张胜凯_流量测量仪表综述

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1、流量测量仪表 张胜凯 第一节 流量测量的主要方法和分类 第二节 差压式流量计 第三节 电磁流量计 第四节 涡街流量计 第五节 其它流量计 主要内容 类类 别别工作原理仪仪表名称 可测测流体 种类类 适用管径 mm 测测量精度 安装要求、特点 体 积积 流 量 计计 差 流 压压 量 式 计计 流体流过过通管 道中的阻力件 时产时产 生的压压 力差与流量之 间间有确定关系 ，通过测过测 量差 压值压值 求得流量 节节 流 式 孔板 液、气、 蒸汽 501000 12 需直管段，压损压损 大 喷喷嘴50500需直管段，压损压损 中等 文丘里管1001200需直管段，压损压损 小 均速管 液、气、

2、蒸汽 2590001需直管段，压损压损 小 转转子流量计计液、气41502垂直安装 靶式流量计计 液、气、 蒸汽 1520014需直管段， 弯管流量计计液、气0.55需直管段，无压损压损 容 流 积积 量 式 计计 直接对仪对仪 表排 出的定量流体 计计数确定流量 椭椭园齿轮齿轮 流量计计液 10400 0.20.5无直管段要求，需装过滤过滤 器 ，压损压损 中等 腰轮轮流量计计液、气 刮板流量计计液0.2无直管段要求，压损压损 小 流量测量仪表 温度、压压力补偿补偿 0.5 液 、 气 体积积流量经经密度补偿补偿 同时测时测体 积积流量和 流体密度来 计计算质质量 流量 间间 接 式 0.1

3、5 液 、 气 科氏质质量流量计计 0.2 2 固 体 粉 料 冲量式质质量流量计计 1气热热式质质量流量计计 直接检测检测 与质质量流 量成比例的 量来质质量 流量 直 接 式 需直管段，无压压 损损 110液超声波流量计计 直管段要求不高 ，无压损压损 0.5 1.5 62000 导导 电电 液 体 电电磁流量计计 需直管段 0.5 1 150 1000 液 、 气 涡涡街流量计计 需直管段，装过过 滤滤器 0.1 0.5 4600 液 、 气 涡轮涡轮流量计计 通过测过测量 管道截面上 流体平均流 速来测测量 流量 速流 度量 式计计 质 量 流 量 计 体 积 流 量 计 流量测量仪表

4、 容积式流量计，它们的基本组成部分是差不多的，既测 量部分、密封联轴器、调速器、显示部分和发讯部分。 1、测量部分这是流量计本体部分，它包括转子及壳体和 盖板组成的计量腔。在流体的作用下转子不断的转动， 其转速与流经的流体体积成正比。 2、密封联轴器转子的转速需要传输出去，在传送时，既 要保证流体不外漏，又不能阻力太大。通常有两种联轴 器，一是磁性密封联轴器，另一种是机械密封联轴器。 因为磁耦合不存在泄露问题，所以一般都采用磁性密封 联轴器。 流量测量仪表 3、调速器转子转速很快，所以需要用齿轮组将其速度减 下来，以满足读数和发讯需要。 4、显示部分这是流量计的读数部分，通常有指针指示和 记数

5、器记数两种。 5、发讯部分发讯部分是将被测介质流量信号转换成输出 脉冲，以便远传。脉冲可以是电压，也可以是电流脉冲 。但若流量计仅就地使用，就没有这一部分。 常用类型：椭圆齿轮流量计，罗茨流量计（又叫腰 轮流量计，分4转子的和两个转子的），旋转活塞式流量 计，刮板流量计。 流量测量仪表 流量：单位时间内流经管道某截面的流体的数量，是 瞬时流量； 累积流量：在某一段时间内流过流体的总和，称为 总量或累积流量。 体积流量： 以体积表示的瞬时流量用qv 表示，单位为m3/s 以体积表示的累积流量用Qv 表示，单位为m3 第一节 流量测量的主要方法和分类 质量流量： 以质量表示的瞬时流量用 qm 表示

6、，单位为 kg/s 以质量表示的累积流量用 Qm 表示，单位为 kg 标态下的体积流量: 工程上通常把工作状态下测得的体积流量换算成标准状态 （温度为20，压力为一个标准大气压）下的体积流量。 第一节 流量测量的主要方法和分类 v流量的累计计算是由流量积算 器完成的，它的作用原理是把反映 瞬时流量大小的输入信号转换成与 该输入信号成正比的脉冲频率信号 ，然后再对该脉冲频率信号进行计 数，用该计数值表示所流过的流体 总量。 第一节 流量测量的主要方法和分类 就测量原理而言，可分直接测量法和间接测量法2类: 直接测量法可直接测量出管道中的体积/质量流量； 间接测量法则是通过测量出流体的(平均)流速

7、，结合 管道的截面积、流体的密度及工作状态等参数计算。 v 除了椭圆齿轮流量计、科里奥利力质量流量计之外， 其它均基于间接法来流量测量。 第一节 流量测量的主要方法和分类 标准孔板 l差压式(节流式)流量计，是最成熟、最常用的方法之一。 l流束收缩使流速加快、静压力降低，在阻力件前后产生较 大的压差(节流现象)。 l压差流速流体的流量。 阻力件=节流件 第二节 差压式流量计 vv节流过程节流过程: :流体流过节流件使流束收缩造成压力变化的过程流体流过节流件使流束收缩造成压力变化的过程 。 vv作为流量检测用的节流件有标准的和特殊的两种。作为流量检测用的节流件有标准的和特殊的两种。 vv标准节流

8、件包括标准节流件包括标准孔板标准孔板、标准喷嘴标准喷嘴和和标准文丘里管标准文丘里管。 vv标准节流件，按标准设计制造；特殊的标准节流件，按标准设计制造；特殊的用实验方法单独标定用实验方法单独标定 。 (a) 标准孔板 (b) 喷嘴 (c) 文丘里管 相比而言，标准孔板制作最简单，使用也最广泛以下只介绍标准孔板 第二节 差压式流量计 123 节流 原理 流动流体的能量有两种形式：静压能和动能。这两 种形式的能量在一定条件下是可以相互转化的。 流速 静压 节流装置前后压差 P流量 第二节 差压式流量计 p=kq2 节流装置包括节流件、取压装置和前后直管段。 标准节流装置：标准化，前后直管段符合规定

9、要求。 标准孔板，要求： ld/D 应在0.20.8之间 ld不小于12.5mm l直孔厚度h应在0.005D到0.02D之间 l孔板的总厚度H应在h和0.05D之间 l圆锥面的斜角应在3045之间 标准喷嘴和标准文丘里管的结构参数的规 定也可以查阅相关的设计手册。 有手册可 查，不要 求记 dD H h a 第二节 差压式流量计 国家规定标准的取压方式有角接取压、法兰取压和径距 取压(DD/2取压)。 角接取压： 环隙取压 单独钻孔取压 夹持环 流体 两个取压口分别位于孔板上下端面与管壁的夹角处 ；取压口可以是环隙取压口和单独钻孔取压口。 环隙取压利用左右对称的两个环室把孔板 夹在中间，再利

10、用导压管把孔板上下游的 压力分别引出。 当采用单独钻孔取压时，取压口的轴线应 尽可能以90与管道轴线相交。 第二节 差压式流量计 环隙取压由于环室的均压作用，测量精度高，但加工制造和 安装要求严格。当管径D500mm时，一般采用单独钻孔取压 。 原理： 应用广泛，但如使用不当会出现很大的测量误差，甚至高 达1020。在安装使用过程中应充分注意，并予以解决。 流体在管道中正常 流动（v、p） 节流件使流束收缩，流速 增大，压力降低 节流件前后出现“压差”“压差”与流量有关 再采用差压变送器，将差压信号转换为统一的标准信号，便 于显示及控制。 节流装置引压管 差压变送器 显示仪表/控 制器 p D

11、 o I p D v q 第二节 差压式流量计 差压式流量计的使用特点 具有结构简单、安装方便的特点，适于大流量的测量； 孔板测量的压损大，当不允许有较大的管道压损时，便 不宜采用； 标准喷嘴和文丘里管的压损较孔板为小，但结构比较复 杂，不易加工； 标准节流装置仅适于管道D大于50mm，雷诺数在104105 以上的流体； 第二节 差压式流量计 差压式流量计的使用要求 流体应当清洁，充满全部管道，不发生相变； 为保证流体在节流装置前后为稳定的流动状态，在节流 装置的上、下游必须配置一定长度的直管段； 节流装置经过长时间的使用，会因物理磨损或化学腐蚀 ，造成几何形状和尺寸的变化，从而引起测量误差，

12、因 此需及时检查、维修和更换。 第二节 差压式流量计 节流式流量计误差产生的原因： 实际工况与设计要求不符，如：温度、压力等参数发生变 化，则会造成较大的误差。为了消除这种误差，必须按新 工艺重新设计计算加以必要的修正。 节流装置安装不正确，特别要注意安装方向。 在使用中，要保持节流装置的清洁。在节流装置处防止有 沉淀、结焦、堵塞等现象。 节流装置的磨损。应注意日常检查、维修，必要时应换用 新的孔板。 导压管安装不正确，或有诸塞、渗漏现象。 第二节 差压式流量计 52、流体在管道中流动产生的阻力与流体的平均流速的( )成正比。 A一次方 B 二次方 C 三次方 D四次方 53、标准节流装置不适

13、用于测量管径小于( )的流体。 A 150 B 100 C 80 D50 55、节流装置不论在管道的什么位置，必须安装在直管段 上，应尽量避免任何局部阻力对( )的影响。 A流量 B流动方向 C流束 D温度 D C 56、标准孔板在安装时，如果锐面正对着流体来的方向， 其测量结果将( )。 A偏大 B偏小 C正常 D可能偏大，也可能偏小 C B 习题 5、在孔板流量测量的调节系统中孔板为什么装在调节阀的 前面？ 答：由于液体经调节阀降压后易产生汽化，从而形成汽液 两相共存，而孔板测量的条件要求流体是连续单相的，不 得有两相共存，所以孔板要装在调节阀前面。 习题 4、下列属于标准孔板的取压方式的

14、是（ ）。 A角接取压 B 径距取压 C 理论取压 D法兰取压 13、标准孔板用于测量管道中（ ）的流量 A气体 B胶状体 C蒸汽 D液体 ABD ACD 17、标准节流装置包括（ ）。 A孔板 B喷嘴 C V形锥 D文丘里管 ABD 多选题： 8、下列差压式流量计安装措施正确的是（ ）。 A必须保证节流件开孔与管道同心 B导压管尽量按最短距离敷设在350m之间 C测量气体流量时，差压式流量计最好安装在低于节流装置处 D测量液体流量时，差压式流量计最好安装在低于节流装置处 ABD 习题 18、利用标准节流装置测量流量时，必须满足的条件有（ ）。 A流体充满管道 B流体流经节流装置时不发生相变

15、C流体必须是单向均质的D流体流经节流装置时流速大于声速 ABC 68、标准节流装置的取压方式主要有（ ）。 A损失取压 B法兰取压 C理论取压 D角接取压 BD 90、节流式流量计由（ ）组成。 A节流装置 B压差信号管道 C差压计 D放大器 ABC 96、标准节流装置适用于（ ）。 A截面形状任意的管道 B截面形状为圆形的管道 C流体充满管道 D单相流体 BCD 习题 标准节流装置的形式有多样，主要有（ ）。 A偏心孔板 B 长径喷嘴 C文丘里管 D喷嘴 ABD 答：用节流装置测流量时，目前用得最多的取压方法是角 接取压法，其次是法兰取压法。因为角接取压法容易实现 环室取压，所以测量精度比较

16、高。法兰取压法结构比较简 单，易于装配，计算也方便，但精度不如角接取压法高。 径距取压法和理论取压法由于下游取压点均在流束的最小 截面区域内，而流束的最小截面是随流量而变的，在流量 测量范围内，流量系数不是常数，而且又难于采用环室取 压法，因而应用比较少。 论述题：2、试述角接取压法、 法兰取压法、径距取压 法和理论取压法的特点。 习题 计算题：4、有一台节流式差压流量表，其刻度上限为 320t/h，差压上限为80kPa，问：(1)当仪表流量测量值在 80t/h时，相应的差压是多少？(2)若差压为40kPa时，相应 的流量为多少？ 解：根据流量方程p= kq2 , ,知：p/pmax= q2/q2max 所以:p= q2/q2max * pmax ,q