常用能源計(jì)量裝置工作原理及應(yīng)用課件

常用能源計(jì)量裝置工作原理及應(yīng)用紀(jì)綱

中國(guó)機(jī)械工業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中心提綱差壓式流量計(jì)的工作原理及應(yīng)用渦街流量計(jì)的工作原理及應(yīng)用插入式流量計(jì)的工作原理及應(yīng)用電磁流量計(jì)的工作原理及應(yīng)用容積式流量計(jì)的工作原理及應(yīng)用熱式流量計(jì)的工作原理及應(yīng)用科氏力質(zhì)量流量計(jì)的工作原理及應(yīng)用超聲流量計(jì)的工作原理及應(yīng)用天然氣流量的測(cè)量1.差壓式流量計(jì)工作原理及應(yīng)用差壓式流量計(jì)的理論基礎(chǔ)差壓式流量計(jì)是基于流體的質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律開(kāi)發(fā)的一種流量計(jì)質(zhì)量守恒定律能量守恒定律1-021.2差壓式流量計(jì)的分類(lèi)（1）已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的差壓流量計(jì)：ISO5167標(biāo)準(zhǔn)中所列的幾種節(jié)流裝置

①

標(biāo)準(zhǔn)孔板

②噴嘴

③

文丘里管1-03差壓式流量計(jì)的分類(lèi)（2）非標(biāo)差壓式流量計(jì)

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；1-04標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置與非標(biāo)節(jié)流裝置主要差別標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置：只要按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無(wú)須實(shí)流標(biāo)定就能獲得規(guī)定的準(zhǔn)確度。所以標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝只須幾何檢驗(yàn)法檢驗(yàn)。非標(biāo)節(jié)流裝置必須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定才能保證準(zhǔn)確度。1-06與差壓式流量計(jì)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)1.GB／T2624-2006

用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測(cè)量滿管流體流量（等同翻譯ISO5167：2003）1-072.

GB／T21188-2007

用臨界流文丘里噴嘴測(cè)量氣體流量（等同翻譯ISO9300：2005）3.

GB／T21446

用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量4.

JB／T2274-91

流量顯示儀表

5.

JJG640

差壓式流量計(jì)檢定規(guī)程

6.

JJG1003-2005

流量積算儀檢定規(guī)程

1.3差壓式流量計(jì)工作原理1.差壓式流量計(jì)基本關(guān)系式1-08

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(kāi)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。

1-10β——工況下孔徑與管徑之比，β=d/D；符號(hào)定義：式中D的單位：mm；ReD——管道雷諾數(shù)；——孔板上游端面到上游取壓口的距離——孔板下游端面到下游取壓口的距離——孔板上游端面到下游取壓口的距離對(duì)于D-D/2取壓法：

L1=1，L2=0.47對(duì)于角接取壓法：L1=L’2=0對(duì)于法蘭取壓法：

L1=L’2=25.4/D，D的單位：mmR/G公式是根據(jù)16522個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)回歸出來(lái)的。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)孔板流出系數(shù)C的R/G公式（二）如按全部數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算，當(dāng)ReD＞4000時(shí)：R/G公式的標(biāo)準(zhǔn)偏差0.259%；R/G公式的標(biāo)準(zhǔn)偏差δ=0.245%如在Stolz公式所包括的范圍內(nèi)比較：StolzISO5167公式的標(biāo)準(zhǔn)偏差δ=0.390%；1-11采用新老公式時(shí)，數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差R／G公式是怎樣得到的1-12國(guó)際上對(duì)差壓式流量計(jì)的研究已經(jīng)進(jìn)行幾十年。許多國(guó)際上著名的實(shí)驗(yàn)室都做了大量試驗(yàn)研究工作，并獲得大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

NEL（英國(guó)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室）資深研究員READER-HARRIS對(duì)16522個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)做了分析和回歸，得到著名的R／G公式，故標(biāo)準(zhǔn)孔板的技術(shù)又提高了一步。1-14對(duì)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(duì)于0.1≤β≤0.5時(shí)；ReD≥4000；對(duì)于β＞0.5的孔板；ReD≥16000β2對(duì)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(dāng)管徑D＜150mm時(shí)，必須計(jì)算孔板上游管道的相對(duì)粗糙度Ra/D，該Ra/D值在上游10D的長(zhǎng)度范圍內(nèi)都應(yīng)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(guān)。對(duì)孔板下游管道粗糙度無(wú)要求）。

標(biāo)準(zhǔn)孔板的使用條件對(duì)于三種取壓方式的孔板，計(jì)算介質(zhì)可膨脹性系數(shù)ε的經(jīng)驗(yàn)公式如下：適用于各種氣體，空氣，蒸汽，天然氣等。此公式的適用范圍：（p2/p1）≥0.75，1-15采用新公式來(lái)計(jì)算孔板的介質(zhì)可膨脹系數(shù)ε（一）

4對(duì)孔板上下游所要求的最小直管段長(zhǎng)度提出全新及更長(zhǎng)的要求表中A欄的長(zhǎng)度是指“零附加不確定度”的。

B欄的長(zhǎng)度是指“0.5%附加不確定度”的。1-164對(duì)孔板上下游所要求的最小直管段長(zhǎng)度提出全新及更長(zhǎng)的要求孔板上游管道相對(duì)粗糙度的上限值104Ra/DRa為偏離被測(cè)輪廓平均線的算術(shù)平均偏差。1-18式中：K為等效絕對(duì)粗糙度，以長(zhǎng)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≥0.654.23.01.91.20.60.40.40.30.3D≤150mm時(shí)的粗糙度要求1-19當(dāng)管徑D大于或等于150mm時(shí)，在以下不同情況下，應(yīng)滿足以下的粗糙度Ra的要求：當(dāng)β≤0.6并且ReD≥5×107時(shí)，

1μm≤Ra≤6μm；當(dāng)β＞0.6并且ReD≥1.5×107時(shí)，1.5μm≤Ra≤6μm。管道內(nèi)壁粗糙度對(duì)孔板流出系數(shù)的影響1-201-22長(zhǎng)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?jī)?nèi)徑，m；

D

——

管道內(nèi)徑，m；

ReD

——

與D有關(guān)的雷諾數(shù)。1-23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(jì)中，都有一個(gè)流量系數(shù)，它是描述流量計(jì)輸出與輸入關(guān)系的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。在標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計(jì)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(guān)系1-26標(biāo)準(zhǔn)差壓裝置輸出的差壓等于正端取壓口壓力P1與負(fù)端取壓口壓力P2之差。由于差壓從管壁取出，所以受磁場(chǎng)影響。

ReD大時(shí)，管壁取壓得到的流速與管道內(nèi)平均流速很接近。ReD小時(shí)，管中心流速比管壁附近流速高很多，所以管壁測(cè)得的流速比管道內(nèi)平均流速低得多。

C=f（ReD)公式就是對(duì)這一現(xiàn)象做數(shù)學(xué)描述。均速流量計(jì)采用多點(diǎn)取壓，C不受圖1.2層流和湍流的速度分布

C為什么受（ReD）影響

ReD影響。C

非線性校正的影響幅值％qmmaxReDCkα102030405060708090100990431980872971303961734952175942606933037923478913909904330.6062900000.6049383300.6044182880.6041343930.6039527140.6038252610.6037302960.6036564550.6035971870.6035484301.004521.002301.001441.000971.000671.000461.000301.000181.000081.00000C

及kα數(shù)據(jù)表1-27可膨脹性系數(shù)定義1-28差壓式流量計(jì)（孔板、噴嘴、文丘里管等）在用來(lái)測(cè)氣體和蒸汽流量時(shí)，流體流過(guò)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(guān)系同不可壓縮流體之間存在一定的偏差，如果不對(duì)這種偏差進(jìn)行校正將會(huì)導(dǎo)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(dá)10%?？膳蛎浶韵禂?shù)(expansibilityfactor)ε就是為修正此偏差而引入的變量。ε1

變化對(duì)流量示值的影響q在0-100%內(nèi)變化，相應(yīng)Δp也在0-100%范圍內(nèi)變化，不同的q對(duì)應(yīng)不同的ε1。q變化范圍越大，對(duì)應(yīng)的ε1值差異越大，若仍將其當(dāng)常數(shù)看待，引入的不確定度相應(yīng)增大。百分率流量越小，Δp越小，ε1越大，流量示值偏低越嚴(yán)重。對(duì)ε1進(jìn)行在線計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)ε1的校正，提高全量程的精度。1-29標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計(jì)如何保證準(zhǔn)確度偏離常用工況后，ρ的變化進(jìn)行密度補(bǔ)償偏離常用流量后，C的變化用C=f（β，ReD）補(bǔ)償，ε的變化用ε=f（β，,κ）校正。流量小于20%FS后，引入低量程差壓變送器提高差壓測(cè)量精度。1-30在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上的驗(yàn)證：不進(jìn)行C補(bǔ)償和ε1的補(bǔ)償，量程比能達(dá)到3:1進(jìn)行C補(bǔ)償和ε1的補(bǔ)償，量程比能達(dá)到10:1進(jìn)行C補(bǔ)償和ε1的補(bǔ)償，并引入低量程差壓變送器，能達(dá)到30:1。不同的處理方法得到不同的量程比1-31噴嘴的可膨脹性系數(shù)ε式中ε—可膨脹性系數(shù)；

β—直徑比；

κ—等熵指數(shù)；

τ—壓力比，p2／p1p2—噴嘴負(fù)端取壓口壓力，Pa；

p1—噴嘴正端取壓口壓力，Pa。1-32標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，ReD≥4000β＞0.5時(shí)，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）％1-33噴嘴的不確定度EcISA1932噴嘴0.30≤β≤0.44時(shí)，

7×104≤ReD≤1070.44≤β≤0.80時(shí)，2×104≤ReD≤1072.長(zhǎng)徑噴嘴104≤ReD≤107

β≤0.6，Ec=0.8％

β

＞0.6，

Ec=（2β-0.4）％Ec=2.0％1-341-35差壓式流量計(jì)系統(tǒng)不確定度的計(jì)算（3）由6個(gè)因素決定的系統(tǒng)誤差采用方和根的方法計(jì)算系統(tǒng)誤差。

差壓式流量計(jì)的不確定度表達(dá)式：1.4關(guān)于差壓信號(hào)傳遞失真問(wèn)題防止差壓信號(hào)傳遞失真的重要性

現(xiàn)場(chǎng)既有的差壓式流量計(jì)中，差壓信號(hào)傳遞失真現(xiàn)象普遍存在。

實(shí)例如下：

1-36A.制造中的問(wèn)題a.節(jié)流裝置導(dǎo)壓管切斷閥未采用直通閥

針形閥易堵，一旦流路被堵，則無(wú)法運(yùn)行。汽液交換不暢導(dǎo)致小流量時(shí)示值頻繁波動(dòng)。1-37

正確的導(dǎo)管連接

不正確的導(dǎo)管連接

引起負(fù)壓管冷凝器內(nèi)的液面升高，導(dǎo)致差壓減小約165Pa。b.節(jié)流裝置導(dǎo)壓管不合理1-38B.安裝中的問(wèn)題a.取壓點(diǎn)不合理所獲得的密度值與ρ1不一致，從而引起流量測(cè)量誤差。p1p2孔板附近的壓力分布GB2624和ISO5167強(qiáng)調(diào)ρ1為孔板正壓端取壓平面上的流體密度。因此，ρ1只能是正壓端取壓口平面上的壓力。1-39上海某石化廠的例子坡度不合理，造成流量示值偏低6kPa所對(duì)應(yīng)的數(shù)值。

D/2

D青島某電廠的例子1-40b.徑距取壓節(jié)流裝置安裝不合理引出的問(wèn)題所謂差壓信號(hào)的傳遞失真，就是差壓變送器測(cè)量到的差壓與節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓不一致。

a.水平管上的差壓式流量計(jì)采用徑距取壓由于兩個(gè)取壓口之間有1.5D的距離，兩個(gè)冷凝器內(nèi)液面高度不易做到一致。正端取壓口負(fù)端取壓口節(jié)流件qm1-41安裝不良引起差壓信號(hào)傳遞失真的例子1-42北京某公司的一體化差壓式流量計(jì)結(jié)構(gòu)●由于導(dǎo)壓管的根部閥采用針形閥，導(dǎo)致管內(nèi)積水，使得差壓

信號(hào)傳遞失真●冷凝罐內(nèi)充（乙二醇）防凍液，正

負(fù)壓罐內(nèi)防凍液稀釋速率不一致，

引起差壓信號(hào)傳遞失真數(shù)值隨時(shí)間

變化1-43AB兩點(diǎn)水平距離1m，高度之差即轉(zhuǎn)化為液柱差A(yù)B差壓信號(hào)傳遞失真的例子使得兩個(gè)冷凝器中的液面很難做到一樣高。去差壓變送器1-44b.引壓管從45°方向引出b.引壓管從45°方向引出正負(fù)壓管內(nèi)冷凝水溫度不同，引起密度差，進(jìn)而產(chǎn)生差壓。dp=(ρ＋－ρ-）H·g例如：正壓管溫度為40℃，負(fù)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1-45c.引壓管伴熱保溫不對(duì)稱Hρ差壓式流量計(jì)缺點(diǎn)的改進(jìn)用一體化結(jié)構(gòu)代替分體式結(jié)構(gòu)1-46一體化節(jié)流式差壓式流量計(jì)

所有流量?jī)x表都具有一體式和分離式兩種。長(zhǎng)期以來(lái)，差壓式流量計(jì)以分離式為唯一形式。連接檢測(cè)件與差壓變送器的引壓管線，是流量計(jì)最薄弱的環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生泄漏、堵塞、凍結(jié)及差壓信號(hào)的傳遞失真等故障。

安裝大大簡(jiǎn)化，維護(hù)工作量減小。

零點(diǎn)穩(wěn)定性極佳。測(cè)量蒸汽流量時(shí)，伴熱保溫，也變得簡(jiǎn)單。

被測(cè)流體為蒸汽或氣體時(shí)，儀表自帶壓力變送器及溫度傳感器，自己完成溫壓補(bǔ)償（一般在流量顯示裝置中完成）。1-471.5差壓式流量計(jì)缺點(diǎn)的改進(jìn)除了Gilflo之外的所有差壓流量計(jì)都有一個(gè)很大的弱點(diǎn)，即在相對(duì)流量較小時(shí)，差壓信號(hào)很小。即

例如流量為滿度流量的10%時(shí)，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(cè)量精度但無(wú)法消除差壓信號(hào)的傳遞失真。用雙量程取代單量程1-48約束差壓式流量計(jì)范圍度的主要因素1-49

約束差壓式流量計(jì)范圍度的主要因素為什么是差壓變送器在測(cè)量低端的精度？

因差壓變送器精度是用引用誤差表示的，差壓相對(duì)值越小，其不確定度越大。qm(%)ΔP(%)如何提高小流量時(shí)的差壓測(cè)量精度1-50提高差壓變送器的精度等級(jí)如現(xiàn)在的0.065級(jí)，0.04級(jí)增設(shè)一個(gè)低量程差壓變送器例如一臺(tái)差壓式流量計(jì)，0～100t/h對(duì)應(yīng)0～100kPa,

增設(shè)一臺(tái)0～3kPa低量程差壓變送器（對(duì)應(yīng)流量范圍為0～17.3t/h），從引用誤差的概念來(lái)計(jì)算，小流量時(shí)的差壓測(cè)量精度提高33倍。其他因素的對(duì)策1-51①按規(guī)定的數(shù)學(xué)模型對(duì)密度，流出系數(shù)C的非線性和可膨脹性系數(shù)，的變化進(jìn)行在線補(bǔ)償。②防止差壓信號(hào)的傳遞失真切斷閥的不合理選型、過(guò)長(zhǎng)的導(dǎo)壓管、導(dǎo)壓管中冷凝液溫度有差異等，都會(huì)引起差壓信號(hào)的傳遞失真。典型雙量程一體化節(jié)流式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)1-52這種結(jié)構(gòu)也并非全部是優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楣?jié)流裝置如果安裝位置較高，操作三閥組時(shí)，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(duì)應(yīng)的差壓值可相應(yīng)大一些,以減小各種干擾因素對(duì)小流量測(cè)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(duì)應(yīng)量程比為5.77；高量程保證精度范圍為（17.32～100）%，對(duì)應(yīng)量程比為5.77。高低量程的切換在流量二次表中完成。①當(dāng)開(kāi)平方運(yùn)算在流量二次表內(nèi)完成時(shí)，（≤100%）

（＞100%）②當(dāng)開(kāi)平方運(yùn)算在差壓變送器內(nèi)完成時(shí)，（≤100%）

（＞100%）式中：

——未經(jīng)補(bǔ)償?shù)牧髁?，單位由FS定；

——低量程變送器輸出信號(hào)，0～100%；

——高量程變送器輸出信號(hào)，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。高低量程的切換1-54技術(shù)指標(biāo)1-55系統(tǒng)精度：蒸汽和（組份穩(wěn)定的）氣體：±1.5%

液體：±1.0%

保證精度范圍：3～100%

可測(cè)范圍：1～

100%FS

介質(zhì)：各種高、中、低壓，溫度＜560℃的各種介質(zhì)。雙量程節(jié)流式流量計(jì)運(yùn)行曲線例1-56雙量程節(jié)流式流量計(jì)外形圖1-57單邊引壓的雙量程節(jié)流式流量計(jì)1-58單向引壓垂直布置水平布置的雙量程節(jié)流式流量計(jì)1-59雙向引壓水平布置2.渦街流量計(jì)工作原理及應(yīng)用2.1渦街流量計(jì)工作原理（一）dD卡曼渦街在流體中設(shè)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。2-012.1渦街流量計(jì)工作原理（二）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(wú)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。2-02Sr與雷諾數(shù)的關(guān)系Sr斯特羅哈爾數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系510321047106可能測(cè)量范圍0.10.20.3正常測(cè)量范圍2-032.2旋渦流量計(jì)與節(jié)流式差壓流量計(jì)性能比較（一）（1）旋渦流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)（與節(jié)流式差壓流量計(jì)相比）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、安裝維護(hù)方便。無(wú)需導(dǎo)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(cè)量范圍寬，合理確定口徑，范圍度可達(dá)20:1.壓損小，約為節(jié)流式差壓流量計(jì)的1/4～1/2。輸出與流量成正比的脈沖信號(hào)，無(wú)零點(diǎn)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(guān)。2-042.2旋渦流量計(jì)與節(jié)流式差壓流量計(jì)性能比較（一）（2）旋渦流量計(jì)的局限性對(duì)管道機(jī)械振動(dòng)較敏感，不宜用于強(qiáng)振動(dòng)場(chǎng)所?？趶皆酱螅直媛试降?，一般滿管式流量計(jì)用于DN400以下。流體溫度太高時(shí)，傳感器還有困難，一般流體溫度≤420℃。當(dāng)流體有壓力脈動(dòng)或流量脈動(dòng)時(shí)，示值大幅度偏高，影響較大，因此不適用于脈動(dòng)流。2-05節(jié)流式差壓流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)節(jié)流式差壓流量計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡(jiǎn)單牢固，性能穩(wěn)定可靠，價(jià)格低廉。無(wú)需實(shí)流校準(zhǔn)就可使用，這在流量計(jì)中是少有的。適用范圍廣泛。既適用于全部單相流體，也可測(cè)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(duì)振動(dòng)不敏感，抗干擾能力特別優(yōu)越。2-06節(jié)流式差壓流量計(jì)的局限性測(cè)量精確度在流量計(jì)中屬中等水平。由于眾多因素的影響錯(cuò)綜復(fù)雜，精確度難以提高。范圍度窄，由于儀表信號(hào)（差壓）與流量為平方關(guān)系，一般范圍度較小。現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求較高，如需較長(zhǎng)的直管段（指孔板、噴嘴）。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(hào)失真等故障。2-07旋渦流量計(jì)的測(cè)量精確度與被測(cè)介質(zhì)的種類(lèi)和流速有關(guān)①測(cè)量液體流量，不確定度：±1%R；±0.75%R

②測(cè)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。2-082.4實(shí)際達(dá)到的范圍度與口徑和工況等有關(guān)（一）①旋渦流量計(jì)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(dòng)力粘度。

D──管道內(nèi)徑；

ρ──流體密度；v──流體流速；

2-09

實(shí)際達(dá)到的范圍度與口徑和工況等有關(guān)（二）②被測(cè)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(cè)最小流速）③被測(cè)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(shí)，可測(cè)最小流速小不了）

2-10典型旋渦流量計(jì)在下列工況下的可測(cè)流量（一）（DY型流量計(jì)測(cè)量飽和蒸汽流量）工況壓力下飽和蒸汽的可測(cè)量流量范圍2-11典型旋渦流量計(jì)在下列工況下的范圍度（二）（DY型流量計(jì)測(cè)量飽和蒸汽流量）工況壓力下飽和蒸汽的理論范圍度說(shuō)明：最大流速≤

80m/s，壓力為表壓2-12(1)理想范圍度

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

實(shí)際范圍度

當(dāng)一臺(tái)旋渦流量計(jì)的口徑（DN）選定后，其實(shí)際上限流速就定下來(lái)。實(shí)際范圍度與理想范圍度的關(guān)系或｝

式中v

──實(shí)際流速，m/s；qv──實(shí)際流量；Nm3/h;qm──實(shí)際流量，kg/h；Qvmax──可測(cè)最大流量，Nm3/h;qmmax──可測(cè)最大流量，kg/h。

實(shí)際范圍度＝qv/可測(cè)最小流量.

或qm/可測(cè)最小流量.2-13振動(dòng)和干擾較強(qiáng)的場(chǎng)所、穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合慎用旋渦流量計(jì)旋渦流量計(jì)耐振性指標(biāo)

①壓電晶體傳感器：0.2g（有些產(chǎn)品，DN越大，

耐振性越差）；②電容式傳感器：1g；③引入SSP技術(shù)的傳感器，耐振性更好一些。2-14振動(dòng)大的場(chǎng)合慎用渦街流量計(jì)2-15渦街流量計(jì)是流體振動(dòng)型流量計(jì)

機(jī)械振動(dòng)使檢測(cè)元件有相應(yīng)的脈沖輸出

管道的振動(dòng)，場(chǎng)所的振動(dòng)甚至儀表周?chē)?/p>

氣的振動(dòng)都有可能使渦街流量計(jì)有額外的輸出。其中，往復(fù)

式壓縮機(jī)影響最嚴(yán)重。

上海柴油機(jī)股份公司空壓站的案例上海松下微波爐公司的案例低靜壓低流速場(chǎng)合慎用渦街流量計(jì)2-16低壓氣體的經(jīng)濟(jì)流速一般取5～25m/s，煙氣僅2～7m/s。

渦街流量計(jì)最低可測(cè)流速（空氣、常壓）：5m/s

（或6m/s）。低靜壓低流速的測(cè)量對(duì)象（如煤氣），一般不能用

縮小管徑的方法提高流速。量程低端就可能落到最小可測(cè)流速之外。

低密度流體慎用渦街流量計(jì)2-17渦列檢測(cè)元件輸出幅值：與流體密度成正比，與流

速的平方成正比。低密度流體（如氫氣和含氫量較高的氣體），旋渦

對(duì)檢測(cè)元件推力小，所以輸出的電信號(hào)幅值小，信

噪比相應(yīng)變小。

選型時(shí)應(yīng)做密度驗(yàn)算例如：橫河DY型、DN50、DN80，ρ≤7.8kg/m3

高粘度不宜用渦街流量計(jì)測(cè)量2-18

高粘度流體，工況條件下的雷諾數(shù)往往低于20000。因?yàn)?/p>

所以

例如：重油ρ=860kg/m3,對(duì)于D=50的管道，在V=1.0m/s時(shí)，ReD=20000對(duì)應(yīng)的μ=2.15mPa·s

（注：水在20℃時(shí)，μ=1.0mPa·s）

圓噴嘴：250≤ReD≤105β

射頻干擾對(duì)渦街流量計(jì)的影響2-19對(duì)講機(jī)等電器設(shè)備工作時(shí)，發(fā)出射頻電磁波。

放電時(shí)發(fā)出廣譜射頻電磁波。

射頻干擾通過(guò)各種渠道影響儀表示值，尤其是渦街

流量計(jì)。

行車(chē)開(kāi)過(guò)、機(jī)動(dòng)車(chē)開(kāi)過(guò)影響渦街流量計(jì)示值的例子。日光燈起動(dòng)器頻繁起動(dòng)影響渦街流量計(jì)示值的例子。

砂輪割刀運(yùn)轉(zhuǎn)影響渦街流量計(jì)示值的例子。

處理辦法：按規(guī)定屏蔽和按規(guī)定接地；

提高門(mén)檻電平（TLA），將幅值小的干擾濾除。

管徑不同引入的問(wèn)題2-20

管道內(nèi)徑比渦街流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)徑大數(shù)毫米，不影響儀

表示值。

管道內(nèi)徑比渦街流量計(jì)測(cè)量管

內(nèi)徑小，將使儀表示值升高。

而且伴有強(qiáng)烈的噪聲。

有人建議用公式按正比偏高值。

式中：D1

測(cè)量管內(nèi)徑；D2

管道內(nèi)徑。

強(qiáng)烈噪聲是由于二次渦流。

（a）旋渦發(fā)生體二次流管道儀表體（b）流通截面積突變引發(fā)二次流墊片突入管道內(nèi)徑引起示值偏高2-21測(cè)量管上游墊片突入管道內(nèi)，流體被加速，儀表示值

偏高。

偏高的數(shù)值無(wú)法用公式進(jìn)行校正。

流通截面變小漩渦發(fā)生體迎流面有堆物產(chǎn)生的影響2-22逆流面堆積越高，儀表示值低。日本oval公司試驗(yàn)數(shù)據(jù)：γ=0.01D,示值偏低2%；γ=0.02D,示值偏低3.4%。

發(fā)生體迎流面堆積及影響γ/DDγ誤差/%旋渦發(fā)生體銳緣磨損產(chǎn)生的影響2-23流體中帶固形物，天長(zhǎng)日久發(fā)生體銳緣容易被損，

導(dǎo)致儀表示值偏低，下圖是日本橫河的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

直管段長(zhǎng)度不夠時(shí)的處理2-24渦街流量計(jì)在管道上的位置應(yīng)是：管內(nèi)流體為充分發(fā)展的管流。直管段不夠長(zhǎng)，導(dǎo)致流場(chǎng)不對(duì)稱。

方式（a），流速最高點(diǎn)不通過(guò)發(fā)生體，示值偏低。

方式（b），流速最高點(diǎn)通過(guò)發(fā)生體，影響小一些。

L1L2（a）不正確（b）正確儀表口徑選得太大引起的問(wèn)題2-25案例：一根管道兩臺(tái)表，一臺(tái)是E+HDN200渦街，另一臺(tái)是DY150，用戶訴F≥5t/h，兩臺(tái)表示值相符，F(xiàn)小時(shí)，相差很多。

診斷：P=1.6MPa,DN200儀表最小可測(cè)流量為3.5t/h，F(xiàn)＜5t/h后，靠近最小可測(cè)流量。建議：將DN200流量計(jì)更換成DN150。

如果管道內(nèi)無(wú)明顯振動(dòng)，還可通過(guò)調(diào)試使最小流量

切除值（Lowcut）減小。

FIQFIQE+H（無(wú)分支，無(wú)疏水）減壓閥振蕩對(duì)渦街流量計(jì)的影響流量計(jì)與減壓閥的相互位置圖⑴裝在蒸汽減壓閥后面的旋渦流量計(jì)常因流

動(dòng)脈動(dòng)而嚴(yán)重偏高2-26減壓閥振蕩對(duì)其上游的渦街流量計(jì)也有影響（一）

原因：減壓閥振蕩后產(chǎn)生的流動(dòng)脈動(dòng)向上游傳遞到渦街流量計(jì)的傳感器上上海金茂大廈洗衣房蒸汽流量計(jì)與減壓系統(tǒng)

PTFTFC6000PV5V6V7V4V3V2V1分配器去洗衣房2-27減壓閥振蕩對(duì)其上游的渦街流量計(jì)也有影響（二）減壓閥未振蕩時(shí)的流量曲線減壓閥振蕩時(shí)的流量曲線2-28

渦街流量計(jì)智能測(cè)量單相流的測(cè)量。經(jīng)過(guò)充分疏水的濕飽和蒸汽，可被看

作是單相流體。

蒸汽嚴(yán)重帶水時(shí)，渦街流量計(jì)容易出

現(xiàn)“漏脈沖”現(xiàn)象。蒸汽嚴(yán)重帶水對(duì)渦街流量計(jì)的影響2-29旋渦流量計(jì)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(jì)的輸出脈沖在時(shí)間坐標(biāo)上的分布應(yīng)近似均勻，但在蒸汽嚴(yán)重帶水時(shí)，脈沖卻在某處少了一個(gè)，嚴(yán)重時(shí)竟少了很多脈沖。2-30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(wú)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。漏脈沖的實(shí)質(zhì)2-31關(guān)于“漏脈沖”現(xiàn)象的實(shí)例之一鍋爐減溫減壓系統(tǒng)PITIV1FTFC6000PTTEV2（穿越馬路段）低壓蒸汽去用戶FIQ303中壓過(guò)熱蒸汽去用戶2.5MPa300℃低壓蒸汽流量測(cè)量系統(tǒng)圖

2-32關(guān)于“漏脈沖”現(xiàn)象的實(shí)例之二鍋爐供汽系統(tǒng)圖去用戶

鍋爐0.7MPa

FIQ01FIQ02DN150DN10031只

2.5t/h2km斷續(xù)顯示2-33（1）根據(jù)管徑確定儀表通徑：存在問(wèn)題：儀表通徑普遍選得太大。可測(cè)最小流量相應(yīng)增大。（2）對(duì)小信號(hào)切除值合理調(diào)試，可使最小可測(cè)流量適當(dāng)減小。條件：管道無(wú)明顯振動(dòng)。方法：將渦街流量計(jì)中的小信號(hào)切除值調(diào)小。將流體密度設(shè)定值減小，切除值下限可進(jìn)一步減小。應(yīng)用中存在的問(wèn)題2-34流動(dòng)脈動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)的影響2-35a.脈動(dòng)頻率的影響c.測(cè)量不確定度的估算

fV/fP＜0.25而且U＇rms/U＜0.2，測(cè)量不確定度約1％。fV＞＞fP，無(wú)明顯鎖定現(xiàn)象，U＇rms/U為0.1～0.2，示值誤差約為10-1的數(shù)量級(jí)。

比值fP/fV（脈動(dòng)頻率/旋渦剝離頻率）較小時(shí)：具有近似穩(wěn)定流特性。

比值fP/fV較大時(shí)：旋渦剝離周期被“鎖定”為與脈動(dòng)周期相同（fv=fP）或一fP＞＞fV時(shí)，無(wú)明顯“鎖定”，但流量系數(shù)變化。

半（fv=fP）。b.

脈動(dòng)幅值U’rms/U與儀表示值的關(guān)系U’rms/U不能＞20%，幅值大，即對(duì)示值產(chǎn)生影響。流動(dòng)脈動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)影響的幾個(gè)實(shí)例（一）2-36例2：調(diào)節(jié)系統(tǒng)振蕩引入的脈動(dòng)及其克服流動(dòng)脈動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)影響的的幾個(gè)實(shí)例（二）2-37現(xiàn)象：調(diào)節(jié)系統(tǒng)振蕩時(shí)，旋渦流量計(jì)指示的（流過(guò)處理方法：消除脈動(dòng)。調(diào)節(jié)閥）流量增加2倍以上。流動(dòng)脈動(dòng)對(duì)我姐流量計(jì)影響的幾個(gè)實(shí)例（三）例3：蒸汽噴嘴引入的脈動(dòng)及其克服2-38流動(dòng)脈動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)影響的幾個(gè)實(shí)例（四）2-39現(xiàn)象：旋渦流量計(jì)示值比熱量平衡計(jì)算結(jié)果高150%～170%。措施：增設(shè)帶限流管的阻尼器后，儀表示值與理論計(jì)算值相符。流動(dòng)脈動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)影響的幾個(gè)實(shí)例（五）2-40例5：T形管道引起的脈動(dòng)及其克服現(xiàn)象：流體在三通中流動(dòng)，產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，干擾

措施：將閥門(mén)移到流量計(jì)之前。旋渦流量計(jì)。3.插入式流量計(jì)工作原理及應(yīng)用3.1插入式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)插入式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)（1）點(diǎn)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(jì)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。3-01插入式流量計(jì)為什么盛行與滿管式流量計(jì)相比，插入式流量計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)：價(jià)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(shí)現(xiàn)不斷流拆裝。壓損小（電磁式除外）3-023.2點(diǎn)流速計(jì)型插入式流量傳感器的結(jié)構(gòu)測(cè)量頭：其結(jié)構(gòu)實(shí)際上就是一臺(tái)流量傳感器，不過(guò)這里作為局部流速測(cè)量的流速計(jì)使用。插入桿：支撐測(cè)量頭的一根支桿。插入機(jī)構(gòu)：由連接法蘭、插入桿提升機(jī)構(gòu)及球閥組成?？稍诓粩嗔鞯那闆r下將測(cè)量頭由管道內(nèi)提升到表體外，以便檢查維修。轉(zhuǎn)換器：測(cè)量頭信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換的電子部件。儀表表體：對(duì)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(cè)量管。3-03點(diǎn)流速計(jì)型插入式流量傳感器差壓式均速管流量傳感器3-043.3點(diǎn)流速型工作原理測(cè)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(cè)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。

3-053.3.1脈沖一頻率型測(cè)量頭的計(jì)算式式中qv

——

體積流量，m3/s；

f

——

流量計(jì)的頻率信號(hào)，HZ；

K

——

流量計(jì)的儀表系數(shù)，P/m3；

K0

——

測(cè)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(cè)量管道）橫截面之面積，m2。3-063.3.2差壓式測(cè)量頭（畢托管）計(jì)算式式中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(cè)量頭流速儀表系數(shù)；

A——

測(cè)量管道橫截面之面積，m2；Δp——

流量計(jì)差壓信號(hào)，Pa；

ρ——

流體密度，kg/m3。3-073.3.3電磁流量測(cè)量頭計(jì)算式式中：E

——

測(cè)量頭感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，V；其余符號(hào)同前。3-083.4α、β、γ、A的確定方法

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(cè)量頭所處位置局部流速的比值。（1）測(cè)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。3-09（2）插于管道平均流速處的α值

測(cè)量頭插于管道平均流速處時(shí)α=1

式中y

——

平均流速處至管壁的距離；

R

——

管道半徑。3-10（3）

粗糙度和雷諾數(shù)對(duì)α影響舉例從上式可知，α是Δ/D和ReD的函數(shù),測(cè)量時(shí)流量大小的變化將引起α的變化。

設(shè)Δ/D=0.001，ReD從2×104→3×105，α約變化2.8%；

設(shè)ReD=3×105，Δ/D從0.001→0.002，

α約變化1.4%。3-113.4.2阻塞系數(shù)β的確定阻塞系數(shù)的定義：修正由于插入桿、插入機(jī)構(gòu)及測(cè)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(cè)量頭插于管道軸線處時(shí)式中S

——

阻塞率；

B

——

流量計(jì)插入桿直徑，mm；

d

——

測(cè)量頭直徑，mm；

D

——

管道內(nèi)徑，mm。3-12（2）測(cè)量頭插入深度h時(shí)式中：h——插入深度，mm；

S——阻擋率；

B——流量計(jì)插入桿直徑，mm；

d——測(cè)量頭直徑，mm；

D——管道內(nèi)徑，mm。3-13（3）流量計(jì)阻塞系數(shù)β與阻塞率S的關(guān)系

S＜0.02時(shí)，β=10.02＜S≤0.06時(shí)，β=1－0.125SS＞0.06時(shí)，β=1－CS

C值依管徑大小而定，需經(jīng)實(shí)流校驗(yàn)確定。3-143.5干擾系數(shù)γ的確定干擾系數(shù)的定義：

流量計(jì)所處管段前后阻流件之間直管段長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3-153.6管道橫截面面積A的確定管道橫截面面積A可通過(guò)實(shí)測(cè)管道內(nèi)徑或管道外周長(zhǎng)推算。由管道外周長(zhǎng)推算橫截面面積按下式計(jì)算：式中：L——管道外周長(zhǎng)，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。3-163.7徑流速計(jì)型工作原理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(diǎn)測(cè)壓孔測(cè)量總壓，背流面有一點(diǎn)或多點(diǎn)測(cè)壓孔測(cè)量靜壓。由總壓與靜壓的差值（差壓）反映流量值。3-17差壓式均速管流量計(jì)計(jì)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(cè)介質(zhì)密度，kg/m3；

△p

——

均速管輸出差壓，Pa。3-183.8不同斷面形狀均速管的比較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(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。由于它的迎流面有多個(gè)（一般為4個(gè)）總壓測(cè)壓孔，每一個(gè)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(cè)量管有一個(gè)90°彎，而且檢測(cè)桿與90°彎在同一個(gè)平面內(nèi)，則流場(chǎng)的不對(duì)稱也不影響測(cè)量。3-19合理確定安裝方向可降低直管段的要求3-203.8.2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(dāng)ReD＜105時(shí)，K基本不變；

105＜ReD＜106時(shí)，K增大，而且不穩(wěn)定。離散度約為±10%。原因：流體流過(guò)圓管時(shí)，分離點(diǎn)位置不固定。

菱形斷面的均速管是對(duì)圓形斷面的改進(jìn)。在菱形斷面均速管中，流體分離點(diǎn)不再隨ReD變化而固定在菱形兩側(cè)尖銳的拐點(diǎn)上。所以流量系數(shù)受ReD

影響減小到1%。美國(guó)ALDEM研究實(shí)驗(yàn)室，NEL國(guó)家工程試驗(yàn)室，CEESI和科羅拉多州工程試驗(yàn)室氣體試驗(yàn)站等都做過(guò)這方面的實(shí)驗(yàn)，結(jié)論相同。

3-213.8.3彈頭形均速管彈頭形（Bullet）檢測(cè)桿的誕生

1993年，美國(guó)威里斯（VERIS）公司推出彈頭形斷面檢測(cè)桿。（商品名稱威力巴）。

威里斯公司是一家從事均速管流量計(jì)研究，生產(chǎn)和應(yīng)用的廠家。威里斯公司總裁費(fèi)列德·古德（FredGood）是均速管領(lǐng)域知名專家。3-22從菱形斷面到子彈頭斷面

費(fèi)列德·古德針對(duì)菱形檢測(cè)桿信號(hào)脈動(dòng)大、低壓側(cè)易堵塞等缺點(diǎn)，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，推出了彈頭斷面檢測(cè)桿。彈頭檢測(cè)桿也有明顯的拐點(diǎn)。但拐點(diǎn)相對(duì)平緩。不致象菱形斷面檢測(cè)桿那樣會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋渦、較大的探頭振動(dòng)和脈動(dòng)的差壓輸出。

（a）菱形斷面（b）彈頭斷面3-23彈頭形斷面檢測(cè)桿高低壓孔為何不易堵菱形斷面檢測(cè)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(fù)壓孔易堵。彈頭形斷面檢測(cè)桿，多個(gè)低壓取壓孔位于探頭的兩側(cè)面，即位于流體分離點(diǎn)之前，流速快，所以不易堵。3-24彈頭形均速管前端表面采用粗糙化處理以往均速管表面是光滑的，當(dāng)流速變化時(shí)，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(shè)一淺槽），相當(dāng)于有一個(gè)紊流發(fā)生器，使流量系數(shù)更穩(wěn)定，范圍度更大。3-253.8.4T形斷面均速管下圖所示是第三代T形斷面均速管，其跨越整個(gè)管道的高壓取壓槽的設(shè)計(jì)，使得它有很好的抗堵性。

T形斷面的設(shè)計(jì)，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(chǔ)存器，對(duì)流體進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的完全補(bǔ)償。3-263.9差壓均速管流量計(jì)的局限性差壓值較小，尤其是測(cè)量低靜壓低流速濕氣體，以及蒸汽時(shí)，差壓值太小，會(huì)帶來(lái)較大誤差。要通過(guò)JJG640的檢定，必須進(jìn)行實(shí)流檢定。因此須自帶一段測(cè)量管才能實(shí)施檢定。3-274.電磁流量計(jì)工作原理及應(yīng)用4.1電磁流量計(jì)工作原理電磁流量計(jì)工作原理：式中：E——感應(yīng)電勢(shì)；K——儀表常數(shù)；B——磁感應(yīng)強(qiáng)度；V——平均流速；D——測(cè)量管內(nèi)徑。E=K·B·V·D電磁流量計(jì)原理4-014.2電磁流量計(jì)特點(diǎn)

無(wú)阻流件，無(wú)壓損。適用于測(cè)量含有固體顆?；蚶w維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿、污水等。

所測(cè)得的體積流量，不受流體密度、粘度、溫度、壓力影響。

測(cè)量精度高，一般可達(dá)±0.2%～±0.5%MV。測(cè)量范圍度大，通常為20:1～50:1.容易解決流體腐蝕問(wèn)題。不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體。4-024.3電磁流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)（一）（1）增設(shè)空管判斷功能空管的危害測(cè)量管一旦空管，電極暴露在氣體中。

此時(shí)信號(hào)源內(nèi)阻特別大而感應(yīng)勵(lì)磁線圈的干擾，引起指示值升到滿度。4-03空管檢測(cè)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(cè)量管內(nèi)徑有關(guān)）；

σ——電導(dǎo)率。KEfσRE空管檢測(cè)原理4-04空管檢測(cè)方法（二）對(duì)于自來(lái)水、酸、堿等：

滿管時(shí)，Re為10～1kΩ；空管時(shí)，液位低于電極，理論上Re=∞，但因?qū)Ч軆?nèi)壁潮濕，實(shí)際上Re為有限阻值。判定空管的尺度：Re大于正常操作時(shí)電阻值的3倍。空管置零：儀表內(nèi)單片機(jī)判定測(cè)量管空管時(shí)，將輸出值置零，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。4-05正確選擇內(nèi)襯電極溫度等級(jí)及防護(hù)等級(jí)每一項(xiàng)選擇失誤都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重后果徐州卷煙廠：

測(cè)量地下水管內(nèi)水流量

安裝在儀表井內(nèi)，由于井內(nèi)潮濕，又可

能進(jìn)水，所以選IP68.4-06測(cè)量冷凍水流量傳感器空腔內(nèi)應(yīng)充硅油被測(cè)液體溫度低于5℃時(shí)，傳感器空腔內(nèi)氣相易結(jié)霧，引起勵(lì)磁線圈受潮，絕緣降低，甚至短路。處理辦法：空腔內(nèi)充滿硅油。4-07測(cè)量管內(nèi)應(yīng)充滿液體安裝不合理引起測(cè)量管未充滿。4-081MF2導(dǎo)致管內(nèi)未充滿的不合理安裝例冷水內(nèi)氣體析出聚集在測(cè)量管內(nèi)地下水管露出地面部分安裝流量計(jì)的例子4-09冷水析出氣體的例子金茂裙房的例子4-10FIQ05處不會(huì)析出氣體。FIQ03處析出較多氣體，示值偏高一倍左右，是因沿途管線長(zhǎng)，又經(jīng)設(shè)備層，環(huán)境溫度高。水溫升高析出氣體，而且不易排出。不適宜測(cè)量去離子水去離子水電導(dǎo)率太小，不宜用電磁流量計(jì)測(cè)量。測(cè)量凝結(jié)水流量前應(yīng)評(píng)估凝結(jié)水的電導(dǎo)率：

若凝結(jié)水在鐵管道內(nèi)流過(guò)較長(zhǎng)距離，由于鐵離子的侵入，電導(dǎo)率增大，進(jìn)入可測(cè)范圍。

若凝結(jié)水去的不是鐵管道或路徑較短，可能進(jìn)入測(cè)量管時(shí)，電導(dǎo)率仍不夠高。4-11測(cè)量演算流量不宜用HB

電極鹽酸濃度高于15%時(shí)，鹽酸與HB可能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在電極表面聚集微小的氣泡，引起儀表示值出現(xiàn)百分之幾十的晃動(dòng)。詳見(jiàn)《流量測(cè)量?jī)x表應(yīng)用技巧第二版》第263頁(yè)。4-12防止管道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓（一）各種不同材質(zhì)的內(nèi)襯，不同口徑的傳感器在不同的溫度下，所能承受的極限負(fù)壓也各不相同。4-13襯里測(cè)量管尺寸介質(zhì)溫度

/最低工作絕對(duì)壓力

kPaDNmm≤40℃≤50℃≤70℃≤90℃≤100℃≤120℃≤140℃≤180℃PFA(F46)25-1500（0）0（0）0（0）0（0）0（0）0（0）0（0）0（0）PTFE(Teflon)10-20200-250300-100005080075100010010001001000100100010010001000100氯丁橡膠50-300350-300040604060Irethane200-30050硬橡膠200-300350-300025504060軟橡膠200-300350-30005060防止管道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓（二）操作不當(dāng)也會(huì)造成管內(nèi)負(fù)壓。4-14誤操作造成管內(nèi)負(fù)壓示意圖FT止逆閥熱交換器放空閥排水閥空管高度10m210m2防止管道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓（三）管道內(nèi)負(fù)壓超過(guò)允許值，內(nèi)襯容易脫落。管道內(nèi)負(fù)壓無(wú)法避免時(shí)，可選用帶骨架型內(nèi)襯。4-155.容積式流量計(jì)的工作原理及應(yīng)用5-015.1容積式流量計(jì)的特點(diǎn)與分類(lèi)

流體本身的自潤(rùn)滑作用，能使容積式儀表長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行。b.精度較高。c.范圍度較大（一般可達(dá)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(cè)量范圍和適用粘度各不相同。（1）容積式流量計(jì)的特點(diǎn)

（2）容積式流量計(jì)的分類(lèi)

5-025.2橢圓齒輪流量計(jì)（一）

圖5.1橢圓齒輪流量計(jì)工作原理

安裝在計(jì)量腔內(nèi)的一對(duì)相互嚙合的橢圓齒輪，在流體的作用下交替相互驅(qū)動(dòng)，各自繞軸旋轉(zhuǎn)。齒輪與殼體之間有一新月形計(jì)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(dòng)次數(shù)就可計(jì)出流體流過(guò)的總量。

5-03橢圓齒輪流量計(jì)（二）

橢圓齒輪式流量計(jì)對(duì)流體的清潔度要求較高，如果被測(cè)介質(zhì)過(guò)濾不清，齒輪很容易被固體異物卡死而停止測(cè)量。

齒輪既作計(jì)量之用又作驅(qū)動(dòng)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(jì)量室容積相應(yīng)增大；齒輪與殼體之間的間隙也相應(yīng)增大（導(dǎo)致泄漏增大）。

這兩個(gè)因素都使得儀表示值偏低。在儀表超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，磨損加速，上述情況變得更加嚴(yán)重。5-045.3腰輪流量計(jì)（一）

在腰輪流量計(jì)中，由腰輪與殼體所組成的計(jì)量室和腰輪轉(zhuǎn)數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)量。圖5.2腰輪流量計(jì)工作原理

5-05腰輪流量計(jì)（二）

由于同計(jì)量精確度密切相關(guān)的是腰輪，而驅(qū)動(dòng)有專門(mén)的驅(qū)動(dòng)齒輪擔(dān)任，因此，驅(qū)動(dòng)齒輪的磨損不影響計(jì)量精確度。另外，根據(jù)力學(xué)關(guān)系分析，主動(dòng)輪對(duì)從動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)輪傳遞，兩個(gè)腰輪之間無(wú)明顯摩擦，所以腰輪磨損極微小，這一特點(diǎn)使得腰輪流量計(jì)能長(zhǎng)期保持較高的測(cè)量精確度。5-06腰輪流量計(jì)（三）

粘度對(duì)計(jì)量粘度有明顯影響。圖5.3腰輪流量計(jì)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(fù)向增大約0.5%；在11～51mPa·s時(shí)，黏度對(duì)儀表誤差仍有明顯影響；黏度大于51mPa·s時(shí)，黏度對(duì)誤差影響已不明顯。5-07

腰輪流量計(jì)（四）保證精確度的范圍度與流體粘度有關(guān)。表5.1腰輪流量計(jì)測(cè)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(shí)工作（不保證精確度）的最大流量。5-085-09流體溫度對(duì)測(cè)量誤差的影響

流體溫度升高時(shí)，計(jì)量室容積增大，轉(zhuǎn)動(dòng)部件每轉(zhuǎn)一周，通過(guò)儀表的液體量相應(yīng)增大，從而引起儀表示值的負(fù)偏差。例如橢圓齒輪流量計(jì)：

1.計(jì)量室和齒輪均為鑄鋼：+0.36%／10℃；

2.計(jì)量室和齒輪均為鑄鐵：+0.33%／10℃；

3.計(jì)量室為鑄鐵，齒輪為鑄鋁：+0.14%／10℃。5-105.4刮板流量計(jì)刮板流量計(jì)的特點(diǎn)：彈性刮板流量計(jì)是一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的容積式流量計(jì)。作為計(jì)量部件的轉(zhuǎn)子和刮板與計(jì)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(huì)卡死和嚴(yán)重磨損。特點(diǎn)：運(yùn)行無(wú)脈動(dòng)，噪聲小，但計(jì)量精度不如腰輪高。圖5.4彈性刮板流量計(jì)工作原理1-殼體；2-嵌條；3-擋板；4-刮板；5-轉(zhuǎn)子5-115.5雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)圖5.5雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)a)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)b)軸向流動(dòng)雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)c）螺桿式流量計(jì)5-12雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)

由于特殊設(shè)計(jì)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(wú)脈動(dòng)，無(wú)噪聲。

由于一對(duì)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(dá)300：1.但當(dāng)液體粘度很高（＞100mPa·s）時(shí)，因流量上限受儀表兩端壓差制約，范圍度有一定程度下降。5-13典型雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量范圍型號(hào)口徑最小流量最大流量/mm/m3·h-1/m3·h-1PDH-15PDH-25PDH-40PDH-60PDH-100PDH-12038.163.5101.6152.4254.0304.80.02490.11340.34080.9062.9524.54211.434.08102.18306.6908.41249.085-14容積式流量計(jì)的缺點(diǎn)

a.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，笨重，尤其是口徑較大時(shí)，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(wèn)題，容積式流量計(jì)不適用于高低溫場(chǎng)合，流體溫度范圍只能達(dá)到-30～+160℃，壓力最高10MPa。

c.對(duì)流體潔凈程度要求高，當(dāng)含有顆粒等各種固形物時(shí)，流量計(jì)上游須裝目數(shù)足夠多的過(guò)濾器。并要經(jīng)常清理，維護(hù)工作量大。

d.轉(zhuǎn)動(dòng)部分長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，引起機(jī)械磨損，一般都導(dǎo)致計(jì)量誤差增大。

e.部分型式容積流量計(jì)（如橢圓齒輪式、腰輪式、旋轉(zhuǎn)活塞式）在測(cè)量過(guò)程中會(huì)引起流動(dòng)脈動(dòng)，較大口徑儀表噪聲較大，甚至使管道產(chǎn)生振動(dòng)。6.熱式質(zhì)量流量計(jì)6-016.1熱式流量計(jì)工作原理（一）圖6.1熱分布式熱式流量計(jì)工作原理1、3-感溫元件；2-加熱器；4-放大器

6-02

流量傳感器由細(xì)長(zhǎng)的測(cè)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(cè)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(duì)稱位置有兩個(gè)感溫?zé)犭娮鑂1和R2，測(cè)量與加熱線圈對(duì)稱的上、下游處管壁的溫度T1、T2。R1、R2與另外另外兩個(gè)電阻R3、R4組成惠斯登電橋，以測(cè)量溫差△T=T2-T1。

工作原理（二）6-03

加熱器提供恒定的熱量，通過(guò)線圈絕緣層、管壁、流體邊界層傳導(dǎo)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(dǎo)方式實(shí)現(xiàn)的。在流量為零時(shí)，測(cè)量管上的溫度分布如圖中的虛線所示，相對(duì)于測(cè)量管中心的上、下游是對(duì)稱的，電橋處于平衡狀態(tài)；當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，流體將上游的部分熱量帶給下游，導(dǎo)致溫度分布變化如實(shí)線所示。

工作原理（三）6-04

由電橋測(cè)出兩感溫體