《第4章流量测量及仪表》.ppt

第四章 流量测量及仪表 4.1 流量测量概述 4.1.1流量的概念及单位 （1）流量测量的意义：安全性、经济性 （2）流量的概念 瞬时流量 累积流量 平均流量 质量流量 体积流量 流量是流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处的数量。 质量流量：是单位时间内通过的流体质量，用qm表示，单位为kg/s。 体积流量：是单位时间内通过的流体体积，用qV表示，单位为m3/s。 质量流量是表示流量的最好方法。它们之间可以互相换算。 质量流量和体积流量有下列关系： qm =ρqv 流量有瞬时流量和累积流量之分。 所谓瞬时流量，是指在单位时间内流过管道或明渠某一截面的流体的量。 所谓累积流量，是指在某一时间间隔内流体通过的总量。该总量可以用在该段时间间隔内的瞬时流量对时间的积分而得到，所以也叫积分流量。 累积流量除以流体流过的时间间隔，即为平均流量。 4.1.2 流量测量的方法 （1）流量计发展历史 （2）流量测量方法 ①速度式流量计——直接测出管道内流体的流速v，以此作为流量测量的依据。 2.容积式流量计——通过测量单位时间内经过流量仪表排出的流体的固定容积V的数目来实现。 3.质量式流量计——通过直接或间接的方法测量单位时间内流过管道截面的流体质量m。 4.2 毕托管流量计 （1）原理 （2）结构和使用 4.3 节流式流量计 差压式流量测量方法，是根据伯努利方程提供的基本原理，通过测量流体差压信号来反映流体流量的测量方法。 差压式流量计 差压式流量计 差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示。 标准孔板、喷嘴、文丘利喷嘴、文丘利管 4.3.1 节流变压降流量计测量原理 （1）流动情况 （2）流量公式 适用于可压缩流体及不可压缩流体 [例4-1] 已知某节流装置最大流量100t/h时，产生的差压为40kPa。试求差压计在10、20、30 kPa时，分别流经节流装置的流量为多少t/h？。 4.3.2 标准节流装置ISO 5167:2003（E） 标准节流装置只适用于测量直径大于50mm的圆形截面管道中的单相、均质流体的流量。要求流体充满管道，在节流件前后一定距离内不发生流体相变或析出杂质现象；流速小于音速；流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，其流束与管道轴线平行，不得有旋转流。 （1）标准节流件 ①孔板 标准孔板可采用角接取压、法兰取压 （1）标准节流件 标准喷嘴采用角接取压 长径喷嘴 ③经典文丘里管 （2）取压装置 4.3.3 差压式流量计的安装 (1)节流件上下游侧直管段长度的要求 （2）节流件的安装要求 安装节流件时必须注意它的方向性，不能装反。 节流件安装在管道中时，要保证其前端面与管道轴线垂直，偏差不超过1°；还要保证其孔中心轴与管道同轴，不同心度不应超过0.015D(1/β-1)。经典文丘里管，在上游测量管与入口圆筒段A的连接平面上，上游测量管轴线与经典文丘里管轴线之间的偏移距离ex应小于0.005D。另外，ex+1/2△D应小于0.0075D，△D为上游测量管与经典文丘里管入口圆筒段A的直径偏差。上游测量管轴线与文丘里管轴线的夹角应小于1°。 (3)差压计信号管路的安装 (1)测量液体流量的信号管路 气体收集器 (2)测量蒸汽流量时的信号管路 凝结容器 (3)测量气体流量时的信号管路 集水器 差压计一般都装有五只阀门，其中两只作隔离阀，一只作平衡阀，打开平衡阀可检查差压计的零点，另两只是用于冲洗信号管路和现场校验差压计 4.3.4 一体化节流式流量计 为了提高流量计的测量精度，一般的流量显示设备都采用了对流出系数、可压缩性系数和密度的修正。流出系数和可压缩性系数采取实时计算，密度进行查表修正， 4.4超声波流量计 4.4.1 超声波流量计与差压式流量计比较 超声波检测技术在流量测量中的应用 优点： 大管径流量测量仪表 一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量 测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响 4.4.2 超声波流量计的原理 超声波及其在检测中的工作原理 超声波是指振动频率大于20kHz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。 超声波流量计的测量原理 超声波在流动介质中传播时，其传播速度与在静止介质中传播速度不同，其变化量与介质流速有关。测得这一变化量就能求得介质的流速，进而求出流量。 顺流：c+u 逆流：c- u 4.4.3