學員計量裝置培訓文件

差壓式流量計渦街流量計插入式流量計電磁流量計容積式流量計熱式流量計科氏力質(zhì)量流量計超聲流量計

差壓式流量計優(yōu)異的穩(wěn)定性、可靠性和抗振動能力；對高溫、高壓、低靜壓、低流速、低密度流體

的適應性；口徑從小到大，系列齊全；變更量程方便；只要按照標準設計、制造、安裝和使用，無需

實流標定就能獲得規(guī)定的準確度，因而為用

戶帶來方便。

（2）非標差壓式流量計

①低雷諾數(shù)用：1/4圓孔板，錐形入口孔板，雙重孔板，雙斜孔板，半圓孔板等；

②臟污介質(zhì)用：圓缺孔板，偏心孔板，環(huán)狀孔板，楔形孔板，彎管節(jié)流件等；

③低壓損用：羅洛斯管，道爾管，道爾孔板，雙重文丘里噴嘴，通用文丘里管，Vasy管等；

④小管徑用：整體（內(nèi)藏）孔板；

⑤端頭節(jié)流裝置：端頭孔板，端頭噴嘴，Borda

管等；毛細管節(jié)流件：層流流量計；臨界流節(jié)流裝置：音速文丘里噴嘴；流道式，多孔節(jié)流裝置，機翼式插入式差壓流量計:圓形截面檢測桿；棱形截面檢測桿；T形截面檢測桿；彈頭形截面檢測桿。標準節(jié)流裝置：只要按照標準設計、制造、安裝和使用，無須實流標定就能獲得規(guī)定的準確度。所以標準節(jié)流裝只須幾何檢驗法檢驗。非標節(jié)流裝置必須經(jīng)實流標定才能保證準確度。差壓式流量計有相關的標準1.GB／T2624-2006

用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量（等同翻譯ISO5167：2003）2.

GB／T21188-2007

用臨界流文丘里噴嘴測量氣體流量（等同翻譯ISO9300：2005）3.

GB／T21446

用標準孔板流量計測量天然氣流量4.

JB／T2274-91

流量顯示儀表

5.

JJG640

差壓式流量計檢定規(guī)程

6.

JJG1003-2005

流量積算儀檢定規(guī)程

1.差壓式流量計基本關系式

式中qm

──質(zhì)量流量，kg/s；

C──流出系數(shù)；

β──直徑比，β=d/D；

D──管道內(nèi)徑，m；

ε1──節(jié)流件正端取壓口平面上的可膨脹性系數(shù)；

d──工作條件下節(jié)流件的開孔直徑，m；

Δp──差壓，Pa；

ρ1──節(jié)流件正端取壓口平面上的流體密度，kg/m3。

流出系數(shù)C的R/G公式：當D＜71.12mm時，應加以下一項：如按全部數(shù)據(jù)庫計算，當ReD＞4000時：R/G公式的標準偏差0.259%；R/G公式的標準偏差δ=0.245%如在Stolz公式所包括的范圍內(nèi)比較：當試驗流體為不可壓縮流體時，ε1=1對于角接和D—D/2（徑距）取壓的孔板：d≥12.5mm；50mm≤D≤1000mm；0.1≤β≤0.75；對于0.1≤β≤0.5時；ReD≥4000；對于β＞0.5的孔板；ReD≥16000β2對于法蘭取壓的孔板：d≥12.5mm；50mm≤D≤1000mm；0.1≤β≤0.75；

ReD≥5000和ReD

≥170β2D；式中D的單位是mm。當管徑D＜150mm時，必須計算孔板上游管道的相對粗糙度Ra/D，該Ra/D值在上游10D的長度范圍內(nèi)都應滿足下表（104Ra/D的最大值）的要求（此粗糙度要求與孔板配件和上游管道有關。對孔板下游管道粗糙度無要求）。

標準孔板的使用條件4對孔板上下游所要求的最小直管段長度提出全新及更長的要求Ra為偏離被測輪廓平均線的算術平均偏差。式中：K為等效絕對粗糙度，以長度單位表示。βReD≤1043×1041053×1051063×1061073×107108≤0.201515151515151515150.301515151515151514130.401515107.24.13.53.53.12.70.50117.74.93.31.61.31.31.10.90.605.64.02.51.60.70.60.60.50.4≥0.654.23.01.91.20.60.40.40.30.3當管徑D大于或等于150mm時，在以下不同情況下，應滿足以下的粗糙度Ra的要求：當β≤0.6并且ReD≥5×107時，

1μm≤Ra≤6μm；當β＞0.6并且ReD≥1.5×107時，1.5μm≤Ra≤6μm。式中：C——流出系數(shù);

β——直徑比，β=d／D；

d——喉部內(nèi)徑，m；

D——管道內(nèi)徑，m；

ReD

——

與D有關的雷諾數(shù)。長徑噴嘴的流出系數(shù)式中：C——流出系數(shù);

β——直徑比，β=d／D；

d——喉部內(nèi)徑，m；

D——管道內(nèi)徑，m；

ReD

——

與D有關的雷諾數(shù)。式中：α——流量系數(shù)；C——流出系數(shù)；

——漸近系數(shù)；

β

——

直徑比。在流量計中，都有一個流量系數(shù)，它是描述流量計輸出與輸入關系的一個術語。在標準差壓式流量計中，流量系數(shù)為流出系數(shù)的定義及α與流出系數(shù)的關系

q在0-100%范圍內(nèi)變化時，ReD變化幅值很大，所以 C有明顯變化 例：ReD=時，C=0.6043

ReD

=時，C=0.6080

這就意味著百分率流量越小，示值偏低越嚴重。

標準差壓裝置輸出的差壓等于正端取壓口壓力P1與負端取壓口壓力P2之差。由于差壓從管壁取出，所以受磁場影響。

ReD大時，管壁取壓得到的流速與管道內(nèi)平均流速很接近。

ReD小時，管中心流速比管壁附近流速高很多，所以管壁測得的流速比管道內(nèi)平均流速低得多。

C=f（ReD)公式就是對這一現(xiàn)象做數(shù)學描述。均速流量計采用多點取壓，C不受

ReD影響。圖1.2層流和湍流的速度分布

可膨脹性系數(shù)

差壓式流量計（孔板、噴嘴、文丘里管等）在用來測氣體和蒸汽流量時，流體流過節(jié)流裝置，在節(jié)流件兩邊都要產(chǎn)生一定的壓差，節(jié)流件的下游靜壓降低，因而出現(xiàn)流束膨脹，流束的這種膨脹使得節(jié)流裝置的輸出（差壓）-輸入（流量）關系同不可壓縮流體之間存在一定的偏差，如果不對這種偏差進行校正將會導致流量示值偏高千分之幾到百分之幾，在β和△p／p1均較大的情況下甚至可達10%?？膳蛎浶韵禂?shù)(expansibilityfactor)ε就是為修正此偏差而引入的變量。q在0-100%內(nèi)變化，相應Δp也在0-100%范圍內(nèi)變化，不同的q對應不同的ε1。q變化范圍越大，對應的ε1值差異越大，若仍將其當常數(shù)看待，引入的不確定度相應增大。百分率流量越小，Δp越小，ε1越大，流量示值偏低越嚴重。在流量標準裝置上的驗證：不進行C補償和ε1的補償，量程比能達到3:1進行C補償和ε1的補償，量程比能達到10:1進行C補償和ε1的補償，并引入低量程差壓變送器，能達到30:1。標準孔板的不確定度Ec角接取壓孔板，D-D／2取壓孔板0.1≤β≤0.5時，ReD≥4000β＞0.5時，ReD≥160002.法蘭取壓孔板ReD≥4000ReD≥170β2D

（D：mm）

0.1≤β≤0.2，

Ec=（0.7-β）％

0.2≤β≤0.6，

Ec=0.5％0.6≤β≤0.75，

Ec=（1.667β-0.5）％噴嘴的不確定度EcISA1932噴嘴0.30≤β≤0.44時，

7×104≤ReD≤1070.44≤β≤0.80時，2×104≤ReD≤1072.長徑噴嘴104≤ReD≤107

β≤0.6，

Ec=0.8％

β

＞0.6，

Ec=（2β-0.4）％Ec=2.0％差壓式流量計系統(tǒng)不確定度的計算（3）由6個因素決定的系統(tǒng)誤差采用方和根的方法計算系統(tǒng)誤差。

差壓式流量計的不確定度表達式：

關于差壓信號傳遞失真問題防止差壓信號傳遞失真的重要性

現(xiàn)場既有的差壓式流量計中，差壓信號傳遞失真現(xiàn)象普遍存在。

實例如下：

A.制造中的問題1.1制造中的問題aa.節(jié)流裝置導壓管切斷閥未采用直通閥孔板切斷閥冷凝器針形閥易堵，一旦流路被堵，則無法運行。汽液交換不暢導致小流量時示值頻繁波動。

正確的導管連接

不正確的導管連接

引起負壓管冷凝器內(nèi)的液面升高，導致差壓減小約165Pa。流裝置導壓管不合理

安裝問題a.取壓點不合理所獲得的密度值與ρ1不一致，從而引起流量測量誤差。p1p2孔板附近的壓力分布

D/2

D

安裝不合理的問題所謂差壓信號的傳遞失真，就是差壓變送器測量到的差壓與節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓不一致。

qm安裝問題引起差壓誤差AB兩點水平距離1m，高度之差即轉(zhuǎn)化為液柱差AB差壓信號傳遞失真使得兩個冷凝器中的液面很難做到一樣高。b.引壓管從45°方向引出

引壓管從45°方向引出正負壓管內(nèi)冷凝水溫度不同，引起密度差，進而產(chǎn)生差壓。dp=(ρ＋－ρ-）H·g例如：正壓管溫度為40℃，負壓管為30℃，H=6000

mm

則ρ＋=992.2kg/m3,ρ-=995.7kg/m3

dp

=206Pa溫度差引起的差壓失真

引壓管伴熱保溫不對稱Hρ一體化節(jié)流式差壓式流量計所有流量儀表都具有一體式和分離式兩種。長期以來，差壓式流量計以分離式為唯一形式。連接檢測件與差壓變送器的引壓管線，是流量計最薄弱的環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生泄漏、堵塞、凍結(jié)及差壓信號的傳遞失真等故障。安裝大大簡化，維護工作量減小。零點穩(wěn)定性極佳。測量蒸汽流量時，伴熱保溫，也變得簡單。被測流體為蒸汽或氣體時，儀表自帶壓力變送器及溫度傳感器，自己完成溫壓補償（一般在流量顯示裝置中完成）。差壓式流量計改進除了Gilflo之外的所有差壓流量計都有一個很大的弱點，即在相對流量較小時，差壓信號很小。即例如流量為滿度流量的10%時，差壓只有滿量程差壓的1%。引入低量程差壓變送器只能提高測量精度但無法消除差壓信號的傳遞失真。用雙量程取代單量程提高差壓測量精度提高差壓變送器的精度等級如現(xiàn)在的0.065級，0.04級增設一個低量程差壓變送器例如一臺差壓式流量計，0～100t/h對應0～100kPa,

增設一臺0～3kPa低量程差壓變送器（對應流量范圍為0～17.3t/h），從引用誤差的概念來計算，小流量時的差壓測量精度提高33倍。其他因素的對策①按規(guī)定的數(shù)學模型對密度，流出系數(shù)C的非線性和可膨脹性系數(shù)，的變化進行在線補償。②防止差壓信號的傳遞失真切斷閥的不合理選型、過長的導壓管、導壓管中冷凝液溫度有差異等，都會引起差壓信號的傳遞失真。雙量程一體化節(jié)流式流量計這種結(jié)構(gòu)也并非全部是優(yōu)點，因為節(jié)流裝置如果安裝位置較高，操作三閥組時，需登高作業(yè)。高低量程的合理選定1-53.在壓損允許的前提下，將高量程的差壓上限盡量選得大一些。這樣，最小流量所對應的差壓值可相應大一些,以減小各種干擾因素對小流量測量精度的影響。.使高低量程所覆蓋的范圍度大致相等。

例如：低量程保證精度范圍為（3～17.32）%，對應量程比為5.77；高量程保證精度范圍為（17.32～100）%，對應量程比為5.77。高低量程的切換在流量二次表中完成。①當開平方運算在流量二次表內(nèi)完成時，（≤100%）（＞100%）②當開平方運算在差壓變送器內(nèi)完成時，（≤100%）（＞100%）式中：——未經(jīng)補償?shù)牧髁?，單位由FS定；

——低量程變送器輸出信號，0～100%；

——高量程變送器輸出信號，0～100%；

——低量程滿度流量，kg/h、t/h或Nm3/h等；

——高量程滿度流量，kg/h、t/h或Nm3/h等。量程切換旋渦流量計dD卡曼旋渦在流體中設置旋渦發(fā)生體（阻流件），在旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的渦列，這種渦列稱為卡曼渦街。旋渦剝離頻率與發(fā)聲體處的平均流速成正比。2渦街流量計工作原理式中

f──發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡曼渦街頻率；

Sr──斯特羅哈爾數(shù)（無量綱數(shù)）；V──旋渦發(fā)生體處的流速；d──旋渦發(fā)生體的寬度。Sr

與雷諾數(shù)的關系Sr斯特羅哈爾數(shù)與雷諾數(shù)的關系510321047106可能測量范圍0.10.20.3正常測量范圍

旋渦流量計與節(jié)流式差壓流量計性能比較旋渦流量計的優(yōu)點（與節(jié)流式差壓流量計相比）結(jié)構(gòu)簡單、牢固、安裝維護方便。無需導壓管和三閥組等，減少泄漏、堵塞和凍結(jié)等。精確度較高，一般為±（1～1.5）%R。測量范圍寬，合理確定口徑，范圍度可達20:1.壓損小，約為節(jié)流式差壓流量計的1/4～1/2。輸出與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移。在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出頻率不受流體物性（密度、粘度）和組成的影響，即儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀、尺寸有關。

旋渦流量計與節(jié)流式差壓流量計性能比較旋渦流量計的局限性對管道機械振動較敏感，不宜用于強振動場所?？趶皆酱螅直媛试降?，一般滿管式流量計用于DN400以下。流體溫度太高時，傳感器還有困難，一般流體溫度≤420℃。當流體有壓力脈動或流量脈動時，示值大幅度偏高，影響較大，因此不適用于脈動流。節(jié)流式差壓流量計的優(yōu)點節(jié)流式差壓流量計中的標準孔板結(jié)構(gòu)易于復制，簡單牢固，性能穩(wěn)定可靠，價格低廉。無需實流校準就可使用，這在流量計中是少有的。適用范圍廣泛。既適用于全部單相流體，也可測量部分混相流，如氣固、氣液、固液等。高溫高壓大口徑和小流量均適用。對振動不敏感，抗干擾能力特別優(yōu)越。節(jié)流式差壓流量計的局限性測量精確度在流量計中屬中等水平。由于眾多因素的影響錯綜復雜，精確度難以提高。范圍度窄，由于儀表信號（差壓）與流量為平方關系，一般范圍度較小。節(jié)流裝置與差壓顯示儀表之間引壓管線為薄弱環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生泄漏，堵塞及凍結(jié)、信號失真等故障。

測量液體流量，不確定度：±1%R；±0.75%R

測量氣體、蒸汽流量，不確定度：

±1%R（V≤35m/s

）；

±1.5%R（V＞35m/s

）。

流速↑→發(fā)生前后壓差↑→發(fā)生體后壓力↓→流體體積膨脹→示值偏高。

實際達到的范圍度與口徑和工況等有關

旋渦流量計產(chǎn)生穩(wěn)定的渦列并有接近常數(shù)的流量系

數(shù)的條件：

式中ReD

──雷諾數(shù)；

ReD≥20000μ──流體動力粘度。

D──管道內(nèi)徑；

ρ──流體密度；v──流體流速；

實際達到的范圍度與口徑和工況等有關被測介質(zhì)確定后，μ為定值；工況確定后，ρ為定值；欲滿足ReD≥20000要求，D↓→v↑（只能犧牲可測最小流速）被測介質(zhì)確定后，μ為定值；儀表口徑選定后，D為定值；

由于ReD≥20000的約束，ρ↓→v↑（流體密度小時，可測最小流速小不了）

工況壓力下飽和蒸汽的可測量流量范圍旋渦流量計在下列工況下的范圍度工況壓力下飽和蒸汽的理論范圍度說明：最大流速≤

80m/s，壓力為表壓(1)理想范圍度

可測（或線性流量）最小流量：受ReD＝20000（或40000）制約的流量?？蓽y最大流量：受v＝80m/s最高流速的制約。(2)

實際范圍度

當一臺旋渦流量計的口徑（DN）選定后，其實際上限流速就定下來。實際范圍度與理想范圍度的關系或｝

式中v

──實際流速，m/s；

qv──實際流量；Nm3/h;

qm──實際流量，kg/h；Qvmax──可測最大流量，Nm3/h;

qmmax──可測最大流量，kg/h。

實際范圍度＝qv

/可測最小流量.

或qm

/可測最小流量.⑴低靜壓、低流速、大管徑的測量對象（如煤氣）往往不能用縮小管徑的方法提高流速。⑵低密度流體（如含氫量較高的流體）因?qū)π郎u探頭推力小，所以信號幅值小。選型時應做密度驗算。⑶高粘度流體因雷諾數(shù)較小，旋渦不容易產(chǎn)生。

旋渦流量計：ReD≥20000；內(nèi)錐型差壓流量計：ReD≥8000；標準孔板差壓式流量計：ReD≥4000；

?圓噴嘴：250≤ReD≤105β

旋渦流量計耐振性指標

①壓電晶體傳感器：0.2g（有些產(chǎn)品，DN越大，耐振性越差）；電容式傳感器：1g；引入SSP技術的傳感器，耐振性更好一些。

電磁波干擾引入旋渦流量計，使之示值升高

電磁波干擾；射頻干擾（行車駛近；機動車火花塞干擾等）。

穩(wěn)定性要求高的場合（如過程控制），差壓式流量

計更穩(wěn)定測量濕蒸汽時，節(jié)流式差壓流量計具有較好的適應性A.飽和蒸汽一般都帶有液態(tài)水，成為濕蒸汽。

B.蒸汽的干度≥95％，可將蒸汽當作干蒸汽看待，對旋渦流量計和差壓式流量計均無明顯影響。C.干度更低時，會導致旋渦流量計的“漏脈沖”現(xiàn)象。D.帶水嚴重時，旋渦流量計完全無脈沖輸出。E.干度更低時，部分水滴在水平管道中作分層流動，如果節(jié)流件未開排水孔，節(jié)流件前易積水。F.內(nèi)錐型差壓流量計，由于結(jié)構(gòu)原因，節(jié)流件前完全不會積水。

流動脈動應避免選用旋渦流量計

流動脈動對差壓式流量計也有影響，但不明顯

影響途徑：①平方根誤差；②慣性影響；③對流出系數(shù)的影響。影響方向：略微偏高。流量計與減壓閥的相互位置圖

裝在蒸汽減壓閥后面的旋渦流量計常因流動脈動而嚴重偏高減壓閥振蕩對其上游的渦街流量計也有影響上海金茂大廈洗衣房蒸汽流量計與減壓系統(tǒng)

PTFTFC6000PV5V6V7V4V3V2V1分配器去洗衣房旋渦流量計的漏脈沖現(xiàn)象

漏脈沖現(xiàn)象：在蒸汽流速平穩(wěn)的情況下，渦街流量計的輸出脈沖在時間坐標上的分布應近似均勻，但在蒸汽嚴重帶水時，脈沖卻在某處少了一個，嚴重時竟少了很多脈沖。圖5示波器記錄到的波形

分布不均勻的、體積較大的液滴撞擊在旋渦發(fā)生體上，抑制了渦列的形成。但無進一步的實驗數(shù)據(jù)。漏脈沖的實質(zhì)“漏脈沖”現(xiàn)象的實例鍋爐減溫減壓系統(tǒng)PITIV1FTFC6000PTTEV2（穿越馬路段）低壓蒸汽去用戶FIQ303中壓過熱蒸汽去用戶2.5MPa300℃低壓蒸汽流量測量系統(tǒng)圖

“漏脈沖”現(xiàn)象的實例鍋爐供汽系統(tǒng)圖去用戶

鍋爐0.7MPa

FIQ01FIQ02DN150DN10031只

2.5t/h2km斷續(xù)顯示（1）根據(jù)管徑確定儀表通徑：存在問題：儀表通徑普遍選得太大。可測最小流量相應增大。（2）對小信號切除值合理調(diào)試，可使最小可測流量適當減小。條件：管道無明顯振動。方法：將渦街流量計中的小信號切除值調(diào)小。將流體密度設定值減小，切除值下限可進一步減小。應用中存在的問題插入式流量計工作原理及應用

插入式流量計的結(jié)構(gòu)分類插入式流量計的結(jié)構(gòu)分類（1）點流速型：插入式渦街、插入式渦輪、插入式電磁、畢托管差壓流量計等。（2）徑流速型：差壓式均速管流量傳感器（圓形斷面、菱形斷面、子彈頭斷面、T形斷面）、熱式均速管流量傳感器等。與滿管式流量計相比，插入式流量計有很多優(yōu)點：價格便宜，只及滿管式的幾分之一到幾十分之一。體積小、重量輕，易于安裝和維修。帶配套球閥的，可實現(xiàn)不斷流拆裝。壓損?。姶攀匠猓y量頭：其結(jié)構(gòu)實際上就是一臺流量傳感器，不過這里作為局部流速測量的流速計使用。插入桿：支撐測量頭的一根支桿。插入機構(gòu)：由連接法蘭、插入桿提升機構(gòu)及球閥組成。可在不斷流的情況下將測量頭由管道內(nèi)提升到表體外，以便檢查維修。轉(zhuǎn)換器：測量頭信號輸出轉(zhuǎn)換的電子部件。儀表表體：對于大口徑一般都不帶儀表表體，而是利用工藝管道的一段作為測量管。點流速計型插入式流量傳感器差壓式均速管流量傳感器

點流速型工作原理測量頭插于管道中特定位置（一般為管道軸線或管道平均流速處），測量該處局部流速，然后根據(jù)管道內(nèi)流速分布和傳感器的幾何尺寸等推算管道內(nèi)的流量。

脈沖一頻率型測量式中qv

——

體積流量，m3/s；

f

——

流量計的頻率信號，HZ；

K

——

流量計的儀表系數(shù)，P/m3；

K0

——

測量頭的儀表系數(shù)，P/m；

α——

速度分布系數(shù)；

β——

阻塞系數(shù)；

γ——

干擾系數(shù)；

A——

儀表表體（測量管道）橫截面之面積，m2。式中qv

——

體積流量，m3/s；

α——

速度分布系數(shù)；

β

——

阻塞系數(shù)；

γ——

干擾系數(shù)；

Kv

——

測量頭流速儀表系數(shù)；

A——

測量管道橫截面之面積，m2；

Δp

——

流量計差壓信號，Pa；

ρ——

流體密度，kg/m3。式中：E

——

測量頭感應電動勢，V；其余符號同前。3.4.1速度分布系數(shù)α的確定

速度分布系數(shù)定義：管道平均流速與測量頭所處位置局部流速的比值。（1）測量頭插于管道軸線處

式中α——

速度分布系數(shù)；

ReD

——

管道雷諾數(shù)：

D——

管道內(nèi)徑，mm；

Δ——

管壁粗糙度，mm。（2）插于管道平均流速處的α值

測量頭插于管道平均流速處時α=1

式中y

——

平均流速處至管壁的距離；

R

——

管道半徑。

粗糙度和雷諾數(shù)對α影響從上式可知，α是Δ/D和ReD的函數(shù),測量時流量大小的變化將引起α的變化。設Δ/D=0.001，ReD從2×104→3×105，α約變化2.8%；

設ReD=3×105，Δ/D從0.001→0.002，

α約變化1.4%。

阻塞系數(shù)β阻塞系數(shù)的定義：修正由于插入桿、插入機構(gòu)及測量頭引起的管道流通面積減小及速度分布畸變所產(chǎn)生影響的系數(shù)。(1)測量頭插于管道軸線處時式中S

——

阻塞率；

B

——

流量計插入桿直徑，mm；

d

——

測量頭直徑，mm；

D

——

管道內(nèi)徑，mm。測量頭插入深度h式中：h——插入深度，mm；

S——阻擋率；

B——流量計插入桿直徑，mm；

d——測量頭直徑，mm；

D——管道內(nèi)徑，mm。流量計阻塞系數(shù)β與阻塞率S的關系

S＜0.02時，β=10.02＜S≤0.06時，β=1－0.125SS＞0.06時，β=1－CSC值依管徑大小而定，需經(jīng)實流校驗確定。干擾系數(shù)的定義：流量計所處管段前后阻流件之間直管段長度不足所引起的儀表系數(shù)變化的修正系數(shù)。

干擾系數(shù)是非充分發(fā)展管流的修正系數(shù)，目前還缺乏成熟的實驗數(shù)據(jù)。管道橫截面面積A可通過實測管道內(nèi)徑或管道外周長推算。由管道外周長推算橫截面面積按下式計算：：L——管道外周長，m；

e——管壁厚度，m；

a——管道外表面局部突出高度，m；D——管道內(nèi)徑，m。3.7.1差壓式均速管流量傳感器它由一根橫貫管道直徑的中空金屬桿及引壓管件組成。中空金屬桿迎流面有多點測壓孔測量總壓，背流面有一點或多點測壓孔測量靜壓。由總壓與靜壓的差值（差壓）反映流量值。差壓式均速管流量計計算式式中：qm

——

質(zhì)量流量，kg/s；

qv

——

體積流量，m3/s；

α

——

流量系數(shù)；

ε——

可膨脹性系數(shù)；

A

——

管道橫截面面積，m2；

ρ

——

被測介質(zhì)密度，kg/m3；

△p

——

均速管輸出差壓，Pa。3.8.1圓形斷面均速管這是差壓式均速管的早期斷面形狀。是在畢托管基礎上發(fā)展起來的。

由于它的迎流面有多個（一般為4個）總壓測壓孔，每一個孔代表一定比例（1/4）的流通截面的平均流速，因此，基本不受流速分布和管壁粗糙度影響。如果測量管有一個90°彎，而且檢測桿與90°彎在同一個平面內(nèi)，則流場的不對稱也不影響測量。合理確定安裝方向可降低直管段的要求差壓變送器導管（d≥10）閘閥3.8.2菱形斷面均速管圓形斷面均速管的流量系數(shù)K受雷諾數(shù)的影響較大，當ReD＜105時，K基本不變；

105＜ReD＜106時，K增大，而且不穩(wěn)定。離散度約為±10%。原因：流體流過圓管時，分離點位置不固定。菱形斷面的均速管是對圓形斷面的改進。在菱形斷面均速管中，流體分離點不再隨ReD變化而固定在菱形兩側(cè)尖銳的拐點上。所以流量系數(shù)受ReD

影響減小到1%。美國ALDEM研究實驗室，NEL國家工程試驗室，CEESI和科羅拉多州工程試驗室氣體試驗站等都做過這方面的實驗，結(jié)論相同。

費列德·古德針對菱形檢測桿信號脈動大、低壓側(cè)易堵塞等缺點，在大量實驗的基礎上，推出了彈頭斷面檢測桿。彈頭檢測桿也有明顯的拐點。但拐點相對平緩。不致象菱形斷面檢測桿那樣會產(chǎn)生強烈的旋渦、較大的探頭振動和脈動的差壓輸出。

（a）菱形斷面（b）彈頭斷面菱形斷面檢測桿低壓孔位于背部，那里正好是流體中塵埃聚集的地方，流線紊亂，流速較低，所以負壓孔易堵。彈頭形斷面檢測桿，多個低壓取壓孔位于探頭的兩側(cè)面，即位于流體分離點之前，流速快，所以不易堵。以往均速管表面是光滑的，當流速變化時，在均速管表面易形成邊界層流與邊界紊流交替出現(xiàn)的情況。增加了流量系數(shù)的不穩(wěn)定。

彈頭形均速管前端表面采用粗糙化處理并加防淤槽（即在粗糙化處理部分和平滑部分交界處設一淺槽），相當于有一個紊流發(fā)生器，使流量系數(shù)更穩(wěn)定，范圍度更大。下圖所示是第三代T形斷面均速管，其跨越整個管道的高壓取壓槽的設計，使得它有很好的抗堵性。T形斷面的設計，使其輸出差壓值約為菱形斷面的2倍。自帶高速CPU和大容量數(shù)據(jù)儲存器，對流體進行實時、動態(tài)的完全補償。差壓均速管流量計的局限性差壓值較小，尤其是測量低靜壓低流速濕氣體，以及蒸汽時，差壓值太小，會帶來較大誤差。要通過JJG640的檢定，必須進行實流檢定。因此須自帶一段測量管才能實施檢定。

電磁流量計工作原理及應用電磁流量計工作原理電磁流量計工作原理：式中：E——感應電勢；K——儀表常數(shù)；B——磁感應強度；V——平均流速；D——測量管內(nèi)徑E=K·B·V·D電磁流量計原理

電磁流量計特點

無阻流件，無壓損。適用于測量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿、污水等。

所測得的體積流量，不受流體密度、粘度、溫度、壓力影響。測量范圍度大，通常為20:1～50:1.

測量精度高，一般可達±0.2%～±0.5%MV。容易解決流體腐蝕問題。不能測量電導率很低的液體。

電磁流量計的發(fā)展（1）增設空管判斷功能空管的危害測量管一旦空管，電極暴露在氣體中。此時信號源內(nèi)阻特別大而感應勵磁線圈的干擾，引起指示值升到滿度。空管檢測方法（一）Re=式中：Re——電極電阻；K——常數(shù)；

Ef

——電極系數(shù)（與電極面積和測量管內(nèi)徑有關）；σ——電導率。KEfσRE空管檢測原理4-04對于自來水、酸、堿等：

滿管時，Re為10～1kΩ；空管時，液位低于電極，理論上Re=∞，但因?qū)Ч軆?nèi)壁潮濕，實際上Re為有限阻值。判定空管的尺度：Re大于正常操作時電阻值的3倍?？展苤昧銉x表內(nèi)單片機判定測量管空管時，將輸出值置零，同時發(fā)出報警信號。

容積式流量計的工作原理及應用

容積式流量計的特點

流體本身的自潤滑作用，能使容積式儀表長期、穩(wěn)定運行。b.精度較高。c.范圍度較大（一般可達10:1）。

橢圓齒輪式、腰輪式、螺桿式、旋轉(zhuǎn)活塞式、刮板式等。口徑、測量范圍和適用粘度各不相同。（1）容積式流量計的特點

（2）容積式流量計的分類

5.2橢圓齒輪流量計（一）

圖5.1橢圓齒輪流量計工作原理

安裝在計量腔內(nèi)的一對相互嚙合的橢圓齒輪，在流體的作用下交替相互驅(qū)動，各自繞軸旋轉(zhuǎn)。齒輪與殼體之間有一新月形計量室，齒輪每轉(zhuǎn)一周就排出4份固定的容積，因此由齒輪的轉(zhuǎn)動次數(shù)就可計出流體流過的總量。

橢圓齒輪式流量計對流體的清潔度要求較高，如果被測介質(zhì)過濾不清，齒輪很容易被固體異物卡死而停止測量。齒輪既作計量之用又作驅(qū)動之用，使用日久齒輪磨損后，齒輪與殼體之間所構(gòu)成的新月形計量室容積相應增大；齒輪與殼體之間的間隙也相應增大（導致泄漏增大）。這兩個因素都使得儀表示值偏低。在儀表超負荷運行時，磨損加速，上述情況變得更加嚴重。

腰輪流量計

在腰輪流量計中，由腰輪與殼體所組成的計量室和腰輪轉(zhuǎn)數(shù)實現(xiàn)計量。圖5.2腰輪流量計工作原理

腰輪流量計（二）

由于同計量精確度密切相關的是腰輪，而驅(qū)動有專門的驅(qū)動齒輪擔任，因此，驅(qū)動齒輪的磨損不影響計量精確度。另外，根據(jù)力學關系分析，主動輪對從動輪的驅(qū)動，驅(qū)動力由驅(qū)動輪傳遞，兩個腰輪之間無明顯摩擦，所以腰輪磨損極微小，這一特點使得腰輪流量計能長期保持較高的測量精確度。腰輪流量計

粘度對計量粘度有明顯影響。圖5.3腰輪流量計不同粘度誤差特性例從圖中可看出，在0.8～11mPa·s黏度范圍內(nèi)，黏度影響較大，粘度從5.65mPa·s下降到0.8mPa·s，誤差負向增大約0.5%；在11～51mPa·s時，黏度對儀表誤差仍有明顯影響；黏度大于51mPa·s時，黏度對誤差影響已不明顯。

腰輪流量計保證精確度的范圍度與流體粘度有關。表5.1腰輪流量計測量范圍（精確度±0.2％，流量單位：m3/h）注：1.連續(xù)---可連續(xù)工作8h以上的流量范圍；

2.間斷---僅能工作8h以內(nèi)的流量范圍；

3.最高---只能瞬時工作（不保證精確度）的最大流量。流體溫度對測量誤差的影響

流體溫度升高時，計量室容積增大，轉(zhuǎn)動部件每轉(zhuǎn)一周，通過儀表的液體量相應增大，從而引起儀表示值的負偏差。例如橢圓齒輪流量計：

1.計量室和齒輪均為鑄鋼：+0.36%／10℃；

2.計量室和齒輪均為鑄鐵：+0.33%／10℃；

3.計量室為鑄鐵，齒輪為鑄鋁：+0.14%／10℃。

刮板流量計刮板流量計的特點：彈性刮板流量計是一種結(jié)構(gòu)獨特的容積式流量計。作為計量部件的轉(zhuǎn)子和刮板與計量室為彈性接觸。即使介質(zhì)中有較多雜質(zhì)，固體顆粒較大，也能正常工作，不會卡死和嚴重磨損。特點：運行無脈動，噪聲小，但計量精度不如腰輪高。圖5.4彈性刮板流量計工作原理1-殼體；2-嵌條；3-擋板；4-刮板；5-轉(zhuǎn)子5.5雙轉(zhuǎn)子流量計圖5.5雙轉(zhuǎn)子流量計a)標準結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子流量計b)軸向流動雙轉(zhuǎn)子流量計c）螺桿式流量計雙轉(zhuǎn)子流量計的特點

由于特殊設計的螺旋轉(zhuǎn)子，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩一定，等速回轉(zhuǎn)，等流量，無脈動，無噪聲。由于一對轉(zhuǎn)子排量大，所以，相同流量上限的儀表，螺桿式體積小得多，重量也輕。范圍度寬，最大可達300：1.但當液體粘度很高（＞100mPa·s）時，因流量上限受儀表兩端壓差制約，范圍度有一定程度下降。容積式流量計的缺點

a.結(jié)構(gòu)復雜，體積大，笨重，尤其是口徑較大時，體積龐大，故一般只適用于中小口徑。

b.由于高溫條件下零件熱膨脹、變形，低溫條件下材料變脆等問題，容積式流量計不適用于高低溫場合，流體溫度范圍只能達到-30～+160℃，壓力最高10MPa。

c.對流體潔凈程度要求高，當含有顆粒等各種固形物時，流量計上游須裝目數(shù)足夠多的過濾器。并要經(jīng)常清理，維護工作量大。

d.轉(zhuǎn)動部分長期運轉(zhuǎn)，引起機械磨損，一般都導致計量誤差增大。

e.部分型式容積流量計（如橢圓齒輪式、腰輪式、旋轉(zhuǎn)活塞式）在測量過程中會引起流動脈動，較大口徑儀表噪聲較大，甚至使管道產(chǎn)生振動。

熱式質(zhì)量流量計

熱式流量計工作原理圖6.1熱分布式熱式流量計工作原理1、3-感溫元件；2-加熱器；4-放大器

流量傳感器由細長的測量管和繞在其外壁上的加熱器及感溫元件組成，加熱器線圈布置在測量管的中央，它將管壁和管內(nèi)的流體加熱，在加線圈兩邊對稱位置有兩個感溫熱電阻R1和R2，測量與加熱線圈對稱的上、下游處管壁的溫度T1、T2。R1、R2與另外另外兩個電阻R3、R4組成惠斯登電橋，以測量溫差△T=T2-T1。

加熱器提供恒定的熱量，通過線圈絕緣層、管壁、流體邊界層傳導熱量給管內(nèi)流體。邊界層內(nèi)熱量的傳遞可以看作熱傳導方式實現(xiàn)的。在流量為零時，測量管上的溫度分布如圖中的虛線所示，相對于測量管中心的上、下游是對稱的，電橋處于平衡狀態(tài)；當流體流動時，流體將上游的部分熱量帶給下游，導致溫度分布變化如實線所示。

熱式流量計的特點

能直接顯示質(zhì)量流量。能測量很低的流速。測量管內(nèi)氣體保持層流狀態(tài)。

測量液體質(zhì)量流量的熱式質(zhì)量流量計圖6.25882／5892型液體流量計功能圖

熱式質(zhì)量流量計的應用氣體熱式流量計，對于被測氣體為組份穩(wěn)定的干燥氣體，儀表能長時期穩(wěn)定工作。氣體組份變化容易引起較大誤差。氣體中有液滴，也會引起較大誤差。不潔凈的氣體，容易將傳感器內(nèi)壁玷污，導致儀表失準。

科氏力質(zhì)量流量計科氏力質(zhì)量流量計工作原理當一個位于一旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的質(zhì)點作向心或背離旋轉(zhuǎn)中心的運動時，將產(chǎn)生一慣性力，如圖7.1所示。當質(zhì)量為δm的質(zhì)點以勻速υ在一個圍繞固定點P并以角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道T內(nèi)移動時，這個質(zhì)量將獲得兩個加速度分量：

其一是軸向加速度ar（向心加速度），其量值等于ω2r，方向朝向P；其二是橫向加速度at(科里奧利加速度)，其量值等于2ωυ，方向如圖7.1所示，與ar垂直。

圖7.1

科里奧利力為了使質(zhì)點具有科里奧利加速度，需在at的方向施加一個大小等于2ωvδm的力，這個力來自管道。反向作用于管道上的反作用力就是科里奧利力：科氏力質(zhì)量流量計從圖可看出，當密度為ρ的流體以恒定流速v沿圖中所示的旋轉(zhuǎn)管道流動時，任何一段長度為Δx的管道都將受到一個大小為ΔFc的橫向科里奧利力：式中

A—

管道的內(nèi)截面積。由于質(zhì)量流量δqm可表示為：因此

所以，測量在旋轉(zhuǎn)管道中流動的流體施加的科氏力，就能測量出qm。

在工業(yè)應用中，要使流體通過的管道圍繞P軸以角速度ω旋轉(zhuǎn)是不現(xiàn)實的。幸運的是，使管道繞P軸以一定的頻率上下振動，也能使管道受到科氏力的作用。在儀表中，這種振動由驅(qū)動線圈產(chǎn)生?？剖狭|(zhì)量流量計工作原理（三）

科式力質(zhì)量流量計的優(yōu)點

直接測量質(zhì)量流量，有很高的測量精確度。

可測量流體范圍廣泛，包括高粘度流體、液固二相流體、含有微量氣體的液—氣兩相流體以及密度足夠高的中高壓氣體。

上、下游管路引起的旋渦流和非均勻流速分布對儀表性能無影響，通常不要求配置專門長度的直管段?？剖搅|(zhì)量流量計的優(yōu)點

流體粘度變化對測量值影響不顯著，流體密度變化對測量值影響也極微小。

有多路輸出，可同時分別輸出瞬時質(zhì)量流量或體積流量、流體密度、流體溫度等信號。還帶有若干開關量輸入輸出口，某些型號儀表能實現(xiàn)批量操作。

有雙向流量測量功能。

科氏力質(zhì)量流量計的缺點a.零點穩(wěn)定性差，影響其精確度的進一步提高。b.不能用于測量密度較低的介質(zhì)如低壓氣體。c.液體中含氣量稍高一些就會使測量誤差顯著增大。d.對外界振動干擾較為敏感。e.不能用于較大管徑，目前只能做到DN300。f.測量管內(nèi)壁磨損、腐蝕、沉積結(jié)垢會影響測量精確度。g.壓力損失大，尤其是測量飽和蒸氣壓較高的液體時，壓損很易導致液體氣化，出現(xiàn)氣穴，導致誤差增大甚至無法測量。

彎管和直管的考慮：彎管：測量管設計成彎管是為了降低剛度，因而可比直形管管壁取得厚。儀表性能受磨蝕、腐蝕影響小。易結(jié)氣體和殘渣，引起附加誤差。而且體積和重量比直形管大。

b.直管：不易積存氣體，便于清洗。垂直安裝時，流體中的固體顆粒不易沉積在管壁上。傳感器尺寸小，重量輕，但剛度大，管壁相對較薄，受磨蝕、腐蝕影響大。c.測量管段數(shù)又有單管和多管之分。

測量管結(jié)構(gòu)的特點

傳感器的安裝應盡量遠離大功率泵、電機等振動干擾源。避免或減少因安裝因素造成的應力。圖7.2流量傳感器在水平管道上的安裝

1

傳感器；2、3、4閥門；5、6支架安裝指南被測介質(zhì)水平安裝垂直安裝（旗式）潔凈的液體可以采用。U型管的傳感器箱體在下可以采用。流向為自下而上通過傳感器帶有少量氣體的液體可以采用。U型管的傳感器箱體在下可以采用。流向為自下而上通過傳感器氣體可以采用。U型管的傳感器箱體在上可以采用。流向為自上而下通過傳感器漿液（含有固體顆粒）可以采用。U型管的傳感器箱體在上可以采用。流向為自上而下通過傳感器表7.1

測量管為直管及U形管的傳感器安裝方式指南流量傳感器出口應有足夠背壓最小背壓指示P≥A△P+BP0式中P0──最高工作溫度下介質(zhì)的飽和蒸氣壓；

△P

──流量計壓損；

A、B──系數(shù)。

圖7.3流量計“旗式”安裝

1、2、3、4

閥門；5傳感器；6、7支架①測量精度與范圍度CMF零點穩(wěn)定性差，所以基本誤差多以：“量程誤差加零點不穩(wěn)定度”表達。零點不穩(wěn)定度一般在（0.01～0.04）%FS。所以將口徑選得盡可能小一些，有利于減小誤差，但壓損增大。②流量范圍和壓力損失③液固混合流的測量

a.選擇適當?shù)墓苄停乐苟氯?/p>

b.雙管型比單管型易堵。高粘度流體的測量高粘度流體的測量：a.高粘度流體易出現(xiàn)“掛壁”現(xiàn)象。b.用管線吹掃和良好的伴熱保溫解決。c.中低壓蒸汽伴熱，溫度容易得到控制。電熱帶伴熱，易使傳感器線圈過熱。含氣液體的測量及溫度壓力的影響①含氣液體的測量流體中含少量氣體對不同的CMF，影響也不同。最好在流量計上游加裝消氣器。②溫度對流量示值