1、模块五、流量检测（上）模块五、流量检测（上） 目录目录进入进入知识链接、流量的基本概念知识链接、流量的基本概念项目一、节流式流量计项目一、节流式流量计项目二、超声波式流量计项目二、超声波式流量计项目三、流量变送器的电磁兼容试验项目三、流量变送器的电磁兼容试验拓展阅读一拓展阅读一 电磁式流量计电磁式流量计拓展阅读二拓展阅读二 科里奥利质量式流量计科里奥利质量式流量计进入进入知识链接、流量的基本概念知识链接、流量的基本概念流体流过一定截面的量称为流体流过一定截面的量称为“流量流量”。包含瞬包含瞬时流量时流量和和累积流量累积流量。流量用体积表示时称为流量用体积表示时称为“体积流量体积流量”，用质量用
2、质量表示时称为表示时称为“质量流量质量流量”。Q=vA （5-1）M=Q=vA （5-2）式中式中 Q体积流量（体积流量（m3/s）；）；M质量流量（质量流量（kg/s）；）；流体密度（流体密度（kg/m3）；）；v流体平均速度（流体平均速度（m/s）；）；A流通管道截面积（流通管道截面积（m2）。現現在在時間時間是是：4:444:44Q及及M与直径与直径D、密度、密度的关系的关系如果流通管道的截面积为圆形，直径为如果流通管道的截面积为圆形，直径为D（单位为（单位为m），则：），则：Q=vD2/4，M=vD2/4。例例 5 - 15 - 1 已 知 工 作 状 态 下 的 质 量 流 量 最
3、大 值已 知 工 作 状 态 下 的 质 量 流 量 最 大 值Mm a x= 5 0 0 t / h ， 工 作 状 况 下 被 测 流 体 的 密 度工 作 状 况 下 被 测 流 体 的 密 度=800kg/m3，求：工作状态下最大的体积流量求：工作状态下最大的体积流量Q为多为多少立方米每小时？少立方米每小时？解解QM/500 000kg/h800 kg/m3=635m3/h。解解 1）Q=vD2/4=(15m/s)3.14(0.25m)24=0.736m3/s。2）M=Q=10kg/m30.736m3/s=7.36kg/s。3）Q总总=Qt=0.736m3/s3600s=2649.6m
4、3。4）M总总=Mt=7.36kg/s3600s(1000kg/t)=26.50t/h例例5-2 已知某过热蒸气（本教材中特指水蒸气，已知某过热蒸气（本教材中特指水蒸气，以下同）的密度以下同）的密度=10kg/m3，管道直径，管道直径D=250mm，被测管道中的平均流速，被测管道中的平均流速v=15m/s，求：，求：1）该过热蒸气的平均体积流量）该过热蒸气的平均体积流量Q。2）该过热蒸气的平均质量流量）该过热蒸气的平均质量流量M。3）该过热蒸气一小时累积的体积总量）该过热蒸气一小时累积的体积总量Q总总为多少立方米？为多少立方米？4）该过热蒸气每小时的质量总量）该过热蒸气每小时的质量总量M总总为
5、多少吨？为多少吨？流体在管道中的流速分布流体在管道中的流速分布a）层流时的流速分布）层流时的流速分布 b）紊流时的流速分布）紊流时的流速分布表表5-1 5-1 常用流量计特性常用流量计特性类型类型工作原工作原理理积算积算特性特性介质介质种类种类压力压力损失损失低速低速特性特性含杂质含杂质液体液体含气含气高粘高粘度度量程量程比比明渠堰式明渠堰式变面积变面积非线非线性性液液小小好好可可可可否否20:1玻璃转子玻璃转子式式变面积变面积非线非线性性气、液气、液小小好好少量少量可可否否10:1椭圆齿轮椭圆齿轮式式容积容积线性线性气、液气、液大大好好否否少量少量可可20:1蜗轮式蜗轮式叶片旋叶片旋转转线性
6、线性气、液气、液大大好好否否否否否否10:1涡街式涡街式漩涡频漩涡频率率线性线性气、汽、气、汽、液液较小较小 不好不好否否否否否否10:1表表5-1 5-1 常用流量计特性（续）常用流量计特性（续）类型类型工作原工作原理理积算积算特性特性介质介质种类种类压力压力损失损失低速低速特性特性含杂质含杂质液体液体含气含气高粘高粘度度量程量程比比孔板式孔板式压力差压力差开平开平方方气、汽、气、汽、液液大大不好不好否否否否否否5:1超声波式超声波式 时间差、时间差、频率差频率差线性线性气、液气、液小小不好不好可可否否可可20:1电磁式电磁式磁感应磁感应线性线性导电液导电液小小不好不好可可少量少量可可20:
7、1科氏质量科氏质量式式开氏力开氏力非线非线性性液液中等中等好好可可少量少量可可10:1玻璃转子流量计玻璃转子流量计( (图图5-2)5-2)a）结构示意图）结构示意图 b）实物）实物1下基座法兰下基座法兰 2O型垫圈型垫圈 3玻璃锥管玻璃锥管 4浮子浮子 5刻度刻度 6上限挡板上限挡板 7保护外壳保护外壳 8上基座法兰上基座法兰椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计（图图5-35-3 ）椭圆齿轮流量计属于容积式流量计椭圆齿轮流量计属于容积式流量计，又称，又称定排量流定排量流量计量计，是准确度较高的一类流量计。容积式流量计按其，是准确度较高的一类流量计。容积式流量计按其测量元件分类，又分为测量元件分类，又
8、分为椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计、腰轮流量计腰轮流量计、刮板流量计刮板流量计、旋转活塞流量计旋转活塞流量计、往复活塞流量计往复活塞流量计、圆盘圆盘流量计流量计、液封转筒式流量计液封转筒式流量计等。等。椭圆齿轮流量计的工作过程椭圆齿轮流量计的工作过程图图5-4 椭圆齿轮流量计的工作过程椭圆齿轮流量计的工作过程a）齿轮齿轮1的两端分别处于入口侧和出口侧的两端分别处于入口侧和出口侧 b）齿轮）齿轮1中的液体中的液体被挤到出口侧被挤到出口侧 c）齿轮齿轮2的两端分别处于入口侧和出口侧的两端分别处于入口侧和出口侧涡轮流量计涡轮流量计结构示意图结构示意图（图图5-5 ）1安装法兰安装法兰 2流体入口导流片
9、（固定）流体入口导流片（固定） 3导流片固定杆导流片固定杆 4涡轮轴承涡轮轴承多叶片转子涡轮流量计工作原理多叶片转子涡轮流量计工作原理涡轮感受流体的平均流速涡轮感受流体的平均流速。壳体由非磁性的不锈钢壳体由非磁性的不锈钢制成；制成；涡轮由导磁的不锈钢制成，涡轮由导磁的不锈钢制成，装有螺旋状叶片。装有螺旋状叶片。管管道的直径越大，叶片的数量就越多（道的直径越大，叶片的数量就越多（424片不等）。片不等）。涡涡轮两端由耐磨的碳化钨硬质合金或四氟化碳轴承支撑。轮两端由耐磨的碳化钨硬质合金或四氟化碳轴承支撑。测量气体时，叶片的测量气体时，叶片的倾角为倾角为1015；测量液体时，叶片的测量液体时，叶片的
10、倾角为倾角为3045。叶片与叶片与内壳间的间隙为内壳间的间隙为1mm左左右。右。多叶片转子涡轮流量计工作原理多叶片转子涡轮流量计工作原理( (续续) )当涡轮旋转时，当涡轮旋转时，导磁叶片顶部周期性地切割磁力线，导磁叶片顶部周期性地切割磁力线，使通过线圈的磁感应强度使通过线圈的磁感应强度B发生周期性变化，发生周期性变化，从而在线从而在线圈内感应出频率为圈内感应出频率为f的电脉冲信号的电脉冲信号eo。再经放大、整形，再经放大、整形，微处理器即可计算得到涡轮的转速：微处理器即可计算得到涡轮的转速：n=60f/z。式中的式中的 z 为涡轮的为涡轮的叶片数目。叶片数目。将转速信将转速信号远传至二次仪表
11、。号远传至二次仪表。磁电接近开关发讯器原理示意图磁电接近开关发讯器原理示意图( (图图5-65-6) ) 1被测旋转体被测旋转体(导磁不锈钢叶片）导磁不锈钢叶片） 2非导磁涡轮壳体非导磁涡轮壳体 3永久磁铁永久磁铁 4线圈线圈 5发讯器磁性外壳发讯器磁性外壳 6磁力线磁力线卡门涡街流量计卡门涡街流量计( (图图5-75-7) )1安装法兰安装法兰 2管道管道 3旋涡发生锥体旋涡发生锥体 4卡门旋涡卡门旋涡 5超声波发生器探头超声波发生器探头 6超声波接收器探头超声波接收器探头卡门涡街流量计原理卡门涡街流量计原理当流体流经圆锥体时当流体流经圆锥体时,由于流体和圆锥体之间的摩擦由于流体和圆锥体之间
12、的摩擦,一部分流体的动能转化为流体振动一部分流体的动能转化为流体振动,在锥体的后部两侧在锥体的后部两侧交替地产生交替地产生卡门旋涡卡门旋涡。由于两侧旋涡的旋转方向相反由于两侧旋涡的旋转方向相反,所以下游的流体产生振动所以下游的流体产生振动,在额定范围内，其流体的振在额定范围内，其流体的振动频率与流速成正比动频率与流速成正比。常用的非线性柱体有。常用的非线性柱体有圆柱体（横圆柱体（横向）向）、圆柱体圆柱体(纵向纵向)、圆锥体圆锥体等。等。无可动部件无可动部件；量程范围宽量程范围宽(100:1)；压力损失小压力损失小；几乎；几乎不受流体的压力、温度等参不受流体的压力、温度等参数的影响；数的影响；气
13、、液均可以使用，气、液均可以使用，可用可用于大口径管道的气、液测量于大口径管道的气、液测量。 气体或液体管道气体或液体管道及涡流发生锥体及涡流发生锥体卡门涡街流量计优点卡门涡街流量计优点卡门涡街流量计的内腔卡门涡街流量计的内腔没有可动部件没有可动部件流量报警开关流量报警开关( (图图5-85-8) )a）内部结构图）内部结构图 b）触点状态图）触点状态图 c）外形）外形1挡板挡板 2安装接管安装接管 3密封波纹管密封波纹管 4杆杠杆杠 5弹簧弹簧 6灵敏度微调螺钉灵敏度微调螺钉 7微动开关触点微动开关触点 8报警开关外壳报警开关外壳项目一项目一 节流式流量计节流式流量计【项目教学目标项目教学目
14、标】 知识目标知识目标1）熟悉节流式流量计的工作原理。）熟悉节流式流量计的工作原理。2）熟悉标准节流孔板的种类和特性。）熟悉标准节流孔板的种类和特性。3）掌握节流孔板的取压方法。）掌握节流孔板的取压方法。4）熟悉节流式流量测量的误差合成。）熟悉节流式流量测量的误差合成。 技能目标技能目标1）掌握节流式流量计的流量计算与调校。）掌握节流式流量计的流量计算与调校。2）掌握节流装置的安装。）掌握节流装置的安装。回目录回目录任务一任务一 认识节流式流量计认识节流式流量计图图5-9 节流式流量计节流式流量计工作原理框图工作原理框图节流现象节流现象利用流体流经节流装置利用流体流经节流装置产生压强差，产生压
15、强差，将感受的流将感受的流体流量转换成可用输出信体流量转换成可用输出信号号。在节流装置的前、后，在节流装置的前、后，流体的静压力产生差异的流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。现象称为节流现象。节流节流装置是差压式流量传感器装置是差压式流量传感器的流量敏感检测元件的流量敏感检测元件，是是安装在流体流动的管道中安装在流体流动的管道中的阻力元件的阻力元件。各种节流孔板各种节流孔板科学家伯努利科学家伯努利在一个流体系统，在一个流体系统，比如气流、水流中，比如气流、水流中，流速越快，流体产生流速越快，流体产生的压力就越小的压力就越小，这就，这就是被称为是被称为“流体力学流体力学之父之父”的丹尼尔的丹
16、尼尔伯伯努利努利1738年发现的年发现的“伯努利定律伯努利定律”。这个压力差产生的这个压力差产生的力量是巨大的，空气力量是巨大的，空气能够托起沉重的飞机。能够托起沉重的飞机。 当流体流经节流元件时，当流体流经节流元件时，由于流通面积突然减小，由于流通面积突然减小，流束成局部收缩，部分流束成局部收缩，部分“压力能压力能”转化为动能，处于收转化为动能，处于收缩截面处的流体平均流速增加缩截面处的流体平均流速增加。根据伯努利方程，管道。根据伯努利方程，管道中流体的中流体的流速越大，压力就越小流速越大，压力就越小，所以流体节流之后的，所以流体节流之后的压力小于节流之前的压力，压力小于节流之前的压力，在节
17、流件的上游侧与下游侧在节流件的上游侧与下游侧之间产生差压之间产生差压p。若已知流体状态、节流件的形式，。若已知流体状态、节流件的形式，以及管道的尺寸，通过测量节流件前、后的差压，根据以及管道的尺寸，通过测量节流件前、后的差压，根据有关公式，就可以计算出流体的流量。有关公式，就可以计算出流体的流量。机翼上下侧的流速差产生升力机翼上下侧的流速差产生升力 压缩空气快速通压缩空气快速通过瓶子上方时，压过瓶子上方时，压力减小，液体被吸力减小，液体被吸出出吹气不会使吹气不会使两张纸分开，两张纸分开，反而使间隙减小反而使间隙减小节流元件节流元件（图图5-105-10）是在管道中放置一个局部面积收缩的机械元件
18、，简是在管道中放置一个局部面积收缩的机械元件，简称节流件。称节流件。标准节流装置就是有关计算数据都经国家相关部门标准节流装置就是有关计算数据都经国家相关部门试验而有统一的图表和计算公式，试验而有统一的图表和计算公式，按统一标准规定设计、按统一标准规定设计、加工和安装的节流装置，加工和安装的节流装置，不必经过个别标定就可以使用不必经过个别标定就可以使用。a）标准孔板）标准孔板 b）喷嘴）喷嘴 c）文丘里管）文丘里管利用标准孔板测量流量必须满足以下条件利用标准孔板测量流量必须满足以下条件管道的直径必须大于管道的直径必须大于50mm而小于而小于1200mm；流流体必须充满管道，并连续流动；体必须充满
19、管道，并连续流动；不应发生气、液物态不应发生气、液物态变化（即需要保持单相流）；变化（即需要保持单相流）；流体流束必须与管道轴流体流束必须与管道轴平行，不应有旋转流或偏心流；平行，不应有旋转流或偏心流；差压变送器的规格应差压变送器的规格应与标准孔板的孔径匹配；与标准孔板的孔径匹配；在计算蒸气和气体流量时，在计算蒸气和气体流量时，必须针对流体的压力和密度实测值进行修正必须针对流体的压力和密度实测值进行修正。节流式流量计的节流式流量计的缺点是流体通过节流装置后，会产缺点是流体通过节流装置后，会产生不可逆的压力损失生不可逆的压力损失。另外，。另外，当流体的温度当流体的温度t 、压力、压力p1变化时，
20、流体的密度将随之改变变化时，流体的密度将随之改变。所以必须进行。所以必须进行温度温度、压力压力修正。修正。节流装置节流装置（取压管及内部取压管及内部的节流孔板）的节流孔板）节流孔板节流孔板后取压管后取压管 前取压管前取压管流体通过节流流体通过节流孔板时，流速孔板时，流速加快，后取压加快，后取压管处的压力减管处的压力减小。小。节流装置外形节流装置外形节流孔板节流孔板后取压管后取压管 流体流经节流孔板时，流体流经节流孔板时，压力和流速的变化情况压力和流速的变化情况 节流孔板节流孔板流速变快，流速变快，压力变小压力变小 p1p2p1p2节流装置的另一种形式节流装置的另一种形式文丘里管文丘里管或文丘里
21、喷嘴或文丘里喷嘴文丘里喷嘴的文丘里喷嘴的压力损失较小。压力损失较小。流体入口流体入口狭窄部位狭窄部位p1p2文丘里管文丘里管文丘里管有一段扩展段，流体从收缩到扩展都有一文丘里管有一段扩展段，流体从收缩到扩展都有一定的型面引导，定的型面引导，涡流比喷嘴小，涡流比喷嘴小，压力损失是孔板的压力损失是孔板的1/31/6。文丘里管。文丘里管加工复杂加工复杂，价格昂贵价格昂贵，多用于大管径多用于大管径以及以及要求节能的场合要求节能的场合。文丘里喷嘴原理示意图文丘里喷嘴原理示意图文丘里喷嘴在管道中的位置文丘里喷嘴在管道中的位置前取压口前取压口 后取压口后取压口 标准孔板的流量计算标准孔板的流量计算流体通过标
22、准孔板时，流体通过标准孔板时，体积流量体积流量、质量流量质量流量与与孔板孔板上、下游的两个取压口之间的差压上、下游的两个取压口之间的差压之间的关系为之间的关系为pKpAM20pKpAQ20式中式中 流量系数（查工况手册）；流量系数（查工况手册）；流体的膨胀系数流体的膨胀系数(液体的液体的1，气体的，气体的1)；A0孔板前端的开口截面积（孔板前端的开口截面积（m2）；）；p孔板前、后的压力差（孔板前、后的压力差（Pa）；）；流体密度（流体密度（kg/m3）；）；K流量比例系数。流量比例系数。例例5-35-3 某节流式液体流量计中的差压变送器某节流式液体流量计中的差压变送器不带开平方不带开平方器器
23、。原设计工况中的液体密度不变，。原设计工况中的液体密度不变，测得差压变为原来测得差压变为原来9倍倍，求：体积流量，求：体积流量Q2是是Q1的多少倍？的多少倍？解解 根据根据式（式（5-6）有有112211=93QpQp所以所以体积流量体积流量Q2是是Q1的的3倍。倍。如果密度不变，质量流量如果密度不变，质量流量M2也是也是M1的的3倍。倍。例例5-65-6 用孔板及差压变送器测量流量，差压变送器的用孔板及差压变送器测量流量，差压变送器的量程为量程为25kPa，对应的，对应的最大体积流量为最大体积流量为60m3/h，工艺，工艺要求在要求在1/3流量量程时报警流量量程时报警。变送器的输出电流为。变
24、送器的输出电流为420mA，求：，求：1）差压变送器带开平方器时，对应的报警输出电流）差压变送器带开平方器时，对应的报警输出电流值值I1设在多少毫安？设在多少毫安？2）差压变送器不带开平方器时，对应的报警输出电）差压变送器不带开平方器时，对应的报警输出电流流I2设在多少毫安？设在多少毫安？解解 报警点的体积流量报警点的体积流量Q3=Qmax/3=60m3/h3=20m3/h。1）变送器带开平方器时，因为）变送器带开平方器时，因为输出电流输出电流与与流量流量Q成正比成正比，所以对应的所以对应的报警输出电流为报警输出电流为I1=(20t/h60t/h)16mA+4mA=9.33mA。例例5-65-
25、6 用孔板及差压变送器测量流量，差压变送用孔板及差压变送器测量流量，差压变送器的量程为器的量程为25kPa，对应的最大体积流量为，对应的最大体积流量为60m3/h，工艺，工艺要求在要求在1/3流量量程时报警流量量程时报警。变送。变送器的输出电流为器的输出电流为420mA，求：，求： （续）（续） 2）差压变送器不带开平方器时，对应的报警）差压变送器不带开平方器时，对应的报警输出电流输出电流I2设在多少毫安？设在多少毫安？解解 报警点的体积流量报警点的体积流量Q3=Qmax/3=60m3/h3=20m3/h。2）变送器不带开平方器时，）变送器不带开平方器时，由于流量与差压的平方由于流量与差压的平
26、方根成正比根成正比，所以对应于所以对应于20m3/h流量时的差压流量时的差压p20=25kPa(20/60)2=2.78kPa。对应的报警输出电流为对应的报警输出电流为I2=(2.78kPa25kPa)16mA+4mA=5.78mA。例例5-75-7 有一差压变送器用于流量测量，有一差压变送器用于流量测量，量程为量程为40kPa，对应的对应的流量范围为流量范围为0200m3/h。实际运行中发现常态。实际运行中发现常态流量经常处于流量经常处于3540kPa之间，有时还超过之间，有时还超过40kPa，所，所以要求扩大差压量程，使常态流量在满度的以要求扩大差压量程，使常态流量在满度的2/3附近，附近
27、，问：问：差压变送器的量程应如何调校（调试和校验）差压变送器的量程应如何调校（调试和校验）?解解 按照题意，流量计调校后的量程按照题意，流量计调校后的量程Q=Q原原(3/2)=200m3/h(3/2)=300m3/h。已知原变送器量程为已知原变送器量程为40kPa，当显示范围仅，当显示范围仅0200m3/h时，则有：时，则有：(300/200)2=p2/40kPa。p2=40kPa(300/200)2=90kPa。所以差压变送器。所以差压变送器的量程要调校为的量程要调校为090kPa。节流件的取压方式节流件的取压方式图图5-12 标准孔板标准孔板的的5种取压方式及取种取压方式及取压孔位置压孔位
28、置aa角接取压法角接取压法 bb法兰取压法法兰取压法 cc理论取压法理论取压法 dd径距取压法径距取压法 ee管接取压法管接取压法取压方法取压方法（1）角接取压法：上、下游导压管位于孔板（或喷）角接取压法：上、下游导压管位于孔板（或喷嘴）的前、后端面处是最常用的取压方法。嘴）的前、后端面处是最常用的取压方法。（2）法兰取压法：由两个带取压孔的取压法兰组成。）法兰取压法：由两个带取压孔的取压法兰组成。上、下游侧取压孔的轴线至孔板上、下游侧端面之间的上、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（距离均为（25.40.8）mm。（3）理论取压法：上游侧取压孔的轴线至孔板上游）理论取压法：
29、上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为端面的距离为lD0.1D（D为管道的直径，以下同），为管道的直径，以下同），下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离与孔板的开与孔板的开孔面积孔面积值有关。理论上应该处于流束收缩到最小截面的值有关。理论上应该处于流束收缩到最小截面的距离。需要对差压进行修正。理论取压法应用于管道直距离。需要对差压进行修正。理论取压法应用于管道直径径D100mm的场合。的场合。取压方法（续）取压方法（续）（3）理论取压法：上游侧取压孔的轴线至孔板上游）理论取压法：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为端面的距离为lD0.1D（D为管道的
30、直径，以下同），为管道的直径，以下同），下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离与孔板的开与孔板的开孔面积孔面积值有关。理论上应该处于流束收缩到最小截面的值有关。理论上应该处于流束收缩到最小截面的距离。需要对差压进行修正。理论取压法应用于管道直距离。需要对差压进行修正。理论取压法应用于管道直径径D100mm的场合。的场合。（4）径距取压法：上游侧取压孔的轴线至孔板上游）径距取压法：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为端面的距离为1D0.1D，下游侧取压孔的轴线至孔极，下游侧取压孔的轴线至孔极下游端面的距离为下游端面的距离为0.5D。（5）管接取压法：上游
31、侧取压孔的轴线至孔板上游）管接取压法：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为端面的距离为2.5D，下游侧取压孔的轴线至孔板下游端，下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离为面的距离为8D。这种取压方法测得的是流体流经孔板。这种取压方法测得的是流体流经孔板后的压力损失值。后的压力损失值。常用的三种标准孔板取压方法常用的三种标准孔板取压方法（图图5-135-13）a）环室取压法）环室取压法 b）直接钻孔取压法）直接钻孔取压法 c）法兰取压法）法兰取压法1法兰法兰 2环室环室 3孔板孔板 4前导压管前导压管 5后导压管后导压管 6夹紧环夹紧环 7法兰取压孔法兰取压孔 8下游管道下游管道 9夹紧螺栓夹
32、紧螺栓节流式流量计的缺点节流式流量计的缺点1）流体通过节流装置后，产生不可逆的压力损失。）流体通过节流装置后，产生不可逆的压力损失。2）对上游直管段有较高的要求，否则将造成测量误）对上游直管段有较高的要求，否则将造成测量误差。差。3）被测流量与差压）被测流量与差压p成平方根关系。流量标尺是非成平方根关系。流量标尺是非线性的，可加开平方器。线性的，可加开平方器。4）输入与输出之间是非线性关系，流量较小时，误）输入与输出之间是非线性关系，流量较小时，误差较大，通常要求常态流量在差较大，通常要求常态流量在1/3量程以上。量程以上。节流式流量计的缺点（续）节流式流量计的缺点（续）5）当流体的温度）当流
33、体的温度t、压力、压力p1变化时，气体的密度将随变化时，气体的密度将随之改变，造成测量误差，必须进行温度、压力的修正和之改变，造成测量误差，必须进行温度、压力的修正和补偿。补偿。6）在实际工况中，如果流体的各项参数变化，将引）在实际工况中，如果流体的各项参数变化，将引起比例系数的变化，必须根据有关参数表进行计算修正。起比例系数的变化，必须根据有关参数表进行计算修正。7）节流式流量计的测量准确度较低）节流式流量计的测量准确度较低(1%5%)。8）测量范围较窄，量程比一般仅为）测量范围较窄，量程比一般仅为3:1左右。左右。表表5-2 5-2 节流式流量计的型号和规格节流式流量计的型号和规格LG节流
34、装置节流装置K孔板孔板标准孔板标准孔板H：环室；：环室；Y：法兰；：法兰；K：钻孔：钻孔S：双重孔板；：双重孔板；Q：圆缺孔板；：圆缺孔板；Z：锥形入口孔板；：锥形入口孔板；R：1/4圆孔板圆孔板P：偏心孔板：偏心孔板N：整体（内藏）孔板；：整体（内藏）孔板；X：楔形孔板：楔形孔板P喷嘴喷嘴I：ISA1932；L：长径喷嘴；：长径喷嘴；W：文丘利喷嘴；：文丘利喷嘴；G：经典文丘利管：经典文丘利管 公称压力公称压力x1kPa或或x2MPa 口径口径（mm） 介质介质1：液体；：液体；2：气体：气体：3：蒸气；：蒸气；4：高温液：高温液体体 补偿形式补偿形式N：不带压力、温度补偿；：不带压力、温度
35、补偿；P：带压力补偿：带压力补偿输出；输出；T：带温度补偿输出；：带温度补偿输出；Q：带压力、：带压力、温度补偿输出温度补偿输出W带节流带节流装置传装置传感器感器X带现场显带现场显示智能节示智能节流装置流装置差压范围差压范围0：微差压量程；：微差压量程；1：低差压量：低差压量程；程；2：中差压量程；：中差压量程；3：高差：高差压量程压量程流量积算控制仪流量积算控制仪属于流量测量的二次仪表属于流量测量的二次仪表，可以显示差压、温度、可以显示差压、温度、压力、瞬时流量、累积流量等压力、瞬时流量、累积流量等；可以根据被测流体的工；可以根据被测流体的工况，况，由仪表面板上的按键依次输入各项常数由仪表面
36、板上的按键依次输入各项常数，置入相应，置入相应的存储器中，的存储器中，进行开平方计算进行开平方计算、温度和压力补偿温度和压力补偿、累积累积计算计算等。累积流量显示范围通常可达等。累积流量显示范围通常可达8位数，即位数，即099 999 999；可以输出；可以输出420mA、RS232、RS485等通信信等通信信号；也可以号；也可以实现上、下限报警实现上、下限报警，由软件设定报警值或人由软件设定报警值或人工输入报警值工输入报警值。SWP-LESWP-LE系列系列流量积算控流量积算控制仪表制仪表（图图5-145-14）例例5-8 有一流量积算控制仪，有一流量积算控制仪，累积质量流量显累积质量流量显
37、示范围为示范围为099 999 999，如图，如图5-14a所示。每个字所示。每个字代表代表1kg/h，最大积算速度，最大积算速度R=100 000字字/h，求：，求：多少天后计数器复位（清零）多少天后计数器复位（清零）？解解 复位时间复位时间=(99999999kg/h100 000kg/h)24h/d=41.67d清零后，清零后，计算机必须记住已经清零的计算机必须记住已经清零的99999999kg/h。任务二任务二 节流式流量计的安装与应用节流式流量计的安装与应用一、对流体管道的要求一、对流体管道的要求1）节流件前、后的管段不得有肉眼可见的弯曲、突）节流件前、后的管段不得有肉眼可见的弯曲、
38、突出、焊渣、焊缝等。出、焊渣、焊缝等。2）如果管段不光滑，流量系数应乘以粗糙度，需进）如果管段不光滑，流量系数应乘以粗糙度，需进行计算修正。行计算修正。3）孔板对上、下游直管段长度的要求如）孔板对上、下游直管段长度的要求如表表5-3所示。所示。上、下游的上、下游的管道状态管道状态上游为光上游为光滑的滑的直管段直管段上游上游有有缩径缩径上游上游有有扩径扩径上游有弯上游有弯头或头或突出物突出物上游上游有有阀门阀门下游为光下游为光滑的滑的直管段直管段对直管段的要对直管段的要求求/直径直径D10121820305二、孔板的安装二、孔板的安装1）新装管路系统时，必须在冲洗或）新装管路系统时，必须在冲洗或
39、“吹扫吹扫”管道后，管道后，再进行孔板的安装。再进行孔板的安装。2）孔板的安装方向（）孔板的安装方向（+）号应该向着流束进入的方）号应该向着流束进入的方向。向。3）安装过程中，不允许工具与孔板的尖锐入口碰撞。）安装过程中，不允许工具与孔板的尖锐入口碰撞。4）孔板的前端面与管道轴线的不垂直度应在）孔板的前端面与管道轴线的不垂直度应在1范范围内围内。5）孔板的开孔应与管道轴线同心。）孔板的开孔应与管道轴线同心。6）孔板的密封垫片（包括环室与法兰、环室与孔板）孔板的密封垫片（包括环室与法兰、环室与孔板间的垫片）夹紧后不得突入管道内壁。间的垫片）夹紧后不得突入管道内壁。孔板的安装（续）孔板的安装（续）
40、7）测量段管、取压法兰（或取压环室）的热胀系数）测量段管、取压法兰（或取压环室）的热胀系数应接近于孔板的热胀系数。应接近于孔板的热胀系数。8）孔板安装处必须严密，不允许有泄漏现象。安装）孔板安装处必须严密，不允许有泄漏现象。安装工作必须在管道试压前进行。工作必须在管道试压前进行。9）尽量将孔板与取压法兰（或取压环室）以及测量）尽量将孔板与取压法兰（或取压环室）以及测量段管道预先组装，经检查合格后，再接入主管道。段管道预先组装，经检查合格后，再接入主管道。10）热电偶等突出物应安装在孔板之后）热电偶等突出物应安装在孔板之后5D之外的位之外的位置。置。三、导压管的安装三、导压管的安装（1）导压管的
41、长度、内）导压管的长度、内径与厚度径与厚度: 导压导压管的长度管的长度应小于应小于16m，内径应大于，内径应大于6mm。导压管越长，其内径导压管越长，其内径应越大；应越大；虽然节流式流量虽然节流式流量测量中的差压多数只有几十测量中的差压多数只有几十千帕，但系统的静压可能达千帕，但系统的静压可能达到几十兆帕，必须选用无缝到几十兆帕，必须选用无缝不锈钢管。不锈钢管。导压管的安装（续）导压管的安装（续）（2）导压管在管道截面的取压位置：）导压管在管道截面的取压位置：测量液体流测量液体流量时，取压孔的开口应位于管道下半部，与管道垂直轴量时，取压孔的开口应位于管道下半部，与管道垂直轴线成线成045夹角范
42、围内。其目的是为了防止气体进入导夹角范围内。其目的是为了防止气体进入导压管，造成两根导压管中的介质密度不等，引起压力迁压管，造成两根导压管中的介质密度不等，引起压力迁移；移；测量气体流量时，取压孔应位于管道上半部，与测量气体流量时，取压孔应位于管道上半部，与管道垂直轴线成管道垂直轴线成045夹角范围内。其目的是为了防止夹角范围内。其目的是为了防止水珠或污物进入导压管；水珠或污物进入导压管；测量蒸气流量测量蒸气流量时，取压孔应位于时，取压孔应位于管道中、上部与管管道中、上部与管道 水 平 轴 线 成道 水 平 轴 线 成045夹角范围内，夹角范围内，防止污物进入导压防止污物进入导压管。管。管道的
43、截面取压位置管道的截面取压位置图图5-15 3种流体在管道的截面取压位置种流体在管道的截面取压位置a）液体）液体 b）气体）气体 c）蒸气）蒸气四、差压变送器的安装四、差压变送器的安装1.1.被测流体为清洁液体时的导压管安装被测流体为清洁液体时的导压管安装(图图5-16)a）差压变送器在管道下方（）差压变送器在管道下方（放大图见下页放大图见下页） b）差压变送器在管道上方）差压变送器在管道上方1管道管道 2法兰法兰 3孔板孔板 4导压管导压管 5截止阀（一次阀）截止阀（一次阀） 6排气阀排气阀 7沉降器沉降器 8排污阀排污阀 9三阀组三阀组 10差压变送器差压变送器 11集气器集气器被测流体为
44、清洁液体时的导压管安装被测流体为清洁液体时的导压管安装放大图放大图图图5-16a被测流体为清洁液体时的导压管安装被测流体为清洁液体时的导压管安装放大图放大图图图5-16b2.2.被测流体为清洁干气体时的导压管安装示意图被测流体为清洁干气体时的导压管安装示意图a）差压变送器在管道上方（）差压变送器在管道上方（图图5-17放大图见下页放大图见下页） b）差压变送器在管道下方）差压变送器在管道下方 1管道管道 2法兰法兰 3孔板孔板 4导压管导压管 5一次截止阀一次截止阀 6沉降器沉降器 7排污阀排污阀 8三阀组三阀组 9差压变送器差压变送器 10隔离罐隔离罐 11平衡阀平衡阀 12二次截止阀二次截
45、止阀被测流体为清洁干气体时的导压管安装被测流体为清洁干气体时的导压管安装放大图放大图图图5-17a被测流体为清洁干气体时的导压管安装被测流体为清洁干气体时的导压管安装放大图放大图图图5-17b3.3.被测流体为蒸气时，导压管安装示意图被测流体为蒸气时，导压管安装示意图( (5-185-18) )a）差压变送器在管道下方）差压变送器在管道下方 (放大图见后页放大图见后页)b）差压变送器在管道上方）差压变送器在管道上方 1管道管道 2法兰法兰 3孔板孔板 4导压管导压管 5一次截止阀一次截止阀 6排气阀排气阀 7沉降器沉降器 8排污阀排污阀 9三阀组三阀组 10差压变送器差压变送器 11前、后平衡
46、器前、后平衡器 12集气器集气器 13二次截止阀二次截止阀被测流体为蒸气时，导压管安装被测流体为蒸气时，导压管安装放大图放大图图图5-18a被测流体为蒸气时，导压管安装被测流体为蒸气时，导压管安装放大图放大图图图5-18b气体流量计的管线阀门操作、运行气体流量计的管线阀门操作、运行关闭二次阀，打开一次阀关闭二次阀，打开一次阀和排污阀、排气阀和排污阀、排气阀,对导压管对导压管进行吹扫。进行吹扫。首先缓慢地打开节流装置首先缓慢地打开节流装置上的两个一次阀，使被测气上的两个一次阀，使被测气体充满导压管。体充满导压管。然后关闭上述阀门，打开然后关闭上述阀门，打开平衡阀，再稍微打开正一次平衡阀，再稍微打
47、开正一次阀和二次阀阀和二次阀,使差压变送器逐使差压变送器逐渐充满被测气体；渐充满被测气体；最后最后,关闭差压变送器上的关闭差压变送器上的平衡阀，并打开负二次阀，平衡阀，并打开负二次阀，差压变送器投入正常运行差压变送器投入正常运行。气体流量计的管线阀门操作、运行气体流量计的管线阀门操作、运行3蒸气流量计的管线阀门操作、运行蒸气流量计的管线阀门操作、运行吹扫导压管后，关闭一次阀，将冷凝器（平衡器）吹扫导压管后，关闭一次阀，将冷凝器（平衡器）和导压管中的冷凝水从排污阀排出和导压管中的冷凝水从排污阀排出。然后关闭排污阀，然后关闭排污阀，打开一次阀，使冷凝器和导压管内逐渐充满冷凝液打开一次阀，使冷凝器和
48、导压管内逐渐充满冷凝液；当当排气针阀不再有气泡后，关闭排气针阀和平衡阀排气针阀不再有气泡后，关闭排气针阀和平衡阀，差压，差压变送器投入正常运行。变送器投入正常运行。停运顺序与启动顺序相反，即：停运顺序与启动顺序相反，即：关闭负压阀、关闭负压阀、打开平衡阀、打开平衡阀、关闭正压阀。关闭正压阀。孔板式流量计流量偏小的原因分析孔板式流量计流量偏小的原因分析（1）投运后流量偏小的原因）投运后流量偏小的原因: 孔板装反；孔板装反；导压管或阀门泄漏导压管或阀门泄漏；平衡阀没有关紧平衡阀没有关紧；一次、二次截止阀没有完全打开一次、二次截止阀没有完全打开；密度、流量系数等工艺参数不正确密度、流量系数等工艺参数
49、不正确。（2）投运后流量逐渐偏小的原因）投运后流量逐渐偏小的原因:孔板的尖锐入口磨损；孔板的尖锐入口磨损；节流件上游端面沉积污物，需要定期停运冲洗；节流件上游端面沉积污物，需要定期停运冲洗；正压测导压管堵塞（可以用正压测导压管堵塞（可以用0.3MPa的高压空气加的高压空气加以冲洗）以冲洗）；导压管中的隔离液流失；导压管中的隔离液流失；变送器的零点负迁移等变送器的零点负迁移等。项目二项目二 超声波式流量计超声波式流量计【项目教学目标项目教学目标】 知识目标知识目标1）熟悉超声波式流量计的工作原理。）熟悉超声波式流量计的工作原理。2）熟悉超声波式流量计的种类和特性。）熟悉超声波式流量计的种类和特性
50、。3）熟悉超声波式流量计的计算。）熟悉超声波式流量计的计算。 技能目标技能目标1掌握超声波式流量计的安装。掌握超声波式流量计的安装。2掌握流量计的校验。掌握流量计的校验。回目录回目录現現在在時間時間是：是：4:444:44任务一任务一 认识超声波认识超声波图图5-20 声波的频率分布声波的频率分布次声次声波次声波是频率低于次声波是频率低于20赫兹的声波赫兹的声波，人耳听不到人耳听不到，但，但可与人体器官发生共振可与人体器官发生共振，8Hz左右的次声波会引起人的左右的次声波会引起人的恐怖感，动作不协调，甚至导致心脏停止跳动。恐怖感，动作不协调，甚至导致心脏停止跳动。次声波炸弹次声波炸弹(反劫机用
