孔板流量计与流速的关系

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实验二、孔板流量计的流量校正 一、实验目的 1、学会流量计流量校正(或标定)的方法 2、通过孔板流量计孔流系数的测定，了解孔流系数的变化规律 二、实验内容 1、测定孔板流量计的孔流系数 2、观察孔流系数与雷诺数的变化规律 3、测定孔板流量计的永久压强损失 三、实验原理 孔板流量计是压差式流量计，也称速度式流量计，它用测定流体压差的方法来确定流体的速度。可用流体流动规律(即伯努利方程)导出孔板流量计的计算模型。 即（1） 因孔口的大小已知，所以用孔口速度u0替代u2，并引入校正因子C，将（1）式转变为： （2） 对于不同压缩流体，，代入（2）式，整理得 令代入上式得： 当采用倒U型压差计测量压差时， 于是孔板流量计的流速为： 得孔板流量计流量的数学模型式为： （3） 式中:G--被测流体(水)的体积流量，m/s C0--孔流系数，无因次 A0--流量计最小流道截面积，m2 R--流量计上，下游两取压口处所连接的U型管压差计读数，m ρ--被测流体的密度Kg/m3 由管径d可计算出雷诺数 由于孔板流量计(局部阻力)引起的永久压强损失为： 或 问题引导： 工业上如何使用孔板流量计测流量？ 测孔流系数的压差R与测孔板流量计的永久压力损失ΔPf,理论上测压点应该相同，但实际上测出的永久压力损失不准，为什么？ 如何精确的测出并计算出孔板流量计的永久压强损失？ 四、实验装置 实验装置示意图如下： 2、主要设备及参数: 涡轮转子流量计转子流量计倒U形管压差计磁力泵水箱阀门 新设备参数：测试段管径：d1=0.029m孔板孔径：d0=0.02m 老设备参数：测试段管径：d1=32mm，孔板孔径:d=18mm 五、实验操作 检查各部分电路是否连接完好，开关处于关闭状态。 检查水桶内是否有足够的水，各阀门是否处理关闭状态。 接通总电源，打开电源开关。 打开离心泵开关后再开泵出口阀。 待U形管内充入适量水后，开始实验。 按照预先分配好的测试点，进行测试。记录数据。 待数据记录完成后，先关闭泵的出口阀再停泵。 关闭总电源，结束实验。 注意事项： 开泵前要先关闭泵的出口阀，停泵前也要先关闭出口阀。 因泵的出口阀是球阀，开出口阀时，要缓慢开到最大，以防损坏转子流量计。 由于涡轮流量计构造较特殊，实验时发现其读数偏差较大时，可自行拆开两端接头，检查是否有堵塞现象。 在最大的流量范围内，合理进行实验布点。 实验时要打开装置顶部的排气阀，避免气堵。 每次开始实验前，应将U型管内充入一定量水。 六、实验报告的内容 1、严格按照原始数据表格进行记录;并在计算机上进行数据处理。 2、在半对数坐标纸上作出孔流系数和雷诺数的关系曲线。 3、列出一组原始数据，写出计算过程，举例说明。 4、对实验中出现的问题进行讨论。 七、思考题 1、为什么测试中要保证系统的充满水? 2、为什么速度式流量计安装时，要求其前后有一定的直管稳定段? 3、转子流量计是如何校正涡轮流量计的？ 4、倒U形管压差计有什么优点，使用时，应注意什么问题 附表： 孔板流量计原始数据记录表 设备编号：管径d1=孔径d0=水温t=(上海仪器记录表格) 项目序号 流量[L/S] 孔板压差读数[kPa] 流量[L/S] 阻力压差读数[kPa] 1 2 3 4 5 …….. （天津仪器记录表格） 项目序号 涡轮流量计流量V[m3/h] 转子流量计流量V1[m3/h] 孔板流量计上游压力P1[kPa] 孔板流量计下游压力P2[kPa] 1 2 3 4 5 …….. 实验二、孔板流量计的流量校正 1 81 化工原理实验指导 孔板流量计 倒U型管压差计 水箱 转子流量计 涡流转子流量计
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江苏尔曼测控设备有限公司是华东地区规模最大、技术力量最强、国家许可项目最全、并通过ISO国际质量管理体系认证的流量仪表专业制造商，全心全意致力于流量测量仪表的研发、生产、销售、安装、维保及系统成套。
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ρ50、p50、t50标明50度表压为0.04mpa下的技术基准点
联系这两个公式即可在程序中完毕编制。
二．程序剖析
温衡量：有必要转换成一定摄氏温度；即+273.15
压力气：有必要转换成一定压力进行核算。即表压+大气压力
补偿核算依据核算公式，数据保存在plc的寄存器内。一同在intouch画面上做监督。
选用2秒中一个扫描上升沿触发进行累积，行将补偿流量值（nm3/h）比上1800单位转换成每2s的流量值，进行累积求和，画面带复位清零功用。
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充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。1、节流件前后的直管段必须是直的，不得有肉眼可见的弯曲。2、安装节流件用得直管段应该是光滑的，如不光滑，流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。3、为保证流体的流动在节流件前1D出形成充分发展的紊流速度分布，而且使这种分布成均匀的轴对称形，直管段必须是圆的，而且对节流件前2D范围，其圆度要求其甚为严格，并且有一定的圆度指标。具体衡量方法：节流件前OD，D/2，D，2D4个垂直管截面上，以大至相等的角距离至少分别测量4个管道内径单测值，取平均值D。任意内径单测量值与平均值之差不得超过±0.3%;在节流件后，在OD和2D位置用上述方法测得8个内径单测值，任意单测值与D比较，其最大偏差不得超过±2%;节流件前后要求一段足够长的直管段，这段足够长的直管段和节流件前的局部阻力件形式有关和直径比β有关。节流件上游侧第一阻力件和第二阻力件之间的www.xuchanghm.com直管段长度可按第二阻力件的形式和β=0.7(不论实际β值是多少)取所列数值的1/2；4、节流件上游侧为敞开空间或直径≥2D大容器时，则敞开空间或大容器与节流件之间的直管长不得小于30D(15D)。若节流件和敞开空间或大容器之间尚有其它局部阻力件时，则除在节流件与局部阻力件之间设有附合规定的最小直管段长1外，从敞开空间到节流件之间的直管段总长也不得小于30D(15D)。5、接上信号线、电源线6、开启进口、出口阀门，进出口阀门开度要一致7、打开不锈钢三阀组平衡阀，缓慢开启孔板高低压端的阀门，待流体通过流量计后关闭不锈钢三阀组平衡阀即可。特点▲孔板流量计节流装置结构易于复制，简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉。▲孔板计算采用国际标准与加工▲孔板流量计应用范围广，全部单相流皆可测量，部分混相流亦可应用。▲标准型节流装置无须实流校准，即可投用。▲孔板流量计安装更简单，无须引压管，可直接接差压变送器和压力变送器。智能型孔板流量计特点▲采用进口单晶硅智能差压传感器▲高精度，完善的自诊断功能▲智能孔板流量计智能孔板流量计其量程可自编程调整。▲智能孔板流量计可同时显示累计流量、瞬时流量、压力、温度。▲具有在线、动态全补偿功能外，智能孔板流量计还具有自诊断、自行设定量程。▲配有多种通讯接口▲稳定性高▲量程范围宽、大于10：1智能型孔板流量计技术指标▲高精度：±0.075%▲高稳定性：优于0.1%FS/年▲高静压：40MPa▲连续工作5年不需调校▲可忽略温度、静压影响▲抗高过压
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摘要：介绍了孔板流量计的用途、概念、原理、优点和缺点；从测量误差偏大和偏小两个方面进行了误差分析并提出了解决办法。 1孔板流量计的用途 孔板流量计被广泛应用于化工、食品、煤炭、建筑、交通、轻纺、农业、医药、环境保护等领域，是改进产品质量、节约能源、提高管理水平和经济效益的重要工具。在过程自动化仪表与装置中，孔板流量计有两大功用：作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。 2孔板流量计的概念及原理 所谓孔板流量计，就是在管道内部加装一个中间开孔的圆板，然后测量蒸汽在孔板前后的压力差，经过计算换算出蒸汽的流量。因为蒸汽的流速在节流件处（孔板）形成局部收缩，静压力降低，流速增加，于是在节流件前后便产生了压差。 根据流动连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律），流量的大小与差压的大小存在一定的比例关系：M2∝ΔP。式中，M为流量；ΔP为差压。 通过引压管将差压信号引入差压变送器，差压变送器将差压信号送入流量积算仪，积算仪将差压信号换算成流量信号。同时通过温度和压力传感器测出蒸汽的温度和压力，积算仪根据当时的温度和压力计算出补偿后的流量。 制造一个孔板流量计需要以下参数：管道的口径（管径×壁厚）；孔板流量计测量的介质；被测介质的工作温度；被测介质的工作压力（最大压力、最小压力、正常压力）；被测介质的工作流量（最大流量、最小流量、正常流量）；被测介质的黏度。 3孔板流量计的优点和缺点 孔板流量计的优点：第一，适用于较大口径管道的计量（目前口径大于DN600mm的流量计一般只能选用孔板）；第二，经久耐用；第三，标定全面；第四，价格便宜。 孔板流量计的缺点：第一，对节流装置、引压管、冷凝罐安装要求很高，安装较为复杂。第二，孔板流量计整体校验比较困难，目前只能对差压传感器、压力传感器、温度传感器单独进行校验，整体的精度难于确保。 4实际使用情况 现在热电联产的供热形式已广泛应用于大中供热公司，主要的优点是有热源有保证，而且价格低廉。我公司采用这种形式供热已多年，从电厂到换热站的蒸汽管道，在电厂出口处安装了一个DN600mm孔板流量计，用于测量蒸汽的流量和用量。该流量计从开始使用到现在已将近20年，在这期间，由于各种方面的原因，曾经出现过各种各样偏大或偏小的误差，我们采取了各种对应的措施。根据笔者的记录，总结了一些经验，仅供大家参考。 5负误差的分析及解决办法 5.1孔板安装不正确 孔板的尖锐一侧应该迎着流体流向为入口端，呈喇叭口形的一侧为出口端。如果装反，显示将会偏小许多。 解决办法：检查孔板安装方向，正确安装孔板。 5.2孔板入口边缘磨损 如果孔板使用时间较长，特别是在被测介质夹杂固体颗粒等杂物情况下，都会造成孔板的几何形状和尺寸的变化，如果造成开孔变大或开孔边缘变钝，测量压差就会变小，流量显示就会偏低。 解决办法：对孔板进行重新加工，使开口达到要求；严重时进行更换。 5.3变送器零点漂移 如果使用时间较长，变送器的零点可能会发生漂移，如果是负漂移，显示的差压将会减小，显示的流量也会减小。解决办法：对变送器的零点进行校正。 5.4上下游直管段长度不够 上下游直管段长度如果不够，气体将得不到充分发展，会使计量结果造成较大误差，如果上游在规定直管段内存在多个弯头，将使计量结果偏低。 解决办法：改造蒸汽管道，使上下游直管段长度达到规定要求。在节流装置之前加装整流器。 5.5差压变送器的三阀组漏气 如果三阀组中的高压阀或平衡阀漏气，将会导致测量差压减小，测量结果就会偏低。 解决办法：如果三阀组中的高压阀门漏气，将该阀门进行紧固，必要时进行更换。如果三阀组中的平衡阀内漏，将该阀门进行紧固，必要时进行更换。 5.6隔离液液位高度不等 引压管中从冷凝罐到差压变送器中的液位是为了将高温介质与差压变送器隔开，保护差压变送器。如果低压侧液位高度低于高压侧液位高度，将导致测量差压减小，测量流量就会减小。 解决办法：检查高低侧冷凝罐的高度是否一致，如果不一致，进行校正。检查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道，如果低于管道，将冷凝罐的高度抬高。 6正误差的分析及解决办法 6.1流通截面积的变化 在现场使用中，孔板表面可能会黏结上一层污垢或杂质，导致流通截面积变小，测量差压就会增大，从而测量流量增大。 解决办法：检查孔板周围是否干净，对其进行清洗。 6.2变送器零点漂移 如果使用时间较长，变送器的零点可能会发生漂移，如果是正漂移，显示的差压将会增大，显示的流量也会增大。 解决办法：对变送器的零点进行校正。 6.3上下游直管段长度不够 上下游直管段长度如果不够，气体将得不到充分发展，会使计量结果造成较大误差，如果上游在规定直管段内存在单个弯头或平面双弯头，将使计量结果偏高。 解决办法：改造蒸汽管道，使上下游直管段长度达到规定要求。在节流装置之前加装整流器。 6.4孔板厚度不符合规定 标准中规定孔板厚度应介于孔板开孔厚度e与0.05D之间。如果超出这个范围，将使气体流过孔板的阻力损失增大，使计量值比实际值偏高。 解决办法：检查孔板厚度，如果超出这个范围，进行更换。 6.5差压变送器的三阀组漏气 如果三阀组中的低压阀漏气，将会导致测量差压增大，测量结果就会增大。 解决办法：如果三阀组中的低压阀门漏气，将该阀门进行紧固，必要时进行更换。 6.6隔离液液位高度不等 引压管中从冷凝罐到差压变送器中的液位是为了将高温介质与差压变送器隔开，保护差压变送器。如果低压侧液位高度高于高压侧液位高度，将导致测量差压增大，测量流量就会增大。 解决办法：检查高低侧冷凝罐的高度是否一致，如果不一致，进行校正。检查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道，如果低于管道，将冷凝罐的高度抬高。 7结论 总的来说，孔板流量计的测量误差主要是由以下3方面的原因引起的：安装不规范、维护不及时或误操作、工艺系统或工况改变。在孔板流量计的使用过程中，如果发生误差，可以从这3方面进行分析，然后寻找解决的办法。 （1）针对安装不规范的问题，在安装孔板流量计前，一定要把蒸汽的情况（设计温度、设计压力等）、管道的情况、引压元件的情况、传感器的情况了解清楚，根据孔板流量计安装规范，制定准确的安装方案。在安装孔板流量计时，要严格按照安装方案进行施工。在安装孔板流量计后，要经常对各个安装部件进行检查，确保测量的精度。 （2）针对维护不及时或误操作的问题，对孔板流量计的部件，尤其是取源部件，要经常进行位置精度检查，保证差压传感器所显示的差压是孔板测得的真实差压。在平时对流量计进行操作时，要严格按照操作规程来做，避免误操作，给表计带来损坏。 （3）针对工艺系统或工况改变的情况，在使用过程中，要及时对二次仪表的参数进行修改，避免因换算错误给测量带来误差。
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一、产品概述： OW-LG一体化孔板流量计是将标准孔板、智能差压变送器、三阀组、智能流量积算仪配套组成的，又称差压式流量计、平衡流量计，具有高量程比差压流量装置，可测量气体、蒸汽、液体的流量。广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。 二、OW-LG一体化孔板流量计特点： 1、结构简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉。 2、标准型节流装置无须实流校准，即可投用。 3、一体型孔板安装更简单，无须引压管，可直接接差压变送器或压力变送器。 4、具有高精度，完善的自诊断功能。 5、智能孔板流量计其量程可自编程调整。 6、可同时显示累计流量、瞬时流量、压力、温度。 7、具有在线、动态全补偿功能外，还具有自诊断、自行设定量程。 8、配有多种通讯接口 9、量程范围宽、大于10：1 三、OW-LG一体化孔板流量计参数： 信号输出：脉冲输出p-p值由供电电源确定、电流输出(配显示仪表)4～20mA两线制 现场显示：8位LCD显示累积流量，单位(m3)，4位LCD显示瞬时流量，单位(m3/h)、电池电量、频率、流速 通讯接口：带有RS485通迅接口 供电电源：DC5～24V，标准型3V锂电池安装于仪表内部可连续使用八年以上 传输距离：传感器至显示仪距离可达500m 操作与维护 1、操作 1）节流装置必须与差压变送器配套使用，才能得知流量。为了便于在现场调整零点，必须在差压变送器的引压管处加装“三阀组”，使用方法见变送器的说明书。www.ow58.com 2）为了测知真实流量的差压值，除了正确的敷设取压管路外，还需使取压管路内的导压介质（传递流体的静压值）保持单相（液相或气相）状态，即测液体介质流量，必须是取压管路内充满液体，不得混入气体；测气体介质流量时，必须使管路内充满气体，不得凝结液体。为此可加设集气器或沉降器，收集液体中的气体（定期排放）或气体中的液体（定期清除）。 3）节流装置的设计参数是否与实际参数相符，直接关系到测量精度。节流装置投入使用时，测得的参数如果处于设计参数范围内，测量精度一般不会超过设计计算精度；但是如果测得的参数远离设计参数范围（假定节流装置及差压变送器选型、制造、安装均符合要求）则有可能是提供设计参数有误，应更改设计参数，重新设计计算节流装置。 4）使用中工艺条件的变化导致流体参数改变，应当采用温度、压力的自动跟踪补偿，否则会带来测量误差。目前市场上已经出现多种型式的智能化流量显示仪，可输入介质温度、压力、标准状态下的介质密度、压缩系数、流量系数（流出系数）等，保证节流装置的准确测量。 2、维护 节流装置的工作性比较可靠，常见的故障是取压口堵塞、引压管堵塞或泄漏，应当经常清洗或吹洗取压口、引压管及紧固各密封连接处。当环境温度低于0℃时，应将取压管包扎保温层或敷设伴热管路。测量高温介质时应加装冷凝器或隔离器，防止高温介质进入差压变送器的测压容器。 3、现场储存及存放 仪表存放地点应具备下列条件：www.ow58.com a）防雨防潮 b）无机械震动，并避免冲击。 c）温度范围：-10℃~+55℃ d）湿度不大于80% e）避免露天存放 5、开箱验货： 在对所购仪表开箱验货前，请仔细查看包装物是否有破损、撬拆、摔跌痕迹，如有可疑且造成内装物品损坏，请速通知本公司及承运人！开箱时请小心，不要划伤节流件或其它部件。开箱后请先找到随机文件中的《装箱清单》并对比贵方的定货合同，逐件核查，如发现错发、缺失或损坏请速通知本公司。根据随机资料中的《节流装置设计计算书》确认您的仪表系统配置，并据此安装、接线、使用。验货完毕请妥善保管随机资料！ 四、OW-LG一体化孔板流量计选型：http://www.ow58.com/product/html/86.html 型号 说明 OW-LG 节流装置（孔板流量计） 代号 按其结构特征的两大基本分类 K 孔板 P 喷嘴等 代号 公称压力（105Pa） 2.5 2.5 10 10 16 16 25 25 64 64 100 100 200 200 代号 口径(mm) 10～1600 10～1600mm 代号 按其结构形式细分 H 标准孔板(环室) Y 标准孔板(法兰) K 标准孔板(钻孔) I ISA1932喷嘴 L 长径喷嘴 W 文丘利喷嘴 G 经典文丘利管 S 双重孔板 Q 圆缺孔板 Z 锥形入口孔板 R 1/4圆孔板 P 偏心孔板 N 整体(内藏)孔板 X 楔形孔板 T 不在上述之列的特殊节流装置 代号 介质 1 液体 2 气体 3 蒸汽 4 高温液体 代号 补偿形式 N 不带压力、温度补偿 P 带压力补偿输出 T 带温度补偿输出 Q 带压力、温度补偿输出 代号 变送器差压量程范围 0 微差压量程 1 低差压量程 2 中差压量程 3 高差压量程 代号 是否带现场显示 W 节流装置传感器 X 智能节流装置（流量计）
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