流量測(cè)量方法及使用問題

流量測(cè)量方法及使用問題2/6/20231流量?jī)x表的發(fā)展現(xiàn)狀單相流體：氣體，液體中等管徑：6mm--300mm（500mm）常溫常壓：-20—300℃定常流動(dòng)多相流、特大特小管徑、高溫高壓、脈動(dòng)流、腐蝕性流體等都存在困難。2/6/20232流量?jī)x表的應(yīng)用在商品貿(mào)易結(jié)算中的應(yīng)用在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用民用中的應(yīng)用2/6/20233貿(mào)易結(jié)算對(duì)流量?jī)x表的要求測(cè)量精確度要求測(cè)量范圍度要求下限流量計(jì)費(fèi)功能要求零流量判斷功能要求超計(jì)劃使用計(jì)費(fèi)功能要求分時(shí)段計(jì)費(fèi)功能要求掉電記錄功能要求2/6/20234過程控制對(duì)流量?jī)x表的要求可靠性要求—含故障診斷穩(wěn)定性要求—時(shí)間穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性響應(yīng)時(shí)間抗干擾能力要求—抗振動(dòng)、抗射頻輸出信號(hào)多樣性—模擬、頻率、數(shù)字輸出信號(hào)隔離精確度和范圍度要求2/6/20235民用流量?jī)x表的要求可靠性要求：不容易壞價(jià)格要求：便宜范圍度要求：50—1002/6/20236鋼鐵行業(yè)流量測(cè)量的特點(diǎn)大量燃料在各種爐窯內(nèi)燃燒，助燃空氣，吹氧，產(chǎn)生煤氣測(cè)量對(duì)象：助燃?xì)怏w、煤氣、煙道氣等流量對(duì)象特點(diǎn)：壓力低、流速低、密度低，大口徑；煤氣含水、含塵、含焦油；測(cè)量難度較大廠用水流量特點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果用于監(jiān)視與控制，口徑大；精確度要求不高，要求穩(wěn)定可靠要求：儀表適應(yīng)能力強(qiáng)，不能因凝水、灰塵發(fā)生故障2/6/20237電力行業(yè)流量測(cè)量的特點(diǎn)火電廠和熱電廠，高溫高壓蒸汽和大口徑蒸汽管網(wǎng)與發(fā)電有關(guān)的蒸汽流量測(cè)量：高溫，高壓，流量變化小，節(jié)流式流量計(jì)。供熱管網(wǎng)中的蒸汽流量測(cè)量：溫度、壓力較低，傳統(tǒng)節(jié)流式，渦街流量計(jì)。電廠其它流量測(cè)量：給水流量、凝結(jié)水流量、減溫水流量、送風(fēng)引風(fēng)流量、磨煤機(jī)進(jìn)風(fēng)流量等；精確度要求不高，要求穩(wěn)定可靠。2/6/20238石油化工行業(yè)流量測(cè)量的特點(diǎn)市場(chǎng)需求量大、品種要求多、介質(zhì)多樣性、流量范圍廣測(cè)量對(duì)象：蒸汽、空氣、煤氣、化工成品和半成品、以及渣油、液氨、液態(tài)烴等難測(cè)流體行業(yè)特點(diǎn)：資金實(shí)力雄厚，流量計(jì)高端產(chǎn)品的市場(chǎng)對(duì)儀表要求：除貿(mào)易結(jié)算和過程控制的一般要求外

1、防爆要求，即使流體非易燃易爆物質(zhì)，區(qū)域?qū)僖兹家妆瑘?chǎng)所

2、抗腐蝕性要求，考慮腐蝕性介質(zhì)和腐蝕性場(chǎng)所2/6/20239石油儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)流量測(cè)量的特點(diǎn)市場(chǎng)需求量大、主要為成品油、用于油庫和加油站測(cè)量對(duì)象：汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油、航空汽油儀表特點(diǎn)與要求：1、被測(cè)介質(zhì)昂貴，對(duì)儀表精確度要求高，±0.2%～±0.5%2、防爆要求，流體為易燃易爆物質(zhì)，還應(yīng)有防靜電接地裝置3、計(jì)量顯示便于觀察，有的還應(yīng)有單價(jià)和總價(jià)4、批量供應(yīng)、讀卡設(shè)備等2/6/202310供水行業(yè)流量測(cè)量的應(yīng)用特點(diǎn)水表市場(chǎng)需求量最大，介質(zhì)為原水和自來水測(cè)量對(duì)象：原水和自來水儀表特點(diǎn)與要求：1、用于貿(mào)易結(jié)算，對(duì)儀表精確度要求高，±0.5%R～±2%R2、原水和自來水主管道的口徑大，要求儀表流動(dòng)阻力小3、測(cè)量范圍度要求高，100：1（家庭為間歇使用）4、使用環(huán)境惡劣，常被安裝在地下或儀表井中，易被水淹沒5、原水潔凈程度較差，壓力、流速較低選型意見：一般貿(mào)易結(jié)算的大口徑用電磁流量計(jì)，家用小口徑表用旋翼式水表2/6/202311天然氣行業(yè)流量測(cè)量的特點(diǎn)天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的比重逐步上升，發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)30%～40%，國(guó)標(biāo)GB/T18603-2001“天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求”1、防爆要求，流體易燃易爆2、不中斷供氣要求，旁通或并聯(lián)雙路計(jì)量，應(yīng)有檢漏裝置3、使用工況多樣性，氣井流體臟污，壓力差異大，終端用戶處壓力很低4、天然氣壓縮因子，偏離理想氣體定律而引入的修正系數(shù)5、天然氣組分變化引起介質(zhì)密度，壓縮因子變化，影響測(cè)量準(zhǔn)確度6、天然氣計(jì)量結(jié)果輸出：標(biāo)準(zhǔn)體積流量、質(zhì)量流量和能量流量7、用于貿(mào)易結(jié)算，對(duì)儀表精確度要求高8、實(shí)流校準(zhǔn)，天然氣主干線流量計(jì)為高壓、大口徑，應(yīng)定期校準(zhǔn)2/6/202312一次能源的消費(fèi)變化特點(diǎn)2/6/202313天然氣計(jì)量系統(tǒng)配套儀表準(zhǔn)確度要求參數(shù)測(cè)量計(jì)量系統(tǒng)配套儀表準(zhǔn)確度等級(jí)A級(jí)B級(jí)C級(jí)溫度0.5℃0.5℃1℃壓力0.2%0.5%1.0%密度0.25%0.75%1.0%壓縮因子0.25%0.5%0.5%發(fā)熱量0.5%1.0%1.0%工作條件下體積流量0.75%1.0%1.5%2/6/202314西氣東輸西氣東輸管道工程基本概況

西氣東輸工程干線西起新疆輪臺(tái)縣的輪南首站，東達(dá)上海市白鶴末站，管道自西向東途徑新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇和上海9個(gè)?。▍^(qū)）市，線路全長(zhǎng)約3900公里。其中輪南—靖邊段線路長(zhǎng)約2363公里，靖邊—上海段線路長(zhǎng)約1537公里。設(shè)計(jì)輸量120億立方米/年，設(shè)計(jì)壓力10.0MPa,管徑為φ1016mm。全線采用帶減阻內(nèi)途層的X70管道輸送用管。管道穿跨越長(zhǎng)江1次、黃河3次、淮河1次，其他大型河流8次，建設(shè)陸上隧道21條，其中新疆2條（574米），靖邊～臨汾13條（3862米），臨汾～鄭州6條（3541米）。全線共設(shè)工藝站場(chǎng)35座，線路截?cái)嚅y室137座，其中壓氣站10座（燃驅(qū)壓氣站6座，電驅(qū)壓氣站4座）。各壓氣站和分輸站按有人值守?zé)o人操作設(shè)計(jì)，工藝站場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控、站控和就地控制三種運(yùn)行管理方式；采用SCADA系統(tǒng)(SupervisoryControlandDataAcquisition)

進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，所有線路閥室均按遠(yuǎn)控閥室設(shè)計(jì)。通信系統(tǒng)采用衛(wèi)星為主用通信，管道全線同溝敷設(shè)硅管，以便為將來管道沿線的通信發(fā)展提供光纜通道。為滿足西氣東輸計(jì)量標(biāo)定的需要，在南京附近選擇合適地點(diǎn)設(shè)一座計(jì)量標(biāo)定站。西氣東輸管道分公司和調(diào)度控制中心設(shè)在上海，后備調(diào)控中心設(shè)在北京。全線共設(shè)5個(gè)操作區(qū)，負(fù)責(zé)全線（包括支線）的運(yùn)行管理。2/6/202315西氣東輸管線圖2/6/202316西氣東輸計(jì)量?jī)x表2/6/202317企業(yè)能源計(jì)量的要求類別目的準(zhǔn)確度要求油流量表進(jìn)出企業(yè)的結(jié)算各種油0.35%分廠和重點(diǎn)設(shè)備考核汽油等0.5%，重油2.5%氣體流量進(jìn)出企業(yè)的結(jié)算及分廠和重點(diǎn)設(shè)備考核煤氣天然氣2.0%蒸汽2.5%水流量表進(jìn)出企業(yè)及車間和重點(diǎn)設(shè)備考核2.5%企業(yè)排放污水計(jì)量5.0%溫度計(jì)水溫、氣溫、汽溫及廢氣排放2.0%壓力表氣體、液體及蒸汽壓力1.0%～2.5%2/6/202318解決得比較好的流量測(cè)量問題1、單相介質(zhì)，尤其是單相液體2、介質(zhì)溫度壓力較低3、管徑適中，不太大不太小4、無相變、無脈動(dòng)2/6/202319幾種典型流體的流量測(cè)量問題1、蒸汽流量的測(cè)量2、氣體流量的測(cè)量3、液體流量的測(cè)量4、微小流量的測(cè)量5、大流量測(cè)量6、腐蝕性介質(zhì)的流量測(cè)量7、多相流體的流量測(cè)量8、脈動(dòng)流量測(cè)量2/6/202320蒸汽流量的測(cè)量重要的二次能源公平貿(mào)易、節(jié)約能源、提高企業(yè)效益儀表選用：節(jié)流式差壓流量計(jì)渦街流量計(jì)少量均速管流量計(jì)、超聲流量計(jì)等2/6/202321差壓流量公式2/6/202322線性孔板2/6/202323單位：噸/小時(shí)渦街流量公式2/6/202324蒸汽密度的求取方法溫度壓力測(cè)量口位置的合理選擇飽和蒸汽的補(bǔ)償方案（T、P）引壓管液柱高度的影響渦街與差壓性能比較蒸汽相變對(duì)流量測(cè)量的影響蒸汽流量測(cè)量中的問題2/6/202325蒸汽密度的求取方法用數(shù)學(xué)模型求取蒸汽密度一次函數(shù)，指數(shù)函數(shù)，狀態(tài)方程計(jì)算機(jī)查表法蒸汽狀態(tài)的判別，查表的T、P優(yōu)先權(quán)2/6/202326渦街與差壓性能比較渦街差壓簡(jiǎn)單、牢固、方便，無導(dǎo)壓管簡(jiǎn)單牢固，穩(wěn)定可靠，成本低精確度較高（1%～1.5%）流體、口徑適用范圍廣泛測(cè)量范圍度寬，可達(dá)20：1可用于高溫高壓壓損小，為差壓式的1/2～1/4對(duì)振動(dòng)不敏感，抗干擾能力強(qiáng)不能用于高溫，口徑<DN400精確度難以提高，范圍度窄（3：1）不適用于管道振動(dòng)，流體脈動(dòng)的場(chǎng)合導(dǎo)壓管線易產(chǎn)生泄漏、堵塞、凍結(jié)2/6/202327氣體流量的測(cè)量壓縮空氣、煤氣、天然氣等儀表選用：節(jié)流式差壓流量計(jì)渦街流量計(jì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)氣體超聲流量計(jì)氣體渦輪、氣體腰輪膜式燃?xì)獗淼?/6/202328壓縮空氣壓縮空氣為企業(yè)中重要的二次能源由空壓機(jī)或風(fēng)機(jī)產(chǎn)生化工等生產(chǎn)過程的氧化，鍋爐窯爐的助燃等流量測(cè)量特點(diǎn)：振動(dòng)大，脈動(dòng)流，氣體帶水儀表選型：浮子流量計(jì)、節(jié)流式、渦街、均速管等2/6/202329煤氣化工產(chǎn)品的原料和居民燃料在煤氣生產(chǎn)、輸送過程中有大量煤氣表煤氣測(cè)量特點(diǎn)：流速低、壓力低、濕度高；氣體可能帶水、含油；易燃易爆；流量大小變化懸殊。儀表選型：節(jié)流式、均速管為主用于主管道，膜式煤氣表用于小口徑管道。2/6/202330天然氣化工產(chǎn)品的原料和居民燃料天然氣測(cè)量特點(diǎn)：氣井流體臟污，壓力差異大，終端用戶處壓力很低，流量大小變化懸殊；易燃易爆。要求多種輸出：標(biāo)準(zhǔn)體積流量、質(zhì)量流量和能量流量?jī)x表選型：孔板、渦輪、渦街、超聲以及轉(zhuǎn)子型的容積式流量計(jì)；膜式煤氣表用于小口徑管道。2/6/202331液體流量的測(cè)量水、油類、高飽和蒸汽壓液體等儀表選用：電磁流量計(jì)渦輪流量計(jì)、節(jié)流式差壓流量計(jì)渦街流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)超聲流量計(jì)容積式流量計(jì)旋翼式水表等2/6/202332水自來水：清潔，測(cè)量比較簡(jiǎn)單原水：往往含沙，易堵塞取壓孔等去離子水：電導(dǎo)率很低污水：臟污，有腐蝕性儀表選型：電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、旋翼式水表等有較多應(yīng)用2/6/202333油類中低粘度油品：煤油、柴油，溫度不高，流體潔凈，對(duì)測(cè)量無苛刻要求；高粘度油品：原油、重油、渣油，溫度高，雜質(zhì)多，測(cè)量前需處理；儀表選型：容積式流量計(jì)為主體，楔形流量計(jì)等節(jié)流式、超聲、哥氏力等流量計(jì)均有使用2/6/202334科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用

零位漂移問題

---固定值，在流量下限，零漂的影響會(huì)變得很大；

壓力損失問題---壓力損失較大，大致與容積式流量計(jì)相當(dāng)；

狀態(tài)參數(shù)和物性參數(shù)對(duì)CMF的影響

CMF對(duì)流體介質(zhì)的適應(yīng)性問題

振動(dòng)和干擾對(duì)CMF的影響

2/6/202335高飽和蒸汽壓液體液氨、乙烯、丙烯、氯乙烯等飽和蒸汽壓高，如液氨，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，沸點(diǎn)為-33.4℃容易因儀表壓損而在出口產(chǎn)生氣穴和氣蝕流體易燃易爆、有腐蝕性流體密度的溫度系數(shù)較大2/6/202336微小流量的測(cè)量1、流動(dòng)非常緩慢的流量測(cè)量2、流通管道非常微小的流量測(cè)量?jī)x表選用：差壓式流量計(jì)—內(nèi)置孔板浮子流量計(jì)—微小口徑熱式流量計(jì)—熱分布型容積式流量計(jì)層流流量計(jì)2/6/202337內(nèi)置孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板測(cè)量小流量的3個(gè)限制Re下限限制（α變化），管徑限制，差壓太小傳感器與變送器合為一體標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置與差壓變送器分開內(nèi)置孔板的管徑較小，一般為10～20mm標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的口徑在50mm以上保證測(cè)量精確度的手段，實(shí)流標(biāo)定后水1級(jí)，空氣1.5級(jí)2/6/202338小口徑浮子最小口徑能做到1.5～4mm適用于測(cè)量低流速小流量

滿度流量的流速只在0.2～0.6m/s之間

流量范圍可低達(dá)0.3～3L/h(水)5～50L/h(空氣)測(cè)量精確度2.5%～5%(只適用流量監(jiān)視)2/6/202339容積式和熱式流量計(jì)容積式小口徑流量計(jì)，測(cè)量精度較高；測(cè)量范圍可低達(dá)0.1～10L/h（燃油）；熱分布式熱式質(zhì)量流量計(jì)用于測(cè)量氣體微小流量；2/6/202340層流流量計(jì)測(cè)量微小流量和高粘流體的流量輸出差壓信號(hào)與流量成正比體積流量d為管徑，l為細(xì)管長(zhǎng)細(xì)管長(zhǎng)l較短時(shí)，應(yīng)作動(dòng)能修正低粘度流體可用小管制造層流，高粘度流體可直接用作層流流量計(jì)2/6/202341微小流量測(cè)量的特點(diǎn)可用儀表較多，表前安裝過濾器標(biāo)定容易對(duì)壓損一般無要求各種儀表比較：浮子價(jià)廉，要求介質(zhì)潔凈、透明；內(nèi)置孔板對(duì)介質(zhì)要求較低，牢固可靠；熱式質(zhì)量流量計(jì)可測(cè)下限小；容積式流量計(jì)適用于高黏度流體，精度較高。2/6/202342大流量測(cè)量液體大流量測(cè)量：河流、大型水渠、工廠排水管、水力發(fā)電廠的水壓管、火電廠的循環(huán)水管和直徑1m以上的的各種管內(nèi)液體流量測(cè)量氣體大流量測(cè)量：大型鍋爐煙道、大型排煙脫硫裝置的煙氣流量、大直徑氣體和空氣管道流量、大氣污染監(jiān)測(cè)設(shè)備所需的流量測(cè)定2/6/202343河流流量測(cè)量速度-面積法平均流速公式法R為水力半徑=A/x，θ為水面坡度角，r、n為粗糙度系數(shù),r=0.06-1.75，n=0.012-0.18查表確定水位-流量曲線法2/6/202344河流速度面積法實(shí)線和虛線分別為水深測(cè)線和流速測(cè)線2/6/202345河流流速分布2/6/202346局部流速測(cè)量葉輪式流速計(jì)螺旋槳式流速計(jì)，杯形轉(zhuǎn)子式流速計(jì)垂直線上平均流速u的測(cè)量二點(diǎn)法精度高一點(diǎn)法簡(jiǎn)單，精度較低2/6/202347其它液體大流量測(cè)量明渠流量測(cè)量三角缺口薄壁堰，矩形缺口薄壁堰，等寬堰文丘里槽，P槽，PB槽大口徑管路液體流量測(cè)量大口徑電磁流量計(jì)，超聲流量計(jì)，插入式流量計(jì)插入式流量計(jì)插入式渦輪，插入式渦街，插入式電磁，均速管2/6/202348氣體大流量測(cè)量特點(diǎn)口徑大，直管段難以保證壓力低、流速低，允許壓力損失小組分變化，可能含塵、含液插入式流量計(jì)插入式渦輪，插入式渦街，均速管流量計(jì)，威力巴流量計(jì)多點(diǎn)熱式流量計(jì)2/6/202349高溫流體流量測(cè)量高溫流體常見于電力工業(yè)、冶金工業(yè)、石化工業(yè)等設(shè)備中最適合的流量?jī)x表為差壓式流量計(jì)液態(tài)鈉等液態(tài)金屬的流量測(cè)量可用直流激磁的電磁流量計(jì)2/6/202350測(cè)量高溫的差壓式流量計(jì)2/6/202351低溫流體流量測(cè)量大氣壓下沸點(diǎn)<-50℃的流體，如液化天然氣、液氫、液氮低溫下材料性能變化：拉伸強(qiáng)度上升，延展性和沖擊值下降低溫儀表選擇：差壓式、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)2/6/202352部分低溫流體的溶點(diǎn)和沸點(diǎn)工質(zhì)溶點(diǎn)沸點(diǎn)工質(zhì)溶點(diǎn)沸點(diǎn)氦-272.0-269.0甲烷-182.5-161.5氫-259.3-252.8乙烷-183.3-88.6氧-218.8-183.0丙烷-187.7-42.1氮-210.0-195.8二氧化碳-78.4乙烯-169.2-103.7氨-33.42/6/202353脈動(dòng)流量測(cè)量原因：旋轉(zhuǎn)式或往復(fù)式原動(dòng)機(jī)、壓氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和泵等機(jī)械，容積式流量計(jì)方法：用響應(yīng)快的流量計(jì)，無機(jī)械慣性將脈動(dòng)衰減到足夠小對(duì)脈動(dòng)狀態(tài)下測(cè)得的量值進(jìn)行誤差校正2/6/202354生物體內(nèi)流量測(cè)量方法血液流量和呼吸流量粘度：血液粘度約為水的3倍脈動(dòng)流，層流狀態(tài)首選儀表：電磁流量計(jì)：管形、血管外測(cè)量式、插入式超聲流量計(jì)：定性型、定量非定向、定量定向呼吸流量計(jì)：濕式、鐘罩式、渦輪式、浮子式等2/6/202355血流脈動(dòng)波形2/6/202356腐蝕性介質(zhì)的流量測(cè)量防腐措施隔離措施2/6/2023572/6/2023582/6/202359多相流體的流量測(cè)量氣液兩相流—飽和蒸汽，石油天然氣氣固兩相流—?dú)饬鞲稍铮悍?、水泥氣力輸送液固兩相流—礦漿、泥漿、紙漿，灰渣水力輸送液液兩相流—油水兩相流油氣水多相流2/6/202360氣液兩相流流型2/6/2023612/6/2023622/6/202363氣液兩相流的流量測(cè)量變液位流量計(jì)-氣液分離測(cè)量差壓式流量計(jì)-孔板、文丘里等+計(jì)算式科里奧利質(zhì)量流量計(jì)-流量+密度彎管流量計(jì)電磁流量計(jì)—可用于含少量微小氣泡超聲流量計(jì)相關(guān)流量計(jì)2/6/202364變液位流量計(jì)固定儲(chǔ)