流量测量仪表

流量测量仪表工业生产过程中重要的参数是流量。流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示。单位时间内流过的流体以体积表示，称为体积流量。常用Q表示单位时间流过的流体以质量表示，称为质量流量。常用M表示。它们之间的换算关系是M=Q*ρρ是流体的密度。单位分别用m3/h、t/h、L/h和kg/h等。流量概念流体在管道中的流动形式可分为层流和紊流两种。层流(laminarflow)是指流体在细管中流动的流线平行于管轴时的流动。紊流(turbulentflow)是指流体在细管中流动的流线相对混乱的流动管内流体流动时存在着两种状态：层流状态和紊流状态。在不同的流动状态下，流体有不同的流动特性。在层流流动状态时，流量与压力降成正比；在紊流流动状态时，流量与压力降的平方根成正比，而且在层流与紊流两种不同的流动状态时，其管内的速度分布也大不相同。这些对于许多采用测量流速来得到流量的测量方法是很重要的。在层流流动状态下，流速分布是以管轴为中心线的轴对称抛物线分布。在紊流流动状态下，管内流速同样是以管中心线轴对称的分布，但是其分布呈指数曲线形式。流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流量值；计量表是指测量流体总量的仪表，它能累计某段时间间隔内流体的总量，即各瞬时流量的累加和。如水表、煤气表等。流量计概念工业上常用的流量仪表分两大类：1、速度式流量计：以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。如差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计、漩涡流量计、冲量式流量计，激光流量计、堰式流量计和叶轮水表等。2、容积式流量计，它以单位时间所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计和活塞式流量计等主要流量测量仪表①差压流量计DPF②转子流量计又称浮子流量计：金属流量计、玻璃转子流量计③涡街流量计④电磁流量计⑤质量流量计CMF⑥超声波流量计USF⑦电子皮带秤⑧靶式流量计流量计的分类和选用选用流量仪表时，一般需考虑哪些因素？一般需考虑如下因素：①被测流体的种类（气体、液体、蒸汽、浆液、粉粒），操作条件（压力、温度），流动工况（层流、紊流、脉动流、单相流、双相流），物理性质（密度、粘度、电导率、腐蚀性等）②仪表功能（指示、累计、物料配比、贸易结算）③流量范围（上限、下限流量）、流体的测量精确度要求④现场安装和使用条件流向、直管段、管径⑤经济性（允许压力损失、仪表价格和安装费用）等⑥环境要求：湿度、温度、安全性、电气干扰流量仪表选用惯例①在DN50-500间清洁流体一般选用差压式流量计孔板易于复制、结构牢固简单、使用年限长、性能稳定可靠、价格低廉、应用范围广。压缩机入出口降低压损，多选用喷嘴，。②大口径DN500以上，液体选用超声波，气体多选用阿牛巴。③装置间物料计量选用涡街流量计；④小口径DN50以下选用金属管流量计；⑤厂级贸易结算选用质量流量计；⑥固体颗粒选用电子皮带秤。（防爆标准iaⅡCT4、防护标准IP65）流量仪表范围的确定①对于方根刻度范围：最大流量不能超过满刻度的95%；正常流量为满刻度的70%-80%；最小流量不小于满刻度的30%。（所谓方根刻度指差压流量计）②对于线性刻度范围：最大流量不能超过满刻度的90%；正常流量为满刻度的50%-70%；最小流量不小于满刻度的10%。在管道中流动的流体具有动能和势能，在一定的条件下这两种能量可以互相转换，但能量的总和是不变的。节流元件测量流体就是利用这个原理来实现的当充满管道的流体流经孔板时，将产生局部收缩，流束集中，流速增加，静压力降低，于是在孔板前后产生一个静压力差，该压力差与流量存在着一定的函数关系，流量越大，压力差就越大。通过导压管将差压信号传递给差压变送器，转换成4～20mA.DC标准信号，经流量显示仪，便显示出管道内的瞬时和累积流量。孔板流量计测量原理：孔板图形节流装置的取压方式，孔板有5种，喷嘴只有角接取压和径距取压两种。1、角接取压上、下游侧取压孔轴心线与孔板（喷嘴）前后端面的间距各等于取压直径的一半，因而取压孔穿透处与孔板端面正好相平。角接取压包括环室取压和单钻孔取压，如下图示2、法兰取压3、径距取压4、理论取压5、管接取压节流装置的取压方式检测元件按标准化程度分为：标准型和非标准型1、标准和非标准节流装置标准节流装置就是有关计算数据都经系统试验而有统一的图表和计算公式，按统一标准规定进行设计制作的标准节流装置不必经过个别标定就可使用。按照国际标准文件设计、制造、安装和使用，无须经实流校准即可确定其流量值并结算流量误差。非标准节流装置是指试验数据不充分，设计制作必须经过个别标定才能使用的节流装置。节流式差压流量计的节流装置介绍一下各种节流装置根据GB/2624中规定的标准节流装置有：（标准孔板）（标准喷嘴）（文丘利管）。非标准节流装置有：（1/4圆孔板）（圆缺孔板）（道尔管）等。用标准节流装置进行流量测量时，流体必须满足以下几点：①流体必须充满圆管和节流装置，并连续地流经管道；②流体必须是牛顿流体，在物理学上和热力学上是均匀的、单相的或者可以认为是单相的；③流体流经节流件时不发生相变；④流体流量不随时间变化或其变化非常缓慢；⑤流体在流经节流件以前，其流束必须与管道轴线平行，不得有旋转流。流体流动工况应是湍流，雷诺数应该在一定范围，无漩涡。此外，标准节流装置不适用于脉动流和临界流的流量测量。相变：物体由一种相态(固态、液态或气态)至另一种相态的转变，其间物理特性和分子结构发生了明显变化。标准孔板①孔板装反，入口阻力减小，相对压差降低，仪表指示偏低②标准节流元件是在流体的紊流工况下工作的。因为节流装置的流量系数是在典型的紊流流速下取得的。③节流孔板安装要求一般直管段板前（10）D，板后（5）D。如果条件具备板前直管段最好（30-50）D。④在孔板加工的技术要求中，上游平面应和孔板中心（垂直），不应有（可见伤痕），上游面和下游面应（平行），上游入口边缘应（无毛刺和伤痕）标准节流元件概述差压式流量计目前仍然是炼油、化工生产中使用最广的一种流量测量仪表。它的主要特点是方法简单，无可动部件，工作可靠，寿命长，管道内径在50~1200mm范围内均能应用，几乎可测量各种工况下的单相流体流量。不足之处是对小口径（小于50mm）的流量测量有困难，压损较大，流量与差压信号成非线性，测量精度不高。差压式流量计差压流量计组成差压式流量计由节流装置、导压管和差压计（差压变送器）、显示仪表几部分组成。节流装置包括节流元件和取压装置。在节流装置中，应用最多的是孔板、喷嘴、文丘里管和文丘里喷嘴。由于这四种节流元件历史悠久，试验数据完整，产品已经标准化，所以称它们为“标准节流装置”。差压式流量计的安装主要包括节流装置、信号管线和差压仪表的安装。在现场使用中，只要按照安装规程去安装差压流量计，才能进行准确的检测和计量。一、标准节流装置的安装要求：1、安装节流装置的前后直管段原则上越长越好，在工程上需保证节流装置前10D、后5D的直管段。避免干扰阻力对流束的影响，在节流装置的前后2D长度的管道内壁上，不允许有任何的突出部分。2、节流装置的开孔中心需与管中心线同心，节流装置的入口端面应与管道中心线垂直。3、安装孔板前，应将孔板表面的油污擦净，要绝对保持孔板的尖锐边缘，不能使用其他工具去加工边缘。差压式流量计的安装二、信号管路的安装要求差压信号通过引压管传递到差压计，只有引压管做到正确的安装，才能如实传递差压信号。具体要求如下。1、引压管尽可能短距离敷设，总长不应超过50M，最短不要少于3M。引压管拐弯处应是均匀的圆角。2、引压管的安装应保持垂直或水平面间不小于1:10的倾斜度，便于排除引压管中积存的气体、水分、液体或固体微粒，达到精确测量的目的。此外还要加装气体、凝液、微粒的收集器和沉降器等，便于进行定期排除。3、引压管应远离热源，并有防冻保温措施，便于差压信号畅通准确的传递。4、检测黏性、腐蚀性的介质，应加装充有中性隔离液的隔离罐，以防堵、防腐。5、引压管密封性应好，无泄漏现象。6、引压管中应安装相应的切断装置、冲洗系统、罐封液、排污阀门三、差压变送器的安装要求1、安装地点应便于维修。2、要求安装的周围环境好，考虑温度、湿度、腐蚀性、震动等因素。在寒冷的北方应加装保温箱，在尘土较大和腐蚀性较强的恶劣环境下，均应加防护箱防护。例题：流量计的小信号切除：例题：用差压变送器测量管道内流体的流量，当流量为0时，差压变送器因零位误差，，指示为2%，则流量的指示误差是多少？因为流量和差压的平方根成正比，所以差压为2%时，流量为Q=√0.02=14.14%所以流量很小时，由于压差表的误差而引起的流量指示误差会很大，所以一般规定流量表应在其刻度的30%以上。同时，应该对差压式流量计进行小信号切除，一般切除5%左右。（这个问题解决了两个疑问，1是小信号切除；2是为什么在30%以上工作。差压式孔板流量计的使用测量蒸汽流量的差压变送器首次投用的操作步骤：差压式流量计的开表程序：当一台差变安装完毕或经过大检修后，均需进行开表投运。经安装、检修过的差变系统，在开表前需进行严格的冲洗，使其取压管线内的铁屑、杂质、灰土等赃物清除。差压式流量计的投运对于测量蒸汽的差压变送器、充隔离液的差压变送器，要防止冷凝液和隔离液因操作三阀组不当而引起的漏液（液体流失），导致仪表无法正常工作。特别对于重要的流量控制系统，更不允许差压变送器的三阀组有任何不妥的误操作。正确的操作三阀组应遵守两个原则：不能让导压管内的凝结水或隔离液流失；不能使测量元件（膜盒或波纹管）单向受压或受热。三阀组的操作顺序1、检查各个阀门、导压管、活接头是否连接牢固。2、检查二次阀、排污阀是否关闭，平衡阀是否打开？3、稍开一次阀，看导压管、活接头、阀门是否有泄漏，如无泄漏全开一次阀。4、分别打开排污阀排污后关闭排污阀。5、拧松差压是丝堵，排气后拧紧6、待导压管内充满冷凝液后方可投用变送器。7、启动差压变送器的顺序是先开正压阀，关闭平衡阀，打开负压阀。投用时注意事项测量蒸汽的差压变送器，在排污时会将导压管内的冷凝液放掉，故应等一段时间，待导压管充满冷凝液后，再开表投运。由于充满冷凝液的时间较长，势必影响仪表是使用，所以检查蒸汽的差压变送器时一般不轻易排污。此外，导压管内充满隔离液时更不能轻易排污。灌隔离液的差压流量计，在启动前，即在打开孔板取压阀之前，必须先将平衡阀门切断，一防止隔离液冲走。在停用时，必须首先切断取压阀门，然后方可打开平衡阀门，使仪表处于平衡状态。压差式流量计在使用中的测量误差往往来自被测介质中工作状态的变动、节流装置安装不正确、孔板入口边缘的磨损、节流装置内表面的结污和流通截面积的变化、差压计和导压管道安装不正确等因素。为了减少、免去误差，不仅需要合理的选型、准确的设计和加工制造，更要注意正确的安装，维护和符合使用条件，方能保证差压式流量计有足够的实际测量精度。下面就被测介质状态（温度、压力、密度）变动引起的测量误差加以补正。补偿原理实际使用时被测介质的工作状态（温度、压力、黏度等）参数值与设计时有所变动，如将原有的仪表常数K值乘以差压计流量标尺上的示值N所得的流量数值，将与流过节流装置的实际流量值之间产生误差。为此需将被测介质的流量，有工作状态变动的工况流量加以修正，经修正后的流量代表管道中的实际流量。现以气体介质为例。当压力、温度变化后，实际流量为温度压力补偿F=F′𝑃′𝑇′𝑃𝑇式中F-换算成标准状态下的实际流量，Nm3/hF’-工作状态变动后的工况流量，m3/hP’-工况下的绝对压力，MpaT’-工况下的绝对温度，P-设计时的绝对压力，MpaT-设计时的绝对温度，容积式流量计主要测量不含固体杂质的液体，如油类、冷凝液、树脂和液态