自动化讲义-差压式流量计原理及选型.ppt

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1、差压式流量计原理及选型自动化讲义之十七1、概述：差压式流量计（以下简称DPF）是根据安装于管道中流量检测件产生的差压，已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸以测量流量的仪表。DPF由一次装置（检测件）和二次装置（差压转换和流量显示仪表）组成。通常以检测件的型式对DPF分类，如孔板流量计、文丘里管流量计及均速管流量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计，差压变送器和流量显示及计算仪表，它已发展为三化（系列化、通用化及标准化）程度很高的类型规格庞杂的一大类仪表。DPF按其检测件的作用原理可分为：节流式、动压头式、水力阻力式、离心式、动压增益式及射流式等几大

2、类，其中以节流式和动压头式应用最为广泛。节流式DPF由三部分组成：节流装置、差压变送器和流量显示仪。　　节流装置按其标准化程度分为标准型和非标准型二大类。所谓标准节流装置是指只要按照标准文件（ISO5167或GB2624）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估算其测量误差。非标准节流装置是成熟程度较差，尚未列入标准文件的检测件。流量显示仪大致经历四个发展阶段，即机械运算记录图表式、模拟运算机械计数式、简单逻辑运算数显式和程控微处理器运算及多功能数字显示式。目前内置微处理器的显示仪对流量测量工程问题考虑周到，功能齐全，又称流量计算机。我们通常

3、称ISO5167（或GB2624）中所列节流装置为标准节流装置，其它的都称为非标准节流装置。应该指出，非标准节流装置不仅是指那些节流装置结构与标准节流装置相异的，如果标准节流装置偏离标准条件下工作亦应称为非标准节流装置，如标准孔板在混相流或标准喷嘴在临界流下工作的都是。目前非标准节流装置大致有以下一些种类：　　（1）低雷诺数用：1/4圆孔板、锥形入口孔板、双重孔板、双斜孔板、半圆孔板等；　　（2）脏污介质用：圆缺孔板、偏心孔板、环状孔板、楔形孔板、弯头节流件等；　　（3）低压损用：罗洛斯管、道尔管、矩形文丘里管、通用文丘里管、双重文丘里喷嘴、Vasy管等；

4、　　（4）小管径用：小于50mm节流件、整体（内藏）孔板等；　　（5）端头节流装置：端头孔板、端头喷嘴、Borda管等；　　（6）宽范围度节流装置：变压头变面积孔板（线性孔板）；　　（7）脉动流节流装置；　　（8）临界流节流装置；　　（9）混相流节流装置。在现场使用的各种需求及工况的复杂标准节流装置往往难以完全满足要求，非标准节流装置的发展是客观的需要，它代表了节流装置的发展趋向。　　应该指出，节流式DPF的关键部分--节流装置目前已发展到几十种，但是只有极少品种成为标准节流装置，阻碍非标准型晋升为标准型的原因是试验研究的人力物力的限制，按照传统试

5、验研究方法要使一种类型节流装置成为标准节流装置一般要经过极漫长的过程。近年科学技术的进步，这种局面正在发生变化，先进的试验研究方法，如计算机仿真技术、计算可视化技术等的应用可以加速试验研究的进程，相信今后会有更多类型节流装置晋升为标准型，它将使节流式DPF更大扩展其使用范围。2、工作原理2.1基本工作原理充满管道的流体，当它流经管道内节流件时，如图1所示，流束将在节流件处形成局部收缩。因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差，流体流量愈大，产生的压差愈大，因而可依据压差来衡量流量的大小。这种测量方法是以流动连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程（能

6、量守恒定律）为基础的，压差大小不仅与流量还与其它许多因素有关，如节流装置型式、流体的物理性质（密度、粘度等）以及雷诺数等。图1节流式差压流量计2.2流量方程式中qm,qυ--分别为质量流量（kg/s），体积流量（m3/s）；C--流出系数；ε--可膨胀性系数；β--直径比，β=d/D；d--工作条件下节流件的孔径，m；D--工作条件下上游管道内径，m；ΔP--差压，Pa；ρ1--上游流体密度，kg/m3。　　由上式可见，流量为C、ε、d、ρ、ΔP、β（D）6个参数的函数，此6个参数可分为实测量[d，ρ，ΔP,β（D）]和统计量（C，ε）两类。A实测量（1）d、

7、D式（1）中d与流量为平方关系，其精度对流量总精度影响较大，误差值一般应控制在±0.05%左右，还应计及工作温度对材料热膨胀的影响。标准规定管道内径D必须实测，需在上游管段的几个截面上进行多次测量求其平均值，误差不应大于±0.3%。除对数值测量精度要求较高外，还应考虑内径偏差会对节流件上游通道造成不正常节流现象所带来的严重影响。因此，当不是成套供应节流装置时，在现场临时配管应充分注意这个问题。　　（2）ρρ在流量方程中与ΔP处于同等位置，亦就是说，当追求差压变送器高精度等级时，绝不要忘记ρ的测量精度亦应与之相匹配。否则ΔP的提高将会被ρ的降低所抵销。　　（3

8、）ΔP差压ΔP的精确测量