2018电大传感器课程流量测量实验报告

流量测量实验报告一．实验目的1掌握转子流量计、涡轮流量计、孔板及差压变送器的原理及使用方法。2掌握二线制变送器与二次仪表的接线方法。3掌握流量积算仪的使用方法。二．实验原理流体的流量是化工生产中必须随时测量、调节和控制的一个重要参数。流量测量仪表种类繁多，差压式流量计、转子流量计、涡轮流量计等是常用的流量测量一次仪表。图3-1二线制变送器与电流输入二次仪表接线图图3-2二线制变送器与电压输入二次仪表接线图在化工仪表中大多数变送器的信号传输方式都采用“二线制”，即只有两条输出线，这样的变送器称为二线制变送器，它们输出的是国际标准信号，即直流电流4-20mA（对于气动仪表空气压力为0.02-0.1MPa）。如各种压力变送器、差压变送器等。这类二线制变送器与二次仪表相接时，有二种接法。当二次仪表输入为电流信号时，接法如图3-1所示；当二次仪表输入为电压信号（直流1-5V）时，接法如图3-2所示。图中24V直流电源称为配电电源，目前，常见的智能二次仪表，本身都带有24V直流电源输出，专用于二线制变送器的配电。三．实验设备1LZB-15转子流量计一只。2CLG-10涡轮流量计一只。3孔板及WS-1151差压变送器各一只。直流电源24V+-二线制变送器二次仪表++--4-20mA250Ω1-5VR直流电源24V+-二线制变送器二次仪表++--4-20mA4WP-L801智能流量积算仪一台。5化工仪表及自动控制实验系统一套。四．实验步骤（一）用转子流量计测量流量关闭阀6，全开阀3和阀5，微开阀4，启动水泵2，由小到大逐渐缓慢调节阀3的开度，观察转子的运动状况，在全量程内读取并记录5个流量值以及对应的压力表的读数，填入表中。（转子流量计的量程为160L/h）测量完毕，关闭水泵2，全关阀4和阀5，全开阀3。注意：1启动水泵时，阀3不能关死，也不要开度太大。2注意电热锅炉的水位，不要让水从锅炉上面溢出。（二）用涡轮流量变送器测量流量1按图3-4所示，连接涡轮变送器与流量积算仪，确定接线无误后接通流量积算仪电源。（涡轮流量计的量程为1500L/h）2设置流量积算仪参数。图3-4涡轮流量变送器与流量积算仪接线图3关闭阀4和阀5，全开阀3，微开阀6，启动水泵2，由小到大逐渐缓慢调节阀6的开度，通过流量积算仪，在全量程内读取并记录5个流量值以及对应压力表的读数，填入表中。测量完毕，关闭水泵2，关闭流量积算仪电源。（三）用孔板及差压变送器测量流量1按图3-5所示，连接孔板、差压变送器与流量积算仪，确定接线无误后接通流量积算仪电源。孔板是流量测量中最常用的节流装置，流体在孔板中流过时，在孔板两端产生压力差，根据流量基本方程式，体积流量为：8953红色线屏蔽线黑色线12V+-涡轮变送器流量积算仪+-IN(f)变送输出4-20mA+-2223pFQ102式中：α—流量系数，ε—膨胀校正系数，F0—节流装置的开孔截面积，ρ1—节流装置前的流体密度，Δp—节流装置前后实际测得的压力差。可以看出，流量Q与压力差Δp的平方根成正比。孔板两端的压差经引压导管，通过三阀组接到差压变送器，差压变送器可以测量和直接显示出孔板输出的差压，我们使用的差压变送器的量程为25Kpa。差压变送器把差压转换成标准信号（4-20mA电流）送到流量积算仪，流量积算仪将该信号进行开方处理，通过量程及单位换算，显示出实际流量。同时流量积算仪的变送输出端，输出流量信号，可用于后续处理。直流毫安表显示的是差压变送器输出的电流值2流量积算仪参数设置3全开阀1，微开阀2，启动水泵1。打开平衡阀a使差压变送器正、负压室连通，再打开切断阀b和阀c，待差压变送器正负压室平衡后（即流量显示为0时），关闭平衡阀a，开始流量测量。由小到大逐渐缓慢调节阀2的开度，记录孔板输出的差压、电流表显示的电流、流量积算仪显示的流量等对应值，并填入表中（在全量程范围记录10组数据）。同时图3-5孔板、差压变送器与流量积算仪接线图观察孔板、差压变送器、智能流量积算仪的运行情况，掌握其工作原理及使用方法。差压变送器停用时，先打开平衡阀，后关闭切断阀。测量完毕，关闭水泵1，关闭流量积算仪电源。（差压变送器的量程为25Kpa）五．实验注意事项+-151676++--abc流量积算仪孔板差压变送器24V红黑IN(mA)变送输出4-20mA2223+-+-mA直流毫安表1在没有了解实验系统功能、特点及当前所处状态前不要接通总电源。2在测量过程中，引压管中不能有汽泡，否则会引起测量误差。六．实验数据记录和实验数据处理（一）用转子流量计测量流量压力表读数（MPa）0.1600.1600.1600.1600.160转子流量计读数（L/h）547088116132（二）用涡轮流量变送器测量流量压力表读数（MPa）0.1600.1550.1540.1520.148流量（L/h）3026948349841270（三）用孔板及差压变送器测量流量差压ΔP（KPa）1010.511.7512.7514.7515.7516.7517.2518.2519.5电流I（mA）10.611.111.612.313.714.314.815.215.916.6流量Q（L/h）963100010401080116012001233126012901330Q/P0.3220.3320.3640.3880.4330.4550.4700.4860.5080.535七．思考题1通过实验数据，说明孔板前后差压与孔板中流量之间的关系答：流体在孔板中流过时，在孔板两端产生压力差，根据流量基本方程式，体积流量为：pFQ102式中：α—流量系数，ε—膨胀校正系数，F0—节流装置的开孔截面积，ρ1—节流装置前的流体密度，Δp—节流装置前后实际测得的压力差。可以看出，理论上流量Q与压力差Δp的平方根成正比。由表3的实验数据中Q/P的值维持在0.3到0.55之间，在实验误差范围内基本保持不变，因此可认为流量Q与压力差Δp的平方根成正比2简述转子流量计、涡轮流量计、孔板等测量流量的优缺点。（1）转子流量计的优点：①转子流量计使用于小管径和低流速；②转子流量计可用于较低雷诺数，选用粘度不敏感形状的转子，流通环隙处雷诺数只要大于40或500，雷诺数变化流量系数即保持常数，亦即流体粘度变化不影响流量系数；③大部分转子流量计对上游直管段要求不高；④转子流量计有较宽的流量范围度，一般为10：1，最低为5：1，最高为25：1。⑤流量检测元件的输出接近于线性；⑥压力损失较低。转子流量计的缺点：①使用流体和出厂标定流体不同时，要作流量示值修正；②大部分结构转子流量计只能用于自下向上垂直流的管道安装；③转子流量计应用局限于中小管径，普通全流型转子流量计不能用于大管径。（2）涡轮流量计的优点：涡轮流量计是一种速度式仪表，它具有精度高，重复性好，元零点漂移，抗干扰能力好，结构简单，运动部件少，耐高压，测量范围宽，体积小，重量轻，压力损失小，维修方便等优点，用于封闭管道中测量低粘度气体的体积流量和总量。涡轮流量计的缺点：不能长期保持校准特性，流体物性对流量特性有较大影响。（3）孔板流量计的优点：①标准节流件是全用的，并得到了国际标准组织的认可，无需实流校准，即可投用，在流量计中亦是唯一的；②:结构易于复制，简单、牢固、性能稳定可靠、价格低廉；③应用范围广，包括全部单相流体(液、气、蒸汽)、部分混相流，一般生产过程的管径、工作状态(温度、压力)皆有产品；④:检测件和差压显示仪表可分开不同厂家生产，便与专业化规模生产。孔板流量计的缺点：①测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难于提高；②范围度窄，由于流量系数与雷诺数有关,一般范围度仅3∶1～4∶1；③有较长的直管段长度要求，一般难于满足。尤其对较大管径，问题更加突出；④压力损失大；⑤孔板以内孔锐角线来保证精度，因此对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感，长期使用精度难以保证，需每年拆下强检一次；⑥采用法兰连接，易产生跑、冒、滴、漏问题，大大增加了维护工作量。