自控仪表流量.ppt
第4节流量检测仪表,1.流量检测仪表分类,流量检测仪表分类,2.4 流量检测仪表 流量检测仪表分类,差压式,面积式,流速式,容积式,常用流量计,2.差压式流量计,差压式流量计,2.4 流量检测仪表 2.4.2差压式流量计,差压式流量计又称节流式流量计，它是利用流体流过节流装置时产生压差的原理实现流量测量的。差压式流量计具有原理简明，设备简单，应用技术比较成熟，容易掌握等特点，目前工业上使用较多。其主要缺点是测量范围窄（一般量程比为3:1）；安装要求严格；压力损失较大；刻度非线性等。,差压式流量计组成,差压式流量计主要由节流装置1、导压管2、压差计或差压变送器、开方运算器、流量显示变送器等组成。,2.4 流量检测仪表 2.4.2差压式流量计,标准节流装置,对于标准节流装置，只要按照规定进行设计、安装和使用，就能保证流量测量精度在规定的误差范围之内。标准节流装置包括:标准节流件标准取压装置满足标准要求的管道安装条件,2.4 流量检测仪表 2.4.2差压式流量计,标准节流件,标准节流件有标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管等多种形式。目前我国使用较多的是标准孔板和标准喷嘴。,2.4 流量检测仪表 2.4.2差压式流量计,标准取压装置,角接取压；法兰取压。,角接取压 法兰取压。,2.4 流量检测仪表 2.4.2差压式流量计,满足标准要求的管道安装条件,2.4 流量检测仪表 2.4.2差压式流量计,3.浮子流量计,浮子流量计的测量原理,2.4 流量检测仪表 2.4.3浮子流量计,当被测流体自锥管（1）流入，由于流体在浮子（2）上下端面间将产生压差，使浮子受到向上的作用力。当该作用力大于浮子重量时，浮子上升，浮子最大外径与锥管之间的环形流通面积（3）增大，流体流速相应下降，作用在浮子上的上升力也相应减小；当浮子受到的上升力减小到等于浸在流体中的浮子重量时，浮子便稳定在某一高度上。研究试验证明，浮子在锥管中的高度与所通过的流量有一一对应关系。,浮子流量计,2.4 流量检测仪表 2.4.3浮子流量计,浮子的形状与选用,A型适用于气体、小流量的测量 B型适用于液体大流量的测量 C型适用于粘性流体的流量测量 D型适用于小口径玻璃管浮子流量计,2.4 流量检测仪表 2.4.3浮子流量计,浮子流量计安装,流量计必须竖直安装在无震动、便于观察和维修的管段上，流体流过流量计的方向必须自下而上。流量计前应有5D（D为管道直径）以上的直管段，并且若被测流体不清洁时，应在流量计前加装过滤器，以防流体内脏物阻塞流量计。为了维修方便，应在流量计进出口端（在保持一定直管段的前提下），设置阀门和旁通管及相应的旁通阀门。用于测量气体介质流量的浮子流量计，应用流量计下游的阀门调节流量，表前的阀门应全开，否则易引起指示不稳定。,2.4 流量检测仪表 2.4.3浮子流量计,4.涡轮流量计,2.4 流量检测仪表 2.4.4涡轮流量计,涡轮流量计具有测量精度高（精度等级可达0.5级以上）；测量范围宽（量程比为10:1）；压力损失小（压力损失仅为0.0050.075MPa）；耐压高，适用温度范围宽；复现性好，动态响应快；能输出电脉冲信号，容易实现远传；能用于多种液体或气体的瞬时流量和总流量的计量。,1.涡轮流量计的特点,2.涡轮流量计的组成,涡轮流量计通常由涡轮流量变送器 1 和显示仪表 2（指示积算仪）组成。,Q,Q,指示积算仪,1,2,涡轮流量传感器,（二次仪表）,（一次仪表）,2.4 流量检测仪表 2.4.4涡轮流量计,3.涡轮流量变送器,1涡轮；2支承；3永久磁铁；4感应线圈；5壳体；6导流器,2.4 流量检测仪表 2.4.4涡轮流量计,1永久磁铁；2感应线圈；3磁力线；4叶片；5涡轮,2.4 流量检测仪表 2.4.4涡轮流量计,4.涡轮流量计显示仪表,2.4 流量检测仪表 2.4.4涡轮流量计,如有一口径 80 mm涡轮变送器的仪表常数 K=16.25p/L，将常数设定器旋钮分别置于1、6、2、5（即设定常数K=1625），则每当计数器收到1625个脉冲的瞬时，随即发出流量信号（100L），由电路驱动计数器走0.1个字（其单位为m3）。计量单位时间内脉冲数可得瞬时流量；计量一段时间的总脉冲数可得与该时间相对应的累积流量。,2.4 流量检测仪表 2.4.4涡轮流量计,5.涡轮流量计仪表常数（K）,m 涡轮叶片数；n 叶轮转数；p 脉冲数；q 流量（L）,6.涡轮流量变送器的安装,安装地点应选择在便于维修并避免管道振动、不受外界电磁场影响的场所。变送器应水平安装，并注意使流体的流向与变送器的流向标志一致。变送器前后的直管段应分别不小于 15D 和 5D。确保计量的准确性和保护轴与轴承，应在变送器的上游安装消气器（测量液体流量时使用）和过滤器。为了维修方便，应在安装变送器时加装检修阀和旁通管及相应的旁通阀。,2.4 流量检测仪表 2.4.4涡轮流量计,5.电磁流量计,传感器部分无可动部件或向管内突出的部件，压力损失很小，并且也不会由于可动部件的磨损而影响仪表的寿命。输出电流与流量间具有线性关系，并且不受流体的物理性质（温度、压力、粘度）变化和流动状态的影响。测量范围宽，量程比可高达1001；流量计的口径范围大，可从 1mm 到 2m 以上。可用于测量各种导电流体的流量，包括含颗粒、含悬浮物的流体和各种酸、碱、盐等腐蚀性介质的流量。,2.4 流量检测仪表 2.4.5电磁流量计,1.电磁流量计的特点,响应迅速，可用于测量脉动流量。被测流体必须是导电流体，对于电导率低的介质，如气体、蒸汽等则不能应用。由于受测量导管衬里材料的限制，一般使用的温度不超过200。又因为电极是嵌装在测量导管上的，故流量计的工作压力也受到一定的限制。,2.4 流量检测仪表 2.4.5电磁流量计,2.电磁流量计的组成,由传感器1和变送器2两部分组成。流量经传感器变换成感应电动势，再由变送器将感应电动势转换成的标准电流信号。,Q,Q,指示变送器,1,2,（二次仪表）,（一次仪表）,电磁流量传感器,2.4 流量检测仪表 2.4.5电磁流量计,3.电磁流量传感器,2.4 流量检测仪表 2.4.5电磁流量计,导体在磁场中作切割磁力线运动时，在导体中便会有感应电动势产生。,在均匀磁场中，当导电流体在测量导管（直径为D）内流动时，假如流体质点都等效地看作为以流体的平均流速运动，则可把流体看成许多直径为D且连续运动着的薄圆盘结构。这些薄圆盘等效于长度为D的导电体。当其切割磁力线时，就会有感应电势产生。,2.4 流量检测仪表 2.4.5电磁流量计,4.电磁流量显示仪表,2.4 流量检测仪表 2.4.5电磁流量计,5.电磁流量计的安装,变送器的安装地点要远离一切磁源（如大功率电机、变压器等），且不能有振动。变送器应尽量竖直安装，使被测介质自下而上流经仪表。必须水平安装时，要使两电极在同一平面上。两种安装方式均应在变送器两端设置旁通管和阀门，以便维修。变送器与测量管道靠法兰或螺纹连接。要求二者有良好的电接触。如果不可靠，可用金属导线将它们连接起来。变送器输出的信号比较微弱，满量程时只有2.58mv，流量小时，输出仅几微伏，外界略有干扰就能影响测量精度。,2.4 流量检测仪表 2.4.5电磁流量计,变送器的外壳、屏蔽线、测量导管及变送器两端的管道都要有良好的单独的接地。接地点应单独设，不能将接地线连接在其他电器的公共地线或上、下水管道上。转换器已通过电缆线接地，且勿再行接地，以免因地电位的不同而引入干扰。变送器和二次仪表必须使用电源中的同一相线供电，否则由于检测信号和反馈信号相差120，使仪表不能正常工作。仪表校验安装完毕投入使用时，各电位器不得随意调节。测量准确度受到测量导管内壁，特别是电极附近积垢的影响，应注意维护。,2.4 流量检测仪表 2.4.5电磁流量计,6.椭圆齿轮流量计,椭圆齿轮流量计是最常见的一种容积式流量计。其测量精度很高（精度等级可达 0.5 级以上），特别适合于粘度较大的液体（如石油、重油、润滑油、沥青等）测量。但由于检测部件是靠被测液体中齿轮的齿合传动的，要求被测液体纯净，不含机械杂质。,2.4 流量检测仪表 2.4.6椭圆齿轮流量计,1.椭圆齿轮流量计的特点,1.椭圆齿轮流量传递过程,流量计的检测元件是一对相互齿合的椭圆形齿轮，它们与外壳构成一密闭的月牙形空腔作为测量室。相互齿合的椭圆形齿轮在流量计进出口两端液体差压作用下，交替地相互驱动并各自绕轴旋转。通过椭圆齿轮的转动，连续不断地将充满在测量室内的液体一份份排出，并通过计数齿轮的转数得到被测液体的流量。,2.4 流量检测仪表 2.4.6椭圆齿轮流量计,2.齿轮流量计安装与使用,流量计上游应加装过滤器，以免杂质污物进入流量计内卡死或损坏测量元件，影响测量精度。流量计安装时，流量计的流向标志与液体流动方向一致。当测量含气液体时，应在过滤器进口端加装消气器。应使用流量计下游的阀门调节流量，以使被测介质充满流量计内部腔体。应根据所需测量的流量、温度、压力条件及被测液体的腐蚀性等，选择合适的流量计进行测量。,2.4 流量检测仪表 2.4.6椭圆齿轮流量计,7.超声波流量计,节约能源。该仪表传感器可以夹装在测量管道的外表面，不接触流体，没有压力损失。超声波流量计可以不用事先进行传感器安装，是一种可便携式的测量仪表 在大管径管道流量的测量，含有固体颗粒的两相流流量的测量，对腐蚀性介质和易燃易爆介质流量的测量，河流和水渠等敞开渠道的流量及非充满水管的流量测量等方面，与其他测量方法相比，具有明显的不受管径、介质等限制的优点。,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,1.超声波流量计的特点,2.超声波流量计测流原理,利用超声波在流体中的传播特性实现流量的测量。超声波在流体中传播时，将会载有流体流速的信息。通过对接收到的超声波在有的流速信息进行分析，就可得出被测流体的流速，然后再换算成流量。利用超声波测量流量的方法很多。根据对流速信号检测的方式，可分为传播速度法、多普勒法、相关法、波束偏移法等。在工业生产测量中应用传播速度法最为普遍。,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,根据在流动流体中超声波顺流与逆流传播速度的视差与被测流体流速有关的原理，检测出流体流速的方法，称为传播速度法。,（1）传播速度法,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,时差法,频差法,相差法,传播速度法,式中，L、C均为常量，所以只要能测得时差，就可得到流体流速v，进而求得流量Q。这就是时差法。,时差法,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,如果超声波发射器发射连续超声脉冲或周期较长的脉冲列，则在顺流和逆流发射时所接收到的信号之间便要产生相位差：,相差法,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,频差法是通过测量顺流和逆流时超声波脉冲的重复频率差来测量流量的方法。该方法是将发射器发射的超声波脉冲信号，经接受器接受并放大后，再次切换到发射器重新发射，形成“回鸣”，并如此重复进行。,频差法,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,如果被测流体中含有微粒（如固体颗粒或气泡），它与流体介质具有相同的流速v（如图260），那么当发射器以频率ft连续发射超声波时，接收器所收到的信号频率fr 与发射频率的频率偏移为：,（2）多普勒法,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,在管道一侧安装超声波发射器T，另一侧间隔一定距离安装两个超声波接收器R1、R2。,（3）波束偏移法,当发射器T垂直流体流动方向发射超声波时，由于流体流动的影响，超声波波束产生偏移，因此接收器R1、R2接收到的超声波的强度（幅值）产生差值。该差值与液体流速有关，通过测量该差值即可求得被测液体的流速和流量。,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,固定式 一体式,3.超声波流量计,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,便携式 手持式,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,工程中应用的超声波流量计,4.超声波流量计的应用,特别适合大口径管道的流量测量。超声流量计的造价基本上与被测管道的口径无关。所以，口径愈大，其性价比愈高。超声流量计是非接触式仪表。除用于测量水、石油等一般介质外，还能对强腐蚀性介质、非导电性介质、易爆和放射性介质进行流量测量，而且不受流体的压力、温度、粘度、密度的影响。,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,安装维修方便。无论是安装还是维修，都不需要切断流体，不会影响管道内流体的正常流通。安装时不需要阀门、法兰、旁通管路等。因此，安装方便，费用低。通用性好。其他流量计的仪表结构与管道口径的大小是密切相关的，口径改变时，就需换用不同尺寸的仪表。对超声流量计来说，无论是管道尺寸的改变，还是流量测量范围的变化，都有较大的适应能力。,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,5.影响超声波流量计测量精度的因素,1直管段流态的影响。上游、下游分别有管径10倍和5倍以上的直管段，以确保被测介质的流态满足仪表精度要求。2管道参数输入误差对精度的影响。流量计量前，需输入管径、管壁厚等参数。3内衬及管道材质的影响。被测管道材质及内衬输入错误时，也会造成探头安装距离的计算错误。4探头安装造成的影响。探头间距的定位错误造成声程大小误差，直接影响计量精度，严重时找不到信号。5安装环境、耦合剂、信号电缆及其他因素的影响。,2.4 流量检测仪表 2.4.7超声波流量计,
