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1、现场仪表的安装与维护,流量测量仪表及变送器的安装、校验与维护,Company Logo,任务三：流量测量仪表及变送器的安装、校验与维护,Company Logo,3.1差压式流量计,差压式流量计也叫节流式流量计，是利用测量流体流经节流装置所产生的静压差来显示流量大小的种流量计。差压式流量计是目前工业生产中检测气体、蒸汽、液体流量最常用的种检测仪表。因为其检测方法简单，没有可动部件，工作可靠，适应性强，可不经实流标定就能保证定精度等优点，被广泛应用于生产流程中。,Company Logo,差压式流量计使用历史长久，已经积累了丰富的实践经验和完整的实验资料。国内外已将孔板、喷嘴、文丘里管等最常用的
2、节流装置进行了标准化。国际标准和国家标准代号分别为ISO5167、GB/T2624-93，本节所用公式、数据均来自于此标准。采用标准节流装置，按统标准、数据设计的差压式流量计，不必进行实验标定，即可直接投入使用。因此差压式流量计目前已成为工业上应用最为广泛的流量计。,Company Logo,差压式流量计由节流装置、引压管路和差压变送器（或差压计）三部分组成，如图3.1所示。,图3.1 差压式流量计的组成,Company Logo,3.1.1 节流装置的流量测量原理,流体所以能够在管道内形成流动，是由于它具有能量。流体所具有的能量有动压能和静压能两种形式。流体由于有压力而具有静压能，又由于有定
3、的速度而具有动压能。这两种形式的能量在定的条件下，可以互相转化。但是根据能量守恒定律，流体所具有的静压能和动压能，连同克服流动阻力的能量损失，在无外加能量的情况下，总和是不变的，其能量守恒。,Company Logo,体流速增加、动压能增加时，其静压能必然下降，静压力降低。节流装置正是应用了流体的动压能和静压能转换的原理实现流量测量的。,Company Logo,下面以图3.2所示的同心圆孔板为例来说明节流装置的节流原理。,图3.2 流体流经孔板时的压力和速度变化,Company Logo,流体在管道截面I以前，以定的流速流动，管内静压力为。在接近节流装置时，由于遇到节流元件孔板的阻挡，靠近管
4、壁处的流体流速降低，部分动压能转换成静压能，则孔板前近管壁处的流体静压力升高至，并且大于管中心处的压力，从而在孔板前产生径向压差，使流体产生收缩运动。此时管中心处流速加快，静压力减小。由于流体运动的惯性，流过孔板后，流体会继续收缩段距离。随后流束又逐渐扩大，流速减小，直到截面III后恢复到原来的流动状态。,Company Logo,由于节流元件造成的流束局部收缩，使管中心流体流速发生变化，其静压力随之变化，如图3.2所示。实际上，由于孔板前后流通截面的突然缩小与扩大，使流体流经孔板时，产生局部涡流损耗和摩擦阻力损失。因此在流束充分恢复后，静压力不能恢复到原来的数值。这压力降，即为流体流经节流元
5、件后的压力损失。,Company Logo,由图3.2可见，节流元件前端静压力大于后端静压力，节流元件前后产生了静压差。此压差的大小与流量有关，流量愈大，流束的收缩和动、静压能的转换也愈显著，则产生的压差也愈大。我们只要测得节流元件前后的静压差大小，即可确定流量，这就是节流装置测量流量的基本原理。需要说明的是：要准确地测量管中心截面II处的最低压力是有困难的，因为的位置将随流量而变，事先无法确定。因此，实际测量时，是在节流元件前后的管壁上选择两个固定取压位置来测量节流元件前后的压差，例如从孔板前后端面处取出压力、。,Company Logo,标准节流装置,节流装置包括节流元件、取压装置。标准节
6、流装置是指国际（国家）标准化的节流装置。节流装置经历了近百年漫长的发展过程，1980 年 ISO（国际标准化组织）正式通过标准节流装置国际标准ISO5167。我国采用了ISO5167标准，其国标代号为GB/T2624-93。,Company Logo,我们通常称 ISO5167(GB/T2624-93)中所列节流装置为标准节流装置，其他节流装置称为非标准节流装置。,Company Logo,图3.3 标准孔板结构图,Company Logo,标准节流元件的结构、尺寸和技术条件都有统标准，有关计算数据都经过大量的系统实验而有统的图表，需要时可查阅有关的手册或资料。按标准制造的节流元件，不必经过单
7、独标定即可投入使用。,Company Logo,ISO5167(GB/T2624-93)规定：标准节流装置中的节流元件为孔板、喷嘴和文丘里管；取压方式为角接取压法、法兰取压法、径距取压法；适用条件为流体必须充满圆管和节流装置，流体通过测量段的流动必须保持亚声速的、稳定的或仅随时间缓慢变化的，流体必须是单相流体或者可以认为是单相流体；工艺管道公称直径在501000mm之间。,Company Logo,1、标准节流元件（1）标准孔板 块具有圆形开孔并与管道同心的圆形平板，如图3.3所示。逆流方向的侧是个具有锐利直角入口边缘的圆柱部分，顺着流向的是段扩大的圆锥体。用于不同管径的标准孔板，其结构形式基
8、本上是几何相似的。孔板对流体造成的压力损失较大，而且般只适用于洁净流体介质的测量。标准规定，孔板上游端面A上任意两点的连线与垂直于轴线的平面之间的斜度应小于0.5%，下游平面B平行于上游平面。必须在节流装置明显部位设有流向标志，在安装后也应看到该标志，以保证孔板相对于流动方向安装正确。孔板的开孔直径是重要的尺寸，应通过实测得到，其值为圆周上等角距测量4个直径的平均值，且单测量值与平均值之差应小于士0.05%。孔板的厚度E，节流孔厚度，按要求加工制作。,Company Logo,（2）标准喷嘴 有ISA1932喷嘴和长径喷嘴两种形式，如图3.4所示，是个以管道喉部开孔轴线为中心线的旋转对称体，由
9、两个圆弧曲面构成的入口收缩部分及与之相接的圆筒形喉部所组成。标准喷嘴可用多种材质制造，可用于测量温度和压力较高的蒸汽、气体和带有杂质的液体介质流量。标准喷嘴的测量精度较孔板要高，加工难度大，价格高，压力损失略小于孔板，要求工艺管径 D不超讨500mm。,Company Logo,图3.4 标准喷嘴结构图,Company Logo,（3）标准文丘里管 由入口圆筒段、圆锥收缩段、圆筒形喉部、圆锥扩散段组成，如图3.5所示。压力损失较孔板和喷嘴都小得多，可测量有悬浮固体颗粒的液体，较适用于大流量气体流量的测量，但制造困难，价格昂贵，不适用于200mm以下管径的流量测量，工业应用较少。,Company
10、 Logo,图3.5 标准文丘里管,Company Logo,2 取压装置 由图3.2可知，取压位置不同，即使是使用同节流元件、在同流量下所得到的差压大小也是不同的，故流量与差压之间的关系也将随之变化。标准节流装置规定的取压方式有角接取压、法兰取压、径距取压三种，标准孔板取压装置如图3.6所示。,Company Logo,图3.6 标准孔板取压方式结构图,Company Logo,（l）角接取压 最常用的种取压方式，取压点分别位于节流元件前后端面处，适用于孔板和喷嘴两种节流装置。它又分为环室取压和单独钻孔取压两种方法。,Company Logo,环室取压是在孔板两侧的取压环的环状槽取出，紧贴节
11、流元件两侧端面有道环形缝隙，流体产生的静压经缝隙进入环室，起到个均衡管内各个方向静压的作用，然后从引压孔取压力进行测量，如图 3.6(a）上半部分所示。这种方法取压均匀，测量误差小，对直管段长度要求较短，但加工和安装复杂，般用于400mm以下管径的流量测量。,Company Logo,单独钻孔取压是在紧靠节流元件两侧的两个夹紧环（或法兰）上钻孔，直接取出压力进行测量。如图 3.6(a）下半部分所示，取压孔轴线应尽可能与管道轴线垂直，与节流元件上、下端面形成的夹角允许小于或等于 3度。般钻孔的孔径在 410mm 之间。这种方法常适用于管径大于 200mm 的流量测量。,Company Logo,
12、（2）法兰取压 在距节流元件前、后端面各 1 英寸的位置上钻孔取压，如图 3.6(b）所示。般要求在法兰上钻孔取压，上、下游取压孔直径 d 相同，应满足,般为 618mm。取压孔轴线与孔板前后端面之间的距离x为（25.40.8)mm，且应与管道中心线垂直，此种取压方式仅适用于孔板。,Company Logo,（3）径距取压（D-D/2取压）在距节流元件前端面 D、后端面 D/2 处的管道上钻孔取压，其他要求同法兰取压，可适用于孔板和喷嘴。ISA1932 喷嘴的取压方式只有角接取压种，长径喷嘴的取压方式仅D-D/2取压种，取压装置如图 3.7 所示。,Company Logo,图3.7 标准喷嘴
13、取压方式结构图,Company Logo,3、测量管 标准节流装置的流量系数是在定的条件下通过试验取得的，因此，除对节流元件和取压装置有严格的规定外，对管道安装、使用条件也有严格的规定，否则，引起的测量误差是难以估计的。,Company Logo,（1）安装节流元件的管道应该是直的，截面为圆形。直线度用目测，在靠近节流元件 ZD 范围内的管径圆度应按标准检验。（2）管道内壁应该洁净，在上游10D和下游4D范围内，内表面均应符合粗糙度参数的规定。直管段管道内表面状况对测量精确度的影响往往被忽略了。对于新安装的管道应选用符合粗糙度要求的管道，否则应采取措施改进，如加涂层或进行机械加工。但是仪表长期
14、使用后，由于测量介质对管道的腐蚀、黏结、结垢等作用，内表面可能发生改变，应定期检查进行清洗维护。,Company Logo,（3）节流元件前后要有足够长的直管段长度，以使流体稳定流动。如果管道上有拐弯、分叉、汇合、闸门等阻流件，流束流过时会受到严重的扰动，之后要经过很长段才会恢复平稳。根据阻流件的不同情况，必须在节流元件前后设置直管段。直管段长度与阻流件类型及值有关，越大，所需直管段越长。般情况下上游侧直管段在 l0D50D 之间，下游侧直管段在 5D8D 之间。具体长度据可参阅标准节流装置设计与计算手册。,Company Logo,3.1.3 非标准节流装置 非标准节流装置常用于特殊环境和介
15、质的流量测量。非标准节流装置现场应用的不断拓展必然会提出标准化的要求，今后较为成熟的非标准节流装置会晋升为标准节流装置。根据应用环境与特点，非标准节流装置大致有以下些种类。,Company Logo,（l）低雷诺数节流装置：1/4 圆孔板、锥形入口孔板、双重孔板、半圆孔板等。（2）脏污介质用节流装置：圆缺孔板、偏心孔板、环状孔板、楔形孔板、弯管等；（3）低压损用节流装置：洛斯管、道尔管等；（4）宽流量范围节流装置：线性孔板；（5）层流流量计节流元件：毛细管；（6）临界流节流装置：声速文丘里里喷嘴等。,Company Logo,部分非标准节流装置如图3.8所示。,图 3.8 非标准节流装置结构图
16、,Company Logo,（a）1/4 圆孔板：入口截面由半径为r的 1/4 圆及喷嘴出口组成。（b）圆缺孔板：其开孔为圆的部分（圆缺部分）。（c）偏心孔板：开孔是偏心圆，与管道相切。（d）楔形孔板：其检测件为V形，节流元件上、下游无滞流区，不会使管道堵塞。,Company Logo,（e）线性孔板：纺锤形活塞在差压和弹簧力的作用下来回移动，其孔隙面积随流量大小自动变化，输出信号与流量成线性关系。（f）环形孔板：中心轴管将上、下游压力传出，优点是既能疏泄管道底部的较重物质，又能使管道中气体或蒸汽沿管道顶部通过。（g）道尔管：由 40度入口锥角和15度扩散管组成，喉部为圆筒形。道尔管产生的差压
17、比经典文丘里管大，在高差压下却有低的压损。（h）弯管：利用管道弯头做检测件，无附加压损，安装方便。,Company Logo,天然气输气管路计量流程中常用的可换孔板节流装置，为断流取出型可换孔板节流装置，如图3.9所示。在需要检查孔板或更换孔板时，可无须拆开管道，只要将上、下游阀门关闭，泄压后就可打开上盖，取出孔板及密封件予以检查或更换。装置中所用孔板般是标准孔板。,Company Logo,图 3.9 可换孔板节流装置图,Company Logo,差压式流量计的安装及应用,般差压仪表均可作为差压式流量计中的差压计使用。目前工业生产中大多数采用差压变送器，它可将压差转换为标准信号。体式差压流量
18、计，将节流装置、引压管、三阀组、差压变送器直接组装成体，省去了引压管线，现场安装简单方便，可有效减小安装失误带来的误差。有的仪表将温度、压力变送器整合到起，可以测量孔板前的流体压力、温度，实现温度压力补偿；可以显示瞬时流量、累积流量，直接指示流体的质量流量。体式孔板流量计如图3.10所示。,Company Logo,必须引起注意的是，差压式流量计不仅需要合理的选型、准确的设计和精密的加工制造，更要注意正确的安装与维护，满足要求的使用条件，才能保证流量计有较高的测量精度。差压式流量计如果设计、安装、使用等各环节均符合规定的技术要求，则其测量误差应在 1%2%范围以内。然而在实际工作中，往往由于安
19、装质量、使用条件等造成附加误差，使得实际测量误差远远超出此范围，因此正确安装和使用是保证其测量精度的重要因素。,Company Logo,1 差压式流量计的安装（1）应保证节流元件前端面与管道轴线垂直，不垂直度不得超过。（2）应保证节流元件的开孔与管道同心，不同心度不得超过。（3）节流元件与法兰、夹紧环之间的密封垫片，在夹紧后不得突入管道内壁。（4）节流元件的安装方向不得装反，节流元件前后常以“+”、“”标记。装反后虽然也有差压值，但其误差无法估算。（5）节流装置前后应保证要求长度的直管段。直管段长度应根据现场情况，按国家标准规定确定最小直管段长度。,Company Logo,（6）引压管路应
20、按最短距离敷设，般总长度不超过 50m，最好在16m以内。管径不得小于6mm，般为 1018mm。（7）取压位置对不同检测介质有不同的要求。测量液体时，取压点在节流装置中心水平线下方；测量气体时，取压点在节流装置上方；测量蒸汽时，取压点在节流装置的中心水平位置引出。（8）引压管沿水平方向敷设时，应有大于 1：10 的倾斜度，以便能排出气体（对液体介质）或凝液（对气体介质）。（9）引压管应带有切断阀、排污阀、集气器、集液器、凝液器等必要的附件，以备与被测管路隔离进行维修和冲洗排污之用。测量液体、气体及蒸汽介质时，常用的安装方案如图 3.11图 3.13 所示。如被测介质有腐蚀性时应在引压管上加隔
21、离罐，如图 3.14 所示。（10）如果引压管路中介质有凝固或冻结的可能，则应沿引压管路进行保温或增加拌热。,Company Logo,1差压变送器；2三阀组；3引压管；4节流装置 图3.10 体式差压流量计实物图,Company Logo,1节流装置；2引压管路；3放空阀；4三阀组；5差压变送器；6储气器；7 切断阀 图3.11 测量液体流量时的连接图,Company Logo,1节流装置；2引压管路；3差压变送器；4储液器；5排放阀；6三阀组；7 切断阀 图3.12 测量气体流量时的连接图,Company Logo,1节流装置；2凝液器；3引压管路；4排放阀；5差压变送器；6三阀组；7切断
22、阀 图3.13 测量蒸汽流量时的连接图,Company Logo,1节流装置；2隔离器；3三阀组；4差压变送器；5切断阀图3.14 测量有腐蚀性液体时的连接图,Company Logo,2 差压式流量计的应用（维护方面）差压式流量计具有结构简单、工作可靠、使用寿命长、适应性强、测量范围广的特点，适用于 501000mm 管径的流体测量。采用标准节流装置只要严格遵循加工安装要求，不需单独标定，即可达到规定精度。不足之处是测量精度不高，测量范围较窄（量程比 3：l4：l),要求直管段长，压力损失较大，刻度为非线性，某些情况下（如测量高豁度或有腐蚀性介质等）使用维护工作量较大。,Company Lo
23、go,流量计应用不当，容易造成测量误差，使用时应注意以下问题。（1）应考虑流量计的使用范围，如角接取压孔板。（2）被测流体的实际工作状态（温度、压力）和流体的性质（重度、黏度、雷诺数等）应与设计时致，否则会造成实际流量值与指示流量值之间的误差。欲消除此误差，必须按新的工艺条件重新进行设计计算，或者将所测的数值加以必要的修正。,Company Logo,（3）在使用中，要保持节流装置的清洁，如在节流装置处有沉淀、结焦、堵塞等现象，会改变流体的流动状态，引起较大的测量误差，必须及时清洗。（4）节流装置由于受流体的化学腐蚀或被流体中的固体颗粒磨损，造成节流元件形状和尺寸的变化。尤其是孔板，它的入口边
24、缘会由于磨损和腐蚀而变钝，这样，在相同的流量下，所产生的压差会变小，从而引起仪表示值偏低。故应注意检查，必要时应换用新的孔板。（5）引压管路接至差压计之前，必须安装三阀组，如图 3.11图 3.14 所示，以便差压计的回零检查及引压管路冲洗排污之用。其中接高压侧（左）的叫正压阀，接低压侧（右）的叫负压阀，中间的阀叫平衡阀。般三个阀做成体，便于安装。,Company Logo,对于带有凝液器（如图 3.13 所示）或隔离器（如图 3.14 所示）的测量管路，不可有正阀、负压阀和平衡阀三阀同时打开的状态，即使时间很短也是不允许的，否则凝结水或隔离液将会流失，需重新充灌才可使用。三阀组的起动顺序是：
25、打开正压阀关闭平衡阀打开负压阀；停运的顺序是：关闭负压阀关闭正压阀打开平衡阀。,Company Logo,3.2 质量流量计,目前在油田、化工和炼油生产过程中所用的流量仪表，所能直接测得的多是体积流量。但是，在工业生产中，在进行产量计量交接、经济核算和产品储存时需要直接测量介质的质量，而不是体积。因此能够用来直接测量质量流量的流量计在近些年得到了迅速发展。,Company Logo,3.2.1 质量流量计的类型,质量流量计可分为如下两大类 1、直接式质量流量计2、间接式质量流量计,Company Logo,1、直接式质量流量计,直接式质量流量计是指其输出信号能直接反映流体的质量流量。直接式质量
26、流量计又可分为差压式、科里奥利式和热式等几种，而其中真正商品化的只有科里奥利质量流量计和热式质量流量计两种，由于其在测量质量流量方面具有高准确度、高重复性和高稳定性的特点，在工业上得到了广泛应用本节将重点介绍科里奥利质量流量计。,Company Logo,2、间接式质量流量计,间接式质量流量计是一种综合测量方法，由多种仪表组成质量流量测量系统。间接式质量流量计又可分为组合式和温度压力补偿式两类。（l）组合式。（2）温度压力补偿式。,Company Logo,（1）组合式。又称推导式质量流量计，可同时检测流体介质的体积流量值和密度,或与密度有关的参数，然后通过运算单元计算出介质的质量流量信号输出
27、。（2）温度压力补偿式。同时检测流体介质的体积流量和温度、压力值，再根据介质密度与温度、压力的关系，由运算单元计算得到该状态下介质的密度值，最后计算得到介质的质量流量值输出。,Company Logo,热式质量流量计,热式质量流量计利用流动中的流体与热源之间的热交换与质量流量有关的原理测量质量流量，当前主要用于测量气体的质量流量。热式质量流量计具有无可动部件、压力损失低、精度高、可用于极低气体流量监测和控制等特点。热式质量流量计主要有以卜四种：托马斯流量计、热分布式、浸入式、边界层流量计。,Company Logo,1、托马斯热式质量流量计,图 3.15托马斯流量计原理图,Company Lo
28、go,2、热分布式质量流量计 热分布式质量流量计属于非接触式流量计。如图3.16所示，在小口径薄壁测量管的外壁上，对称绕制两个兼作加热元件和测温元件的电阻线圈，并与另外两个电阻组成一直流电桥，由恒流源供给恒定热量。热分布式质量流量计工作在如图3.15(b）所示曲线的前半段，被测流体质量流量与测量管中上、下游电阻线圈的温差 T 成正比。低流速、微小流量是热分布式流量计工作的前提条件,Company Logo,图 3.16 热分布式质量流量计,Company Logo,3、浸入型热式质量流量计 如图3.17所示，浸入型热式质量流量计的加热器和温度探头都浸入到被测流体中，但结构上采用不锈钢套管保护，
29、使加热元件和测温元件并不跟流体直接接触。传感探头由一个流速传感器和一个温度传感器组成。两种传感器均为铂热电阻，但流速传感器电阻丝粗、电阻以便通入较大加热电流。,Company Logo,图 3.17 浸入型热式质量流量计结构图,Company Logo,科氏力质量流量计 科里奥利质量流量计是目前发展较快和应用较广的一种质量流量计，是利用与质量流量成正比的科里奥利力这一原理制成的一种直接式质量流量仪表。,Company Logo,1、科氏力流量计的测量原理 不断旋转的管子不能用于实际测量，目前科氏力流量计均是使测量管道在一小段圆弧内做反复摆动，即由双向振动替代单向转动，连接管在没有流量时为平行振
30、动，有流量时就变成反复扭动。利用科氏力构成的质量流量计有直管、弯曲管、单管、双管等多种形式。以单U形管结构为例，如图 3.18所示，分析它的工作原理。,Company Logo,图 3.18 U形管科生奥利力作用原理图,Company Logo,3、科氏力质量流量计的结构类型,科氏力质量流量计由检测器和转换器两部分组成。检测器用以激励检测元件测量管的振动，并将测量管的变形转换为电信号输出。检测器内安装两端固定的测量管，测量管中部设置电磁驱动线圈，驱动测量管反复振动，使测量管产生扭曲变形，通过光电或电磁传感器将测量管的变形量（或相位差）转变为电信号。转换器把来自传感器的电信号进行变换、放大后输出
31、与质量流量成正比的令420mA 标准信号、频率脉冲信号或数字信号，以显示质量流量。,Company Logo,科氏力质量流量计的类型取决于测量管的形状：除了 U 形管以外，现在已开发的测量管向直管、形、B 形、S 形、J 形、圆环形等多种。（l）直管质量流量计。单直管质量流量计如图 3.19所示。管中无流体流动时，电磁驱动器使管子振动，A、B 两对称点受力相等，运动速度相同，如图（b）中虚线所示。当测量管中有流体流动时，若管子向上振动，则入口侧流体切向速度逐渐增加流体产生向下的科氏力，使管子向上的运动速度减慢：而出口侧流体切向速度逐渐减小，管子受到流体向上的科氏力作用，向上运动速度加快。结果两
32、个方向相反的科氏力使管子产生了不对称的变形，如图（b）中实线所示。A、B 两点处的相位差即与流体的质量流量成正比。,Company Logo,图3.19 单直管质量流量计外形及原理示意图,Company Logo,双直管质量流量计的检测器是由两个完全对称的测量管焊接在连管器上构成的，电磁驱动器安放在两管之间。相对单直管来说，双直管可减少压力损失，增大传感器信号灵敏度。,Company Logo,（2）U 形管质量流量计。单 U 形管检测器结构如图 3.20(a）所示，双 U 形管检测器结构如图 3.20(b）所示，都是由测量管、驱动器和传感器三部分组成。相对单管型来说，双管型的检测信号有所放大
33、，流通能力也有所提高。,Company Logo,l外壳；2电磁驱动器；3电磁传感器；4 U 形管；5 主管 图 3.20 U 形管质量流量计结构图,Company Logo,（3）其他形式的质量流量计。除直管以外其他形式的测量管如贝形、B 形、S 形、J 形、圆环形等测量管，只是为了同别的公司有所区别，回避其他公司的专利保护而设计的，不定有什么特别的优点。常见测量管的形状如图3.21所示，其驱动装置、变形原理、信号检测与 U 形管基本相同，这里就不介绍了。,Company Logo,图3.21 测量管类型,Company Logo,4、质量流量计的特点 科氏力质量流量计是一种新型的流量测量仪
34、表，其开发始于 20 世纪 50 年代初，但直到 70 年代中期，才由美国高准（MieroM0tion）公司首先推向市场。虽然开发成功的时间不长，但却获得了很大发展，这是由于测量原理的先进性决定了这种科氏力质量流量计具有很大的优越性，表现在以下几个方面。,Company Logo,（l）能够直接测量质量流量，仪表的测量精度高，可达到0.2级从理论上讲，精度只同测量管的几何形状和测量系统的振荡特性有关，与被测介质的温度、压力、密度、黏度、电导率等无关。（2）可测量一般介质、含有固形物的浆液，以及含有微量气体的液体，中高压气体，尤其适合测量高黏度甚至难以流动的液体。,Company Logo,（3
35、）不受管内流动状态的影响，对上游侧流体的流速分布也不敏感，因而安装时仪表对上、下游直管段无要求。（4）测量管虽有微小振动，但可视做非活动件，可靠性高。测量管易于维护和清洗。（5）流量范围宽，量程比可达 10：l 到 50：l，有的高达 100：l。（6）可做多参数测量，在测量质量流量的同时，还可获得流体的密度信号，可由质量流量和流体密度计算测量双组分溶液的浓度。,Company Logo,该流量计的主要不足是有以下几点。（l）零点不稳定容易发生零点漂移。（2）对外界振动干扰较为敏感。（3）不能用于测量低密度介质，如低压气体。（4）有较大的体积和重量，压力损失也较大。（5）价格昂贵，约为同口径电
36、磁流量计的 25 倍或更高。,Company Logo,5、质量流量计的安装与应用（l）质量流量计的安装注意事项。检测器部分的安装位置应远离能引起管道振动的设备（如工艺管线上的泵等），检测器两边管道用支座固定，但检测器外壳需为悬空状态，可以有效预防外界振动影响测量。检测器不能安装在工艺管线的膨胀节附近，要实现无应力安装。防止管道的横向应力，使检测器零点发生变化，影响测量精度。,Company Logo,检测器的安装位置必须远离变压器、大功率电动机等磁场较强的设备。检测器的安装位置应使管道内流体始终保证充满测量管。需要时在传感器上游安装过滤器或气体分离器等装置以滤除杂质。流量计尽可能安装到流体静
37、压较高的位置，以防止发生空穴和气蚀现象。,Company Logo,（2）质量流量计的使用注意事项。检测器在完成最初安装或改变安装状态之后，一定要在现场重新调零。调零必须在接近工作温度的条件下进行，必须保证检测器完全充满被测流体。如果凋零时阀门存在泄漏，将会给整个测量带来很大误差。测量管内壁有沉积物或结垢会影响测量精确度，因此需要定期清洗。,Company Logo,3.3 电磁流量计,电磁流量计是在 20 世纪 5060 年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的一种流量测量仪表。电磁流量计根据电磁感应原理制成，主要用于测量导电液体（如下业污水、各种酸、碱、盐等腐蚀性介质）与浆液（泥浆、矿浆、煤
38、水浆、纸浆及食品浆液等）的体积流量，广泛应用于水利工程给排水、污水处理、石油化工、煤炭、矿冶、造纸、食品、印染等领域。,Company Logo,3.3.1 电磁流量计的结构类型与特点,1、电磁流量计的类型 电磁流量计按结构形式可分为一体式和分体式两种，均由电磁流量传感器和转换器两大部分组成。传感器安装在工艺管道上感受流量信号。转换器将传感器送来的感应电势信号进行放大，并转换成标准电信号输出，以便进行流量的显示、记录、累积或控制，如图3.22所示。,Company Logo,分体式电磁流量计的传感器和转换器分开安装，转换器可远离恶劣的现场环境，仪表调试和参数设置都比较方便。一体式电磁流量计，可
39、就地显示，信号远传，无励磁电缆和信号电缆布线，接线更简单，仪表价格便宜。现场环境条件较好时，一般都选用一体式电磁流量计。,Company Logo,图3.22 电磁流量计外形图,Company Logo,2、电磁流量传感器的结构 电磁流量传感器主要由测量管组件、磁路系统、电极等部分组成，其典型结构示意图如到3.23所示。测量管上、下装有励磁线圈，通以励磁电流后产生磁场穿过测量管。一对电极装在测量管内壁与液体相接触，引出感应电势。,Company Logo,1下盖；2内衬管；3连接法兰；4励磁线圈；5上盖；6测量管；7磁轭；8电极 图3.23 电磁流量传感器的结构示意图,Company Logo
40、,（l）测量管组件 测量管两端带有连接法兰或其他形式的联结装置以便与工艺管道连接，为了让磁力线穿过测量管进入被测流体，避免磁场被测量管屏蔽，测量管必须由非导磁的全属或非金属制成，如不锈钢、铝合金或工程明料等。为了减少测量管在交流磁场中的涡流扎耗，应选用高阻抗材料。为了防止电极上的电势信号被金属管壁所短路，防止流体对测量管的腐蚀，在金属测量管内壁装有绝缘衬里，保证电极与测量管间绝缘衬里材料一般有聚四氟乙烯（抗腐蚀、抗磨损性差，小于 250摄氏度）、氯丁橡胶（耐酸碱，小于 65摄氏度）、聚氨酯橡胶（耐磨性强，不耐腐蚀，小于 70）、陶瓷（耐磨、耐腐蚀性强，易碎，小于 180）。,Company L
41、ogo,（2）磁路系统 主要由励磁绕组和铁芯组成，其中励磁电流由转换器提供。根据测量管口径的不同，通常有以下几种结构形式。变压器铁芯式，如图3.24（a）所示，适合测量管口径小于10mm的传感器。这种结构通过测量管的磁通较大，电势灵敏度高。口径较大时，漏磁通明显，体积笨重。,Company Logo,(a）变压器铁芯式(b）集中绕组式(c）分段绕组式 l绕组；2测量管；3电极；4内衬；5外壳；6铁芯；7极靴；8磁轭 图3.24 励磁力式结构原理图,Company Logo,集中绕组式，如图3.24(b）所示，适合测量管口径在 10100mm 的传感器。这种结构的励磁绕组被制成两只无骨架的马鞍形
42、线圈，分别安装在测量管的上、下两侧，外围加层硅钢片制成的磁轭。为保证磁场均匀，在励磁绕组中间还加了对极靴。分段绕组式，如图3.24(c）所示，适合测量管径在100mm 以上的传感器。马鞍形的励磁线圈按余弦分布规律绕制，靠近电极处绕得密，远离电极处绕得稀，以便磁场均匀。线圈外面还加了层磁轭，这种结构形式可减小仪表体积，保证磁场均匀，目前已被普遍采用。,Company Logo,图3.25 电极的结构,Company Logo,（3）电极。电极安装在与磁场垂直的测量管两侧管壁上，其作用是把电势信号引出电极通常需要直接与被测流体接触，要求耐磨、耐腐蚀、导电性好。电极材料有不锈钢、哈氏合金、钛等，其典
43、型结构如图3.25所示。,Company Logo,3、电磁流量计的特点（l）电磁流量计的主要优点 传感器结构简单，测量管内无活动部件及阻流部件所以测量中几乎没有附加压力损失运行能耗低，对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合。电磁流量计可用于各种导电液体流量的测量，尤其适用于脏污流体、腐蚀性流体及含有纤维、固体颗粒和悬浮物的液固两相流体。电磁流量计输出信号只与被测流体的平均流速成正比，而与流体的流动状态无关，所以电磁流量计的量程范围宽，其测量范围度可达 100：1，满量程流速范围0.31.2m/s。,Company Logo,测量结果不受流体的温度、压力、密度、黏度等物理性质和工况条件变化
44、的影响，因此，电磁流量计只需经水标定后，就可以用来进行其他导电液体测量的流量。电磁流量计没有机械惯性，所以反应灵敏，可测量正、反两个方向的流量，也可测量瞬时脉动流量。电磁流量计的口径范围极宽，测量管径从 6mm一直到2.2m。,Company Logo,（2）电磁流量计的主要缺点。电磁流量计只能用来测量导电液体的流量，不能用来测量气体、蒸汽，以及含有铁磁性物质或较多、较大气泡的液体的流量；也不能用来测量电导率很低的液体的流量，如石油制品和有机溶剂等介质。电磁流量计内衬材料和电气绝缘材料的限制，不能用于测量高温液体，一般不能超过 120。通用型电磁流量计不经特殊处理，也不能用于低温介质、负压力的
45、测量。电磁流量计容易受外界电磁干扰的影响。,Company Logo,电磁流量计的安装与应用,1、电磁流量计的安装（1）变送器的安装地点应远离大功率电机、大变压器、电焊机、变频器等强磁场设备，以免外部磁场影响传感器的工作磁场。（2）尽量避开强振动环境和强腐蚀性气体的场所，以免造成电极与管道间绝缘的损坏。（3）对工艺上不允许流量中断的管道，在安装流量计时应加设截止阀和旁通管路，以便仪表维护和对仪表调零。在测量含有沉淀物流体时，为方便今后传感器的清洗可加设清洗管路。,Company Logo,（4）电磁流量传感器上游也要有一定长度的直管段，但其长度与大部分其他流量仪表相二要求较低。从传感器电极中心
46、线开始向外测量，如果上游有弯头、三通、阀门等阻力件时，应有5D10D的直管段长度。（5）电磁流量传感器可以水平、垂直或倾斜安装，但要保证测量管与工艺管道同轴，并保证测量管内始终充满液体。水平或倾斜安装时两电极应取左右水平位置，否则下方电极易被沉积物覆盖，上方电极易被气泡绝缘。（6）尽量避免让电磁流量计在负压下使用。因为测量管负压状态，衬里材料容易剥落。（7）传感器的测量管、外壳、引线的屏蔽线，以及传感器两端的管道都必须可靠接地。住液体、传感器和转换器具有相同的零电位，决不能与其他电器设备的接地线共用，这是电磁流量计的特殊安装要求。,Company Logo,对于一般金属管道，若管道本身接地良好
47、时，接地线可以省略。若为非接地管道，可用粗铜线进行连接，以保证法兰至法兰和法兰至传感器是连通的，如图 3.26（a）所示 对于非导电的绝缘管道，需要将液体通过接地环接地，如图3.26（b）所示。对于安装在带有阴极防腐保护管道上的传感器，除了传感器和接地环一起接地外，管道的两法兰之间需用粗铜线绕过传感器相连，即必须与接地线绝缘，使阴极保护电磁流量传感器之间隔离开来，如图 3.26（c）所示。,Company Logo,（a）一般金属管道(b）绝缘管道（c）带阴极防腐的管道,图3.26 电磁流量计的接地,Company Logo,分体式电磁流量计传感器与转换器之间接线，必须用规定的屏蔽电缆，不得使用其他电缆代替。而且信号电缆必须单独穿在接地保护钢管内，与其他电源严格分开。另外，信号电缆和励磁电缆越短越好。,Company Logo,2、电磁流量计的使用,电磁流量计投入运行时，必须在流体静止状态下做零点调整。正常运行后也要根据被测流体及使用条件定期停流检查零点，定期清除测量管内壁的结垢层。,Thank You!,
