过程控制系统与仪表第2章4.ppt
- 文档编号:2698897
- 上传时间:2022-11-08
- 格式:PPT
- 页数:62
- 大小:2.45MB
过程控制系统与仪表第2章4.ppt
《过程控制系统与仪表第2章4.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《过程控制系统与仪表第2章4.ppt(62页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章2.4流量检测及仪表流量检测及仪表流量检测是控制生产以及经济核算的一个重要流量检测是控制生产以及经济核算的一个重要检测参数。
检测参数。
2.4.1流量的基本概念流量的基本概念流量流量指单位时间内流过某一截面的流体数量。
指单位时间内流过某一截面的流体数量。
即即瞬时流量瞬时流量。
表示方法有:
表示方法有:
q质量流量质量流量M(t/h、kg/h、kg/s)q体积流量体积流量Q(m3/h、L/h、L/min)二者的关系:
二者的关系:
流体的密度流体的密度M=Q过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章总量总量指指一定时间内流过某截面的流体流量的总一定时间内流过某截面的流体流量的总和。
和。
即即累计流量累计流量。
以以t表示时间,则流量和总量之间的关系是:
表示时间,则流量和总量之间的关系是:
流流量量计计的的种种类类繁繁多多,若若按按测测量量原原理理分分,流流量量计可分为:
计可分为:
节流节流式流量计式流量计速度式流量计速度式流量计容积式容积式流量计流量计电磁式电磁式流量计流量计过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章2.4.2差压式流量计差压式流量计差差压压式式(也也称称节节流流式式)流流量量计计是是基基于于流流体体流流动动的的节节流流原原理理,利利用用流流体体流流经经节节流流装装置置时时产产生生的的压压力力差差而而实现流量测量。
实现流量测量。
显示仪表显示仪表Q差压变送器差压变送器节节流流装装置置过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章节流节流现象现象流流体体在在流流过过节节流流装装置置时时,在在节节流流装装置置前前后后的的管管壁壁处处,流流体体的的静静压压力力产产生生差差异异的的现现象象称称为为节节流流现象现象。
节流装置包括节流装置包括节流件节流件和和取压装置取压装置。
QP1P2过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章节节流流件件是是能能使使管管道道中中的的流流体体产产生生局局部部收收缩缩的的元元件件,应应用用最最广广泛泛的的是是孔孔板板,其其次次是是喷喷嘴嘴、文文丘丘里管等。
里管等。
节流原理节流原理具具有有一一定定能能量量的的流流体体,才才可可能能在在管管道道中中流流动动。
流动着的流体含有两种能量流动着的流体含有两种能量静压能和动能静压能和动能。
过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章静静压压能能表表现现在在流流体体对对管管壁壁的的压压力力,动动能能表表现现在在流流体体有有流流动动速速度度。
这这两两种种能能量量在在一一定定条条件件下下可可以互相转化。
以互相转化。
孔板前后流体孔板前后流体对管壁压力对管壁压力孔板前稳定流动孔板前稳定流动段段-截面截面流束未收流束未收缩前压力缩前压力平均流速平均流速v1流束最小处流束最小处-截面截面流束最小流束最小处压力处压力平均流速平均流速v2过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章截面截面处能量处能量=截面截面处能量处能量+损耗损耗但但是是,根根据据能能量量守守恒恒定定律律,在在没没有有再再加加能能量量的的情情况况下下,流流体体所所具具有有的的静静压压能能和和动动能能,加加上上克克服流动阻力的能量损失,其总和是不变的。
即:
服流动阻力的能量损失,其总和是不变的。
即:
静压能静压能动能动能静压能静压能动能动能损耗损耗根据伯努力方程可列出:
根据伯努力方程可列出:
损耗损耗过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章式中:
式中:
为为流流体体在在截截面面-与与-之之间间的的动动能能损损失系数;失系数;g为重力加速度;为重力加速度;1、2为流体在截面为流体在截面-和和-处的密度。
处的密度。
如果流体是不可压缩的,那么如果流体是不可压缩的,那么1=2=过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章S1、S2分别为分别为-和和-处处的流束截面积。
的流束截面积。
v1S1=v2S2又因截面又因截面、处体积流量应相等,有处体积流量应相等,有联立求解两式,可得出:
联立求解两式,可得出:
过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章S0孔板的开孔面积。
孔板的开孔面积。
另另外外,取取紧紧挨挨孔孔板板前前后后的的管管壁壁压压差差(P1-P2)代代替替(P1-P2),为为此此引引用用系系数数加以修正:
加以修正:
为简化计算,引入两个系数:
为简化计算,引入两个系数:
截面收缩系数截面收缩系数孔板口对管道的面积比孔板口对管道的面积比m过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章代入代入v2式,得式,得因体积流量:
因体积流量:
Q=v2S0称流量系数称流量系数将将令令过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章体积流量体积流量质量流量质量流量结结论论:
流流量量与与节节流流件件前前后后压压差差的的平平方方根根成成正正比。
只要测得差压比。
只要测得差压(P1-P2)便可测得流量。
便可测得流量。
则得到(则得到(不可压缩的流体)不可压缩的流体)流量基本方程式:
流量基本方程式:
如如果果流流体体是是可可压压缩缩的的(如如蒸蒸汽汽),则则要要对对公公式式进行修正。
进行修正。
过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章故故流流量量系系数数与与节节流流装装置置的的结结构构形形式式、取取压压方方式式、开开孔孔面面积积与与管管道道截截面面积积之之比比m、管管壁壁粗粗糙糙度度、流流体体流流动动状状态态等等因因素素有有关关;很很难难准准确确计计算算,一一般般通通过过实实验验确确定定。
因因此此,节节流流装装置置都都是是标标准准化化的的,由厂家提供由厂家提供数据。
数据。
因为因为动动能能损失系数损失系数过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章标准节流装置标准节流装置标准节流装置包括标准节流件和标准取压装置。
标准节流装置包括标准节流件和标准取压装置。
节流装置标准化的具体内容有:
节流装置的结构、节流装置标准化的具体内容有:
节流装置的结构、尺寸、公差、光洁度、取压孔位置和使用条件等。
尺寸、公差、光洁度、取压孔位置和使用条件等。
标准节流件有:
标准节流件有:
节流装置节流装置导压管导压管孔板孔板喷嘴喷嘴文丘里管文丘里管过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章标标准准节节流流装装置置取取压压方方法法有有角角接接取取压压法法和和法法兰兰取压法两类。
取压法两类。
如如角角接接取取压压法法是是在在孔孔板板前前后后端端面面与与管管壁壁的的夹夹角处取压。
角处取压。
1管道法兰管道法兰2环室环室3孔板孔板4夹紧环夹紧环角接取压角接取压过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章当当标标准准节节流流装装置置安安装装好好后后,只只有有流流体体流流动动状状态态是影响流量系数的可变因素。
是影响流量系数的可变因素。
因因为为,基基本本流流量量公公式式是是在在管管道道内内流流体体均均匀匀流流动动的前提下导出的,因此要求被测流体为湍流状态。
的前提下导出的,因此要求被测流体为湍流状态。
湍流湍流v层流层流v可可以以用用雷雷诺诺数数Re反反映映流流体体的的流流动动状状态态。
雷雷诺诺数数Re是无量纲系数。
是无量纲系数。
过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章其其中中,v为为流流速速,D为为管管道道内内径径,为为流流体体密密度度,为流体动力粘度。
为流体动力粘度。
流体的雷诺数流体的雷诺数Re越大,流体截越大,流体截面各点的流速越面各点的流速越趋于一致,流量系数趋于一致,流量系数越稳定。
实验表明只有在雷越稳定。
实验表明只有在雷诺数诺数Re大于某一界限值(约为大于某一界限值(约为105)时,流量系数)时,流量系数才保持常数。
才保持常数。
105ReRekm=0.5m=0.4m=0.2过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章标标准节流装置使用条件准节流装置使用条件q流流体体应应当当清清洁洁,充充满满圆圆管管并并连续稳定地流动。
连续稳定地流动。
q流流体体的的雷雷诺诺数数在在104105以以上上,不发生相变。
不发生相变。
q管管道道必必须须是是直直的的圆圆形形截截面面,直径大于直径大于50mm。
q为为保保证证流流体体在在节节流流装装置置前前后后为为稳稳定定的的流流动动状状态态,在在节节流流装装置置的的上上、下下游游必必须须配配置置一一定定长长度度的的直管段。
直管段。
节流装置节流装置导压管导压管差压计差压计过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章2.4.3转子流量计转子流量计在在工工业业生生产产中中经经常常遇遇到到小小流流量量的的测测量量,因因流流体体的的流流速速低低,要要求求测测量量仪仪表表有有较较高高的的灵灵敏敏度度,才才能能保证一定的精度。
保证一定的精度。
差差压压式式流流量量计计对对管管径径小小于于50mm、低低雷雷诺诺数数的的流流体体的的测测量量精精度度是是不不高高的的。
而而转转子子流流量量计计则则特特别别适适宜宜于于测测量量管管径径50mm以以下下管管道道的的流流量量,测测量量的流量可小到每小时几升。
的流量可小到每小时几升。
过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章工作原理工作原理转转子子流流量量计计与与前前面面所所讲讲的的差差压压式式流流量量计计在在工工作作原原理理上上是是不不相相同同的的。
差差压压式式流流量量计计是是在在节节流流面面积积(如如孔孔板板流流通通面面积积)不不变变的的条条件件下下,以以差差压压变变化化来来反反映映流流量量的的大大小小。
而而转转子子流流量量计计,却却是是以以压压降降不不变变,利利用用节节流流面面积积的的变变化化来来测测量量流流量量的的大大小小,即即转转子子流流量量计计采采用用的的是是恒恒压压降降、变变节节流流面面积积的的流量测量方法。
流量测量方法。
过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章当当流流体体自自下下而而上上流流过过锥锥形形管管时时,位位于于锥锥形形管管中中的的转转子子受受到到向向上上的的浮浮力力和和推推力力,使使转转子子浮浮起起。
当当此此力力正正好好等等于于转转子子重重力力时时,则则作作用用在在转转子子上上的的上上下下两两个个力力达达到到平平衡衡,此此时转子就停浮在一定的高度上。
时转子就停浮在一定的高度上。
当当被被测测流流体体的的流流量量增增大大时时,作作用用在在转转子子上上的的向向上上的的推推力力就就加加大大,转转子子上上移移。
而而随随着着转转子子上上移移,流流体体的的流流通通面面积积增增大大,流流过过此此环环隙隙的的流流体流速变慢,推力减小。
体流速变慢,推力减小。
过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章当当流流体体作作用用在在转转子子上上的的力力再再次次等等于于转转子子在在流流体体中中的的重重力力时时,转转子子又又稳稳定定在在一一个个新新的的高高度度上上。
这这样样,转转子子在在锥锥形形管管中中的的平平衡衡位位置置的的高高低低与与被被测测介介质质的的流流量量大大小小相相对对应应。
如如果果在在锥锥形形管管外外沿沿其其高高度度刻刻上上对对应应的的流流量量值值,那那么么根根据据转转子子平平衡衡位位置置的的高高低低就就可可以以直直接接读读出出流流量量的的大大小小。
这这就就是是转转子子流流量量计计测测量量流流量量的的基基本本原理。
原理。
过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章流量测量中转子的平衡条件是:
压差力流量测量中转子的平衡条件是:
压差力=重力重力SP=(z-f)gV式中式中:
S转子的最大横截面积;转子的最大横截面积;P转子转子前后流体的压力差;前后流体的压力差;V转子的体积;转子的体积;z转子材料的密度;转子材料的密度;f被测流体的被测流体的密度;密度;g重力加速度。
重力加速度。
由于在测量过程中,由于在测量过程中,V、S、z、f、g均为常数,由上式可知,均为常数,由上式可知,P也应为常数。
也应为常数。
过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表第第2章章将平衡式变为:
将平衡式变为:
即即流流过过转转子子流流量量计计的的流流量量是是转转子子与锥形管间环隙面积与锥形管间环隙面积S0的函数。
的函数。
而流量基本公式为:
而流量基本公式为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 过程 控制系统 仪表