仪表工基础知识（10）--流量检测-差压式

唐宋元明清

介质流量是控制生产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数。

流量大小：单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量。

总量：在某一段时间内流过管道的流体流量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累计值。
质量流量M；体积流量Q

以 t表示时间，则流量和总量之间的关系是：

速度式流量计：

以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表。

容积式流量计：

以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。
质量流量计：
以测量流体流过的质量M为依据的流量计。质量流量计分直接式和间接式两种。

1、差压式流量计

差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。

通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以及显示仪表所组成。
1.1节流现象、流量基本方程式
节流现象
流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。
节流装置就是在管道中放置的一个局部收缩元件，应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管。

要准确测量出截面Ⅰ、Ⅱ处的压力有困难，因为产生最低静压力p2′的截面Ⅱ的位置随着流速的不同会改变。因此是在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压点，来测量流体在节流装置前后的压力变化。因而所测得的压差与流量之间的关系，与测压点及测压方式的选择是紧密相关的。

流量基本方程式

流量基本方程式是阐明流量与压差之间定量关系的基本流量公式。它是根据流体力学中的伯努利方程和流体连续性方程式推导而得的。

1.2标准节流装置

国内外把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、文丘里管等标准化，并称为“标准节流装置”。

采用标准节流装置进行设计计算时都有统一标准的规定、要求和计算所需要的通用化实验数据资料。

节流装置的选用

①在加工制造和安装方面,以孔板为最简单,喷嘴次之,文丘里管最复杂。造价高低也与此相对应。实际上,在一般场合下,以采用孔板为最多。

②当要求压力损失较小时,可采用喷嘴、文丘里管等。

③在测量某些易使节流装置腐蚀、沾污、磨损、变形的介质流量时,采用喷嘴较采用孔板为好。

④在流量值与压差值都相同的条件下,使用喷嘴有较高的测量精度,而且所需的直管长度也较短。

⑤如被测介质是高温、高压的,则可选用孔板和喷嘴。文丘里管只适用于低压的流体介质。

节流装置的安装使用

①必须保证节流装置的开孔和管道的轴线同心,并使节流装置端面与管道的轴线垂直。

②在节流装置前后长度为两倍于管径(2D)的一段管道内壁上,不应有凸出物和明显的粗糙或不平现象。

③任何局部阻力 (如弯管、三通管、闸阀等)均会引起流速在截面上重新分布,引起流量系数变化。所以在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管。

④标准节流装置 (孔板、喷嘴),一般都用于直径D≥50mm的管道中。

⑤被测介质应充满全部管道并且连续流动。

⑥管道内的流束 (流动状态)应该是稳定的。

⑦被测介质在通过节流装置时应不发生相变。

差压变送器（略）

2、差压式流量计的测量误差

在现场实际应用时，往往具有比较大的测量误差，有的甚至高达10％～20％。

（注意：不仅需要合理的选型、准确的设计计算和加工制造，更要注意正确的安装、维护和符合使用条件等，才能保证差压式流量计有足够的实际测量精度。）

误差产生的原因：

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导压管安装：

导压管要正确地安装，防止堵塞与渗漏，否则会引起较大的测量误差。对于不同的被测介质，导压管的安装亦有不同的要求。

测量液体的流量时，应该使两根导压管内都充满同样的液体而无气泡，以使两根导压管内的液体密度相等。

取压点应该位于节流装置的下半部，与水平线夹角α为0°～45°。

引压导管最好垂直向下，如条件不许可，导压管亦应下倾一定坡度（至少1∶20～1∶10），使气泡易于排出。

在引压导管的管路中，应有排气的装置。

测量气体流量时，上述的这些基本原则仍然适用。

取压点应在节流装置的上半部。

引压导管最好垂直向上，至少亦应向上倾斜一定的坡度，以使引压导管中不滞留液体。

如果差压计必须装在节流装置之下，则需加装贮液罐和排放阀，如下图所示。

测量蒸汽的流量时，要实现上述的基本原则，必须解决蒸汽冷凝液的等液位问题，以消除冷凝液液位的高低对测量精度的影响。常见的接法见下图所示。

差压变送器安装或使用不正确也会引起测量误差。

由引压导管接至差压计或变送器前，必须安装切断阀1、2和平衡阀3，如下图所示。

测量腐蚀性（或因易凝固不适宜直接进入差压计）的介质流量时，必须采取隔离措施。常用的两种隔离罐形式如下图所示。