流量检测仪表20100422

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1、 流量测量概述概述流量测量基础流量测量基础流量流量单位时间内流过管道某一横截面的流体数量单位时间内流过管道某一横截面的流体数量 流体数量以体积表示的称为体积流量流体数量以体积表示的称为体积流量 Q， 常用单位常用单位 M3 / H，L / H 流体数量以质量表示的称为质量流量流体数量以质量表示的称为质量流量 M; 常用单位常用单位 T / H，Kg / H，Kg / S 体积流量体积流量Q与质量流量与质量流量M的关系：的关系： M = Q （式中（式中 为流体密度）为流体密度）2 速度式流量计。主要是以测量流体在管道内的流动速度作为速度式流量计。主要是以测量流体在管道内的流动速度作为测量依据，

2、根据测量依据，根据qv=VA(qv体积流量体积流量; A流体通过的有效截面积；流体通过的有效截面积；V截面截面A上的平均流速上的平均流速 )原理测量流量。例如差压式流量计、原理测量流量。例如差压式流量计、转子流量计、靶式流量计、电磁流量计、涡轮流量计等均属转子流量计、靶式流量计、电磁流量计、涡轮流量计等均属此类。此类。 容积式流量计。主要以流体在流量计内连续通过的标准体积容积式流量计。主要以流体在流量计内连续通过的标准体积V0的数目的数目N作为测量依据，根据作为测量依据，根据V=NV0进行累积流量的测量进行累积流量的测量，如椭圆齿轮流量计、腰轮，如椭圆齿轮流量计、腰轮(罗茨罗茨)流量计、刮板流

3、量计等。流量计、刮板流量计等。质量式流量计。直接以测量流体的质量流量质量式流量计。直接以测量流体的质量流量qm为测量依据的为测量依据的流量仪表。它具有测量精度不受流体的温度、压力、黏度等流量仪表。它具有测量精度不受流体的温度、压力、黏度等变化影响的优点，如热式质量流量计、补偿式质量流量计、变化影响的优点，如热式质量流量计、补偿式质量流量计、振动式质量流量计等。振动式质量流量计等。v v3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一种流量计。差压式流量计是目前工业生产中检测气体、蒸汽、液体流量最常用的一种检测仪表。因为其检测方法简单，没有可动部件，工作

4、可靠，适应性强，可不经实流标定就能保证一定精度等优点，被广泛应用于生产过程中。 节流式差压流量计的组成：节流装置、引压管路 、差压变送器（或差压计）以下为差压是流量计的组成图工作原理：工作原理：充满管道的流体流经管道内的节流件时，流束将在节流件处形成局部收缩。此时流速增大，静压降低，在节流件前后产生差压。流量越大，差压越大，因此可依据差压来衡量流量的大小。 流量Q 的大小与差压 P 的平方根成正比7l标准孔板是一块具有圆形开孔并与管道同心的圆形平板，如下页图所示。逆流方向的一侧是一个具有锐利直角入口边缘的圆柱部分，顺着流向的是一段扩大的圆锥体。用于不同管径的标准孔板，其结构形式基本上是几何相似

5、的。孔板对流体造成的压力损失较大，而且一般只适用于洁净流体介质的测量。 l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没有流向标志，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，且单一测量值与平均值之差小于0.05%。孔板的厚度E，节流孔厚度e按要求加工制做。8标准喷嘴结构图12流体流经孔板时的压力和速度变化图 13环室取压 单独钻孔取压 法兰取压 1差压变送器；2三阀组； 3引压管；4节流装置 一体式差压流量计

6、实物图(a)差压计低于节流装置安装(b) 差压计高于节流装置安装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切断阀测量液体流量时的连接图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切断阀测量气体流量时的连接图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切断阀 1111(a)(b)1节流装置；2隔离器；3三阀组；4差压变送器；5切断阀 测量蒸汽流量时的连接图(带有凝液罐） (a)11 (b)11 测量有腐蚀性液体时的连接图 （隔离罐）27 工作原理：工作原理： 检测件是一检测件是一根直径由下向上逐渐扩大的锥根直径由下向

7、上逐渐扩大的锥管，以及一只随流体流量变化管，以及一只随流体流量变化而沿着锥管上下移动的浮子。而沿着锥管上下移动的浮子。浮子在锥管中的不同位置代表浮子在锥管中的不同位置代表着不同的流量大小。着不同的流量大小。 安装时应保证流体自下而上安装时应保证流体自下而上的通过锥管。的通过锥管。1锥管；2转子；3上、下基座；4密封垫圈；5上、下止挡玻璃转子流量计的结构示意图 30l (1)适用于小管径和低流速测量。玻璃和金属管转子流量计的最大口径分别为100mm和150。l(2)可用于低雷诺数流体测量。如果选用对黏度不敏感的转子形状，则临界雷诺数只有几十到几百，这比其他类型流量计的临界雷诺数要低得多。l(3)

8、对上游直管段长度的要求较低。l(4)有较宽的流量范围度，量程比为10:1。l(5)压力损失较低。玻璃转子流量计的压损一般为23kPa，较高能达到10kPa左右；金属管转子流量计一般为49kPa，较高能达到20kPa左右。l(6)流量计的测量精度受被测流体的密度和黏度等因素影响，所以测量精度不高，多用做直观流动指示或测量精度要求不高的现场指示。一旦实际被测流体的密度和黏度与厂家标定介质的情况不同，就应对流量指示值进行修正，以免给使用带来不便 转子流量计的旁通管路和清洗装置 35l工作原理工作原理：涡街流量计实现流量测量的理论基础是流涡街流量计实现流量测量的理论基础是流体力学中著名的体力学中著名的

9、“卡门涡街卡门涡街”原理。在流体中垂直于流原理。在流体中垂直于流向放置一根非流线型柱状物体向放置一根非流线型柱状物体(如圆柱、三角柱或如圆柱、三角柱或T形柱形柱等等)作为漩涡发生体，当流体流速足够大时，流体会在作为漩涡发生体，当流体流速足够大时，流体会在漩涡发生体的下游两侧交替产生如下图所示的旋转方向漩涡发生体的下游两侧交替产生如下图所示的旋转方向相反的漩涡，像这样两列平行的不对称的交替漩涡列称相反的漩涡，像这样两列平行的不对称的交替漩涡列称为卡门涡街，通过测量漩涡频率，就可知道流体的流速为卡门涡街，通过测量漩涡频率，就可知道流体的流速 。(a)单体漩涡发生体 (b) 多体漩涡发生体 漩涡发生

10、体基本形状 旋进漩涡流量计原理图 40l 结构简单牢固，安装维护方便l适用流体种类多，液、气、蒸汽及某些混相流皆可使用l 准确度较高，属中上水平，一般可达1%Range左右l量程比宽，可达10:1或20:1甚至更大l压力损失小（约为孔板流量计的2550%）l 输出脉冲信号与流量成正比，易于总量计量l 在一定雷诺数范围内，输出信号不受流体物性（密度、粘度）及组分的影响l 价格适中，在新型流量计中属于价格较便宜的仪表l现场安装直管段要求较高，一般前20D后5Dl仪表系数随口径增大而降低，影响测量精度，故口径不宜过大，一般应用于中小口径，DN25300mml 有振动的场所应选用带耐振检测方式的仪表(

11、a)垂直安装 (b)测量含液气体的正确位置 (c)测量含气液体的正确位置 流量计的安装位置示意图 46横河公司产品横河公司产品E+HE+H公司产品公司产品谢谢大家！48 工作原理：工作原理： 以下图所示的椭圆齿轮流量计进以下图所示的椭圆齿轮流量计进行说明。两个具有相互滚动进行接触旋转（或不行说明。两个具有相互滚动进行接触旋转（或不接触旋转）的特殊形状测量元件，在入口压力与接触旋转）的特殊形状测量元件，在入口压力与出口压力的差压作用下，依次作为主动轮带动另出口压力的差压作用下，依次作为主动轮带动另一从动轮旋转。在一次循环动作中排出一从动轮旋转。在一次循环动作中排出4个由转个由转子与壳壁围成的弯月

12、形空腔的流体体积。测量元子与壳壁围成的弯月形空腔的流体体积。测量元件的转动通过磁性密封联轴器及传动齿轮减速机件的转动通过磁性密封联轴器及传动齿轮减速机构传递给计数器，即可直接指示出流体总量；附构传递给计数器，即可直接指示出流体总量；附加发信装置，配以电动显示仪表，即可实现远传加发信装置，配以电动显示仪表，即可实现远传指示瞬时流量或累积流量。指示瞬时流量或累积流量。4950 计量准确度高，一般基本误差为计量准确度高，一般基本误差为0.5%R，特殊的可达，特殊的可达0.2%R或更高；或更高； 现场安装对直管段没有要求；现场安装对直管段没有要求； 量程比比较宽量程比比较宽5:110:1，特殊的达，特

13、殊的达30:1 ； 可用于高粘度流体的测量；可用于高粘度流体的测量； 品种系列规格齐全，适用于各种场合；品种系列规格齐全，适用于各种场合； 价格昂贵；价格昂贵； 结构复杂，笨重，尤其较大口径的体积更为庞大；结构复杂，笨重，尤其较大口径的体积更为庞大； 不适用于高低温场合，目前一般在不适用于高低温场合，目前一般在 -30+160，压力，压力范围最高范围最高10MPa； 只适用于洁净介质；只适用于洁净介质； 如流量检测件卡死，影响流体通过，安全性差。如流量检测件卡死，影响流体通过，安全性差。51 1.2.6.1 间接式质量流量计间接式质量流量计 包括温压补偿式差压流量计、温压补偿式体积流量计。包括

14、温压补偿式差压流量计、温压补偿式体积流量计。 要求得质量流量值需测出差压、压力、温度以及体积要求得质量流量值需测出差压、压力、温度以及体积流量，并且需有确定的流体密度值（对照表或函数）。流量，并且需有确定的流体密度值（对照表或函数）。 但在以下两种情况不能采用温压补偿法：但在以下两种情况不能采用温压补偿法： （1）被测介质组份在测量过程中是变化的（介质密度）被测介质组份在测量过程中是变化的（介质密度变化）；变化）； （2）被测介质的密度与温度、压力关系式未知或不够）被测介质的密度与温度、压力关系式未知或不够准确；准确； 对于气体混合物（比如天然气）常常出现上述两种情对于气体混合物（比如天然气）

15、常常出现上述两种情况，就很难采用温压补偿法进行测量况，就很难采用温压补偿法进行测量。52（1）科氏力质量流量计（）科氏力质量流量计（CMF） 基本理论基本理论科里奥利加速度理论。科里奥利加速度理论。 如右图：有一直管以角速度如右图：有一直管以角速度绕定轴绕定轴O在平面内转动，管内有在平面内转动，管内有一质点一质点m沿管以速度沿管以速度v向外移动。由于质点向外移动。由于质点m处于既有旋转运动、处于既有旋转运动、又有直线运动的体系中，因此它将获得两个分量的加速度及其力：又有直线运动的体系中，因此它将获得两个分量的加速度及其力： 向心加速度向心加速度ar，其量值为其量值为r2，方向指向轴，方向指向轴

16、O； 切向加速度（又称科里奥利加速度）切向加速度（又称科里奥利加速度）ac，其量值为其量值为2v，方向与方向与ar垂直。它来自旋转管道，同时又对管道产生反作用力，垂直。它来自旋转管道，同时又对管道产生反作用力，这就是科里奥利力（又称科氏力），其计算公式为：这就是科里奥利力（又称科氏力），其计算公式为： FC = 2mv式中：式中：FC科氏力，科氏力，N； m运动体的质量，运动体的质量，Kg； 角速度，角速度，1/s； v旋转体系中的径向速度，旋转体系中的径向速度，m/s。 若流体密度为若流体密度为、管道横截面积为、管道横截面积为A，则任一段长度为，则任一段长度为x的管道都将受到一个切向科的管道

17、都将受到一个切向科氏力，其大小为：氏力，其大小为： FC = 2A xv设质量流量为设质量流量为Qm，则有：，则有：Qm vA，故：，故： FC = 2Qmx 由上式可知，只要能直接或间接的测出在旋转管道中流动的流体的科氏力由上式可知，只要能直接或间接的测出在旋转管道中流动的流体的科氏力FC ，就，就能求得质量流量能求得质量流量Qm，此即科氏力质量流量计的工作原理。此即科氏力质量流量计的工作原理。53 这种仪表的基本理论早已发现，但是未能解这种仪表的基本理论早已发现，但是未能解决流体在直线运动的同时还要处于一个旋转系决流体在直线运动的同时还要处于一个旋转系的难题，故一直未能制成工业产品。后来人

18、们的难题，故一直未能制成工业产品。后来人们用管道振动的方法来代替转动，才制成工业产用管道振动的方法来代替转动，才制成工业产品大量应用。品大量应用。 以以U型测量管为例说明如何测得科氏力，如型测量管为例说明如何测得科氏力，如图：由两端固定的薄壁测量管，在中点处以测图：由两端固定的薄壁测量管，在中点处以测量管谐振频率或接近谐振的频率（或其高次谐量管谐振频率或接近谐振的频率（或其高次谐波频率）进行激励，在管内流动的流体产生科波频率）进行激励，在管内流动的流体产生科氏力，使测量管中点前后两半段产生方向相反氏力，使测量管中点前后两半段产生方向相反的挠曲，然后用光学或电磁学方法检测出此挠的挠曲，然后用光学

19、或电磁学方法检测出此挠曲量即可求得科氏力，进而求得质量流量曲量即可求得科氏力，进而求得质量流量Qm 。科氏力质量流量计的组成：科氏力质量流量计的组成： 传感器、变送器、显示器。传感器、变送器、显示器。54 主要优点：主要优点：1、能够直接测量质量流量，不受温度、压力、密度、粘度等因素的影、能够直接测量质量流量，不受温度、压力、密度、粘度等因素的影响，测量精度高，可达响，测量精度高，可达0.2级甚至更高；级甚至更高；2、不受管道内流场影响，现场安装对上下游直管段没有要求；、不受管道内流场影响，现场安装对上下游直管段没有要求；3、测量管振幅小，可视为无活动部件；无障碍物，可测含固体颗粒的、测量管振

20、幅小，可视为无活动部件；无障碍物，可测含固体颗粒的浆液，且易于清洗；浆液，且易于清洗；4、应用范围广，可测量高粘度的流体；、应用范围广，可测量高粘度的流体；5、可作多参数测量，如温度、密度等；、可作多参数测量，如温度、密度等； 主要缺点：主要缺点：1、零点不稳定，在流量下限值附近测量时准确性较低；、零点不稳定，在流量下限值附近测量时准确性较低； 2、不能用于低密度气体的测量，液体中含气量较大也会影响精度；、不能用于低密度气体的测量，液体中含气量较大也会影响精度；3、目前产品只限于中小口径（、目前产品只限于中小口径（DN150mm以下）；以下）；4、大部分型号产品体积较大、价格昂贵；、大部分型号

21、产品体积较大、价格昂贵；5、压损与容积式流量计相当，有些型号甚至更大；、压损与容积式流量计相当，有些型号甚至更大；6、安装时需注意防振、防磁、消除管道连接应力。、安装时需注意防振、防磁、消除管道连接应力。55MICRO MOTION MICRO MOTION 公司产品公司产品56MICRO MOTION MICRO MOTION 公司产品公司产品E+HE+H公司产品公司产品57 热式质量流量计主要应用于小、微气体质量热式质量流量计主要应用于小、微气体质量流量的测量，又分为量热式质量流量计和金氏律流量的测量，又分为量热式质量流量计和金氏律热式质量流量计两种，其中金氏律热式质量流量热式质量流量计两种，其中金氏律热式质量流量计常制成插入型用于大口径流量测量。计常制成插入型用于大口径流量测量。