流量計培訓教材

1、流量計n一、概述及發(fā)展史一、概述及發(fā)展史n二、分類二、分類n三、設計安裝要求三、設計安裝要求n四、現(xiàn)場安裝實例四、現(xiàn)場安裝實例一、概述及發(fā)展史 流量計英文名稱是流量計英文名稱是flowmeterflowmeter，全國科學技，全國科學技術名詞審定委員會把它定義為：指示被測流量和術名詞審定委員會把它定義為：指示被測流量和（或）在選定的時間間隔內(nèi)流體總量的儀表。簡（或）在選定的時間間隔內(nèi)流體總量的儀表。簡單來說就是用于測量管道或明渠中流體流量的一單來說就是用于測量管道或明渠中流體流量的一種儀表，工程上常用單位種儀表，工程上常用單位m3/hm3/h，它可分為瞬時流，它可分為瞬時流量（量（Flow R

2、ate Flow Rate ）和累計流量（）和累計流量（Total Flow Total Flow ），），瞬時流量即單位時間內(nèi)過封閉管道或明渠有效截瞬時流量即單位時間內(nèi)過封閉管道或明渠有效截面的量，流過的物質可以是氣體、液體、固體；面的量，流過的物質可以是氣體、液體、固體；累計流量即為在某一段時間間隔內(nèi)（一天、一周累計流量即為在某一段時間間隔內(nèi)（一天、一周、一月、一年）流體流過封閉管道或明渠有效截、一月、一年）流體流過封閉管道或明渠有效截面的累計量。通過瞬時流量對時間積分亦可求得面的累計量。通過瞬時流量對時間積分亦可求得累計流量，所以瞬時流量計和累計流量計之間也累計流量，所以瞬時流量計和累計

3、流量計之間也是可以相互轉化的。是可以相互轉化的。 流量計的最早專利是在流量計的最早專利是在1886年一個美國人發(fā)布的，在年一個美國人發(fā)布的，在1914年年專利認為專利認為TUF的流量和頻率是有的流量和頻率是有關系的，第一臺關系的，第一臺TUF是是1938年開年開發(fā)的，用于測量飛機發(fā)的，用于測量飛機 燃油，一直燃油，一直應用到二戰(zhàn)結束，一種響應更快應用到二戰(zhàn)結束，一種響應更快的流量計誕生了，它能更廣泛的的流量計誕生了，它能更廣泛的應用在石油，化工，科研，國防應用在石油，化工，科研，國防等領域。等領域。1738年瑞士著名的物理年瑞士著名的物理學家丹尼爾，伯努利以伯努利方學家丹尼爾，伯努利以伯努利方

4、程為基礎，利用了差壓法測量了程為基礎，利用了差壓法測量了水流量，他發(fā)明了最早的，流量水流量，他發(fā)明了最早的，流量測量工具。測量工具。 1886年，美國人赫謝年，美國人赫謝爾應用文丘里管制成了測量說流爾應用文丘里管制成了測量說流量的的實用測量裝置。量的的實用測量裝置。19101910年時，美國人開年時，美國人開始了槽式流量計的研究始了槽式流量計的研究工作，這種流量計是用工作，這種流量計是用來測量明溝中水流量的。來測量明溝中水流量的。19221922年，帕歇爾將水槽年，帕歇爾將水槽測量改革為帕歇爾水槽。測量改革為帕歇爾水槽。19551955才有了應用聲循環(huán)才有了應用聲循環(huán)法的馬克森流量計的問法的馬

5、克森流量計的問世，用于測量航空燃料世，用于測量航空燃料的流量。的流量。19451945年，科林年，科林用交變磁場成功的測量用交變磁場成功的測量了血液流動的情況。了血液流動的情況。n 20世紀的世紀的60年代以后年代以后，測量儀表開始向精，測量儀表開始向精密化、小型化等方向密化、小型化等方向發(fā)展。隨著集成電路發(fā)展。隨著集成電路技術的迅速發(fā)展，具技術的迅速發(fā)展，具有鎖相環(huán)路技術的超有鎖相環(huán)路技術的超聲（波）流量計也得聲（波）流量計也得到了普遍應用，微型到了普遍應用，微型計算機的廣泛應用，計算機的廣泛應用，進一步提高了流量測進一步提高了流量測量的能力，如激光多量的能力，如激光多普勒流速計應用微型普勒

6、流速計應用微型計算機后，可處理較計算機后，可處理較為復雜的信號。為復雜的信號。 二、流量計的分類 測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或流量表流量計是工業(yè)測量中重要的儀表流量表流量計是工業(yè)測量中重要的儀表之一隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對流量測量之一隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對流量測量的準確度和范圍的要求越來越高，流量測的準確度和范圍的要求越來越高，流量測量技術日新月異為了適應各種用途，各量技術日新月異為了適應各種用途，各種類型的流量計相繼問世。目前已投入使種類型的流量計相繼問世。目前已投入使用的流量計已超過用的流量計已超過100種。從不同的角度出種。從不同的角度出發(fā)，流量計有不同

7、的分類方法。常用的分發(fā)，流量計有不同的分類方法。常用的分類方法有兩種，一是按流量計采用的測量類方法有兩種，一是按流量計采用的測量原理進行歸納分類：二是按流量計的結構原理進行歸納分類：二是按流量計的結構原理進行分類。原理進行分類。一、按測量原理分類一、按測量原理分類(1)(1)力學原理：屬于此類原理的儀表有利用伯努利定力學原理：屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉子式；利用動量定理的沖量式、理的差壓式、轉子式；利用動量定理的沖量式、可動管式；利用牛頓第二定律的直接質量式；利可動管式；利用牛頓第二定律的直接質量式；利用流體動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪用流體動量原理的靶式；利用角動

8、量定理的渦輪式；利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式；利用式；利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式；利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。等。 2)2)電學原理：用于此類原理的儀表有電電學原理：用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應變電磁式、差動電容式、電感式、應變電阻式等。阻式等。(3)(3)聲學原理：利用聲學原理進行流量測聲學原理：利用聲學原理進行流量測量的有超聲波式聲學式量的有超聲波式聲學式( (沖擊波式?jīng)_擊波式) )等。等。(4)(4)熱學原理：利用熱學原理測量流量的熱學原理：利用熱學原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱

9、式有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。等。(5)(5)光學原理：激光式、光電式等是光學原理：激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。屬于此類原理的儀表。(6)(6)原于物理原理：核磁共振式、核原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是屬于此類原理的儀表幅射式等是屬于此類原理的儀表(7)(7)其它原理：有標記原理其它原理：有標記原理( (示蹤原示蹤原理、核磁共振原理理、核磁共振原理) )、相關原理等、相關原理等。二、按流量計結構原理分類二、按流量計結構原理分類 按當前流量計產(chǎn)品的實際情按當前流量計產(chǎn)品的實際情況，根據(jù)流量計的結構原理，大致況，根據(jù)流量計的結構原理，大致上可歸納為以下幾種類型：上可歸納為

10、以下幾種類型：1 1容積式流量計容積式流量計 容積式流量計相當于一個標準容積的容器，容積式流量計相當于一個標準容積的容器，它接連不斷地對流動介質進行度量。流量越大，它接連不斷地對流動介質進行度量。流量越大，度量的次數(shù)越多，輸出的頻率越高。容積式流量度量的次數(shù)越多，輸出的頻率越高。容積式流量計的原理比較簡單，適于測量高粘度、低雷諾數(shù)計的原理比較簡單，適于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。根據(jù)回轉體形狀不同，目前生產(chǎn)的產(chǎn)品的流體。根據(jù)回轉體形狀不同，目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分：適于測量液體流量的橢圓齒輪流量計、腰輪分：適于測量液體流量的橢圓齒輪流量計、腰輪流量計流量計( (羅茨流量計羅茨流量計) )、旋轉活塞和刮

11、板式流量計、旋轉活塞和刮板式流量計；適于測量氣體流量的伺服式容積流量計、皮膜；適于測量氣體流量的伺服式容積流量計、皮膜式和轉簡流量計等式和轉簡流量計等2 2葉輪式流量計葉輪式流量計 葉輪式流量計的工作原理是將葉輪置于被測葉輪式流量計的工作原理是將葉輪置于被測流體中，受流體流動的沖擊而旋轉，以葉輪旋轉流體中，受流體流動的沖擊而旋轉，以葉輪旋轉的快慢來反映流量的大小。典型的葉輪式流量計的快慢來反映流量的大小。典型的葉輪式流量計是水表和渦輪流量計，其結構可以是機械傳動輸是水表和渦輪流量計，其結構可以是機械傳動輸出式或電脈沖輸出式。一般機械式傳動輸出的水出式或電脈沖輸出式。一般機械式傳動輸出的水表準確

12、度較低，誤差約表準確度較低，誤差約2 2，但結構簡單，造價，但結構簡單，造價低，國內(nèi)已批量生產(chǎn)，并標準化、通用化和系列低，國內(nèi)已批量生產(chǎn)，并標準化、通用化和系列化。電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準確度較高化。電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準確度較高，一般誤差為，一般誤差為0 02 2一一0 05 5。3 3差壓式流量計差壓式流量計( (變壓降式流量計變壓降式流量計) ) 差壓式流量計由一次裝置和二次裝置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)生與流量管道中，產(chǎn)生與流量( (流速流速) )成比例的壓力差，供

13、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。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差壓流量計的一次裝置常相應的流量進行顯示差壓流量計的一次裝置常為節(jié)流裝置或動壓測定裝置為節(jié)流裝置或動壓測定裝置( (皮托管、均速管等皮托管、均速管等) )。二次裝置為各種機械式、電子式、組合式差壓。二次裝置為各種機械式、電子式、組合式差壓計配以流量顯示儀表差壓計的差壓敏感元件多計配以流量顯示儀表差壓計的差壓敏感元件多為彈性元件。由于差壓和流量呈平方根關系，故為彈性元件。由于差壓和流量呈平方根關

14、系，故流量顯示儀表都配有開平方裝置，以使流量刻度流量顯示儀表都配有開平方裝置，以使流量刻度線性化。線性化。 多數(shù)儀表還設有流量積算裝置，以顯示累積多數(shù)儀表還設有流量積算裝置，以顯示累積流量，以便經(jīng)濟核算。這種利用差壓測量流量的流量，以便經(jīng)濟核算。這種利用差壓測量流量的方法歷史悠久，比較成熟，世界各國一般都用在方法歷史悠久，比較成熟，世界各國一般都用在比較重要的場合，約占各種流量測量方式的比較重要的場合，約占各種流量測量方式的7070。 差壓范圍的選擇應根據(jù)計算，一般情況下根差壓范圍的選擇應根據(jù)計算，一般情況下根據(jù)流體工作壓力高低不同宜選：據(jù)流體工作壓力高低不同宜選： 低差壓：低差壓：6kPa，

15、10 kPa 中差壓：中差壓：16 kPa，25 kPa 高差壓：高差壓：30 kPa，60 kPa4 4變面積式流量計變面積式流量計( (等壓降式流量計等壓降式流量計) ) 放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動的流體的作用力而移動。當此作用力與而上流動的流體的作用力而移動。當此作用力與浮子的浮子的“顯示重量顯示重量”( (浮子本身的重量減去它所受浮子本身的重量減去它所受流體的浮力流體的浮力) )相平衡時，俘子即靜止。浮子靜止的相平衡時，俘子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。由于流量計的通流高度可作為流量大小的量度。由于流量計的通流截面

16、積隨浮子高度不同而異，而浮子穩(wěn)定不動時截面積隨浮子高度不同而異，而浮子穩(wěn)定不動時上下部分的壓力差相等，因此該型流量計稱變面上下部分的壓力差相等，因此該型流量計稱變面積式流量計或等壓降式流量計。該式流量計的典積式流量計或等壓降式流量計。該式流量計的典型儀表是轉子型儀表是轉子( (浮子浮子) )流量計。流量計。5 5動量式流量計動量式流量計 利用測量流體的動量來反映流量大小的流量利用測量流體的動量來反映流量大小的流量計稱動量式流量計由于流動流體的動量計稱動量式流量計由于流動流體的動量P P與流體與流體的密度的密度 及流速及流速v v的平方成正比，的平方成正比，即即p v2p v2，當通流截面確定時

17、，當通流截面確定時，v v與容積流量與容積流量Q Q成正比，故成正比，故p p Q2Q2。設比例系數(shù)為。設比例系數(shù)為A A，則，則Q QA A 因此，測得因此，測得P P，即，即可反映流量可反映流量Q Q這種型式的流量計，大多利用檢測這種型式的流量計，大多利用檢測元件把動量轉換為壓力、位移或力等，然后測量元件把動量轉換為壓力、位移或力等，然后測量流量。這種流量計的典型儀表是靶式和轉動翼板流量。這種流量計的典型儀表是靶式和轉動翼板式流量計。式流量計。6 6沖量式流量計沖量式流量計 利用沖量定理測量流量的流量計稱沖量式流利用沖量定理測量流量的流量計稱沖量式流量計，多用于測量顆粒狀固體介質的流量，還

18、用量計，多用于測量顆粒狀固體介質的流量，還用來測泥漿、結晶型液體和研磨料等的流量。流量來測泥漿、結晶型液體和研磨料等的流量。流量測量范圍從每小時幾公斤到近萬噸。典型的儀表測量范圍從每小時幾公斤到近萬噸。典型的儀表是水平分力式?jīng)_量流量計，其測量原理是當被測是水平分力式?jīng)_量流量計，其測量原理是當被測介質從一定高度介質從一定高度h h自由下落到有傾斜角自由下落到有傾斜角 的檢測的檢測板上產(chǎn)生一個沖力，沖力的水平分力馬質量流量板上產(chǎn)生一個沖力，沖力的水平分力馬質量流量成正比，故測量這個水平分力即可反映質量流量成正比，故測量這個水平分力即可反映質量流量的大小。按信號的大小。按信號( (九九) )的檢測方

19、式，該型流量計分的檢測方式，該型流量計分位移檢測型和直接測力型。位移檢測型和直接測力型。7 7電磁流量計電磁流量計 電磁流量計是應用導電體在磁場中運動產(chǎn)生電磁流量計是應用導電體在磁場中運動產(chǎn)生感應電動勢，而感應電動勢又和流量大小成正比感應電動勢，而感應電動勢又和流量大小成正比，通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的，通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測。其測量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測量水、礦漿等介質的流量?？蓽y最大管徑達量水、礦漿等介質的流量?？蓽y最大管徑達2m2m，而且壓損極小。但導電率低的介質，如氣體、蒸而且壓損極小。但導電率低的介

20、質，如氣體、蒸汽等則不能應用。汽等則不能應用。 電磁流量計造價較高，且信號易受外磁場干電磁流量計造價較高，且信號易受外磁場干擾，影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應用。為此擾，影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應用。為此，產(chǎn)品在不斷改進更新，向微機化發(fā)展，產(chǎn)品在不斷改進更新，向微機化發(fā)展8 8超聲波流量計超聲波流量計 超聲波流量計是基于超聲波在流動介質中傳超聲波流量計是基于超聲波在流動介質中傳播的速度等于被測介質的平均流速和聲波本身速播的速度等于被測介質的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設計的。它也是由測流速來度的幾何和的原理而設計的。它也是由測流速來反映流量大小的。超聲波流量計雖然在反映流量大小的

21、。超聲波流量計雖然在7070年代才年代才出現(xiàn)，但由于它可以制成非接觸型式，并可與超出現(xiàn)，但由于它可以制成非接觸型式，并可與超聲波水位計聯(lián)動進行開口流量測量，對流體又不聲波水位計聯(lián)動進行開口流量測量，對流體又不產(chǎn)生擾動和阻力，所以很受歡迎，是一種很有發(fā)產(chǎn)生擾動和阻力，所以很受歡迎，是一種很有發(fā)展前途的流量計。展前途的流量計。 利用多普勒效應制造的超聲多普勒流量計近利用多普勒效應制造的超聲多普勒流量計近年來得到廣泛的關注，被認為是非接觸測量雙相年來得到廣泛的關注，被認為是非接觸測量雙相流的理想儀表。流的理想儀表。9 9流體振蕩式流量計流體振蕩式流量計 流體振蕩式流量計是利用流體在特定流道條流體振蕩

22、式流量計是利用流體在特定流道條件下流動時將產(chǎn)生振蕩，且振蕩的頻率與流速成件下流動時將產(chǎn)生振蕩，且振蕩的頻率與流速成比例這一原理設計的當通流截面一定時，流速比例這一原理設計的當通流截面一定時，流速與導容積流量成正比。因此，測量振蕩頻率即可與導容積流量成正比。因此，測量振蕩頻率即可測得流量這種流量計是測得流量這種流量計是7070年代開發(fā)和發(fā)展起來年代開發(fā)和發(fā)展起來的由于它兼有無轉動部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)的由于它兼有無轉動部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點，很有發(fā)展前途。目前典型的產(chǎn)品有渦街流量點，很有發(fā)展前途。目前典型的產(chǎn)品有渦街流量計、旋進旋渦流量計計、旋進旋渦流量計。1010質量流量計質量流量計 由于流

23、體的容積受溫度、壓力等參數(shù)的影響由于流體的容積受溫度、壓力等參數(shù)的影響，用容積流量表示流量大小時需給出介質的參數(shù)，用容積流量表示流量大小時需給出介質的參數(shù)。在介質參數(shù)不斷變化的情況下，往往難以達到。在介質參數(shù)不斷變化的情況下，往往難以達到這一要求，而造成儀表顯示值失真。因此，質量這一要求，而造成儀表顯示值失真。因此，質量流量計就得到廣泛的應用和重視。質量流量計分流量計就得到廣泛的應用和重視。質量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質量流量計利用與直接式和間接式兩種。直接式質量流量計利用與質量流量直接有關的原理進行測量，目前常用的質量流量直接有關的原理進行測量，目前常用的有量熱式、角動量式、振動陀

24、螺式、馬格努斯效有量熱式、角動量式、振動陀螺式、馬格努斯效應式和科里奧利力式等質量流量計。間接式質量應式和科里奧利力式等質量流量計。間接式質量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質量流量的。流量的。三、設計安裝要求n1、直管段直管段 流量計安裝在管道上，指管道的長度。流量計安裝在管道上，指管道的長度。 有些直管段是現(xiàn)場現(xiàn)有的管段上安裝流量計，這有些直管段是現(xiàn)場現(xiàn)有的管段上安裝流量計，這樣的話就要考慮流量計在這個管段上的安裝點。樣的話就要考慮流量計在這個管段上的安裝點。要確保前后管段要有一定距離才能達到穩(wěn)流才能要確保前后管段要有一定距離才能達到穩(wěn)流才能

25、讓流量測量更準確。讓流量測量更準確。 有些直管段也可以在流量計本體上做一些預留，有些直管段也可以在流量計本體上做一些預留，到現(xiàn)場后在對接到管道上。到現(xiàn)場后在對接到管道上。 nGB 500932002自自 動動 化化 儀儀 表表 工工 程程 施施 工工 及驗及驗 收收 規(guī)規(guī) 范中對流量計上下游直管段范中對流量計上下游直管段的通常要求如下（若儀表有要求，按儀表的通常要求如下（若儀表有要求，按儀表條件確定直管段長度）：條件確定直管段長度）：n轉子流量計，上游不小于轉子流量計，上游不小于 05 倍管徑，下倍管徑，下游無要求；游無要求；靶式流量計，上游不小于靶式流量計，上游不小于 5 倍管徑，下游倍管徑

26、，下游不小于不小于3 倍管徑；倍管徑；n渦輪流量計，上游不小于渦輪流量計，上游不小于 520 倍管徑，倍管徑，下游不小于下游不小于310 倍管徑；倍管徑；渦街流量計，上游不小于渦街流量計，上游不小于 1040 倍管徑，倍管徑，下游不小于下游不小于5 倍管徑；倍管徑；電磁流量計，上游不小于電磁流量計，上游不小于 510 倍管徑，倍管徑，下游不小于下游不小于05 倍管徑；倍管徑；超聲波流量計，上游不小于超聲波流量計，上游不小于 1050 倍管徑倍管徑，下游不小于，下游不小于5 倍管徑；倍管徑；n容積式流量計，無要求；容積式流量計，無要求；孔板，上游不小于孔板，上游不小于 580 倍管徑，下游不倍管

27、徑，下游不小于小于28 倍管徑；倍管徑；噴嘴，上游不小于噴嘴，上游不小于 580 倍管徑，下游不倍管徑，下游不小于小于4 倍管徑；倍管徑；文丘里管、彎管、楔形管，上游不小于文丘里管、彎管、楔形管，上游不小于 530 倍管徑，下游不小于倍管徑，下游不小于4 倍管徑；倍管徑；均速管，上游不小于均速管，上游不小于 325 倍管徑，下游倍管徑，下游不小于不小于24 倍管徑。倍管徑。 n2、選用及設計要求選用及設計要求 2. 1差壓式流量計差壓式流量計差壓范圍的選擇差壓范圍的選擇差壓范圍的選擇應根據(jù)計算，一般情況差壓范圍的選擇應根據(jù)計算，一般情況下根據(jù)流體工作壓力高低不同宜選：下根據(jù)流體工作壓力高低不同

28、宜選：低差壓：低差壓：6kPa，10 kPa中差壓：中差壓：16 kPa，25 kPa高差壓：高差壓：30 kPa，60 kPan 2. 2可變面積式流量計可變面積式流量計(轉子流量計轉子流量計) 當要求精度不優(yōu)于當要求精度不優(yōu)于1.50%，量程比，量程比不大于不大于10：1時，可選用轉子流量計。時，可選用轉子流量計。 轉子流量計要求垂直安裝，傾斜度不轉子流量計要求垂直安裝，傾斜度不大于大于5;安裝位置應振動較小，易于觀察安裝位置應振動較小，易于觀察和維護和維護;對臟污介質，必須在流量計的進口對臟污介質，必須在流量計的進口處加裝處加裝過濾器過濾器。n 2.3旋渦流量計旋渦流量計 潔凈氣體、蒸汽和液體的大中流量測潔凈氣體、蒸汽和液體的大中流量測量，可選用旋渦流量計量，可選用旋渦流量計 低速流體及粘度大的液體，不宜選用低速流體及粘度大的液體，不宜選用旋渦流量計測量，粘度太高會降低流量計旋渦流量計測量，粘度太高會降低流量計對小流量測量的能力。對小流量測量的能力。 管子振動或泵出口也不宜選用旋渦流管子振動或泵出口也不宜選用旋渦流量