流量檢測(cè)儀表20100422

1、 流量測(cè)量概述概述流量測(cè)量基礎(chǔ)流量測(cè)量基礎(chǔ)流量流量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一橫截面的流體數(shù)量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一橫截面的流體數(shù)量 流體數(shù)量以體積表示的稱為體積流量流體數(shù)量以體積表示的稱為體積流量 Q， 常用單位常用單位 M3 / H，L / H 流體數(shù)量以質(zhì)量表示的稱為質(zhì)量流量流體數(shù)量以質(zhì)量表示的稱為質(zhì)量流量 M; 常用單位常用單位 T / H，Kg / H，Kg / S 體積流量體積流量Q與質(zhì)量流量與質(zhì)量流量M的關(guān)系：的關(guān)系： M = Q （式中（式中 為流體密度）為流體密度）2 速度式流量計(jì)。主要是以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流動(dòng)速度作為速度式流量計(jì)。主要是以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流動(dòng)速度作為測(cè)量依據(jù)，

2、根據(jù)測(cè)量依據(jù)，根據(jù)qv=VA(qv體積流量體積流量; A流體通過(guò)的有效截面積；流體通過(guò)的有效截面積；V截面截面A上的平均流速上的平均流速 )原理測(cè)量流量。例如差壓式流量計(jì)、原理測(cè)量流量。例如差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、靶式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等均屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)、靶式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等均屬此類。此類。 容積式流量計(jì)。主要以流體在流量計(jì)內(nèi)連續(xù)通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)體積容積式流量計(jì)。主要以流體在流量計(jì)內(nèi)連續(xù)通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)體積V0的數(shù)目的數(shù)目N作為測(cè)量依據(jù)，根據(jù)作為測(cè)量依據(jù)，根據(jù)V=NV0進(jìn)行累積流量的測(cè)量進(jìn)行累積流量的測(cè)量，如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪，如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪(羅茨羅茨)流量計(jì)、刮板流

3、量計(jì)等。流量計(jì)、刮板流量計(jì)等。質(zhì)量式流量計(jì)。直接以測(cè)量流體的質(zhì)量流量質(zhì)量式流量計(jì)。直接以測(cè)量流體的質(zhì)量流量qm為測(cè)量依據(jù)的為測(cè)量依據(jù)的流量?jī)x表。它具有測(cè)量精度不受流體的溫度、壓力、黏度等流量?jī)x表。它具有測(cè)量精度不受流體的溫度、壓力、黏度等變化影響的優(yōu)點(diǎn)，如熱式質(zhì)量流量計(jì)、補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)、變化影響的優(yōu)點(diǎn)，如熱式質(zhì)量流量計(jì)、補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)、振動(dòng)式質(zhì)量流量計(jì)等。振動(dòng)式質(zhì)量流量計(jì)等。v v3差壓式流量計(jì)也叫節(jié)流式流量計(jì)，是利用測(cè)量流體流經(jīng)節(jié)流裝置所產(chǎn)生的靜壓差來(lái)顯示流量大小的一種流量計(jì)。差壓式流量計(jì)是目前工業(yè)生產(chǎn)中檢測(cè)氣體、蒸汽、液體流量最常用的一種檢測(cè)儀表。因?yàn)槠錂z測(cè)方法簡(jiǎn)單，沒(méi)有可動(dòng)部件，工作

4、可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，可不經(jīng)實(shí)流標(biāo)定就能保證一定精度等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程中。 節(jié)流式差壓流量計(jì)的組成：節(jié)流裝置、引壓管路 、差壓變送器（或差壓計(jì)）以下為差壓是流量計(jì)的組成圖工作原理：工作原理：充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮。此時(shí)流速增大，靜壓降低，在節(jié)流件前后產(chǎn)生差壓。流量越大，差壓越大，因此可依據(jù)差壓來(lái)衡量流量的大小。 流量Q 的大小與差壓 P 的平方根成正比7l標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊具有圓形開(kāi)孔并與管道同心的圓形平板，如下頁(yè)圖所示。逆流方向的一側(cè)是一個(gè)具有銳利直角入口邊緣的圓柱部分，順著流向的是一段擴(kuò)大的圓錐體。用于不同管徑的標(biāo)準(zhǔn)孔板，其結(jié)構(gòu)形式基本上是幾何相似

5、的?？装鍖?duì)流體造成的壓力損失較大，而且一般只適用于潔凈流體介質(zhì)的測(cè)量。 l標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，孔板上游端面A上任意兩點(diǎn)的連線與垂直于軸線的平面之間的斜度應(yīng)小于0.5%，下游平面B平行于上游平面。必須在節(jié)流裝置明顯部位沒(méi)有流向標(biāo)志，在安裝后也應(yīng)看到該標(biāo)志，以保證孔板相對(duì)于流動(dòng)方向安裝正確?？装宓拈_(kāi)孔直徑是重要的尺寸，應(yīng)通過(guò)實(shí)測(cè)得到，其值為圓周上等角距測(cè)量4個(gè)直徑的平均值，且單一測(cè)量值與平均值之差小于0.05%?？装宓暮穸菶，節(jié)流孔厚度e按要求加工制做。8標(biāo)準(zhǔn)噴嘴結(jié)構(gòu)圖12流體流經(jīng)孔板時(shí)的壓力和速度變化圖 13環(huán)室取壓 單獨(dú)鉆孔取壓 法蘭取壓 1差壓變送器；2三閥組； 3引壓管；4節(jié)流裝置 一體式差壓流量計(jì)

6、實(shí)物圖(a)差壓計(jì)低于節(jié)流裝置安裝(b) 差壓計(jì)高于節(jié)流裝置安裝1節(jié)流裝置；2引壓管路；3放空閥；4三閥組；5差壓變送器；6儲(chǔ)氣器；7切斷閥測(cè)量液體流量時(shí)的連接圖1節(jié)流裝置；2引壓管路；3差壓變送器；4儲(chǔ)液器；5排放閥；6三閥組；7切斷閥測(cè)量氣體流量時(shí)的連接圖1節(jié)流裝置；2凝液器；3引壓管路；4排放閥；5差壓變送器；6三閥組；7切斷閥 1111(a)(b)1節(jié)流裝置；2隔離器；3三閥組；4差壓變送器；5切斷閥 測(cè)量蒸汽流量時(shí)的連接圖(帶有凝液罐） (a)11 (b)11 測(cè)量有腐蝕性液體時(shí)的連接圖 （隔離罐）27 工作原理：工作原理： 檢測(cè)件是一檢測(cè)件是一根直徑由下向上逐漸擴(kuò)大的錐根直徑由下向

7、上逐漸擴(kuò)大的錐管，以及一只隨流體流量變化管，以及一只隨流體流量變化而沿著錐管上下移動(dòng)的浮子。而沿著錐管上下移動(dòng)的浮子。浮子在錐管中的不同位置代表浮子在錐管中的不同位置代表著不同的流量大小。著不同的流量大小。 安裝時(shí)應(yīng)保證流體自下而上安裝時(shí)應(yīng)保證流體自下而上的通過(guò)錐管。的通過(guò)錐管。1錐管；2轉(zhuǎn)子；3上、下基座；4密封墊圈；5上、下止擋玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖 30l (1)適用于小管徑和低流速測(cè)量。玻璃和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的最大口徑分別為100mm和150。l(2)可用于低雷諾數(shù)流體測(cè)量。如果選用對(duì)黏度不敏感的轉(zhuǎn)子形狀，則臨界雷諾數(shù)只有幾十到幾百，這比其他類型流量計(jì)的臨界雷諾數(shù)要低得多。l(3)

8、對(duì)上游直管段長(zhǎng)度的要求較低。l(4)有較寬的流量范圍度，量程比為10:1。l(5)壓力損失較低。玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的壓損一般為23kPa，較高能達(dá)到10kPa左右；金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)一般為49kPa，較高能達(dá)到20kPa左右。l(6)流量計(jì)的測(cè)量精度受被測(cè)流體的密度和黏度等因素影響，所以測(cè)量精度不高，多用做直觀流動(dòng)指示或測(cè)量精度要求不高的現(xiàn)場(chǎng)指示。一旦實(shí)際被測(cè)流體的密度和黏度與廠家標(biāo)定介質(zhì)的情況不同，就應(yīng)對(duì)流量指示值進(jìn)行修正，以免給使用帶來(lái)不便 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的旁通管路和清洗裝置 35l工作原理工作原理：渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的理論基礎(chǔ)是流渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)中著名的體力學(xué)中著名的

9、“卡門(mén)渦街卡門(mén)渦街”原理。在流體中垂直于流原理。在流體中垂直于流向放置一根非流線型柱狀物體向放置一根非流線型柱狀物體(如圓柱、三角柱或如圓柱、三角柱或T形柱形柱等等)作為漩渦發(fā)生體，當(dāng)流體流速足夠大時(shí)，流體會(huì)在作為漩渦發(fā)生體，當(dāng)流體流速足夠大時(shí)，流體會(huì)在漩渦發(fā)生體的下游兩側(cè)交替產(chǎn)生如下圖所示的旋轉(zhuǎn)方向漩渦發(fā)生體的下游兩側(cè)交替產(chǎn)生如下圖所示的旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦，像這樣兩列平行的不對(duì)稱的交替漩渦列稱相反的漩渦，像這樣兩列平行的不對(duì)稱的交替漩渦列稱為卡門(mén)渦街，通過(guò)測(cè)量漩渦頻率，就可知道流體的流速為卡門(mén)渦街，通過(guò)測(cè)量漩渦頻率，就可知道流體的流速 。(a)單體漩渦發(fā)生體 (b) 多體漩渦發(fā)生體 漩渦發(fā)生

10、體基本形狀 旋進(jìn)漩渦流量計(jì)原理圖 40l 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，安裝維護(hù)方便l適用流體種類多，液、氣、蒸汽及某些混相流皆可使用l 準(zhǔn)確度較高，屬中上水平，一般可達(dá)1%Range左右l量程比寬，可達(dá)10:1或20:1甚至更大l壓力損失?。s為孔板流量計(jì)的2550%）l 輸出脈沖信號(hào)與流量成正比，易于總量計(jì)量l 在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號(hào)不受流體物性（密度、粘度）及組分的影響l 價(jià)格適中，在新型流量計(jì)中屬于價(jià)格較便宜的儀表l現(xiàn)場(chǎng)安裝直管段要求較高，一般前20D后5Dl儀表系數(shù)隨口徑增大而降低，影響測(cè)量精度，故口徑不宜過(guò)大，一般應(yīng)用于中小口徑，DN25300mml 有振動(dòng)的場(chǎng)所應(yīng)選用帶耐振檢測(cè)方式的儀表(

11、a)垂直安裝 (b)測(cè)量含液氣體的正確位置 (c)測(cè)量含氣液體的正確位置 流量計(jì)的安裝位置示意圖 46橫河公司產(chǎn)品橫河公司產(chǎn)品E+HE+H公司產(chǎn)品公司產(chǎn)品謝謝大家！48 工作原理：工作原理： 以下圖所示的橢圓齒輪流量計(jì)進(jìn)以下圖所示的橢圓齒輪流量計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。兩個(gè)具有相互滾動(dòng)進(jìn)行接觸旋轉(zhuǎn)（或不行說(shuō)明。兩個(gè)具有相互滾動(dòng)進(jìn)行接觸旋轉(zhuǎn)（或不接觸旋轉(zhuǎn)）的特殊形狀測(cè)量元件，在入口壓力與接觸旋轉(zhuǎn)）的特殊形狀測(cè)量元件，在入口壓力與出口壓力的差壓作用下，依次作為主動(dòng)輪帶動(dòng)另出口壓力的差壓作用下，依次作為主動(dòng)輪帶動(dòng)另一從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。在一次循環(huán)動(dòng)作中排出一從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。在一次循環(huán)動(dòng)作中排出4個(gè)由轉(zhuǎn)個(gè)由轉(zhuǎn)子與殼壁圍成的彎月

12、形空腔的流體體積。測(cè)量元子與殼壁圍成的彎月形空腔的流體體積。測(cè)量元件的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)磁性密封聯(lián)軸器及傳動(dòng)齒輪減速機(jī)件的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)磁性密封聯(lián)軸器及傳動(dòng)齒輪減速機(jī)構(gòu)傳遞給計(jì)數(shù)器，即可直接指示出流體總量；附構(gòu)傳遞給計(jì)數(shù)器，即可直接指示出流體總量；附加發(fā)信裝置，配以電動(dòng)顯示儀表，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳加發(fā)信裝置，配以電動(dòng)顯示儀表，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳指示瞬時(shí)流量或累積流量。指示瞬時(shí)流量或累積流量。4950 計(jì)量準(zhǔn)確度高，一般基本誤差為計(jì)量準(zhǔn)確度高，一般基本誤差為0.5%R，特殊的可達(dá)，特殊的可達(dá)0.2%R或更高；或更高； 現(xiàn)場(chǎng)安裝對(duì)直管段沒(méi)有要求；現(xiàn)場(chǎng)安裝對(duì)直管段沒(méi)有要求； 量程比比較寬量程比比較寬5:110:1，特殊的達(dá)，特

13、殊的達(dá)30:1 ； 可用于高粘度流體的測(cè)量；可用于高粘度流體的測(cè)量； 品種系列規(guī)格齊全，適用于各種場(chǎng)合；品種系列規(guī)格齊全，適用于各種場(chǎng)合； 價(jià)格昂貴；價(jià)格昂貴； 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，笨重，尤其較大口徑的體積更為龐大；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，笨重，尤其較大口徑的體積更為龐大； 不適用于高低溫場(chǎng)合，目前一般在不適用于高低溫場(chǎng)合，目前一般在 -30+160，壓力，壓力范圍最高范圍最高10MPa； 只適用于潔凈介質(zhì)；只適用于潔凈介質(zhì)； 如流量檢測(cè)件卡死，影響流體通過(guò)，安全性差。如流量檢測(cè)件卡死，影響流體通過(guò)，安全性差。51 1.2.6.1 間接式質(zhì)量流量計(jì)間接式質(zhì)量流量計(jì) 包括溫壓補(bǔ)償式差壓流量計(jì)、溫壓補(bǔ)償式體積流量計(jì)。包括

14、溫壓補(bǔ)償式差壓流量計(jì)、溫壓補(bǔ)償式體積流量計(jì)。 要求得質(zhì)量流量值需測(cè)出差壓、壓力、溫度以及體積要求得質(zhì)量流量值需測(cè)出差壓、壓力、溫度以及體積流量，并且需有確定的流體密度值（對(duì)照表或函數(shù)）。流量，并且需有確定的流體密度值（對(duì)照表或函數(shù)）。 但在以下兩種情況不能采用溫壓補(bǔ)償法：但在以下兩種情況不能采用溫壓補(bǔ)償法： （1）被測(cè)介質(zhì)組份在測(cè)量過(guò)程中是變化的（介質(zhì)密度）被測(cè)介質(zhì)組份在測(cè)量過(guò)程中是變化的（介質(zhì)密度變化）；變化）； （2）被測(cè)介質(zhì)的密度與溫度、壓力關(guān)系式未知或不夠）被測(cè)介質(zhì)的密度與溫度、壓力關(guān)系式未知或不夠準(zhǔn)確；準(zhǔn)確； 對(duì)于氣體混合物（比如天然氣）常常出現(xiàn)上述兩種情對(duì)于氣體混合物（比如天然氣）

15、常常出現(xiàn)上述兩種情況，就很難采用溫壓補(bǔ)償法進(jìn)行測(cè)量況，就很難采用溫壓補(bǔ)償法進(jìn)行測(cè)量。52（1）科氏力質(zhì)量流量計(jì)（）科氏力質(zhì)量流量計(jì)（CMF） 基本理論基本理論科里奧利加速度理論?？评飱W利加速度理論。 如右圖：有一直管以角速度如右圖：有一直管以角速度繞定軸繞定軸O在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，管內(nèi)有在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，管內(nèi)有一質(zhì)點(diǎn)一質(zhì)點(diǎn)m沿管以速度沿管以速度v向外移動(dòng)。由于質(zhì)點(diǎn)向外移動(dòng)。由于質(zhì)點(diǎn)m處于既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、處于既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、又有直線運(yùn)動(dòng)的體系中，因此它將獲得兩個(gè)分量的加速度及其力：又有直線運(yùn)動(dòng)的體系中，因此它將獲得兩個(gè)分量的加速度及其力： 向心加速度向心加速度ar，其量值為其量值為r2，方向指向軸，方向指向軸

16、O； 切向加速度（又稱科里奧利加速度）切向加速度（又稱科里奧利加速度）ac，其量值為其量值為2v，方向與方向與ar垂直。它來(lái)自旋轉(zhuǎn)管道，同時(shí)又對(duì)管道產(chǎn)生反作用力，垂直。它來(lái)自旋轉(zhuǎn)管道，同時(shí)又對(duì)管道產(chǎn)生反作用力，這就是科里奧利力（又稱科氏力），其計(jì)算公式為：這就是科里奧利力（又稱科氏力），其計(jì)算公式為： FC = 2mv式中：式中：FC科氏力，科氏力，N； m運(yùn)動(dòng)體的質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)體的質(zhì)量，Kg； 角速度，角速度，1/s； v旋轉(zhuǎn)體系中的徑向速度，旋轉(zhuǎn)體系中的徑向速度，m/s。 若流體密度為若流體密度為、管道橫截面積為、管道橫截面積為A，則任一段長(zhǎng)度為，則任一段長(zhǎng)度為x的管道都將受到一個(gè)切向科的管道

17、都將受到一個(gè)切向科氏力，其大小為：氏力，其大小為： FC = 2A xv設(shè)質(zhì)量流量為設(shè)質(zhì)量流量為Qm，則有：，則有：Qm vA，故：，故： FC = 2Qmx 由上式可知，只要能直接或間接的測(cè)出在旋轉(zhuǎn)管道中流動(dòng)的流體的科氏力由上式可知，只要能直接或間接的測(cè)出在旋轉(zhuǎn)管道中流動(dòng)的流體的科氏力FC ，就，就能求得質(zhì)量流量能求得質(zhì)量流量Qm，此即科氏力質(zhì)量流量計(jì)的工作原理。此即科氏力質(zhì)量流量計(jì)的工作原理。53 這種儀表的基本理論早已發(fā)現(xiàn)，但是未能解這種儀表的基本理論早已發(fā)現(xiàn)，但是未能解決流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還要處于一個(gè)旋轉(zhuǎn)系決流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還要處于一個(gè)旋轉(zhuǎn)系的難題，故一直未能制成工業(yè)產(chǎn)品。后來(lái)人

18、們的難題，故一直未能制成工業(yè)產(chǎn)品。后來(lái)人們用管道振動(dòng)的方法來(lái)代替轉(zhuǎn)動(dòng)，才制成工業(yè)產(chǎn)用管道振動(dòng)的方法來(lái)代替轉(zhuǎn)動(dòng)，才制成工業(yè)產(chǎn)品大量應(yīng)用。品大量應(yīng)用。 以以U型測(cè)量管為例說(shuō)明如何測(cè)得科氏力，如型測(cè)量管為例說(shuō)明如何測(cè)得科氏力，如圖：由兩端固定的薄壁測(cè)量管，在中點(diǎn)處以測(cè)圖：由兩端固定的薄壁測(cè)量管，在中點(diǎn)處以測(cè)量管諧振頻率或接近諧振的頻率（或其高次諧量管諧振頻率或接近諧振的頻率（或其高次諧波頻率）進(jìn)行激勵(lì)，在管內(nèi)流動(dòng)的流體產(chǎn)生科波頻率）進(jìn)行激勵(lì)，在管內(nèi)流動(dòng)的流體產(chǎn)生科氏力，使測(cè)量管中點(diǎn)前后兩半段產(chǎn)生方向相反氏力，使測(cè)量管中點(diǎn)前后兩半段產(chǎn)生方向相反的撓曲，然后用光學(xué)或電磁學(xué)方法檢測(cè)出此撓的撓曲，然后用光學(xué)

19、或電磁學(xué)方法檢測(cè)出此撓曲量即可求得科氏力，進(jìn)而求得質(zhì)量流量曲量即可求得科氏力，進(jìn)而求得質(zhì)量流量Qm ?？剖狭|(zhì)量流量計(jì)的組成：科氏力質(zhì)量流量計(jì)的組成： 傳感器、變送器、顯示器。傳感器、變送器、顯示器。54 主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：1、能夠直接測(cè)量質(zhì)量流量，不受溫度、壓力、密度、粘度等因素的影、能夠直接測(cè)量質(zhì)量流量，不受溫度、壓力、密度、粘度等因素的影響，測(cè)量精度高，可達(dá)響，測(cè)量精度高，可達(dá)0.2級(jí)甚至更高；級(jí)甚至更高；2、不受管道內(nèi)流場(chǎng)影響，現(xiàn)場(chǎng)安裝對(duì)上下游直管段沒(méi)有要求；、不受管道內(nèi)流場(chǎng)影響，現(xiàn)場(chǎng)安裝對(duì)上下游直管段沒(méi)有要求；3、測(cè)量管振幅小，可視為無(wú)活動(dòng)部件；無(wú)障礙物，可測(cè)含固體顆粒的、測(cè)量管振幅小，可視為無(wú)活動(dòng)部件；無(wú)