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流量检测及仪表分析


工作原理: 如图所示,被测流体从下向上经过
锥管1和浮子2形成的环隙3时,浮
子上下端产生差压形成浮子上升的
力,当浮子所受上升力大于浸在流
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。
a)垂直管道差压仪表在管道下方
b) 差压仪表在管道上方
图3-4 清洁液体时安装示意图
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 :
b) 差压仪表在管道上方 图3-5 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3 - 6所示。
图3-6 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 3 - 7 所示。
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
流量检测及仪表分析
路漫漫其悠远
少壮不努力,老大徒悲伤
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
主要研究内容
2.5.1差压式流量变送器(工业应用最广泛) 2.5.2 靶式流量计 2.5.3 转子流量计 2.5.4 椭圆齿轮流量计 2.5.5 涡轮流量计 2.5.6 电磁流量计
2.5.1 差压式流量变送器
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。
路输送到差压变送器(或差压计)。
qmA 0 21P
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。显示仪表才能显示流量的大小。
图3-1 差压式(也称节流式)流量变送器外形图
一、 节流装置
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。 常用的节流元件有孔板、文丘里管等。 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
图3-2
图3-7 测量洁净湿气体时的安装图示意图源自返回2.5.2 靶式流量计
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,经杠 杆系统产生力矩。力矩与流量的平方近似成正比。
靶式流量计适用于测量粘稠性及含少量悬浮固体 的液体。
图3-8 靶式流量计
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2.5.3 转子流量计
标准的压力下的体积流量(Qn):折算到标准的 压力和温度下的体积流量。(标准状态下)
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℃, 压力为一个标准大气压)的体积流量,用符号Qn 表示,单位:m3/s。
(a) 孔板 (b)文丘里管
二、 测量原理
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。
浮子流量计是以浮子在垂直锥形管中随着流量 变化而升降,改变它们之间的流通面积来进行测 量的体积流量仪表,又称转子流量计。在美国、 日本常称作变面积流量计(Variable Area Flowmeter)。
转子流量计利用流体节流作用测量流体的体积 流量。结构有锥管和浮子。转子流量计的特点: 结构简单,直观;使用维护方便;压力损失小。
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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 : qV A0
2 P
1
qmA 0 21P
流量公式中的 为可膨胀性系数、α为流量系数。
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
个重要参数。
流量的基本概念
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。单位:(m3/s )
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