流体通过孔板流量计的体积流量q与孔板前后压差管道内径d

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孔板流量计
江苏奥科仪表有限公司
孔板流量计是将标准孔板与多参数差压变送器（或差压变送器、温度变送器及压力变送器）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、供水等领域的过程控制和测量。
孔板流量计适用范围
1.公称直径：15mm≤DN≤1200mm
2.公称压力：PN≤10MPa
3.工作温度：－50℃≤t≤550℃
4.量程比：1:10，1:15
5.精度：0.5级，1级
一.孔板流量计概述
节流装置又称为差压式流量计,是由一次检测件（节流件）和二次装置（差压变送器和流量显示仪）组成广泛应用于气体.蒸汽和液体的流量测量.具有结构简单,维修方便,性能稳定,使用可靠等特点.
(流体通过孔板流量计的体积流量q与孔板前后压差 管道内径d)

项目：流量计的流量校正 实验目的 了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。 掌握流量计的标定方法。 了解节流式流量计流量系数C0随雷诺数Re的变化规律、流量系数C0的确定方法。 孔板流量计的雷诺数Re和流量系数C0的关系。 根据伯努利方程式，管路中流体的流量与压差计读数的关系为： 流量计的孔流系数确定以后，就可根据上式，由压差计读数来确定流量。流量计的校正就是要确定孔板流量计的孔流系数。 影响孔板流量计孔流系数的因素很多，如流动过程的雷诺数、孔口面积与管道面积比、测压方式、孔口形状及加工光洁度、孔板厚度和管壁粗糙度等。对于测压方式、结构尺寸、加工状况等均已规定的标准孔板， 当实验装置确定，m确定， 测定过程中，用基准流量计测定管路中的流量，用压差计测定孔板前后的压差，即可通过①式求出值。 转子流量计和孔板流量计测量的都是体积流量，目前测定体积流量的流量计主要分为：节流式（压差式）、转子式、涡轮式等。 转子流量计通过改变流通面积的方法测量流量。转子流量计具有结构简单、价格便宜、刻度均匀、直观、量程比大、使用方便、能量损失少等特点。 孔板流量计是节流式流量计的一种，节流式流量计是利用液体流经节流装置时产生压力差而实现压力测量的。它通常是由能将被测流量转化成压力信号的节流元件（如孔板、喷嘴等）和测量压力差的压差计组成。 对于标准孔板，流量与流量系数的关系为： ， 式中：——体积流量，m3/； ——流量系数也称孔流系数，无因次； ——孔板小孔的面积，m2； ——孔板前后的压差，Pa； ——被测流体密度，kg/m3。 由测定的流量即可计算出流量系数的数值，流量系数与Re准数有关，通过实验可以测定C0～Re关系图。 标定流量计的方法可按校验实验装置的标准器形式分为：容器式、称量式、标准体积管式和标准流量计式等。本实验采用的为称量法（称量式）。该方法，用离心泵将液体贮槽中抽出实验液体，通过被标定流量计进入测量容器，同时用电子秤对流入的液体进行测量。按照增加一定质量读取所需时间，然后用此重量、时间和被标定流量的示值即可标定该流量计。 式中：——准确体积流量，m3/h； ——流入液体的质量，kg； ——流过被标定流量计的液体密度，kg/m3； ——空气的密度，kg/m3； ——流入时间，s。 转子流量计 LZB-15 流量范围：40～400L/h 孔板流量计 孔径：Φ6.8mm 柏努利方程实验装置流程 （二）操作步骤 将水槽加满水，注意清理水槽内杂物，以免损坏离心泵。 确认“流量调节阀”处于关闭状态，“回水阀”处于开启状态，启动离心泵。 缓慢调节“流量调节阀”，调节流量至最大流量（400L/h），进行排气操作，至系统内无气泡为止，记录水温， 开启电子秤，进行预热，将计量桶放在电子秤上。按“去皮”键，使重量读数为0.000kg。 缓慢调节“流量调节阀”至所需流量，待系统稳定（约5分钟），先开启“计量阀”再关闭“回水阀”，记录转子流量计流量、孔板压差。 当电子秤显示为1.000kg时开始计时，以后每增加2kg，记录一次时间，当电子秤显示9.000kg时，停止计时。 记录结束，打开“回水阀”，再关闭“计量阀”。将计量桶内的水倒回水槽内，将秒表计时归零，准备进行下一组操作。 改变流量，重复步骤、、，最后再记录一次水温。 实验结束，关闭电源，一切复原。 原始数据表 水温:0C（始）0C（末） 序 号 转子流量计读数 （L/h） 孔板压差 （mmH2O） 读数（） 3.000kg 5.000kg 7.000kg 9.000kg 1 2 … 报告要求 将实验数据和转子流量计标定结果（包括转子流量计读数、校正流量、标定流量、相对误差等）分别列在数据表格中，并以其中一组数据计算示例； 在合适的坐标系上，标绘孔板流量计的流量标定曲线（即流量与压差关系）、流量系数C0雷诺数Re的关系曲线 实验结果讨论及误差分析 由Co随Re的变化趋势图可知：孔板流量计的孔流系数Co随Re的增大而减小。 （1）在进行流量校正实验时，实际操作及用的是量筒和秒表在读数时都存在误差，使得流量校正方程不准，在后面计算流体流速时有一定误差； （2）直管阻力和局部阻力读数时由于液面不稳使得读数时存在误差； （3）实验开始前，对管路系统、引压管、压差计排气不充分，也会导致测定数据不稳定、不可靠； （4）数据处理过程中也存在误差，从而给实验结果带来误差。
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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。
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。
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、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。
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1.常用标准节流装置（孔板）、（喷嘴）、（文丘利管）。2.常用非标准节流装置有（双重孔板）、（圆缺孔板）、（1/4圆喷嘴）和（文丘利喷嘴）。3.孔板常用取压方法有（角接取压）、（法兰取压），其它方法有（理论取压）、（径距取压）和（管接取压）。4.标准孔板法兰取压法，上下游取压孔中心距孔板前后端面的间距均为（25.4±0.8）mm，也叫1英寸法兰取压。5.1151变送器的工作电源范围（12）VDC到（45）VDC，负载从（0）欧姆到（1650）欧姆。6.1151DP4E变送器的测量范围是（0～6.2）到（0～37.4）Kpa。7.1151差压变送器的最大正迁移量为（500％），最大负迁移量为（600％）。8.管道内的流体速度，一般情况下，在（管道中心线）处的流速最大，在（管壁）处的流速等于零。9.若（雷诺数）相同，流体的运动就是相似的。10.当充满管道的流体流经节流装置时，流束将在（缩口）处发生（局部收缩），从而使（流速）增加，而（静压力）降低。11.1151差压变送器采用可变电容作为敏感元件，当差压增加时，测量膜片发生位移，于是低压侧的电容量（增加），高压侧的电容量（减少）12.1151差压变送器的最小调校量程使用时，则最大负荷迁移为量程的（600％），最大正迁移为（500％），如果在1151的最大调校量程使用时，则最大负迁移为（100％），正迁移为（0％）。13.1151差压变送器的精度为（±0.2%）和（±0.25%）。注：大差压变送器为±0.25%14.常用的流量单位、体积流量为（m3/h）、（t/h），质量流量为（kg/h）、（t/h），标准状态下气体体积流量为（Nm3/h）。15.用孔板流量计测量蒸汽流量，设计时，蒸汽的密度为4.0kg/m3，而实际工作时的密度为3kg/m3，则实际指示流量是设计流量的（0.866）倍。16.用孔板流量计测量气氨流量，设计压力为0.2MPa（表压），温度为20℃，而实际压力为0.15MPa（表压），温度为30℃，则实际指示流量是设计流量的（0.897）倍。17.节流孔板前的直管段一般要求（10）D，孔板后的直管段一般要求（5）D，为了正确测量，孔板前的直管段最好为（30～50）D，特别是孔板前有泵或调节阀时更是如此。18.为了使孔板流量计的流量系数α趋向定值，流体的雷诺数应大于（界限雷诺数）。19.在孔板加工的技术要求中，上游平面应和孔板中心线（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（锐利无毛刺和伤痕）。20.图中的取压位置，对于哪一种流体来说是正确的？（A）A.气体B.液体C.蒸汽D.高粘度流体E.沉淀性流体原理：测量气体时，为了使气体内的少量凝结液能顺利地流回工艺管道，而不流入测量管路和仪表内部，取压口应在管道的上半部，即图中1处。测量液体时，为了让液体内析出的少量气体能顺利返回工艺管道，而不进入测量管路和仪表内部，取压口最好在与管道水平中心线以下成0～45度夹角内。对于蒸汽介质，应保持测量管路内有稳定的冷凝液，同时也防止工艺管道底部的固体介质进入测量管路和仪表内，取压口最好在管道水平中心线以上成0～45度夹角内，如图中3处。21.灌隔离液的差压流量计，在开启和关闭平衡阀时，应注意些什么？什么道理？答案：打开孔板取压阀之前，必须先将平衡阀门打开，然后打开一侧的取压阀，让压力均匀传递到差压流量计正负压两侧后，再关闭平衡阀，最后打开另一个取压阀。否则，仪表单向受压容易损坏。22.何谓差压变送器的静压误差？答案：向差压变送器正、负压室同时输入相同压力时，变送器的输出零位会产生偏移，偏移值随着静压的增加而发生变化，这种由于静压而产生的误差，称为静压误差。23.试述节流装置有哪几种取压方式？答案：1.角接取压2.法兰取压3.理论取压4.径距取压5.管接取压。24.用差压变送器测流量时，何种条件下需要安装封包？如何安装？答案：当被测介质是有腐蚀性的气体或液体时，为了保护差压变送器的膜盒和测量导管不被腐蚀需要加装封包；当被测介质是粘性介质时，为了保证测量准确，也需安装封包。封包与节流件的连接口为“进口”，与测量导管的接口为“出口”，则被测介质密度小于封液密度时，封包要“上进下出”，则被测介质密度大于封液密度时，封包要“下进上出”。
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项目：流量计的流量校正 实验目的 了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。 掌握流量计的标定方法。 了解节流式流量计流量系数C0随雷诺数Re的变化规律、流量系数C0的确定方法。 孔板流量计的雷诺数Re和流量系数C0的关系。 根据伯努利方程式，管路中流体的流量与压差计读数的关系为： 流量计的孔流系数确定以后，就可根据上式，由压差计读数来确定流量。流量计的校正就是要确定孔板流量计的孔流系数。 影响孔板流量计孔流系数的因素很多，如流动过程的雷诺数、孔口面积与管道面积比、测压方式、孔口形状及加工光洁度、孔板厚度和管壁粗糙度等。对于测压方式、结构尺寸、加工状况等均已规定的标准孔板， 当实验装置确定，m确定， 测定过程中，用基准流量计测定管路中的流量，用压差计测定孔板前后的压差，即可通过①式求出值。 转子流量计和孔板流量计测量的都是体积流量，目前测定体积流量的流量计主要分为：节流式（压差式）、转子式、涡轮式等。 转子流量计通过改变流通面积的方法测量流量。转子流量计具有结构简单、价格便宜、刻度均匀、直观、量程比大、使用方便、能量损失少等特点。 孔板流量计是节流式流量计的一种，节流式流量计是利用液体流经节流装置时产生压力差而实现压力测量的。它通常是由能将被测流量转化成压力信号的节流元件（如孔板、喷嘴等）和测量压力差的压差计组成。 对于标准孔板，流量与流量系数的关系为： ， 式中：——体积流量，m3/； ——流量系数也称孔流系数，无因次； ——孔板小孔的面积，m2； ——孔板前后的压差，Pa； ——被测流体密度，kg/m3。 由测定的流量即可计算出流量系数的数值，流量系数与Re准数有关，通过实验可以测定C0～Re关系图。 标定流量计的方法可按校验实验装置的标准器形式分为：容器式、称量式、标准体积管式和标准流量计式等。本实验采用的为称量法（称量式）。该方法，用离心泵将液体贮槽中抽出实验液体，通过被标定流量计进入测量容器，同时用电子秤对流入的液体进行测量。按照增加一定质量读取所需时间，然后用此重量、时间和被标定流量的示值即可标定该流量计。 式中：——准确体积流量，m3/h； ——流入液体的质量，kg； ——流过被标定流量计的液体密度，kg/m3； ——空气的密度，kg/m3； ——流入时间，s。 转子流量计 LZB-15 流量范围：40～400L/h 孔板流量计 孔径：Φ6.8mm 柏努利方程实验装置流程 （二）操作步骤 将水槽加满水，注意清理水槽内杂物，以免损坏离心泵。 确认“流量调节阀”处于关闭状态，“回水阀”处于开启状态，启动离心泵。 缓慢调节“流量调节阀”，调节流量至最大流量（400L/h），进行排气操作，至系统内无气泡为止，记录水温， 开启电子秤，进行预热，将计量桶放在电子秤上。按“去皮”键，使重量读数为0.000kg。 缓慢调节“流量调节阀”至所需流量，待系统稳定（约5分钟），先开启“计量阀”再关闭“回水阀”，记录转子流量计流量、孔板压差。 当电子秤显示为1.000kg时开始计时，以后每增加2kg，记录一次时间，当电子秤显示9.000kg时，停止计时。 记录结束，打开“回水阀”，再关闭“计量阀”。将计量桶内的水倒回水槽内，将秒表计时归零，准备进行下一组操作。 改变流量，重复步骤、、，最后再记录一次水温。 实验结束，关闭电源，一切复原。 原始数据表 水温:0C（始）0C（末） 序 号 转子流量计读数 （L/h） 孔板压差 （mmH2O） 读数（） 3.000kg 5.000kg 7.000kg 9.000kg 1 2 … 报告要求 将实验数据和转子流量计标定结果（包括转子流量计读数、校正流量、标定流量、相对误差等）分别列在数据表格中，并以其中一组数据计算示例； 在合适的坐标系上，标绘孔板流量计的流量标定曲线（即流量与压差关系）、流量系数C0雷诺数Re的关系曲线 实验结果讨论及误差分析 由Co随Re的变化趋势图可知：孔板流量计的孔流系数Co随Re的增大而减小。 （1）在进行流量校正实验时，实际操作及用的是量筒和秒表在读数时都存在误差，使得流量校正方程不准，在后面计算流体流速时有一定误差； （2）直管阻力和局部阻力读数时由于液面不稳使得读数时存在误差； （3）实验开始前，对管路系统、引压管、压差计排气不充分，也会导致测定数据不稳定、不可靠； （4）数据处理过程中也存在误差，从而给实验结果带来误差。
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18、导压管：导压管的材质应按被测介质的性质和参数而定，其内径过小和长度太长会使信号严重滞后或失真，建议参照表（一）确定。
表（一）导压管的内径和长度
19、不同介质安装位置选择：
气体取压口在管道上部；液体取压口在侧面以下，但不要在正下方，沉积颗粒会堵塞取压口；蒸汽的取压口在管道侧面；如下图：
一、在水平管道上的安装要求
1、如图4和5所示：测量液体和水蒸汽介质流量时，取压管口安装角度为0°和180°；如果在0°和180°不可能安装时，可在0°～60°和120°～180°范围内选择。但差压变送器必须垂直安装在三阀组的垂直端面上。
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⑨节流装置使用一段时间后，由于液体中有固体颗粒，气体中有液体小滴或其它杂质，尖锐的入口将被磨钝，从而使流出系数增大，造成附加误差，此时应考虑调换节流件；另外，节流装置长期使用后，在孔板上游侧下角容易堆积污物，这会使流出系数变化，因此要定期检查，排除污物。
在生产过程中需要实时对工质流量要进行测量，以控制生产过程中的工作状况，衡量设备的效率和经济核算的重要指标。所以流量测量是工业企业能源管理的重要手段。差压式流量计便是其中的一种形式。差压式流量计是工业上使用最多的流量计之一，而孔板是差压式流量计选用最多的一种节流元件，它具有结构简单、安装方便、价格低等特点。
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