new11.计量与投药设备讲解.ppt

第第11章章 计量与投药设备计量与投药设备 课程内容：课程内容：1.1.计量设备 2.投加设备 课程要求：课程要求：1.1.掌握常用计量设备名称、工作原理掌握常用计量设备名称、工作原理及选用条件；及选用条件；2.2.掌握常用投加设备的原理及适用条掌握常用投加设备的原理及适用条件。件。投药设备定义投药设备定义：向水中投加处理药剂和消毒剂的 设备。药液调制设备 药剂净化设备 计量设备计量设备:流量计、计量泵流量计、计量泵 稳压设备 投加设备投加设备:水射器、干式投加设备水射器、干式投加设备 其他控制附件 机械搅拌 气体搅拌 混合与搅拌设备混合与搅拌设备 投药设备组成投药设备组成 11.1 计量设备计量设备 流量流量（瞬时流量瞬时流量）：单位时间内流过管道：单位时间内流过管道某一截面的流体的数量某一截面的流体的数量。累积流量（总流量）累积流量（总流量）：某一时段内流过的：某一时段内流过的流体的总合。瞬时流量在某一时段的累积流体的总合。瞬时流量在某一时段的累积量。量。一、流量计一、流量计 1、概述、概述 质量流量质量流量(M)(M)：单位时间内流过某截面的流：单位时间内流过某截面的流体的质量。单位：体的质量。单位：(kg/s)(kg/s)体积流量体积流量(Q)(Q)：单位时间内流过某截面的流单位时间内流过某截面的流体的体积。体的体积。（工作状态下）（工作状态下）单位：单位：（m m3 3/s/s）流量测量与仪表的分类流量测量与仪表的分类 根据伯努利能量方程，在流体中安装节流根据伯努利能量方程，在流体中安装节流件产生差压，通过测量差压来间接确定流体流件产生差压，通过测量差压来间接确定流体流量。量。如孔板流量计、文丘利流量计、转子流量计如孔板流量计、文丘利流量计、转子流量计等。等。敞开管道流量计敞开管道流量计 封闭管道流量计封闭管道流量计 工业上常用的流量计工业上常用的流量计，按其测量原理分按其测量原理分四类：四类：(1)差压式流量计差压式流量计：主要利用管内流体通过节：主要利用管内流体通过节流装置时流装置时，其流量与节流装置前后的压差其流量与节流装置前后的压差有一定的关系有一定的关系。属于这类流量计的有标准属于这类流量计的有标准节流装置等节流装置等。(2)速度式流量计速度式流量计：主要利用管内流体的速度：主要利用管内流体的速度来推动叶轮旋转来推动叶轮旋转，叶轮的转速和流体的流叶轮的转速和流体的流速成正比速成正比。属于这类流量计的有叶轮式水属于这类流量计的有叶轮式水表和涡轮式流量计等表和涡轮式流量计等。(3)容积式流量计容积式流量计：主要利用流体连续通过：主要利用流体连续通过一定容积之后进行流量累积的原理一定容积之后进行流量累积的原理。属于属于这类流量计的有椭圆齿轮流量计和腰轮流这类流量计的有椭圆齿轮流量计和腰轮流量计量计。(4)其它类型流量计其它类型流量计：如基于电磁感应原理：如基于电磁感应原理的电磁流量计、涡街流量计等。的电磁流量计、涡街流量计等。流量仪表的主要技术参数流量仪表的主要技术参数 (1)(1)流量范围流量范围 流量范围指流量计可测的最大流量与流量范围指流量计可测的最大流量与最小流量的范围。最小流量的范围。(2)(2)量程和量程比量程和量程比 流量范围内最大流量与最小流量值之流量范围内最大流量与最小流量值之差称为流量计的量程。最大流量与最小差称为流量计的量程。最大流量与最小流量的比值称为量程比，亦称流量计的流量的比值称为量程比，亦称流量计的范围度范围度。(3)(3)允许误差和精度等级允许误差和精度等级 流量仪表在规定的正常工作条件下允流量仪表在规定的正常工作条件下允许的最大误差，称为该流量仪表的允许误许的最大误差，称为该流量仪表的允许误差，一般用最大相对误差和引用误差来表差，一般用最大相对误差和引用误差来表示。示。流量仪表的精度等级是根据允许误差的大流量仪表的精度等级是根据允许误差的大小来划分的，其精度等级有：小来划分的，其精度等级有：0.020.02、0.050.05、0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5等等。(4)(4)压力损失压力损失 压力损失是流量仪表选型的一个重压力损失是流量仪表选型的一个重要技术指标。压力损失小，流体能消要技术指标。压力损失小，流体能消耗小，输运流体的动力要求小，测量耗小，输运流体的动力要求小，测量成本低。反之则能耗大，经济效益相成本低。反之则能耗大，经济效益相应降低。故希望流量计的压力损失愈应降低。故希望流量计的压力损失愈小愈好。小愈好。2.2.差压式流量计差压式流量计（DPF)DPF)节流式流量计节流式流量计 1-节流元件 2-引压管路 3-三阀组 4-差压计 节流式流量计组成与实物图 基于流体在通过设置于流通管道上的基于流体在通过设置于流通管道上的流动阻力件流动阻力件时产时产生的压力差与流体流量之间的确定关系，通过测量差压生的压力差与流体流量之间的确定关系，通过测量差压值求得流体流量。值求得流体流量。应用动压能和静压能转换的原理检测流量应用动压能和静压能转换的原理检测流量 原理：原理：当流体流经管道内的当流体流经管道内的节流件时，流速将在节流件处节流件时，流速将在节流件处形成局部收缩，因而流速增加，形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。后便产生了压差。流体流量愈大，产生的压差愈流体流量愈大，产生的压差愈大，可依据压差来衡量流量的大，可依据压差来衡量流量的大小。大小。基础：基础：流体连续性方程（质流体连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）。（能量守恒定律）。压差影响因素：压差影响因素：流量、节流装置形式、管道内流量、节流装置形式、管道内流体的物理性质（密度、粘度）流体的物理性质（密度、粘度）1）基本原理）基本原理 差压式流量计组成差压式流量计组成 节流装置节流装置：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与流量成开方关系。流量成开方关系。引压导管引压导管：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送器。器。差压变送器差压变送器：产生的差压转换为标准电信号（：产生的差压转换为标准电信号（4 4-20mA20mA）。）。差压式流量计差压式流量计（DPF)测量对象测量对象：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；工作状态工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温；：常压、高压、真空、常温、高温、低温；管径方面管径方面：从几毫米到几米；：从几毫米到几米；流动条件流动条件：亚音速流、临界流、脉动流：亚音速流、临界流、脉动流 历史悠久、技术成熟、应用最广泛。历史悠久、技术成熟、应用最广泛。节流式特点：节流式特点：结构简单、使用寿命长，适应能力强，结构简单、使用寿命长，适应能力强，几乎能测量各种工况下的流量。几乎能测量各种工况下的流量。差压式流量计 孔板 引压管 差压计 差压式（也称节流式）流量变送器外形图差压式（也称节流式）流量变送器外形图 流量基本方程式流量基本方程式 根据流体力学的伯努力方程和流体的连续性方程，可以推根据流体力学的伯努力方程和流体的连续性方程，可以推导出流量与压差之间的流量方程式，即导出流量与压差之间的流量方程式，即 体积流量体积流量 /20pQ质量流量质量流量 p20式中式中 流量系数流量系数 流束膨胀系数流束膨胀系数 A A0 0节流装置的开孔截面积节流装置的开孔截面积 流体密度流体密度 节流装置前后实际测得的压力差节流装置前后实际测得的压力差 流量与压力差的平方根成正比流量与压力差的平方根成正比 2 2）差压式流量计分类表）差压式流量计分类表 分类原则分类原则 分分 类类 类类 型型 按产生差压按产生差压的作用原理的作用原理分类分类 1 1）节流式；）节流式；2 2）动压头式；）动压头式；3 3）水力阻力式；）水力阻力式；4 4）离心式；）离心式；5 5）动压）动压增益式；增益式；6 6）射流式）射流式 按结构形式按结构形式分类分类 1 1）标准孔板；）标准孔板；2 2）标准喷嘴；）标准喷嘴；3 3）经典文丘里管；）经典文丘里管；4 4）文丘里喷嘴；）文丘里喷嘴；5 5）锥形入口孔板；）锥形入口孔板；6 6）1/41/4圆孔板；圆孔板；7 7）圆缺孔板；）圆缺孔板；8 8）偏心孔板；）偏心孔板；9 9）楔形孔板；）楔形孔板；1010）整体（内藏）孔板；）整体（内藏）孔板；1111）线性孔板；）线性孔板；1212）环形）环形孔板；孔板；1313）道尔管；）道尔管；1414）罗洛斯管；）罗洛斯管；1515）弯管；）弯管；1616）可换孔板节）可换孔板节流装置；流装置；1717）临界流节流装置）临界流节流装置 按用途分类按用途分类 1 1）标准节流装置；）标准节流装置；2 2）低雷诺数节流装置；）低雷诺数节流装置；3 3）脏污流节流装置；）脏污流节流装置；4 4）低压损节流装置；）低压损节流装置；5 5）小管径节流装置；）小管径节流装置；6 6）宽范围度节流装置；）宽范围度节流装置；7 7）临界流节流装置；）临界流节流装置；节流装置节流装置 按其标准化程度分：按其标准化程度分：(1)(1)标准节流装置标准节流装置 按照标准文件按照标准文件ISO 5167ISO 5167或或GBGBT2624T2624设计、制造、安装和使用，无须经实流校设计、制造、安装和使用，无须经实流校准即可确定其流量值并估算流量测量误差准即可确定其流量值并估算流量测量误差.http:/ 标准孔板标准孔板 结构简单，安装方便，适合大流量的测量结构简单，安装方便，适合大流量的测量 标准喷嘴标准喷嘴 标准文丘里管标准文丘里管 结构复杂，压力损失比结构复杂，压力损失比孔板小孔板小 成熟程度较差，尚未列入标准文件的检测件。成熟程度较差，尚未列入标准文件的检测件。2)2)非标准节流装置非标准节流装置 （1）低雷诺数：低雷诺数：1/41/4圆孔板，锥形入口孔板，双重圆孔板，锥形入口孔板，双重孔板，双斜孔板，半圆孔板等；孔板，双斜孔板，半圆孔板等；（2 2）脏污介质：圆缺孔板，偏心孔板，环状孔板，）脏污介质：圆缺孔板，偏心孔板，环状孔板，楔形孔板，弯管节流件等；楔形孔板，弯管节流件等；（3 3）低压损：罗洛斯管低压损：罗洛斯管，道尔管道尔管，道尔孔板道尔孔板，双重双重文丘里喷嘴文丘里喷嘴，通用文丘里管等；通用文丘里管等；（4 4）脉动流节流装置；脉动流节流装置；（5 5）临界流节流装置：音速文丘里喷嘴；临界流节流装置：音速文丘里喷嘴；（6 6）混相流节流装置混相流节流装置。3 3）差压式流量计主要特点）差压式流量计主要特点 （1 1）应用普遍，结构易于复制，简单牢固，性）应用普遍，结构易于复制，简单牢固，性能稳定可靠，使用期长，价格低廉；能稳定可靠，使用期长，价格低廉；（2 2）应用范围广泛；）应用范围广泛；（3 3）检测件与差压显示仪表可分开不同制造）检测件与差压显示仪表可分开不同制造厂生产，便于专业化形成规模经济生产，它们厂生产，便于专业化形成规模经济生产，它们的结合非常灵活方便；的结合非常灵活方便；（4 4）检测件，特别是标准型的，是全世界通用）检测件，特别是标准型的，是全世界通用的，并得到国际标准化组织和国际法制计量组的，并得到国际标准化组织和国际法制计量组织的认可。织的认可。（5 5）标准型节流式）标准型节流式DPFDPF无须无须实流校准实流校准即可投用即可投用 （6 6）测量的重复性，精确度在流量计中属中等水平，）测量的重复性，精确度在流量计中属中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，难以精确掌握，精由于众多因素的影响错综复杂，难以精确掌握，精确度提高比较困难；确度提高比较困难；（7 7）范围度窄，一般为）范围度窄，一般为3131或或4141；（8 8）现场安装条件要求较高，如需较长直管段长度，）现场安装条件要求较高，如需较长直管段长度，一般较难满足；一