關于流量測量及儀表第1頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第一節(jié)流量測量概述一、流量的概念及單位1．流量測量的意義：安全性、經(jīng)濟性2．流量的概念瞬時流量累積流量平均流量質量流量體積流量第2頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五流量是流體在單位時間內(nèi)通過管道或設備某橫截面處的數(shù)量。質量流量：是單位時間內(nèi)通過的流體質量，用qm表示，單位為kg/s。體積流量：是單位時間內(nèi)通過的流體體積，用qV表示，單位為m3/s。第3頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五

質量流量是表示流量的最好方法。它們之間可以互相換算。質量流量和體積流量有下列關系：qm=ρqv第4頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五流量有瞬時流量和累積流量之分。所謂瞬時流量，是指在單位時間內(nèi)流過管道或明渠某一截面的流體的量。所謂累積流量，是指在某一時間間隔內(nèi)流體通過的總量。該總量可以用在該段時間間隔內(nèi)的瞬時流量對時間的積分而得到，所以也叫積分流量。累積流量除以流體流過的時間間隔，即為平均流量。第5頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五二、流量測量的方法及流量計的分類流量測量方法：1．速度式流量計——直接測出管道內(nèi)流體的流速v，以此作為流量測量的依據(jù)。2.容積式流量計——通過測量單位時間內(nèi)經(jīng)過流量儀表排出的流體的固定容積V的數(shù)目來實現(xiàn)。3.質量式流量計——通過直接或間接的方法測量單位時間內(nèi)流過管道截面的流體質量m。第6頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五流量測量儀表分類：

工業(yè)上常用的流量計，按其測量原理分為以下四類：

1．差壓式流量計：主要利用管內(nèi)流體通過節(jié)流裝置時，其流量與節(jié)流裝置前后的壓差有一定的關系。屬于這類流量計的有標準節(jié)流裝置等。

2．速度式流量計：主要利用管內(nèi)流體的速度來推動葉輪旋轉，葉輪的轉速和流體的流速成正比。屬于這類流量計的有葉輪式水表和渦輪式流量計等。第7頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五3．容積式流量計：主要利用流體連續(xù)通過一定容積之后進行流量累積的原理。屬于這類流量計的有橢圓齒輪流量計和腰輪流量計。

4．其它類型流量計：如電磁流量計、渦街流量計、超聲波流量計、質量式流量計等。第8頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第9頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第二節(jié)差壓式流量計差壓式流量測量方法，是根據(jù)伯努利方程提供的基本原理，通過測量流體差壓信號來反映流體流量的測量方法。差壓式流量計第10頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五差壓式流量計差壓式流量計是由將被測流體的流量轉換成壓差信號的節(jié)流裝置、壓力信號傳輸管道和用來測量差壓的差壓計組成。差壓式流量計由一次裝置和二次裝置組成．一次裝置稱流量測量元件，它安裝在被測流體的管道中，產(chǎn)生與流量(流速)成比例的壓力差，供二次裝置進行流量顯示。二次裝置稱顯示儀表。它接收測量元件產(chǎn)生的差壓信號，并將其轉換為相應的流量進行顯示。標準孔板、噴嘴、文丘利噴嘴、文丘利管第11頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五1.差壓式流量計工作原理及流量基本公式第12頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五損失第13頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五臨界雷諾數(shù)第14頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五適用于可壓縮流體及不可壓縮流體第15頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五例題已知某節(jié)流裝置最大流量100t/h時，產(chǎn)生的差壓為40kPa。試求差壓計在10、20、30kPa時，分別流經(jīng)節(jié)流裝置的流量為多少t/h？。第16頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五解：因為流量與節(jié)流裝前后的差壓成正比，即有節(jié)流公式qX=k（△pX）1/2設qm=100t/h，△pm=40kPa。則由節(jié)流公式得△pX=10kPa時，q10=100*（10/40）1/2=50.0(t/h)△pX=20kPa時，q20=100*（20/40）1/2=70.7(t/h)△pX=30kPa時，q30=100*（30/40）1/2=86.6(t/h)答：略。第17頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五三、差壓式流量計的組成和標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置只適用于測量直徑大于50mm的圓形截面管道中的單相、均質流體的流量。要求流體充滿管道，在節(jié)流件前后一定距離內(nèi)不發(fā)生流體相變或析出雜質現(xiàn)象；流速小于音速；流動屬于非脈動流；流體在流過節(jié)流件前，其流束與管道軸線平行，不得有旋轉流。

第18頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五（一）標準節(jié)流件標準孔板可采用角接取壓、法蘭取壓第19頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五（一）標準節(jié)流件標準噴嘴采用角接取壓第20頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五(二)取壓裝置環(huán)形間隙環(huán)室引壓孔第21頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五（三）測量管段在節(jié)流件前后有一段足夠長的直管段前：標準節(jié)流裝置要求在節(jié)流件上游側1D長度處的管截面形成流體典型紊流流速分布的狀態(tài)后：節(jié)流件下游側的阻力件不影響流束的正常恢復。第22頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五四、節(jié)流裝置的設計和計算（1）設計命題已知管道內(nèi)徑及現(xiàn)場布置情況，已知流體的性質和工作參數(shù)，給出流量測量范圍，標準節(jié)流裝置。為此要進行以下幾個方面的工作：選擇節(jié)流件型式，選擇差壓計型式及量程范圍；計算確定節(jié)流件開孔尺寸，提出加工要求；建議節(jié)流件在管道上的安裝位置；估算流量測量誤差。第23頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五（2）校核計算已知管道內(nèi)徑及節(jié)流件開孔尺寸d、取壓方式、被測流體參數(shù)等必要條件，要求根據(jù)差壓值計算流量。第24頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五五、差壓式流量計的安裝1．節(jié)流件上下游側直管段長度的要求l1和l2取決于上下游阻力件的形式和β值。第25頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第26頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五本規(guī)程提供的α0值是在節(jié)流件前有很長直管段條件下得到的．但是，當保證括號外數(shù)值的直管段時不必附加任何誤差．若實際的直管段長度有一個大于括號內(nèi)的數(shù)值而小于括號外的數(shù)值時，需按“附加極限相對誤差為±0.5％”處理。

第27頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五2．節(jié)流件的安裝要求安裝節(jié)流件時必須注意它的方向性，不能裝反。例如孔板，安裝時必須使孔板的直角入口側迎向流體的流向。節(jié)流件安裝在管道中時，要保證其前端面與管道軸線垂直，偏差不超過10；還要保證其孔中心軸與管道同軸，不同心度不應超過0.015D(1/β-1)。

第28頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五標準節(jié)流裝置的配套儀表雙波紋管差壓計膜盒式差壓計差壓變送器第29頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五差壓計一般都裝有五只閥門，其中兩只作隔離閥，一只作平衡閥，打開平衡閥可檢查差壓計的零點，另兩只是用于沖洗信號管路和現(xiàn)場校驗差壓計第30頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五3．差壓計信號管路的安裝(1)測量液體流量的信號管路氣體收集器(2)測量蒸汽流量時的信號管路凝結容器(3)測量氣體流量時的信號管路集水器第31頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五六、差壓式流量計的使用1．概述2．差壓式流量計使用注意事項第32頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五補充：

一體化節(jié)流式流量計第33頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第三節(jié)超聲波流量計一、超聲波及其在檢測中的工作原理超聲波是指振動頻率大于20kHz以上的,其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。第34頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五二、超聲波檢測技術在流量測量中的應用優(yōu)點：大管徑流量測量儀表一臺儀表可適應多種管徑測量和多種流量范圍測量測量準確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響第35頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五超聲波流量計的測量原理超聲波在流動介質中傳播時，其傳播速度與在靜止介質中傳播速度不同，其變化量與介質流速有關。測得這一變化量就能求得介質的流速，進而求出流量。第36頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五順流：c+u逆流：c-u第37頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第38頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五順流：1-2，3-4逆流：2-3，1-4第39頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五四、相位差法第40頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五五、頻率差法第41頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第四節(jié)智能流量計差壓壓力溫度第42頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第五節(jié)其他流量計一、電磁流量計電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律研制出的一種測量導電液體體積流量的儀表。第43頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五p107第44頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五E＝C1BDv式中E-----感應電動勢，VB-----磁感應強度,TD----測量管內(nèi)徑，mv---平均流速，m/s。C1-----系數(shù)；E即流量信號，;

設液體的體積流量為

qv，則

E=Kqv式中K為儀表常數(shù)，K=4C1B/πD。第45頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五測量條件滿足：①磁場是均勻分布的恒定磁場；②被測流體的流速軸對稱分布；③被測液體是非磁性的；④被測液體的電導率均勻且各向同性。第46頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第47頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五2．基本結構第48頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五3．基本特點無可動部件和插入管道的阻流件，所以壓力損失極小，直管段要求低?？捎糜跍y量脈動流、雙相流以及灰漿等含固體顆粒的液體流量電磁流量計不受溫度、壓力、粘度等外界因素的影響準確度高電磁流量計的口徑范圍比其他品種流量儀表寬第49頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五被測流體必須是導電的，不能用于測量氣體、蒸汽、石油制品等被測介質溫度：普通橡膠襯里：-20—+60℃；高溫橡膠襯里：-20—+90℃聚四氟乙稀襯里：-30—+100℃；高溫型四氟乙稀襯里：-30—+180℃；第50頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五二、直接式質量流量計間接式質量流量計直接式質量流量計間接式:采用密度或溫度、壓力補償?shù)霓k法直接式:科里奧利質量流量計第51頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第52頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五特點：1)基于直接質量測量的原理2)可以測量多種液體和漿液，也可以用于多相流測量3)可以測量多種參數(shù)，包括溫度、密度、濃度等4)并不需要直管段整流5)測量更加精準，且不易毀壞第53頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五第六節(jié)流量計的檢定p109一、流量計的校驗方法直接測量法間接測量法第54頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五二、流量計校驗第55頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五渦輪流量計在流體作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，葉輪的轉動周期地改變磁電轉換器的磁阻值。檢測線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應電勢，即電脈沖信號第56頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五特點*高精確度*輸出脈沖頻率信號，適于總量計量及與計算機連接*結構緊湊輕巧，安裝維護方便Δ

難以長期保持校準特性，需要定期校驗。

Δ流體物性（密度、粘度）對儀表特性有較大影響。Δ傳感器上下游側需設置較長的直管段Δ對被測介質的清潔度要求較高第57頁，共66頁，2022年，5月20日，6點1分，星期五渦街流量計在流體中設置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門渦街，如圖1所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質來流的平均速度為U，旋渦發(fā)生體迎面寬度為d，有如下關系式

f=Sru/d

式中U1--旋渦發(fā)生體兩側平均流速，m/s；

Sr--斯特勞哈爾數(shù)；在一定ReD范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)第58頁，共66頁，20