第三章流量測量第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表流量測量技術(shù)和儀表的應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)生產(chǎn)過程能源計量一次能源（煤炭、原油、瓦斯氣、石油氣、天然氣）二次能源（電力、焦炭、煤氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及含能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等生物技術(shù)交通運(yùn)輸環(huán)保工程空氣污染(煙廢氣排放)、水污染

管道輸送

第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表流量檢測方法及儀表應(yīng)用容積法檢測流量（腰輪流量計）應(yīng)用動、靜壓能轉(zhuǎn)換原理檢測流量（差壓式流量計)應(yīng)用改變流通面積的方法檢測流量(轉(zhuǎn)子流量計)應(yīng)用電磁感應(yīng)原理檢測流量(電磁流量計)應(yīng)用超聲波檢測流量(超聲波流量計)本節(jié)主要內(nèi)容第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表流量檢測的基本概念瞬時流量－單位時間內(nèi)流體通過一定截面積的數(shù)量。體積流量－用流體的體積來表示（qv），單位為m3/h。質(zhì)量流量－用流量的質(zhì)量來表示（qm），單位為kg/h。累積流量一段時間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值累積體積流量流量計量－對在一定通道內(nèi)流動流體的流量進(jìn)行測量。累積質(zhì)量流量流量測量的任務(wù)：根據(jù)測量目的，被測流體的種類、狀態(tài)、測量場所等條件，研究各種相應(yīng)的測量方法，并保證流量值的正確傳遞。第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表體積流量的測量方法

（1）容積法： 在單位時間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對流動介質(zhì)連續(xù)不斷地進(jìn)行度量，以排出流體固定容積數(shù)來計算流量。 橢圓齒輪流量計、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計和刮板流量計。 受流體的流動狀態(tài)影響小，適用于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。

（2）速度法： 這種方法是先測出管道內(nèi)的平均流速，再乘以管道截面積求得流體的體積流量。較寬的使用條件，可用于各種工況下的流體的流量檢測，利用平均流速計算流量，管路條件的影響大，流動產(chǎn)生渦流以及截面上流速分布不對稱等都會給測量帶來誤差。

第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表

質(zhì)量流量的測量方法（1）直接法： 利用檢測元件，使輸出信號直接反映質(zhì)量流量。 利用孔板和定量泵組合實(shí)現(xiàn)的差壓式檢測方法； 利用同軸雙渦輪組合的角動量式檢測方法； 應(yīng)用麥納斯效應(yīng)的檢測方法 基于科里奧利力效應(yīng)的檢測方法。（2）間接法：用兩個檢測元件分別測出兩個相應(yīng)參數(shù)，通過運(yùn)算間接獲取流體的質(zhì)量流量。①ρqv2檢測元件和ρ檢測元件的組合；②qv檢測元件和ρ檢測元件的組合；③ρqv2檢測元件和qv檢測元件的組合。第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表應(yīng)用容積法檢測流量

單位時間內(nèi)所排出固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)

測量原理設(shè)：V0——計量室的容積n——轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)次數(shù)則排出的流體總量

根據(jù)轉(zhuǎn)子的形狀分為：橢圓齒輪流量計（液體型）腰輪流量計（氣體型和液體）刮板式流量計（液體型）第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表腰輪流量計測量原理腰形輪每轉(zhuǎn)動一周，就把轉(zhuǎn)子與殼體之間所構(gòu)成的具有一定容積的計量室流體的四倍體積，從流入口送到流出口。計量室體積腰輪轉(zhuǎn)速體積流量第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表腰輪流量計

腰輪流量計是一種容積式流量測量儀表，用以測量封閉管中流體的體積流量。就地顯示累積流量，并有遠(yuǎn)傳輸出接口，與相應(yīng)的光電式電脈沖轉(zhuǎn)換器和流量積算儀配套，可進(jìn)行遠(yuǎn)程測量，顯示和控制。精度高，重復(fù)性好，范圍度大，對流量計前后直管段要求不高。適用較高粘度流體，流體粘度變化對示值影響較小。適用無腐蝕性能的流體，如原油，石油制品(柴油，潤滑油等)。

腰輪流量計

第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表應(yīng)用動壓能和靜壓能轉(zhuǎn)換的原理檢測流量

節(jié)流元件附近流速和壓力分布情況

檢測原理當(dāng)流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小?；A(chǔ)：流體連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）。壓差影響因素：流量、節(jié)流裝形式、管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)（密度、粘度）第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表

流量基本方程式根據(jù)流體力學(xué)的伯努力方程和流體的連續(xù)性方程，可以推導(dǎo)出流量與壓差之間的流量方程式，即體積流量質(zhì)量流量

式中α——流量系數(shù)ε——流束膨脹系數(shù)A0——節(jié)流裝置的開孔截面積ρ——流體密度Δр——節(jié)流裝置前后實(shí)際測得的壓力差流量與壓力差的平方根成正比第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表差壓式流量計

測量對象：流體方面，單相、混相、潔凈、臟污；工作狀態(tài)：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫；管徑方面：從幾毫米到幾米；流動條件：亞音速流、臨界流、脈動流歷史悠久、技術(shù)成熟、應(yīng)用最廣泛。節(jié)流式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長，適應(yīng)能力強(qiáng)，幾乎能測量各種工況下的流量。差壓式流量計

孔板引壓管差壓計第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表差壓式流量計分類表

分類原則分類類型按產(chǎn)生差壓的作用原理分類1）節(jié)流式；2）動壓頭式；3）水力阻力式；4）離心式；5）動壓增益式；6）射流式按結(jié)構(gòu)形式分類1）標(biāo)準(zhǔn)孔板；2）標(biāo)準(zhǔn)噴嘴；3）經(jīng)典文丘里管；4）文丘里噴嘴；5）錐形入口孔板；6）1/4圓孔板；7）圓缺孔板；8）偏心孔板；9）楔形孔板；10）整體（內(nèi)藏）孔板；11）線性孔板；12）環(huán)形孔板；13）道爾管；14）羅洛斯管；15）彎管；16）可換孔板節(jié)流裝置；17）臨界流節(jié)流裝置按用途分類1）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置；2）低雷諾數(shù)節(jié)流裝置；3）臟污流節(jié)流裝置；4）低壓損節(jié)流裝置；5）小管徑節(jié)流裝置；6）寬范圍度節(jié)流裝置；7）臨界流節(jié)流裝置；第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表

差壓式流量計組成節(jié)流裝置：安裝于管道中產(chǎn)生差壓，節(jié)流件前后的差壓與流量成開方關(guān)系。引壓導(dǎo)管：取節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的差壓，傳送給差壓變送器。差壓變送器：產(chǎn)生的差壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號（4-20mA）。第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，適合大流量的測量標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)文丘里管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力損失比孔板小第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表環(huán)室取壓單獨(dú)鉆孔取壓法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)噴嘴取壓方式標(biāo)準(zhǔn)孔板的幾種取壓方式取壓方式第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表選用考慮要點(diǎn)

安裝條件方面

流件前后有必要直管段長度引壓管線

儀表性能方面

(1)精確度、重復(fù)性、線性度、流量范圍

⑵壓力損失流體特性方面

⑴流體物性參數(shù)的確定(2)流體的腐蝕、磨蝕、結(jié)垢、臟污等

環(huán)境條件方面第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四直接式質(zhì)量流量計

直接式質(zhì)量流量計的形式很多，有量熱式、角動量式，差壓式以及科氏力式等。下面介紹其中的一種——科里奧利質(zhì)量流量計，簡稱科氏力流量計。其測量原理是基于流體在振動管中流動時，將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧。力。如圖：

第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四質(zhì)量流量與扭角關(guān)系式中:θ為扭轉(zhuǎn)角；KS為扭轉(zhuǎn)數(shù)；ω為振動度；r為U形管徑?！鱰為檢測器發(fā)出脈沖的時間隔。第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四科氏質(zhì)量流量計的特點(diǎn)

科氏力質(zhì)量流量計的特點(diǎn)是：能夠直接測量質(zhì)量流量，不受流體性質(zhì)（密度、黏度等）的影響，測量精度高；不受管道內(nèi)流場影響，沒有上、下游直管段長度的要求。但它的阻力損失較大，零點(diǎn)不穩(wěn)定以及管路振動會影響測量精度。第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四漩渦流量計

漩渦流量計是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表。第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四漩渦流量計第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四漩渦流量計

當(dāng)兩漩渦列之間的距離h和同列的兩漩渦之間距離之比能滿足h/L＝0.281時，所產(chǎn)生的非對稱漩渦列才能達(dá)到穩(wěn)定。由圓柱漩渦發(fā)生體形成的卡門漩渦，其單列漩渦產(chǎn)生的頻率為：第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四漩渦流量計式中f－單列漩渦產(chǎn)生的頻率，Hz；

V－流體平均流速，m/s；

d－圓柱直徑，m；

St－斯特羅哈爾系數(shù)漩渦頻率的檢測方法有熱學(xué)法、電容法和差壓法等。第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四熱學(xué)法檢測漩渦頻率

1－空腔2－圓柱棒

3－導(dǎo)壓孔

4－鉑電阻絲

5－隔墻

第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表應(yīng)用改變流通面積的方法檢測流量

變面積式測量方法示意圖

檢測原理錐形管----由下往上逐漸擴(kuò)大管轉(zhuǎn)子----阻力件

組成當(dāng)流體自下而上流經(jīng)錐形管與轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形流通面積時，由于受到流體的沖擊，轉(zhuǎn)子便要向上運(yùn)動。

第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表

流量基本方程式設(shè)：作用在轉(zhuǎn)子上的力有轉(zhuǎn)子本身垂直向下的重力f1；流體對轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的垂直向上的浮力f2；流體作用在轉(zhuǎn)子上的向上沖力f3；則有當(dāng)轉(zhuǎn)子處于平衡時，則有

設(shè):A0為環(huán)隙流通面積，則轉(zhuǎn)子流量計的體積流量為

第二十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四流量檢測方法及儀表

轉(zhuǎn)子流量計指示值修正儀表出廠前標(biāo)度：20℃，0.10133MP液體------水氣體------空氣

液體流量的修正氣體流量的修正

修改量程