【文章內(nèi)容簡介】 熱管線。 ④ 取壓口到壓力計之間應(yīng)裝有切斷閥，以備檢修壓力計時使用。 (3)壓力計的安裝 ① 壓力計應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。 ② 安裝地點應(yīng)力求避免振動和高溫影響。 ③ 測量蒸汽壓力時，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸 [見圖 3—l 7(a)] ；對于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐，圖 3—17(b) 表示了被測介質(zhì)密度 ρ2大于和小于隔離液密度 ρ1的兩種情況。 ④ 壓力計的連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧希鳛槊芊鈮|片，以防泄漏。 ⑤ 當(dāng)被測壓力較小，而壓力計與取壓口又不在同一高度時，對由此高度而引起的測量誤差應(yīng)按 Δρ＝ 177。Hρg進行修正。 ⑥ 為安全起見，測量高壓的壓力計除選用有通氣孔的外，安裝時表殼應(yīng)向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。作業(yè)： 26（ ） 26．現(xiàn)有一臺測量范圍為 0— ，精度為 壓力表，校驗后，其結(jié)果為： 試問這臺表合格否 ?它能否用于某空氣貯罐的壓力測量 (該貯罐工作壓力為 — ，測量的絕對誤差不允許大于 )? 第三節(jié) 流量檢測及儀表 一、概述 在化工和煉油生產(chǎn)過程中，為了有效地進行生產(chǎn)操作和控制，經(jīng)常需要測量生產(chǎn)過程個各種介質(zhì) (液體、氣體和蒸汽等 )的流量，以便為生產(chǎn)操作和控制提供依據(jù)。同時，為了進行經(jīng)濟核算，經(jīng)常需要知道在一段時間 (如一班、一天等 )內(nèi)流過的介質(zhì)總量。所以，介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過程達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進行經(jīng)濟核算所必需的一個重要參數(shù)。 瞬時流量：指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小。 總量：在某一段時間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時流量 在某一段時間內(nèi)的累計值。 流量和總量，可以用質(zhì)量表示，也可以用體積表示。單位時間內(nèi)流過的流體以質(zhì)量表示的稱為質(zhì)量流量，常用符號 M表示。以體積表示的稱為體積流量，常用符號 Q表示。若流體的密度是 ρ，則體積流量與質(zhì)量流最之間的關(guān)系是：或 （ 3—21 ） 如以 t表示時間，則流量和總量之間的關(guān)系是：和 （ 3—22） 測量流體流量的儀表 — 般叫流量計；測量流體總量的儀表常稱為計量表。然而兩者并不是截然劃分的，在流量計上配以累積機構(gòu)，也可以讀出總量。 常用的流量單位有噸每小時 (t/h)、千克每小時 (kg/h)、千克每秒(kg/s)、立方米每小時 (m3/h)、升每小時 (L／ h)、升每分 (L／ min)等。 目前有許多流量測量的分類方法，本書僅舉一種大致的分類法，簡介如下。 1．速度式流量計 一種測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表，例如差壓式流量計、轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量汁、渦輪流量計、堰式流量計等。 2．容積式流量計 一種以單位時間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。例如橢圓齒輪流量計、活塞式流量計等。 3. 質(zhì)量流量計 一種以測量流體流過的質(zhì)量 M為依據(jù)的流量計。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計直接測量質(zhì)量流量。間接式質(zhì)量流量計是用密度與容積流量經(jīng)過運算求得質(zhì)量流量的。質(zhì)量流量計具有測量精度不受流體的溫度、壓力、粘度等變化影響的優(yōu)點，是一種發(fā)展中的流量測量儀表。 二、差壓式流量計 差壓式 (也稱節(jié)流式 )流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。它是目前生產(chǎn)中測量流量最成熟，最常用的方法之一。 通常是由能將被測流量轉(zhuǎn)換成壓差信號的節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的流量值顯示出來的差壓計以及顯示儀表所組成。 在單元組合儀表中，由節(jié)流裝置產(chǎn)生的壓差信號，經(jīng)常通過差壓變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號 (電的或氣的 )，以供顯示、記錄或控制用。 1. 節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式 (1)節(jié)流現(xiàn)象 流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。 節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置，節(jié)流件是能使管道中的流體產(chǎn)生局部收縮的元件，應(yīng)用最廣泛的是孔板、其次是噴嘴、文丘里管等。下面以孔板為例說明節(jié)流現(xiàn)象。 流動流體的能量有兩種形式，即靜壓能和動能。這兩種形式的能量在一定的條件下可以互相轉(zhuǎn)化，但是，根據(jù)能量守恒定律，流體所具有的靜壓能和動能，再加上克服流動阻力的能量損失，在沒有外加能量的情況下，其總和是不變的。 圖 3—18 表示在孔板前后流體的速度和壓力的分布情況。 節(jié)流裝置前流體壓力較高，稱為正比，常以 “十 ”標(biāo)志；節(jié)流裝置后流體壓力較低，稱為負(fù)壓 (注意不要與真空混淆 )，常以 “一 ”標(biāo)志。節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關(guān)。管道中流動的流體流量越大，在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的壓差也越大，我們只要測出孔板前后兩側(cè)壓差的大小，即可表示流量的大小，這就是節(jié)流裝置測量流量的基本原理。 值得注意的是：要準(zhǔn)確地測量出截面 Ⅰ 與截面 Ⅱ 處的壓力是有困難的，這是因為產(chǎn)生最低靜壓力的截面 Ⅱ 的位置隨著流速的不同會改變的 ,事先根本無法確定。 因此實際上是在孔板前后的管壁上選擇兩個固定的取壓點，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化的。 (2)流量基本方程式 流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的，即(3—23)（ 3—24 ）式中 α—— 流量系數(shù)。它與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、孔 口截面積與管道截面積之比 m、雷諾數(shù) Re、孔口邊緣銳度、管壁粗糙度等因素有關(guān)； ε—— 膨脹校正系數(shù)，它與孔板前后壓力的相對變化量、介 質(zhì)的等熵指數(shù)、孔口截面積與管道截面積之比等因素有關(guān)。應(yīng)用時可查閱有關(guān)手冊而得。但對不可壓縮的液體來說，常取 ε=1； F0—— 節(jié)流裝置的開孔截面積； Δp—— 節(jié)流裝置前后實際測得的壓力差； ρ1—— 節(jié)流裝置前的流體密度。 2. 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 差壓式流量計，由于使用歷史長久，已經(jīng)積累了豐富的實踐經(jīng)驗和完整的實驗資料。因此，國內(nèi)外已把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為 “標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 ”。標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容包括節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。例如．標(biāo)淮孔板對尺寸和公差、光潔度等都有詳細(xì)規(guī)定。如圖 3—19 所示，其中 d／ D應(yīng)在 ~；最小孔徑應(yīng)不小于 ；直孔部分的厚度 h＝ ( )D；總厚度 H＜ ；錐面的斜角 α=300一 450等等，需要時可參閱設(shè)計手冊。 我國國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置取壓方法為兩種，即角接取壓法和法蘭取壓法。 所謂角接取壓法，就是在孔板 (或噴嘴 )前后兩端面與管壁的夾角處取壓。 角接取壓方法可以通過環(huán)室或單獨鉆孔結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。 環(huán)室取壓結(jié)構(gòu)如圖 3—20(a) 所示，單獨鉆孔結(jié)構(gòu)如圖 3—20(b) 所示。 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置僅適用于測量管道直徑大于 50mm，雷諾數(shù)在104~105以上的流體，而且流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變。此外，為保證流體在節(jié)流裝置前后為穩(wěn)定的流動狀態(tài)，在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長度的直管段。 節(jié)流裝置將管道中流體流量的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差壓大小，但這個差壓信號還必須由導(dǎo)壓管引出，并傳遞到相應(yīng)的差壓計，以便顯示出流量的數(shù)值。 3．差壓式流量計的測量誤差 差壓式流量汁的應(yīng)用是非常廣泛的。但是，在現(xiàn)場實際應(yīng)用時，往往具有比較大的測量誤差，有的甚至高達 10％一 20％ (造成這些誤差是由于使用不當(dāng)引起的，而不是儀表本身的測量誤差 )。 下面列舉一些造成測量誤差的原因，以便在應(yīng)用中注意。 (1)被測流體工作狀態(tài)的變動 (2)節(jié)流裝置安裝不正確 (3)孔板入口邊緣的磨損 (4)導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象 ① 測量液體的流量時，應(yīng)該使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)部充滿同樣的液體而無氣泡，以使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)的液體密度相等。 a．取壓點應(yīng)該位于節(jié)流裝置的下半部，與水平線夾角 α應(yīng)為 00—450，如圖 3—21 所示 (如果從底部引出，液體中夾帶的固體雜質(zhì)會沉積在引壓管內(nèi)．引起堵塞，亦屬不宜 )。 b．引壓導(dǎo)管最好垂直向下，如條件不許可，導(dǎo)壓管亦應(yīng)下傾一定的坡度 (至少 1： 20一 1： 10)，使氣泡易于排出。 c．在引壓導(dǎo)管的管路中，應(yīng)有排氣的裝置。如果差壓計只能裝在節(jié)流裝置之上時，則須加裝貯氣罐，如圖 3—22 中的貯氣罐 6與放空閥 3。這樣，即使有少量氣泡，對差壓 Δp的測量仍無影響。 ② 測量氣體流量時，上述的這些基本原則仍然適用。盡管在引壓導(dǎo)管的連接方式上有些不同，其目的仍是要保持兩根導(dǎo)管內(nèi)流體的密度相等。 a．取壓點應(yīng)在節(jié)流裝置的上半部。 b．引壓導(dǎo)管最好垂直向上，至少亦應(yīng)向上傾斜一定的坡度，以便引壓導(dǎo)管中不滯留液體。 c．如果差壓計必須裝在節(jié)流裝置之下，則須加裝貯液罐和徘放閥，如圖 3—23 所示。 ② 測量蒸汽的流量時，要實現(xiàn)上述的基本原則，必須解決蒸汽冷凝液的等液位問題，以消除冷凝液液位的高低對測量精度的影響，最常用的接法見圖 3—24 所示。取壓點從節(jié)流裝置的水平位置接出，并分別安裝凝液罐 2。 這樣、兩根導(dǎo)壓管內(nèi)部充滿了冷凝液，而且液位一樣高，從而實現(xiàn)了差壓的準(zhǔn)確測量。自凝液罐至差壓計的接法與測量液體流量時相同。 (5)差壓計安裝或使用不正確 差壓計或差壓變送器安裝或使用不正確也會引起測量誤差。 由引壓導(dǎo)管接至差壓計或變送器前．必須安裝切斷閥 2和平衡閥 3，構(gòu)成三閥組，如圖 3—25 所示。當(dāng)切斷閥 2關(guān)閉時，打開平衡閥 3，便可進行儀表的零點校驗。 測量腐蝕性 (或因易凝固不適宜直接進人差壓計 )的介質(zhì)流量時，必須采取隔離措施。最常用的方法是用某種與被測介質(zhì)不互溶且不起化學(xué)變化的中性液體作為隔離液，同時起傳遞壓力的作用。當(dāng)隔離液的密度 ρ’1大于或小于被測介質(zhì)密度 ρ1時，隔離罐分別采用圖 3—26 所示的兩種形式。 三、轉(zhuǎn)子流量計 節(jié)流裝置對管徑小于 50mm、低雷諾數(shù)的流體的測量精度是不高的。而轉(zhuǎn)子流量計則特別適宜于測量管徑 50mm以下管道的流量，測量的流量可小到每小時幾升。 1. 工作原理 差壓式流量計，是在節(jié)流面積 (如孔板流通面積 )不變的條件下，以差壓變化來反映流量的大小。而轉(zhuǎn)子流量計，卻是以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來測量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測量方法。 圖 3—27 是指示式轉(zhuǎn)子流量計的原理圖，它基本上由兩個部分組成，一個是由下往上逐漸擴大的錐形管 (通常用玻璃制成，錐度為40’一 30)；另一個是放在錐形管內(nèi)可自由運動的轉(zhuǎn)子。 轉(zhuǎn)子流量計中轉(zhuǎn)子的平衡條件是 由于在測量過程中， V、 ρt、 ρf、 A、 g均為常數(shù)，所以由式 (3—25)可知， (p1—p 2)也應(yīng)為常數(shù)。這就是說，在轉(zhuǎn)子流量計中，流體的壓降是固定不變的。 所以，轉(zhuǎn)子流量計是以定壓降變節(jié)流面積法測量流量的，這正好與差壓法測量流量的情況相反。 由式 (3—25) 可得 在 Δp一定的情況下，流過轉(zhuǎn)子流量計的流量和轉(zhuǎn)子與錐形管間環(huán)隙面積 F0有關(guān)。由于錐形管由下往上逐漸擴大，所以 F0是與轉(zhuǎn)子浮起的高度有關(guān)的。 這樣，根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測介質(zhì)的流量大小，可用下式表示 或 式中 φ—— 儀表常數(shù) h—— 轉(zhuǎn)子浮起的高度將式 3—26 ）代入以上兩式，分別得到 2．電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計 電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計可以將反映流且大小的轉(zhuǎn)子高度 h轉(zhuǎn)換為電信號，適合于遠(yuǎn)傳，進行顯示或記錄。 LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計主要由流量變送及電動顯示兩部分組成。 (1)流量變送部分 LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計是用差動變壓器進行流量變送的。差動變壓器的結(jié)構(gòu)與原理如圖 3—28 所示。 根據(jù)鐵心處在差動變壓器線圈中的位置不同，次級線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢 e e2不同。 即 u = e1 – e2 ＜ 0, ＝ 0,?。?況，據(jù)此可確定鐵心在線圈中的位置。 若將轉(zhuǎn)子流量計的轉(zhuǎn)子與差動變壓器的鐵心連結(jié)起來，使轉(zhuǎn)子隨流量變化的運動帶動鐵心 — 起運動，那么，就可以將流量的大小轉(zhuǎn)換成輸出感應(yīng)電勢的大小。這就是電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計的轉(zhuǎn)換原理。 (2)電動顯示部分 圖 3—29 是 LZD系列電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計的原理圖。 3．轉(zhuǎn)子流量計的指示值修正 儀表廠為了便于成批生產(chǎn)，是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài) (20℃ ，)下用水或空氣進行刻度的，即轉(zhuǎn)子流量計的流量標(biāo)尺上的刻度值，對用于測量液體來講是代表 200C時水的流量值，對用于測量氣體來講則是代表 20℃ ， 。 (1)液體流量測量時的修正 測量液體