卓越班現(xiàn)代檢測第9章

1、第第9章章 流量檢測流量檢測適配教材現(xiàn)代檢測技術(shù)及應(yīng)用李現(xiàn)明主編，高等教育出版社2012年第1版引語引語n流量檢測與溫度檢測、壓力檢測、物位檢測并稱為過程檢測四大參數(shù)。n在這四大參數(shù)中，流量檢測最為復(fù)雜在這四大參數(shù)中，流量檢測最為復(fù)雜。n這是由流體物性的復(fù)雜性和流動狀態(tài)的復(fù)雜性所決定的。n針對特定被測對象選擇流量測量方法和儀表，即使長期從事流量測量的人員，有時也頗費斟酌。9.1 常用流量檢測方法常用流量檢測方法n9.1.1 流量的基本概念n1 體積流量體積流量 單位時間內(nèi)通過某截面的流體的體積，稱之為體積流量。 可用下式表示 ：體積流量，單位為m3/s; ： 截面積； ： 截面A中某一微元面積

2、dA上的流速vAqvdAvqAv在一段時間內(nèi)流過截面A的流體體積的總量，稱為累積體積流量累積體積流量 21vtVq dtt由于氣體具有壓縮性，不同溫度、壓力條件下同樣的氣體體積流量，其內(nèi)涵是不同的，缺乏可比性。因此，人們常將各種實際工況條件下的體積流量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)工況下的體積流量，以便使氣體流量有一個統(tǒng)一的衡量尺度。 NvNvNTPqqP TT，P：實際工況下的溫度、壓力；TN，PN：標(biāo)準(zhǔn)條件下的溫度、壓力，TN =293K，PN =0.101MPa。n 2 2 質(zhì)量流量質(zhì)量流量n 單位時間內(nèi)通過某截面的流體的質(zhì)量，稱之為質(zhì)量流量。 mAqvdA在一段時間內(nèi)流過截面A的流體質(zhì)量的總量，稱為累積質(zhì)

3、量流量。 21mtmq dtt9.1.2 常用體積流量檢測方法常用體積流量檢測方法n體積流量檢測方法可分為直接和間接檢測方法。n直接體積流量檢測方法直接體積流量檢測方法，又稱為容積法，它是在單位時間內(nèi)以固定的、標(biāo)準(zhǔn)的體積對流動介質(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。n間接體積流量檢測方法間接體積流量檢測方法，也稱速度法，它是首先測量管道內(nèi)的平均流速，然后乘以管道截面積，求得流體的體積流量。n下述體積流量常用檢測方法中，除第一類亦即容積法為直接檢測方法外，其余節(jié)流式、電磁式、變面積式等檢測方法等皆屬于間接檢測方法。n1 容積法容積法n一般采用容積分界方法，由儀表殼體和活動壁組成流

4、體計計量室量室，流體經(jīng)過儀表時，在儀表的入口、出口之間產(chǎn)生壓力差，推動活動壁旋轉(zhuǎn)，將流體一份一份地排出。設(shè)計量室的容積為V0、當(dāng)活動壁旋轉(zhuǎn)n次時，流體流過的體積總量為nV0。根據(jù)計量室的容積和旋轉(zhuǎn)頻率可獲得瞬時體積流量。n基于這種方法所形成的具體流量檢測儀表產(chǎn)品具體流量檢測儀表產(chǎn)品有多種，主要包括：橢圓齒輪流量計、腰輪流量計（又稱羅茨流量計）、刮板流量計、活塞式流量計、濕式流量計、皮囊式流量計等。其中腰輪式、濕式、皮囊式可測氣體流量。n容積法受流體流動狀態(tài)的影響較小，適用于測量高粘度、適用于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體低雷諾數(shù)的流體。圖9.1 橢圓齒輪流量計測量原理圖n在儀表的測量室中安裝兩個互

5、相嚙合的橢圓形齒輪，可繞軸自己轉(zhuǎn)動。當(dāng)被測介質(zhì)流入儀表時，推動齒輪旋轉(zhuǎn)。由于兩個齒輪所處位置不同，分別起主動輪、從動輪作用。n在圖9.1(a)位置時，由于入口壓力P1 大于出口壓力P2 ，輪I受到一個順時針的轉(zhuǎn)矩，輪雖受到P1 和P2 的作用，但合力矩為零，輪I將帶動輪旋轉(zhuǎn)，于是將外殼與輪I之間標(biāo)準(zhǔn)測量室內(nèi)的液體排入下游。n當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)至圖9.1(b)所示位置時，輪I受順時針力矩，輪受逆時針力矩，兩齒輪在P1 、P2 作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動。n當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)至圖9.1(c)位置時，類似圖9.1(a)，只不過此時輪為主動輪，輪I為從動輪。上游流體又被封入輪形成的測量室內(nèi)。n每轉(zhuǎn)1周，兩個齒輪共送出4個標(biāo)準(zhǔn)體積的流

6、體(陰影部)。 n通過設(shè)在測量室外部的機(jī)械式齒輪減速機(jī)構(gòu)及滾輪計數(shù)機(jī)構(gòu)，累計橢圓齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)。n為了減小密封軸的摩擦，多采用永久磁鐵做成的磁聯(lián)軸節(jié)傳遞主軸轉(zhuǎn)動,既保證了良好的密封，又減小了摩擦。n橢圓齒輪流量計實質(zhì)上是一個把橢圓齒輪流量計實質(zhì)上是一個把“瞬時流量瞬時流量”轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為換為“轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速”，把，把“總量總量”轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為“轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)”的敏的敏感器，感器，如果再配置相應(yīng)的轉(zhuǎn)速傳感器，就可把“流量”轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的“脈沖頻率”，“總量”轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖計數(shù)值，從而實現(xiàn)流量和總量的電測量。 n容積式流量計的工作特性與流體的粘度、密度、工作溫度、壓力等因素有關(guān)。粘度的影響粘度的影響更大一些。n容積式流量

7、計的誤差多是負(fù)誤差負(fù)誤差，原因是儀表中有活動壁，活動壁與殼體內(nèi)壁間的間隙產(chǎn)生流體的泄漏。n在小流量時，由于轉(zhuǎn)子所受力矩小，而它本身又有一定的摩擦阻力，因而泄漏量相對較大。當(dāng)流量達(dá)到一定數(shù)值后，泄漏量相對較小，誤差較為恒定。當(dāng)流量進(jìn)一步加大時，由于流量計的入、出口間壓力降增大，導(dǎo)致泄漏量又相應(yīng)增大。n在相同的流量下，流體的粘度越低、越容易泄漏，誤差也就越大。對于高粘度流體，泄漏相對較小，因此誤差變化不大。流體流過容積式流量計的壓力損失隨流量的增加近似線性上升，粘度愈高，壓損愈大。n容積式流量計的特點容積式流量計的特點：n 測量精度較高測量精度較高，累計流量精度可達(dá)0.20.5，有的甚至能達(dá)到0.

8、1；量程比一般為10:1；測量口徑在10150mm左右；n 適宜測量較高粘度的液體流量適宜測量較高粘度的液體流量。在正常的工作范圍內(nèi)，溫度和壓力對測量結(jié)果的影響很??；n 安裝方便安裝方便。對儀表前、后直管段長度沒有嚴(yán)格的要求；n 由于儀表的精度主要取決于殼體與活動壁之間的間隙，因此對儀表制造、裝配的精度要求高對儀表制造、裝配的精度要求高，傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜；n 要求被測介質(zhì)干凈要求被測介質(zhì)干凈，不含固體顆粒，否則會將儀表卡住，甚至損壞儀表。為此，要求在流量計前安裝過濾器；n 不適宜測量較大的流量不適宜測量較大的流量。當(dāng)測量口徑較大時，成本高，重量和體積大，維護(hù)不方便。n2 節(jié)流式檢測方法節(jié)流式檢測方

9、法n利用節(jié)流件前后的差壓與流速之間的關(guān)系，通過差壓值獲得流體的流速并進(jìn)一步獲得流量的方法。n節(jié)流式檢測方法的物化產(chǎn)品為差壓式流量計。n差壓式流量計的使用量居各種流量檢測儀表的首位。n選擇節(jié)流式檢測方法作為流量檢測技術(shù)示例，對其進(jìn)行較為深入的闡述。n3 電磁式檢測方法電磁式檢測方法n導(dǎo)電流體在磁場中運動時將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小正比于流體的平均流速，這就是電磁式流量檢測方法的基本原理基本原理。n電磁式流量檢測物化產(chǎn)品為電磁流量計。n電磁流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，也可以做成整體式。n電磁流量計有許多優(yōu)良特性，可應(yīng)用于其他流量計不易應(yīng)用的場合。例如，可進(jìn)行臟污流體、腐蝕流體的測量。n2

10、0世紀(jì)80年代前后，電磁流量計在技術(shù)上有重大突破，使它成為目前使用廣泛的一類流量計，而且在流量儀表中的百分?jǐn)?shù)不斷上升。為此將其作為流量檢測技術(shù)示例，對其進(jìn)行較為深入的闡述。 n4 變面積式檢測方法變面積式檢測方法n它基于力平衡原理基于力平衡原理，通過設(shè)置在錐形管內(nèi)的轉(zhuǎn)子，把流體的流速轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的位移，再進(jìn)一步通過各種位移傳感器轉(zhuǎn)換為電信號。相應(yīng)的物化產(chǎn)品為轉(zhuǎn)子流量計。圖9.2 轉(zhuǎn)子流量計測量原理示意圖n轉(zhuǎn)子流量計由錐形圓管和管中的浮子(即轉(zhuǎn)子)組成。n當(dāng)被測流體自下而上流過錐形管與轉(zhuǎn)子之間的環(huán)隙時，流速發(fā)生變化，致使轉(zhuǎn)子上下部之間產(chǎn)生壓力差。n此壓力差形成的上托力，與轉(zhuǎn)子的重力及浮力相平衡。n

11、當(dāng)流量增大時，上托力變大，使轉(zhuǎn)子上移，錐形管環(huán)形截面變大，壓差降低，上托力又變小，直至三力達(dá)到新的平衡狀態(tài)，使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在一定高度。對應(yīng)不同的流量，轉(zhuǎn)子對應(yīng)不同的流量，轉(zhuǎn)子便有其相應(yīng)高度上的平衡位置。便有其相應(yīng)高度上的平衡位置。轉(zhuǎn)子高度與流量之間的關(guān)系可通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)獲得。n轉(zhuǎn)子流量計可分為玻璃錐管轉(zhuǎn)子流量計和金屬錐管轉(zhuǎn)子流玻璃錐管轉(zhuǎn)子流量計和金屬錐管轉(zhuǎn)子流量計量計。前者流量標(biāo)尺刻度在管壁上，可直接讀取所測流量值。對于不透明介質(zhì)，高溫、高壓介質(zhì)以及需要指示遠(yuǎn)傳時，多采用金屬錐管轉(zhuǎn)子流量計。n轉(zhuǎn)子位移的檢測目前多采用差動變壓器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子位移的檢測目前多采用差動變壓器結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子的上端與差動變壓器活

12、動銜鐵相連。轉(zhuǎn)子的位移由隔離管外的差動變壓器線圈轉(zhuǎn)換成與流量相對應(yīng)的輸出電壓。n轉(zhuǎn)子流量計的特點轉(zhuǎn)子流量計的特點： 適合檢測中小管徑、較低雷諾數(shù)的中小流量； 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，工作可靠，儀表前直管段長度要求不高； 基本誤差約為儀表量程的，量程比可達(dá)10:1； 測量精度易受被測介質(zhì)密度、粘度、溫度、壓力、純凈度、安裝質(zhì)量等的影響。n5 旋渦式檢測方法旋渦式檢測方法n流體在流動中遇到一定形狀的物體，會在其周圍產(chǎn)生有規(guī)流體在流動中遇到一定形狀的物體，會在其周圍產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，旋渦釋放的頻率正比于流速。則的旋渦，旋渦釋放的頻率正比于流速?；谶@種測量方法的物化產(chǎn)品為旋渦流量計，包括卡門渦街流量計和

13、旋進(jìn)式旋渦流量計。圖9.3 渦街流量計測量原理圖n卡門渦街流量計測量原理：卡門渦街流量計測量原理：在流體中垂直于流向插入一個非流線型的、對稱形狀的柱體，例如圓柱體、三角柱體、矩形柱體等。當(dāng)流速大于一定值時，在柱體兩側(cè)將產(chǎn)生兩排旋轉(zhuǎn)方向相反、交替出現(xiàn)的漩渦，這兩排平行的渦列稱為卡門渦街，柱體稱為漩渦發(fā)生體。伴隨漩渦的產(chǎn)生，在柱體周圍和下游的流體將產(chǎn)生有規(guī)律的振動，其振動頻率(即漩渦產(chǎn)生的頻率)與流速成正比。圖9.4 三角柱旋渦發(fā)生體及信號檢測原理圖1三角柱旋渦發(fā)生體；2熱敏電阻 漩渦頻率的檢測方式漩渦頻率的檢測方式有5種：n 用設(shè)置在旋渦發(fā)生體內(nèi)的檢測元件直接檢測發(fā)生體兩側(cè)的差壓。n 在旋渦發(fā)生

14、體上開設(shè)導(dǎo)壓孔，在導(dǎo)壓孔中裝檢測元件，檢測發(fā)生體兩側(cè)的差壓。n 檢測旋渦發(fā)生體周圍的交變環(huán)境。n 檢測旋渦發(fā)生體背面交變的差壓。n 檢測尾流中的旋渦列。n采用熱敏、應(yīng)力、應(yīng)變、電容、電磁、超聲、光電、光纖等檢測技術(shù)，綜合上述五種旋渦檢測方式，可以構(gòu)成不同類型的渦街流量計。 舉例舉例:n如圖9.4所示，采用三角柱漩渦發(fā)生體，通過設(shè)在柱體表面的熱敏電阻檢測周邊的交變環(huán)境，實現(xiàn)漩渦頻率的檢測。三角柱旋渦發(fā)生器能得到比圓柱形發(fā)生體更穩(wěn)定、更強(qiáng)烈的漩渦。n埋在三角柱正面的兩支熱敏電阻組成電橋的兩臂，由恒流電源供以微弱的電流對其加熱。n在產(chǎn)生漩渦一側(cè)的熱敏電阻處的流速較大，熱敏電阻的溫度降低，阻值升高，則

15、電橋失去平衡并有電壓輸出。隨著漩渦的交替產(chǎn)生，電橋輸出與漩渦產(chǎn)生頻率相一致的交變電壓信號。n該信號經(jīng)放大、整形和D/A轉(zhuǎn)換后，輸至顯示儀表進(jìn)行流量顯示。n溫度與流量本無直接關(guān)系，但此處借助于漩渦發(fā)生體，就將流量檢測這一比較難以解決的問題轉(zhuǎn)換為溫度檢測這一比較容易解決的問題。 旋渦流量計的特點：旋渦流量計的特點：n管道內(nèi)無可動部件，使用壽命長；n線性范圍寬；n幾乎不受溫度、壓力、密度、粘度等變化的影響；n壓力損失?。籲精確度等級為0.5至1.0級；n儀表的輸出是與體積流量成比例的脈沖信號。n旋渦流量計對氣體、液體都適用。n6 渦輪式檢測方法渦輪式檢測方法n流體對置于管內(nèi)渦輪產(chǎn)生作用力，使渦輪轉(zhuǎn)動

16、流體對置于管內(nèi)渦輪產(chǎn)生作用力，使渦輪轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動速度在一定流速范圍內(nèi)與管內(nèi)流體的流速成正比。基于該原理的物化產(chǎn)品是渦輪流量計。通過渦輪外的磁電轉(zhuǎn)換裝置將渦輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電脈沖。圖9.5 渦輪流量計測量原理示意圖 渦輪流量計的優(yōu)點：渦輪流量計的優(yōu)點：n 高精確度高精確度。n 重復(fù)性好重復(fù)性好。由于具有良好的重復(fù)性，如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可得極高的精確度，是貿(mào)易結(jié)算中優(yōu)選的流量計。n 輸出脈沖頻率信號輸出脈沖頻率信號，適于總量計量及與計算機(jī)連接，無零點漂移，抗干擾能力強(qiáng)。n 信號分辨力強(qiáng)信號分辨力強(qiáng)?？色@得很高的頻率信號，如34kHz。n 范圍度寬范圍度寬。中大口徑可達(dá)40:110:1，小口徑可達(dá)6

17、:1。n 結(jié)構(gòu)緊湊輕巧結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大。n 適用高壓測量。適用高壓測量。表體上不必開孔，易制成高壓儀表。n 專用型傳感器類型多專用型傳感器類型多?？筛鶕?jù)用戶特殊需要設(shè)計為各類專用型傳感器，如低溫型、雙向型、井下型、混砂專用型等。n 可制成插入型?？芍瞥刹迦胄汀＿m用于大口徑測量，壓力損失小，價格低，可在不斷流的前提下取出，安裝維護(hù)方便。 渦輪流量計的缺點渦輪流量計的缺點：n 難以長期保持校準(zhǔn)特性，需要定期校驗。對于無潤滑性的液體，液體中含有懸浮物或磨蝕性，造成軸承磨損及卡住等問題，限制了其使用范圍。n 不適于較高粘度介質(zhì)(專門設(shè)計的高粘度型渦輪流量計除外)。n 流體物性，例

18、如密度、粘度等，對儀表特性有較大影響。氣體渦輪流量計易受密度影響，而液體渦輪流量計對粘度變化反應(yīng)敏感。由于密度和粘度與溫度、壓力關(guān)系密切，在現(xiàn)場溫度、壓力波動是難免的，要根據(jù)它們對精確度影響的程度采取補(bǔ)償措施，才能保持高的計量精度。n 受流體流速分布畸變和旋轉(zhuǎn)流的影響較大。傳感器上下游側(cè)需設(shè)置較長直管段。如安裝空間有限制，可加裝流動調(diào)整器以縮短直管段長度。n 不適于脈動流和多相流的測量。n 對被測介質(zhì)的清潔度要求較高，限制了其使用領(lǐng)域。雖可安裝過濾器以適應(yīng)臟污介質(zhì)，但同時帶來壓損增大、維護(hù)量增加等副作用。n7 聲學(xué)式檢測方法聲學(xué)式檢測方法n根據(jù)聲波在流體中傳播速度的變化，獲得流體的流速。根據(jù)聲

19、波在流體中傳播速度的變化，獲得流體的流速。其物化產(chǎn)品為超聲波流量計。設(shè)聲波在靜止流體中的傳播速度為c，流體的流速為v。若在管道中安裝兩對聲波傳播方向相反的超聲波換能器，如圖9.6所示。圖9.6 超聲波測量流量原理圖聲波從超聲波發(fā)射器Tl、T 2到接收器R1、R2所需要的時間t1、t2和二者時差 1Ltcv2Ltcv2122222LvLvtttcvc 聲速c和傳播距離L為已知時，測出時差便可以求出流速，進(jìn)而求得體積流量 。 事實上，超聲波流量計有時間差法、相位差法、頻率差法、多普勒法、聲束偏移法、噪聲法等多種。 超聲波流量計的超聲換能器一般是設(shè)置在管壁外側(cè)，如圖9.7所示，圖中采用了兩對換能器。

20、實際應(yīng)用時也可以用一對換能器，每一個換能器兼作聲波的發(fā)射和接收。圖9.7 超聲波流量計結(jié)構(gòu)示意圖 超聲波流量計的優(yōu)點：超聲波流量計的優(yōu)點：n 可進(jìn)行非接觸測量非接觸測量。夾裝式換能器不需要停流截管安裝，只要在管道外部安裝換能器即可。這是超聲波流量計的獨特優(yōu)點，因此可作移動性測量，適用于管網(wǎng)流動狀況評估測定。n 無流動阻撓無流動阻撓，無額外壓力損失。n 流量計的儀表系數(shù)可從實際測量管道及聲道等幾何尺寸計算求得。換言之，可采用干法標(biāo)定，除帶測量管段式超聲波流量計外，一般不需要作實流校驗一般不需要作實流校驗。超聲波流量計是在無法實現(xiàn)實流校驗的情況下優(yōu)先考慮的選擇方案。n 適用于大型圓形管道和矩形管道

21、適用于大型圓形管道和矩形管道，原理上不受管徑限制，造價基本上與管徑無關(guān)。n 多普勒超聲波流量計多普勒超聲波流量計可測量固相含量較多或含有氣泡的液體。 n 可測量非導(dǎo)電性液體可測量非導(dǎo)電性液體，在無阻撓流量測量方面，是對電磁流量計的一種補(bǔ)充。n 易于與某些測試方法相結(jié)合，如與流速計的速度面積法、示蹤法等相結(jié)合，解決一些特殊測量問題。例如，速度分布嚴(yán)重畸變下的流量測量、非回截面管道流量測量等。n 某些超聲波流量計附有測量聲波傳播時間的功能，可通過測量液體聲速以判斷所測液體類別。例如，油輪通過管道將油品泵送上岸，可通過測量液體聲速核查所管道內(nèi)到底是油品還是倉底水。 超聲波流量計缺點和局限性超聲波流量

22、計缺點和局限性：n 傳播時間法超聲波流量計只能用于測量清潔液體和氣體，不能測量懸浮顆粒和氣泡超過某一范圍的液體；多普勒法超聲波流量計只能用于測量含有一定異相的液體。n 外夾裝換能器的超聲波流量計不能用于襯里或結(jié)垢太厚的管道，以及不能用于襯里與內(nèi)管壁剝離或銹蝕嚴(yán)重的管道。n 多普勒法超聲波流量計多數(shù)情況下測量精度不高。一般測量管徑125000mm，精確度在1%5%。n 不適用于管徑過小的測量場合。例如，國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)有品種不能用于管徑小于DN25mm的管道。n8 熱學(xué)式檢測方法熱學(xué)式檢測方法n在流體流動路徑上設(shè)置加熱體，加熱體上游側(cè)、下游側(cè)流體溫度不同，同時加熱體受到冷卻，這些都與流速有一定關(guān)系?；?/p>

23、于此方法的流量檢測儀表主要有熱線風(fēng)速儀等。熱線風(fēng)速計是以直徑為0.025mm0.15mm 的鉑或鎳鉻合金絲作加熱體處于流體中，當(dāng)流體密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)一定時，流體流速v與熱線散熱量Q之間的關(guān)系為12QKvK212QI RKvK若保持熱線阻值一定，亦即保持熱線溫度恒定，則212IKvKn由測量加熱電流來測定流速，這就是所謂恒電阻法。n還可以保持電流恒定，通過測量熱線溫度的高低，即熱線電阻的電阻值變化來測定流速，這就是所謂恒電流法。n熱線風(fēng)速計靈敏度很高，當(dāng)用半導(dǎo)體熱敏電阻作加熱體時將具有更高的靈敏度。熱線溫度愈高，儀表的靈敏度愈高，流體溫度變化所產(chǎn)生的影響愈小。但熱線溫度的提高受到材料性質(zhì)的限

24、制。9.1.3 常用質(zhì)量流量檢測方法常用質(zhì)量流量檢測方法 直接法：直接法：利用相應(yīng)的檢測元件，使其輸出信號直接反映質(zhì)量流量。主要包括：n利用孔板和定量泵組合實現(xiàn)的差壓式檢測方法；n利用同軸雙渦輪組合的角動量式檢測方法；n應(yīng)用麥納斯效應(yīng)的檢測方法；n基于科里奧利力效應(yīng)的檢測方法等。 n間接法：采用兩個檢測元件，分別測出兩個相應(yīng)參數(shù)，通過運算間接獲取流體的質(zhì)量流量。n檢測元件的組合方式主要有：n體積流量檢測元件和密度檢測元件的組合；n 檢測元件和密度檢測元件的組合；n 檢測元件和 檢測元件的組合。2vq2vqvq托馬斯質(zhì)量流量計托馬斯質(zhì)量流量計 圖9.8 托馬斯流量計測量原理示意圖1，4熱電偶；2

25、加熱器；3功率表n作為熱源的加熱器放置在管道的中間，促使被測流體的溫度升高。n當(dāng)流體靜止時，沿管道軸向的溫度場分布是對稱于熱源的。n當(dāng)流體流動時，沿管道軸向溫度場分布的對稱性被擾動而遭到破壞，致使熱源前端的溫度低于熱源后端的溫度，這就產(chǎn)生一個溫度差。n經(jīng)推導(dǎo)，該溫度差與被測流體的質(zhì)量流量之間的關(guān)系為mpPqcTpc為被測流體的定壓比熱容 n如果采用恒定功率激勵加熱器，P為恒值，則測得溫度差，就能求得被測流體的質(zhì)量流量。n若保持恒定溫度差，則測得加熱功率P，也能求得被測流體的質(zhì)量流量。n兩種方法相比較，以恒定溫度差法應(yīng)用較為普遍。 mpPqcTpc為被測流體的定壓比熱容 n科里奧利力質(zhì)量流量計科

26、里奧利力質(zhì)量流量計，簡稱科氏力質(zhì)量流量計，具體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類型有多種，雙彎管型是其中之一。n它是由兩根金屬U形管組成，其端部連通并與被測管路相連。這樣流體可以同時在兩個U形管內(nèi)流動。n在兩個U形管的A、B、C三處，各裝一組壓電換能器。換能器A在外加交變電壓的作用下產(chǎn)生交變力，使兩根U形管彼此一開一合地振動，換能器B和C用來檢測兩管的振動情況。n由于B處于流體的進(jìn)口側(cè)、C處于流體的出口側(cè)，則根據(jù)有關(guān)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，出口側(cè)振動相位將超前于進(jìn)口側(cè)的相位，相應(yīng)C輸出的交變信號的相位將超前于B，C、B之間相位差的大小與質(zhì)量流量成正比。圖9.9 科里奧利力質(zhì)量流量計原理示意圖n科氏力質(zhì)量流量計優(yōu)點科氏力質(zhì)量流量計優(yōu)

27、點：n 直接測量質(zhì)量流量，有很高的測量精確度。在一定測量范圍內(nèi)，其精確度可達(dá)0.15%0.3%，范圍度為20:1100:1。n 可測量高粘度的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。n 測量管的振動幅度很小，可視作非活動件，測量管路內(nèi)無阻礙件和活動件。n 對流速分布不敏感，無上游、下游直管段要求。n 測量結(jié)果對流體粘度不敏感，流體密度變化對測量值的影響微小。n 多功能。同一臺科氏力質(zhì)量流量計可測質(zhì)量流量、密度、溫度、雙組分流濃度、體積流量等多個參數(shù)。 科氏力質(zhì)量流量計缺點和局限性缺點和局限性：n價格較貴。n某些科氏力質(zhì)量流量計產(chǎn)品，因其結(jié)構(gòu)關(guān)系，壓力損失較大。n

28、材料彈性常數(shù)受溫度影響較大，即使采取溫度補(bǔ)償措施，也有可能不盡完善。n用于漿液測量時，有可能造成測量管堵塞，需要采用可靠的清洗措施。n只能用于壓力較高的氣體。9.1.4 流量測量儀表的選用流量測量儀表的選用n有人作過調(diào)查：美國安裝、運行的千余臺流量檢測儀表，大約有60所選擇測量方法不是最合適、或使用不正確。這60中的約60，亦即所調(diào)查總數(shù)的約36%，雖然測量方法選用合適，但布置、安裝錯誤。n要正確、有效地選擇流量測量方法、檢測儀表，必須熟悉儀表和所測量流體特性兩方面的技術(shù)問題，同時還要考慮經(jīng)濟(jì)因素。這實質(zhì)上是一個跨學(xué)科問題。n一般而言，可按下列步驟進(jìn)行流量檢測儀表的選型。n1 確認(rèn)必要性確認(rèn)必

29、要性n 明確是否真的有必要安裝流量檢測儀表。如果只是希望知道流體是否在管道中流動，或者只需知道大致流量，則選用廉價的流量指示器即可。n2 初選初選n按“流量測量方法和儀表初選表” （見有關(guān)參考文獻(xiàn)，例如工業(yè)自動化儀表與系統(tǒng)手冊），初選測量方法和測量儀表。對候選儀表，向各制造廠收集樣本、技術(shù)數(shù)據(jù)、選用手冊等，從下列5個方面進(jìn)行綜合比較、分析、評價。n3 確定確定n逐步淘汰不合適的候選儀表，直至最終確定一臺合適的儀表。n 儀表性能儀表性能：精確度、重復(fù)性、線性度、范圍度、壓力損失、上限流量、下限流量、信號輸出特性、響應(yīng)時間。n 流體特性流體特性：流體壓力、溫度、密度、黏度、潤滑性、化學(xué)性質(zhì)、磨損、

30、腐蝕、結(jié)垢、臟污、氣體壓縮系數(shù)、等熵指數(shù)、比熱容、熱導(dǎo)率、聲速、多相流、脈動流等。n 安裝條件安裝條件：包括管道布置方向、流動方向、上下游管道長度、管道口徑、維護(hù)空間、管道振動、接地、電源、氣源、附屬設(shè)備（過濾、消氣）、防爆。n 環(huán)境條件環(huán)境條件：包括環(huán)境溫度、濕度、安全性、電磁干擾、維護(hù)空間。n 經(jīng)濟(jì)因素經(jīng)濟(jì)因素：包括購置費、安裝費、維修費、校驗費、使用壽命、運行費（能耗）、備品備件。n“常用流量計一般安裝條件”、常用流量計“環(huán)境影響和適應(yīng)性比較”、“常用流量計經(jīng)濟(jì)性相對費用比較”等表格表格，請參見有關(guān)參考文獻(xiàn)，例如工業(yè)自動化儀表與系統(tǒng)手冊。9.2 流量檢測技術(shù)示例流量檢測技術(shù)示例差壓式流量

31、計差壓式流量計 n9.2.1 工作原理n圖9.10為差壓流量計示意圖。n水平測量管中安裝一個孔徑比管徑小的節(jié)流件，當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)節(jié)流件時，由于流道截面突然縮小，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，使流速加快。根據(jù)能量守恒定律，流體壓力能和動能在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換。流速加快，必然導(dǎo)致靜壓力降低。在節(jié)流件前、后產(chǎn)生了靜壓差，靜壓差又被稱之為差壓。根據(jù)流體力學(xué)方面的推導(dǎo)，靜壓差的大小和流過的流體流量有關(guān)。 24241vCpqd24241mCqdp dDpC流出系數(shù)；可膨脹性系數(shù)；d工作條件下節(jié)流件節(jié)流孔或喉部的直徑，m；D工作條件下上游管道內(nèi)徑，m；直徑比； 流體密度，kg/m3；差壓，Pa；圖

32、9.10 差壓式流量計原理示意圖p通過引壓管作用到由壓力傳感器構(gòu)成的差壓計上,測得p便可求得流過管道流體的流量。這就是差壓法測流量基本原理。n1） 關(guān)于實測量關(guān)于實測量d、D：n工作條件下節(jié)流件節(jié)流孔或喉部的直徑d與流量之間為平方關(guān)系，其精確度對流量總精度影響較大。nd的誤差一般應(yīng)控制在0.05%左右，還應(yīng)考慮到工作溫度對材料熱膨脹的影響。n有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，工作條件下上游管道內(nèi)徑D必須實測，而且需在上游管段的幾個截面上進(jìn)行多次測量，然后求其平均值，誤差不應(yīng)大于0.3% 。還應(yīng)考慮到， D的偏差會對節(jié)流件上游通道造成不正常節(jié)流現(xiàn)象，并由此帶來比較嚴(yán)重的影響。因此，當(dāng)不是成套供應(yīng)節(jié)流裝置、而是在現(xiàn)場

33、配管時，應(yīng)充分注意這個問題。n2） 關(guān)于實測量關(guān)于實測量：n在流量方程中與p處于同等位置。當(dāng)追求差壓變送器高精度等級時，絕不要忘記的測量精度亦應(yīng)與之相匹配。否則p測量精度的提高，將會被測量精度的降低所抵消。n3） 關(guān)于實測量關(guān)于實測量p p ：n差壓p的精確測量不應(yīng)只限于選用一臺高精度差壓變送器。實際上，差壓變送器能否感受到真實的差壓值還取決于一系列因素。n其中，正確的取壓孔、引壓管線的制造、安裝、使用是保證獲得真實差壓值的關(guān)鍵。這些影響因素很多，只有加強(qiáng)制造、安裝的規(guī)范化工作，才能達(dá)到目的。n4） 關(guān)于統(tǒng)計量關(guān)于統(tǒng)計量C：n對使用者而言，統(tǒng)計量流出系數(shù)C無法實際測量。一般按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計、

34、制造、安裝，不經(jīng)校準(zhǔn)、直接使用。n在現(xiàn)場使用時，最復(fù)雜的問題是實際的C值與標(biāo)準(zhǔn)確定的C值不相符合。其偏離是由設(shè)計、制造、安裝、使用等環(huán)節(jié)存在一系列偏差因素所造成。只有上述各環(huán)節(jié)全部嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其實際值才會與標(biāo)準(zhǔn)確定的值相符合。n但實際上，測量現(xiàn)場是難以完全滿足這種要求的。上述與標(biāo)準(zhǔn)條件之間的偏差，有的可定量估算，相應(yīng)可以進(jìn)行修正；有的只能定性估計。n在現(xiàn)實中，有時不只一個條件發(fā)生偏離，而是多個條件都有一定偏離，它們相互關(guān)聯(lián)、耦合，使情況變得非常復(fù)雜。因為一般資料中，只介紹某一條件偏離引起的誤差。如果許多條件同時偏離，缺少相關(guān)的資料可查。n5）關(guān)于統(tǒng)計量）關(guān)于統(tǒng)計量：n流體通過節(jié)流件時密

35、度發(fā)生變化，從而引起流出系數(shù)發(fā)生變化。引入可膨脹性系數(shù)的實質(zhì)，是補(bǔ)償這種流出系數(shù)波動對測量結(jié)果所產(chǎn)生的影響。n對于儀表使用者而言，統(tǒng)計量也是無法實際測量的量。一般按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。 n的誤差由兩部分組成：其一，為常用流量下的誤差，亦即標(biāo)準(zhǔn)確定值的誤差；其二，為因流量變化導(dǎo)致值隨之波動而帶來的誤差。n在低靜壓、高差壓情況下， 值有不可忽略的誤差。n當(dāng) 時， 的誤差可忽略不計。0.04ppn9.2.2 分類與結(jié)構(gòu)分類與結(jié)構(gòu)n差壓式流量計，由檢測件、差壓轉(zhuǎn)換、流量顯示儀表等組成，其中檢測件又被稱為一次裝置，差壓轉(zhuǎn)換、流量顯示儀表又被稱為二次裝置。n它已發(fā)展為系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度很高、種類規(guī)格

36、豐富的一大類儀表，其使用數(shù)量約占整個流量測量儀表臺數(shù)的50%。n差壓計既可用于測量流量，也可測量其他參數(shù)。例如，差壓計可用于物位、密度等參數(shù)的測量。n按檢測件產(chǎn)生差壓的作用原理，按檢測件產(chǎn)生差壓的作用原理，差壓式流量計可分為節(jié)流式、動壓頭式、水力阻力式、離心式、動壓增益式、射流式等幾大類。其中，以節(jié)流式和動壓頭式應(yīng)用最為廣泛。n1 分類分類1) 節(jié)流式節(jié)流式:n依據(jù)流體通過節(jié)流件使部分壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芤援a(chǎn)生差壓的原理工作，是差壓式流量計的主要品種。檢測件稱之為節(jié)流裝置。n節(jié)流式差壓流量計的檢測件按其標(biāo)準(zhǔn)化程度，又可分為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)型和非標(biāo)準(zhǔn)型準(zhǔn)型和非標(biāo)準(zhǔn)型兩大類。n節(jié)流裝置包括節(jié)流件、取壓裝置和符合

37、要求的前、后直管段。n標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是指節(jié)流件和取壓裝置都標(biāo)準(zhǔn)化、節(jié)流件前后的測量管道也符合有關(guān)規(guī)定。它是通過大量試驗總結(jié)出來的，裝置一經(jīng)設(shè)計和加工完畢，便可直接投入使用，無需進(jìn)行單獨標(biāo)定。這是標(biāo)準(zhǔn)化工作所帶來的優(yōu)勢之一。這意味著，在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計、加工、安裝、使用過程中，必須嚴(yán)格按照規(guī)定的技術(shù)要求、規(guī)程、數(shù)據(jù)進(jìn)行，以保證流量測量的精度。n非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是成熟程度較差、尚未列入標(biāo)準(zhǔn)的檢測件。n2）動壓頭式）動壓頭式n依據(jù)動壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓的原理工作。例如，均速管流量計。n3）水力阻力式）水力阻力式n依據(jù)流體阻力產(chǎn)生的壓差原理工作。檢測件為毛細(xì)管束，又稱層流流量計一般用于

38、微小流量測量。n4）離心式）離心式n依據(jù)彎曲管或環(huán)狀管產(chǎn)生離心力、形成壓差的原理工作。例如，彎管流量計、環(huán)形管流量計等。n5）動壓增益式）動壓增益式n依據(jù)動壓放大原理工作。例，皮托文丘里管。n6）射流式）射流式n依據(jù)流體射流產(chǎn)生撞擊原理工作。例如，射流式差壓流量計。n按檢測件的結(jié)構(gòu)形式分類按檢測件的結(jié)構(gòu)形式分類，差壓式流量計可分為又可劃分為標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、經(jīng)典文丘里管、文丘里噴嘴、錐形入口孔板、1/4圓形板、圓缺孔板、偏心孔板、楔形孔板、整體（內(nèi)藏）孔板、線性孔板、環(huán)形孔板、道爾管、羅洛斯管、彎管、可換孔板節(jié)流裝置、臨界流節(jié)流裝置等。n下面僅介紹標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置。n2 標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置的結(jié)

39、構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)n1） 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)n標(biāo)準(zhǔn)孔板，又稱同心直角邊緣孔板，其軸向截面如圖9.11所示。n它是一塊具有與管道軸線同心的、圓形開孔的、兩面平整且平行的金屬薄板。n對它的結(jié)構(gòu)形式和要求，國家標(biāo)準(zhǔn)GBT 262493給出了嚴(yán)格規(guī)定。圖9.11 標(biāo)準(zhǔn)孔板0.200.75dD，而且12.5mmd 0.05% 標(biāo)準(zhǔn)孔板的節(jié)流孔直徑d是一個重要參數(shù)。在任何情況必須滿足節(jié)流孔應(yīng)為圓筒形并垂直于上游端面A同時，節(jié)流孔直徑d值應(yīng)取相互之間大致有相等角度的四個直徑測量結(jié)果的平均值，并要求任一單測值與平均值之差不得超過直徑平均值的 孔扳上游端面A的平面度，即連接孔板表面上任意兩點的直線與垂直于軸線的平面

40、之間的斜度，應(yīng)小于0.5。在直徑小于D且與節(jié)流孔同心的圓內(nèi)，上游端面A的粗糙度必須小于或等于410 d孔板的下游端面B無需達(dá)到與上游端面A同樣的要求，但應(yīng) 通過目視進(jìn)行檢查。n 節(jié)流孔厚度e應(yīng)在0.005D與0.02D之間，而且在節(jié)流孔任意點上測得的各個厚度值e之間的差不得大于0.001D；n孔板厚度E應(yīng)在e與0.05D之間；n當(dāng)50mmD64mm時，E可以等于3.2mm；n在孔扳的任意點上測得的各個E值之差不超過0.001D；n如果Ee，孔板的下游側(cè)應(yīng)有一個擴(kuò)散的圓錐表面，該表面的粗糙度應(yīng)達(dá)到上游端面A的要求，圓錐面的斜角F少為 4515n 上游邊緣G應(yīng)是尖銳的，邊緣半徑不得大于0.0004

41、d，無卷口、無毛邊，無目測可見的任何異常；下游邊緣H和I的要求可低于上游邊緣G，允許有些小缺陷。 2）取壓方式）取壓方式不同的節(jié)流件應(yīng)采用不同形式的取壓裝置。 對于標(biāo)準(zhǔn)孔板，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)的取壓方式有角接取壓法、法蘭取壓法和2DD取壓法。n 角接取壓：角接取壓：n角接取壓的取壓口位于上、下游孔板前后端面處，取壓口軸線與孔板各相應(yīng)端面之間的間距等于取壓口直徑之半或取壓口環(huán)隙寬度之半。n取壓口可以是環(huán)隙取壓口和單獨鉆孔取壓口，如圖9.12。n環(huán)隙取壓時，通常要求環(huán)隙在整個圓周上穿通管道，或者每個夾持環(huán)應(yīng)至少由四個開孔與管道內(nèi)部連通，每個開孔的中心線彼此互成等角度，每個開孔面積不小于12mm2；

42、n當(dāng)采用單獨鉆孔取壓時，取壓口的軸線應(yīng)盡可能與管道軸線垂直相交。n由于環(huán)室的均壓作用，采用環(huán)隙取壓便于測出孔扳兩端的平穩(wěn)差壓，有利于提高測量精度。但是，夾持環(huán)的加工制造、安裝要求嚴(yán)格。當(dāng)管徑D500mm時，一般采用單獨鉆孔取壓。n環(huán)隙寬度或單獨鉆孔取壓口的直徑a通常取410mm之間。 圖9.12 角接取壓n 法蘭取壓和法蘭取壓和D-D/2取壓：取壓：n法蘭取壓裝置是設(shè)有取壓口的法蘭；nD-D/2取壓裝置是設(shè)有取壓口的管段、以及為保證取壓口的軸線與節(jié)流件端面的距離而用來夾緊節(jié)流件的法蘭，如圖9.13所示。n圖中的法蘭取壓口的間距l(xiāng)1、l2分別從節(jié)流件上、下游端面開始量起，而D-D/2取壓口的間距

43、l1、l2都是從節(jié)流件上游端開始量起。l1、l2的取值見表9.1。n取壓口直徑應(yīng)小于0.13D，同時小于13mm。n取壓口最小直徑可根據(jù)偶然阻塞的可能性及良好的動態(tài)特性來決定，沒有任何限制，但上游和下游取壓口應(yīng)具有相同的直徑，并且取壓口的軸線應(yīng)與管道軸線相交成直角。圖9.13 法蘭取壓和2DD取壓表9.1 取壓口間距的取值n3）上、下游直管段要求上、下游直管段要求n節(jié)流裝置應(yīng)安裝在符合要求的兩段直管段之間。n節(jié)流裝置上游及下游測的直管段分為三段分為三段：節(jié)流件至上游第一個局部阻力件，其距離為l1；上游第一至第二個局部阻力件，距離為l0；節(jié)流件至下游第一個局部阻力件，距離為l2。n標(biāo)淮節(jié)流裝置對

44、直段管標(biāo)淮節(jié)流裝置對直段管l1 、l0、l2的要求如下：的要求如下：n 直管段應(yīng)是有恒定橫截面積的圓筒形管道，用目測檢查管道應(yīng)該是直的。n 管道內(nèi)表面應(yīng)清潔、無積垢和其他雜質(zhì)。節(jié)流件上游10D范圍內(nèi)的內(nèi)表面相對平均粗糙度應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。n 節(jié)流裝置上、下游側(cè)最短直管段長度，與上游側(cè)阻力件的形式、節(jié)流件的直徑比等因素有關(guān)，最短直管段長度見表9.2。n表中所列長度是最小值，實際應(yīng)用時，建議采用比所規(guī)定的長度更長的直管段。表中的閥門應(yīng)全開，調(diào)節(jié)流量的閥門應(yīng)位于節(jié)流裝置的下游。n如果直管段長度選用表中括號內(nèi)的數(shù)值時，流出系數(shù)的不確定度要算術(shù)相加的0.5%附加不確定度。n如果在節(jié)流裝置上游串聯(lián)了幾個阻力

45、件(除全為90彎頭外)，則在第一個和第二個阻力件之間的長度l0可按第二個阻力件的形式、并取0.7取表中數(shù)值的一半，串聯(lián)幾個90彎頭時l0取0。n9.2.3 主要特點和選用n1 主要特點主要特點 1）主要優(yōu)點）主要優(yōu)點n 應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比。全部單相流體，包括液、氣、蒸汽皆可測量，部分兩相流體，如氣固、氣液、液固等亦可應(yīng)用。針對一般生產(chǎn)過程的管徑、壓力，溫度等，皆有相應(yīng)產(chǎn)品可供選擇。n 檢測件，特別是標(biāo)準(zhǔn)型檢測件，在全世界通用并得到國際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)可。標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)流式差壓流量計無需實流校準(zhǔn)，即可直接投用，這一點目前在流量計中是唯一的。n 標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)的差壓流量計易于復(fù)制，

46、簡單、牢固、穩(wěn)定可靠，使用期限長，價格低廉，應(yīng)用最普遍。n 檢測件與差壓顯示儀表可分別由不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，便于專業(yè)化、規(guī)模生產(chǎn)，它們之間的結(jié)合非常靈活方便。n2）主要缺點和局限性）主要缺點和局限性n 測量的重復(fù)性、精確度在所有流量計中屬于中等水平。由于眾多因素的影響錯綜復(fù)雜，進(jìn)一步提高精確度有較大困難。n 范圍度窄。由于差壓與流量為平方關(guān)系，一般范圍度僅3:14:1。n 現(xiàn)場安裝條件要求較高，孔板、噴嘴式節(jié)流件需較長的直管段。n 檢測件與差壓顯示儀表之間引壓管線是其薄弱環(huán)節(jié)，容易產(chǎn)生泄漏、堵塞、凍結(jié)、信號失真等故障。n 孔板、噴嘴式節(jié)流件引起的壓力損失較大。n近年來采取了一些有效的改進(jìn)措施彌補(bǔ)

47、上述缺點。因此，缺點也不是一成不變的缺點也不是一成不變的。n2 差壓式流量計選用要點差壓式流量計選用要點n1）選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置時）選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置時n 注意每一種節(jié)流件都有管道直徑、直徑比、雷諾數(shù)、管道內(nèi)壁粗糙度等限定值。n 孔板制造簡單、價格便宜，是首選類型。n 在同樣差壓下，經(jīng)典文丘里管比孔板、噴嘴的壓力損失要低46倍。經(jīng)典文丘里管所要求的上游側(cè)最短直管段長度比孔板、噴嘴、文丘里噴嘴也小的多。n 對腐蝕性流體或高速流體，孔板入口邊緣很容易變鈍、流出系數(shù)發(fā)生偏移。這種情況下，采用有廓形節(jié)流件，如噴嘴、文丘里管，相對而言比較便宜。n 由于噴嘴、文丘里管的幾何形狀復(fù)制比孔板困難，未經(jīng)校準(zhǔn)的流出系

48、數(shù)不確定度較大。如果采取實流校準(zhǔn)，則流出系數(shù)不確定度可減小。n 選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置無需個別校準(zhǔn)。非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置原則上需校準(zhǔn)后方可使用。n2）選擇節(jié)流裝置類型時）選擇節(jié)流裝置類型時n 被測流體類型方面：是測液體、氣體還是蒸汽？被測流體是潔凈的還是臟污的？是否有腐蝕性、磨蝕性？n 被測流體壓力、溫度、密度、黏度；是否有脈動流？n 檢測件安裝條件：如管道內(nèi)徑準(zhǔn)確值、直管段長度、阻流件類型等。n 儀表性能要求：如精確度、范圍度、重復(fù)性等；是用于計量還是用于控制？n 儀表安裝和運行費用。n 首先考慮采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置不能滿足要求時，再選用非標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流裝置。例如，臟污流一般選用圓缺孔板、楔形孔

49、板、偏心孔板作為檢測件；低雷諾數(shù)一般采用1/4圓孔板或錐形入口孔板；要求低壓損，采用文丘里管或均速管；要求寬范圍度，可選線性孔板。9.2.4 安裝注意事項安裝注意事項 差壓式流量計是由節(jié)流裝置和差壓計兩部分所由節(jié)流裝置和差壓計兩部分所組成組成的。要獲得理想的測量準(zhǔn)確度：n一方面一方面，需按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計、加工節(jié)流件、取壓裝置，并且選用符合要求的測量管；n另一方面另一方面，要做到正確安裝，主要包括節(jié)流裝置、差壓計、差壓信號管路3個部件的正確安裝。n1 節(jié)流裝置的安裝n節(jié)流裝置應(yīng)安裝在有恒定橫截面積的兩段圓形直管道之間。n除了應(yīng)滿足節(jié)流件上下游側(cè)直管段的長度要求、圓度要求、內(nèi)表面粗糙度要求以外，有關(guān)

50、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范還對節(jié)流件及取壓裝置的安裝提出了種種要求。n其目的是為了準(zhǔn)確再現(xiàn)流出系數(shù)C和可膨脹性系數(shù)的實驗條件，確保流量測量的準(zhǔn)確性。n（1） 節(jié)流件的安裝n節(jié)流件如孔板、噴嘴、文丘里管等安裝在管道中，應(yīng)保證與管道軸線的垂直度和同軸度。n在垂直度方面，應(yīng)保證節(jié)流件前端面與管道軸線垂直，垂直度不應(yīng)超過1。n在同軸度方面，應(yīng)保證節(jié)流件與管道或夾緊環(huán)同心，孔板的中心線與上下游管道中心線之間的距離(同軸度)應(yīng)不超過下式的要求40.00250.12.3xDen當(dāng)實際同軸度大于上式的計算值而小于下式的計算值時，應(yīng)在C的不確定度上算術(shù)相加一個的3%附加不確定度。 440.00250.0050.12.30.12

51、.3xDDen為了保證節(jié)流件在管道中安裝后，同軸度不超過規(guī)定的上限值，必須考慮節(jié)流件與取壓裝置之間、取壓裝置與法蘭之間、法蘭與管道之間的公差配合。如果這些配合公差取值太大，就有可能使節(jié)流件在管道中安裝后，使實際的同軸度超過其允許值。因此，如何選擇上述配合公差配合公差也是一個關(guān)鍵問題。另外，墊片的安裝墊片的安裝應(yīng)引起使用者的重視。如果安裝墊片突入管道內(nèi)部，可能會引起無法估計的誤差。n對于經(jīng)典文丘里管，上游管道與文丘里入口管段A的連接平面上，上游管道與文丘里管之間的同軸度ex應(yīng)小于0.005D；ex+0.5D應(yīng)小于0.0075D。其中， D是上游管道與文丘里管入口圓管段A的直徑偏差。 n（2）取壓

52、口位置n被測流體為液體被測流體為液體n為了防止氣泡進(jìn)入導(dǎo)壓管，取壓口應(yīng)處于向水平線下偏45的位置上，上、下取壓口處于與管道對稱位置，如圖9.14 a)所示。上、下取壓口應(yīng)處于在同一水平面上。n被測流體為氣體被測流體為氣體n為防止冷凝液進(jìn)入導(dǎo)氣管，取壓口應(yīng)處于向水平線上偏45的位置上，上、下取壓口處于與管道對稱位置，如圖9.14 b)所示。上、下取壓口應(yīng)處于在同一水平面上。n被測流體為蒸汽被測流體為蒸汽n為了保證冷凝器中冷凝液的液面恒定、正負(fù)導(dǎo)壓管段上的冷凝液面高度一致，上、下取壓口處于與管道對稱位置，如圖 9.14 c) 所示。上、下取壓口應(yīng)處于在同一水平面上。a）液體圖9.14 取壓口位置安

53、裝圖c）蒸汽45b）氣體45n2 差壓信號管路的安裝差壓信號管路的安裝n（1） 注意事項注意事項n差壓信號管路差壓信號管路的安裝，指由取壓口到差壓計的導(dǎo)壓管線的安裝。n重要性：重要性：如果差壓信號管路安裝不正確，即使選用了高精度的差壓計，也無法準(zhǔn)確的測量實際差壓值。n安裝差壓信號管路的總原則安裝差壓信號管路的總原則是應(yīng)使其所傳遞的差壓信號不因差壓信號管路而產(chǎn)生額外誤差，還要保證節(jié)流裝置的安全工作。 在安裝差壓信號管路時，應(yīng)注意：n1）差壓信號管路應(yīng)按最短的距離敷設(shè)）差壓信號管路應(yīng)按最短的距離敷設(shè)n差壓信號管路的長度最好在16m以內(nèi)，一般不應(yīng)超過50m；其內(nèi)徑應(yīng)大于6mm。一般，信號管路越長，其

54、內(nèi)徑應(yīng)越大，并且與使用介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。n2）導(dǎo)壓管應(yīng)垂直或傾斜安裝）導(dǎo)壓管應(yīng)垂直或傾斜安裝n其傾斜度不得小于1:12，以便能在測量液體介質(zhì)時及時排出氣體、測量氣體介質(zhì)時及時排出凝結(jié)水。n對于粘性流體，其傾斜度還得增大。n當(dāng)差壓信號傳送距離大于30m時，導(dǎo)壓管應(yīng)分段傾斜，并在各最高點和最低點分別裝設(shè)集氣器(或排氣閥)和沉降器(或排污閥)。n3）信號管路應(yīng)帶有閥門等必要的附件）信號管路應(yīng)帶有閥門等必要的附件n安裝附件目的有二安裝附件目的有二： 其一其一，能在主設(shè)備運行的條件下沖洗信號管路、現(xiàn)場校驗差壓計；其二其二，在信號管路發(fā)生故障時能與主設(shè)備隔離。n差壓計上一般應(yīng)裝三個閥差壓計上一般應(yīng)裝三個閥，

55、其中兩只作為隔離閥兩只作為隔離閥（導(dǎo)壓閥），另外一只作為平衡閥一只作為平衡閥。打開平衡閥可以檢查差壓計的零點。隔離閥用來沖洗信號管路、進(jìn)行現(xiàn)場檢驗。n4） 應(yīng)能防止有害物質(zhì)如高溫介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)應(yīng)能防止有害物質(zhì)如高溫介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)等進(jìn)入差壓計等進(jìn)入差壓計n在測量高溫蒸汽時，應(yīng)使用冷凝器；n在測量腐蝕性介質(zhì)時，應(yīng)使用隔離器。n如果信號管路中介質(zhì)有凝固或凍結(jié)的可能，應(yīng)沿信號管路設(shè)置保溫或加熱裝置。但應(yīng)特別注意防止兩信號管路因加熱不均勻或局部汽化而造成的差壓測量誤差。 n（2） 安裝方式安裝方式n根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)、節(jié)流裝置與差壓計之間的相對位置，差壓信號管路可以有多種安裝方式。n1） 測量液體流

56、量時差壓信號管路的安裝方式測量液體流量時差壓信號管路的安裝方式n測量液體流量時，主要應(yīng)防止被測液體中可能存在的氣體主要應(yīng)防止被測液體中可能存在的氣體進(jìn)入并積聚在信號管路內(nèi)進(jìn)入并積聚在信號管路內(nèi)，以致造成兩信號管路中介質(zhì)密度不等而引起誤差。n為了能及時排走信號管路中的氣體，取壓口處的導(dǎo)壓管應(yīng)取壓口處的導(dǎo)壓管應(yīng)向下斜向差壓計向下斜向差壓計。n如果差壓計的位置比節(jié)流裝置高，則在取壓口處也應(yīng)有向下傾斜的導(dǎo)壓管，或設(shè)置U形水封。n信號管路最高點要設(shè)集氣器信號管路最高點要設(shè)集氣器，并裝有閥門以定期排出氣體。a）差壓計在管道下方 b）差壓計在管道上方圖9.15 測量液體時信號管路安裝n 測量氣體流量時的信號

57、管路測量氣體流量時的信號管路n測量氣體流量時，主要應(yīng)防止被測氣體中可能存在的凝結(jié)水凝結(jié)水進(jìn)入并沉積在信號管路中，以致造成兩信號管路中介質(zhì)密度不等而引起誤差。n為了能及時排走信號管路中的液體，取壓口處的導(dǎo)壓管應(yīng)向上斜向差壓計。n如果差壓計的位置比節(jié)流裝置低，則在取壓口處也應(yīng)有向上傾斜的導(dǎo)壓管，并在信號管路最低點要設(shè)置集水箱，并裝有閥門以定期排水，如圖9.16 所示。a）差壓計在管道下方 b）差壓計在管道上方 圖9.16 測量氣體時信號管路安裝n 測量蒸汽流量時的信號管路測量蒸汽流量時的信號管路n測量蒸汽與測量其它一般氣體有所不同。測量蒸汽流量時，應(yīng)防止高溫蒸汽直接進(jìn)入差壓計應(yīng)防止高溫蒸汽直接進(jìn)入

58、差壓計。n一般在取壓口處都應(yīng)設(shè)置冷凝器。冷凝器的作用是使被測蒸汽冷凝后再進(jìn)入導(dǎo)壓管，其容積應(yīng)大于全量程內(nèi)差壓計工作空間的最大容積變化的三倍。n為了準(zhǔn)確地測量差壓，應(yīng)嚴(yán)格保持兩信號管路中的凝結(jié)液位在同一高度。如圖9.17所示。n自取壓口到冷凝器的導(dǎo)壓管應(yīng)保持水平或向取壓口傾斜。冷凝器上方兩個管口的下緣必須在同一水平高度上，以保持凝結(jié)水液面等高，實現(xiàn)差壓的準(zhǔn)確測量。圖9.17 測量蒸汽時信號管路安裝n 測量腐蝕性、易燃性、粘性介質(zhì)流量時的信號管路測量腐蝕性、易燃性、粘性介質(zhì)流量時的信號管路n測量腐蝕性的、或易燃粘性、或粘度較大的介質(zhì)流量時，應(yīng)安裝隔離器，如圖9.18所示。圖9.18 測量腐蝕、易燃

59、、粘性介質(zhì)時信號管路安裝9.2.5 使用注意事項使用注意事項1 液體流量測量液體流量測量n在連接差壓計前，打開節(jié)流裝置處的兩個導(dǎo)壓閥和導(dǎo)壓管上的兩個沖洗閥，用被測液體沖洗導(dǎo)壓管，以免管銹或污物進(jìn)入差壓計。n使用時，先打開差壓計上的平衡閥，然后微微打開差壓計上的正壓導(dǎo)壓閥，使流體慢慢進(jìn)入差壓計，將空氣從差壓計的排氣針閥孔排盡，直到不再有氣泡時，關(guān)閉排氣針閥。接著，關(guān)閉平衡閥，同時驟然打開負(fù)壓導(dǎo)壓閥，儀表即投入正常工作。 在必須裝配隔離器時，在運行前，首先應(yīng)將差壓計和隔離在運行前，首先應(yīng)將差壓計和隔離器充滿隔離液。大致方法如下器充滿隔離液。大致方法如下：n先關(guān)閉節(jié)流裝置上的兩個導(dǎo)壓閥;n然后打開差

60、壓計上的導(dǎo)壓閥和平衡閥及上端兩個排氣針閥;n再打開隔離器的中間旋塞，從一個隔離器慢慢注入隔離液，直到另一個隔離器溢液為止，旋緊中間旋塞;n打開隔離器上的平衡閥，關(guān)閉差壓計上的平衡閥;n然后慢慢打開隔離器上的正壓導(dǎo)壓閥，待被測介質(zhì)充滿導(dǎo)壓管和隔離器后，關(guān)閉隔離器上的平衡閥，打開負(fù)壓導(dǎo)壓閥，流量計即投入正常工作。n2 氣體流量測量氣體流量測量n使用前使用前，應(yīng)首先關(guān)閉差壓計上兩導(dǎo)壓閥，然后對導(dǎo)壓管進(jìn)行吹洗，以免管道中的銹污和雜物進(jìn)入差壓計。n使用時使用時:n首先首先緩慢地打開節(jié)流裝置上的兩個導(dǎo)壓閥，使被側(cè)氣體充滿導(dǎo)壓管。n然后然后打開平衡閥，并微徽打開差壓計上的正壓導(dǎo)壓閥，使差壓計逐漸充滿被測氣體