差压式流量测量技术问答(一) 差压式流量计的测量元件或传感器.pdf

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差压式流量测量技术问答(一)
差?式流量计的测量元件或传感器
天津石化炼油厂汪玉忠
差压变送器是如何能测量流体流量的?
为正比例关系,即差压与流速平方成正比例。这就是差压变送器
差压变送器本身只能测量流体的两点压力差值,若测量流体
测量流体流量的基本原理。
流量还需要与节流装置(如标准孔板、文丘里管等)或取压装置
2节流装置的測量原理是什么?其计算公式如何
(如均速管、弯管等)配合使用,才能辺量出来流体的流量。根据推导的?
伯努利方程和流体连续性原理:在流体流动的管道中装有强尼件,
节流装置前后流动特性如图1所示。当充满飒管的单相流体
让流体经过阻尼件,在阻尼件前后就会产生压力的差值,成为压差
通过管道中安装的节流装置时,流体的流東在节流件处形成局部
或差压,差压与流量有一定的函数关系。根据伯努利方程
收缩,流速増大、静压隆低,并在节流件前后产生压力差,此差
压值与流休的流量有确定的数值关系。因此只要测量出差压值,
Z.+B+=2,+P2+2
pg 2g
就可以得到流体通过管道的流量大小。
式中Z1、Z2ー位能;
P/(pg)、P2/(pg)一压力能;
Z乙1+P/(pg)、Z2+Py(pg)一静压能;
u42/2g、u2/2g-动能
当在水平管道上Z1=Z2时,简化为
将式(1-2)改写为
当阻尼件为孔板时,设u处的管道流通面积为S1际,那么u2
处的管道流通面积×S2,式(1-3)改写为
月~B(~S2/2)
(a)流动情况(b)压力分布(c)流速分布
从式(1-1、1-2、1-3、1-4)中看出:伯努利方程是一个能量
图节流装置前后流动特性
平衡方程,当在流体流动的管道中装有阻尼件,流体经过阻尼件
节流装置计算公式是利用伯努力方程和连续方程推导出来
前后对,能量发生変化,静压能减少动能增加、从而形成压差与
的。推导的方法是根据理想流体流经典型节流装置的特性,然后
动能的数关系,动能与流体流速的函数关系为动能与流速平方
结合实际情况给以修正。
52 i AUTOMATION PANORAMA 2011.01
见图1(a)中截面1和截面2,截面!是流体流束收缩前的截
(5)对于可压缩气体,不再满足p1=p2的条件,把可压缩
面,截面2是流東收缩最小的截面,根据两个原理方程
气体的条件的影响全部集中在流柬膨胀系数e上;
(6)流出系数C与流量系数a的关系
(2-1)
Q =E C
A1×=A2×2
其中E为渐进速度系数,表示孔板流量计上游管道内流速与
对于液体由于它具有不可歴缩的性能,密度P为常数孔板处的流速数学关系式,即:
P=p2=P,代入上式可得
C为流量计的实际流量与理论流量值之比,是一个纯数。
2(2-P2)
u2-A-ド
将上述因素综合修正后,计算公式为
p
1-B
12AP/P
(2-8)
式(2-1)、(2-2
2-3
(2-4)为理想液体及典型节
dy2?4pop
2
流装置中流速与差压的关系式
式中:q一质量流量kgs;
式中
qv一体积流量m/s
p1'、p2'一截面1和截面2处的静压
C一流出系数(无量纲);
截面和截面2处的平均流速
E一可膨胀系数,(无量纲)
p、p2一截面1和截面2处的流体密度;
β一直径比β=dD;
一流束收缩系数(A2=μA)s
d一设计条件下节流件的孔径m;
A1、A2一截面1和截面2处流体流通面积
D一设计条件下上游管道内径m
A。一节流孔面积;
△p一差压Pa;
β一节流装置的直径比;
p一上游流体密度kg/m2
d一节流件开孔直径
3差压式流量计測量的基本方程式包括哪些内容?
D一管道内径。
流体通过节流装置产生的差压常常使用差压式流量计测量
下面针对实际工作条件对理想流体和典型节流裝置逐项进行
我们把节流装置与差压式流量变送器的组合称为差压式流量计。
修正
差压式流量计测最的基本方程式见上题公式(2-8)、(2-9),
(1)用P1、P2(实际取压处的静压)代替p'、P2'引出取基本方程中的6个函数:C、E、d、8(Dの)、p、△P,可分为实测量
压系数、。取压方式不同、其信不同,即パーパー师くパー?.、BO、、△P和计C、两类
(2)用u2代替u2',对于理想流体可以认为无摩擦,而实际
(1)实测量
流体有粘性、流动有擦,即2=と2(ξ为摩擦系数);
孔径d:从上述两个方程式中孔径d与流量成平方关系,其
(3)在公式(2-3)中流東修正系数μ、取压系数√ⅳ、摩擦系
精确度对计算流量的总精确度影响较大,误差值一般能控制在
数ξ都不能单独测量,将它们合并为一个系数a,称为流量系数:
±0.05%左右,还应考虑到工作温度对材料膨胀的彩昫
時
管径D(B):管道内径D对流量测量的精确度影响也很大,
ISO标准要求対D必须实际测量,D本身的不确定度不应大于
(4)対于液体(不可压缩的流体),计算公式可以写成
0.3%
(2-6
密度p:p在流量方程中与差压△P的作用同等,在追求高
q,=4A12(P-P2)p
(2-7)
精度差压变送器的同时,应重视ρ变化的影响
差压△p:引歴导管的交装好坏、隔离液的变化状况等都会
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