4流量物位研究.ppt

* 过程控制与自动化仪表 * 过程控制及自动化仪表 —— 流量、物位的检测与变送 吉林大学通信工程学院 * 流量的检测与变送 瞬时流量: 单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量。 累积流量: 某段时间内流过工艺管道某截面的流体总量。 （累积） 和温度、压力一样，流量也是过程控制中的重要参数。 判断生产状况、衡量设备运行效率的重要指标，用于最优控制 作为生产操作和控制其他参数 如温度、压力、液位等 的重要依据 20℃、标准大气压下的密度 * * 标准“计量空间”：内壁+计量转动部分。 V 月牙腔体积，n 转速。 优点：检测过程线性，不含固体杂质，可测粘度流体，精度高。 典型流量监测仪表 1. 容积式流量计 采用固定的小容积反复计量通过的流体体积。 椭圆齿轮流量计的工作过程 * 组成 节流装置：将被测流量转换成压差信号 差压计：将压差转换成对应的流量值显示出来 伯努利方程：管道中的不可压缩流体具有动能和位能，可相互转化，但总能不变。 位能+动能 静压力 密度 流速 注：节流装置就是在管道中放置的一个局部收缩元件,应用最广泛的是孔板,其次是喷嘴、文丘里管。 1 . 差压式（节流式）流量计 2. 速度式流量计 * 伯努利方程： 流体连续性方程： 流体粘性和摩擦修正 孔板前后流体的流线、流速和压力分布图 流束收缩系数 孔板开孔面积 可膨胀系数 流量系数 查表 * （a）标准孔板 （b）标准喷嘴 （c）标准文丘里管 节流装置的选用 ①在加工制造和安装方面,以孔板最简单,喷嘴次之,文丘里管最复杂。造价高低也与此相对应。实际上以采用孔板为最多。 ②当要求压力损失较小时,可采用喷嘴、文丘里管等。 ③在测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、变形的介质流量时,采用喷嘴较采用孔板为好。 ④在流量值与压差值都相同的条件下,使用喷嘴有较高的测量精度,而且所需的直管长度也较短。 ⑤如被测介质是高温、高压的,则可选用孔板和喷嘴。文丘里管只适用于低压的流体介质。 * 孔板节流装置是标准节流件可不需标定直接依照国家标准生产 * ODM-300差压式流量计 * p1 p2 平衡条件： 转子密度 流体密度 转子截面积 由流体力学可知 联立两式得流速 阻力系数 垂直流道中的金属转子在压差力和重力的共同作用下平衡。 压差与流速有关； 流量取决于转子的位置。 由转子高度可直接读取通过的流量； 测量转子位置可进一步获得相应的电气信号。 2 . 转子流量计 转子体积 * p1 p2 体积流量 环形流通截面面积 根据转子浮起的高度就可以判断被测介质的流量大小 特点：（与节流差压式比较）保持转子前后压降不变，通过改变 流体通过面积测量。 优点：结构简单、反应灵敏；测量范围宽、线性刻度；压损小、可测小流量。 分类：（2类）玻璃管浮子流量计、金属管浮子流量计。 零刻度椎管内径 锥角 * FL系列金属管转子流量计 行程转子流量计 * 法拉第电磁感应定律： 当流道两侧有磁场作用时，导电流体在流动过程中切割磁力线，产生感应电动势： v ：管道截面上的平均流速， k： 仪表常数 B ：磁感应强度 D： 测量管内径D E N S × × ＋ 3 . 电磁流量计 * 电磁式流量计 新型电磁流量计（HHD智能电磁流量计 * 漩涡周期稳定，有 当 对圆柱、三角柱、方柱时常数 原理：管道中的流体遇到横置的、满足一定条件的柱状障碍物时，会产生周期性涡旋序列。 4 . 涡街流量计 斯特拉哈尔常数： 障碍物宽度： 不变 卡曼涡街形成示意图 压力损失远远小于孔板等节流元件产生的压力损失。 * 灵巧型涡街流量变送器 * 间接式质量流量计 分别测量体积流量和密度再用乘法计算出质量流量。 直接式质量流量计 利用科氏力的作用使弯曲的弹性管道两侧产生震动相位差 质量流量计结构比较复杂，只用于压力变化较大的可压缩流体。 3. 质量式流量计 科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性，在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性的作用，有沿着原有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。 * 科里奥利力实验与质量流量计： 两个软管、左右摆动、相反水源流入流出，引起发生扭曲：出水的反作用使出水侧的摆动先于入水侧。 结论：出水侧摆动相位总要超前入水侧——相位差 换能器A产生前后振动，换能器B、C检测振动幅度（相位） * 物位：存放在容器或工业设备中物体的高度或位置。 液位---指液体介质相对高度或表面位置； 料位---指固体或颗粒物质堆积的相对高度或表面位置； 界位---两种密度不同互不相容液体之间或液体与固体之间的分界位置。 1