避開(kāi)底部。三、差壓式流量計(jì)的使用安裝2、測(cè)量高溫氣體（如蒸汽）的冷凝液?jiǎn)栴}：－引壓管內(nèi)凝液液位高度不同，產(chǎn)生附加壓有誤差。加裝“凝液罐”：A保持凝液液位相等；B隔離高溫氣體與儀表接觸；三、差壓式流量計(jì)的使用安裝3、測(cè)量腐蝕性流體－防止腐蝕儀表及管線：關(guān)于隔離液：密度差要拉開(kāi)；不相混合