孔板流量计的技术文章

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机、电类《传感器与检测技术项目教程》模块五、流量检测课件统一书号：ISBNISBN978-7-111-48817-0课程配套网站或2015年2月第1版内容简介本模块介绍“流量”的基本概念、节流式流量计、超声波式流量计，还介绍了电磁兼容原理以及电磁式流量计、科里奥利流量计。模块五、流量检测（上）目录知识链接、流量的基本概念流体流过一定截面的量称为“流量”。包含瞬时流量和累积流量。流量用体积表示时称为“体积流量”，用质量表示时称为“质量流量”。Q=vA（5-1）M=ρQ=ρvA（5-2）式中Q——体积流量（m3/s）；M——质量流量（kg/s）；ρ——流体密度（kg/m3）；v——流体平均速度（m/s）；A——流通管道截面积（m2）。Q及M与直径D、密度ρ的关系如果流通管道的截面积为圆形，直径为D（单位为m），则：Q=vπD2/4，M=ρvπD2/4。例5-1已知工作状态下的质量流量最大值Mmax=500t/h，工作状况下被测流体的密度ρ=800kg/m3，求：工作状态下最大的体积流量Q为多少立方米每小时？解Q＝M/ρ＝500000kg/h÷800kg/m3=635m3/h。例5-2已知某过热蒸气（本教材中特指水蒸气，以下同）的密度ρ=10kg/m3，管道直径D=250mm，被测管道中的平均流速v=15m/s，求：1）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M。3）该过热蒸气一小时累积的体积总量Q总为多少立方米？4）该过热蒸气每小时的质量总量M总为多少吨？解1）Q=vπD2/4=(15m/s)×3.14×(0.25m)2÷4=0.736m3/s。2）M=ρQ=10kg/m3×0.736m3/s=7.36kg/s。3）Q总=Qt=0.736m3/s×3600s=2649.6m3。4）M总=M×t=7.36kg/s×3600s÷(1000kg/t)=26.50t/h流体在管道中的流速分布a）层流时的流速分布b）紊流时的流速分布表5-1常用流量计特性表5-1常用流量计特性（续）玻璃转子流量计(图5-2)a）结构示意图b）实物1－下基座法兰2－O型垫圈3－玻璃锥管4－浮子5－刻度6－上限挡板7－保护外壳8－上基座法兰椭圆齿轮流量计（图5-3）椭圆齿轮流量计属于容积式流量计，又称定排量流量计，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，又分为椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计等。椭圆齿轮流量计的工作过程图5-4椭圆齿轮流量计的工作过程a）齿轮1的两端分别处于入口侧和出口侧b）齿轮1中的液体被挤到出口侧c）齿轮2的两端分别处于入口侧和出口侧涡轮流量计结构示意图（图5-5）1－安装法兰2－流体入口导流片（固定）3－导流片固定杆4－涡轮轴承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。壳体由非磁性的不锈钢制成；涡轮由导磁的不锈钢制成，装有螺旋状叶片。管道的直径越大，叶片的数量就越多（4~24片不等）。涡轮两端由耐磨的碳化钨硬质合金或四氟化碳轴承支撑。多叶片转子涡轮流量计工作原理(续)当涡轮旋转时，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B发生周期性变化，从而在线圈内感应出频率为f的电脉冲信号eo。再经放大、整形，微处理器即可计算得到涡轮的转速：磁电接近开关发讯器原理示意图(图5-6)1－被测旋转体(导磁不锈钢叶片）2－非导磁涡轮壳体3－永久磁铁4－线圈5－发讯器磁性外壳6－磁力线卡门涡街流量计(图5-7)1－安装法兰2－管道3－旋涡发生锥体4－卡门旋涡5－超声波发生器探头6－超声波接收器探头卡门涡街流量计原理当流体流经圆锥体时,由于流体和圆锥体之间的摩擦,一部分流体的动能转化为流体振动,在锥体的后部两侧交替地产生卡门旋涡。由于两侧旋涡的旋转方向相反,所以下游的流体产生振动,在额定范围内，其流体的振动频率与流速成正比。常用的非线性柱体有圆柱体（横向）、圆柱体(纵向)、圆锥体等。卡门涡街流量计优点无可动部件；量程范围宽(100:1)；压力损失小；几乎不受流体的压力、温度等参数的影响；气、液均可以使用，可用于大口径管道的气、液测量。流量报警开关(图5-8)a）内部结构图b）触点状态图c）外形1－挡板2－安装
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6、测量水蒸气流量时，应保持两恨引压管内冷凝液柱相等，避免高压蒸汽直接与差压汁接触，因此在靠近节流孔板引压导管上安装两个平衡器，两个平衡器应位于同一水平面上，且平衡器及导压管内均应充满冷凝液体。平衡器与节流孔板之间不应设世切断阀门。差压计应安装在节流孔板的下方；如果不得不安装在上方时.应在导压骨从高处加装集气器或放气阀门。
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答：如果测量介质不是脏污介质，不会有附着于管壁的情况，可以长期正常使用，不需要校验。否则最好定期清理管壁，一般两到四年一次为宜。
问：孔板流量计防水吗？性能如何？
答：孔板流量计无需电源，是防水的。
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（三）实验装置
实验装置及流程如图4-13所示，水从水箱经离心泵，经出口阀（调节流量用），再经过孔板流量计，最后由活动摆头控制，流入计量槽，流量计量结束后，放回水箱，孔板流量计的孔径为24.33mm，管道采用1聚丙烯塑料管（内径36.26mm），水温由温度计测量。
图4-13流量计校核及流体阻力实验流程图
1.离心泵2.出口阀3.孔板流量计4.U形压差计
5.倒U形压差计6.计量槽7.水箱8.活动摆头
图中所画倒U形压差计8乃系流体阻力实验所用，本实验可不考虑，阀A、B、C、D与本实验无关，均关闭。
本实验设备使用时应注意以下事项：
1、水箱：实验前应将水箱充满水，以备循环使用，如水温变化不大，可不必换水。
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所需参数
1、管道的口径（管径*壁厚）
2、孔板流量计测量的介质
3、被测介质的工作温度
4、被测介质的工作压力（最大压力、最小压力、正常压力）
5、被测介质的工作流量（最大流量、最小流量、正常流量）
6、被测介质的粘度
0.6-0.75
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充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。
在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。其基本公式如下：
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一体化孔板流量计最高耐温不超过100°，即使是变送器处于孔板下方，蒸汽的热量也会传导过去。出现这种情况，首先将差压变送器从导压孔上卸下来，加长导压管，并在孔板的正负取压口处加装冷凝罐，再加三阀组，这样就可以顺利检测了。
如果是在北方，有可能会冻坏仪表或者管线，因此还要注意管线保温和伴热，可以保证产品使用寿命的最大化。 一体化孔板流量计的结构分为4部分： 1、节流件：标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、1／4圆孔板、双重孔板、偏心孔板、圆缺孔板、锥形入口孔板等。 2、取压装置：环室、取压法兰、夹持环、导压管等。 3、连接法兰(国家标准、各种标准及其它设计部门的法兰)、紧固件。 4、测量管。 一体化孔板流量计是将标准孔板与多参数差压变送器配套组成的高量程比差压流量装置，可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等范畴的过程掌握和测量。
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