《流量计培训教材》PPT课件.ppt

流量计,一、概述及发展史二、分类三、设计安装要求四、现场安装实例,一、概述及发展史,流量计英文名称是flowmeter，全国科学技术名词审定委员会把它定义为：指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表，工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量（FlowRate）和累计流量（TotalFlow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一周、一月、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也是可以相互转化的。,流量计的最早专利是在1886年一个美国人发布的，在1914年专利认为TUF的流量和频率是有关系的，第一台TUF是1938年开发的，用于测量飞机燃油，一直应用到二战结束，一种响应更快的流量计诞生了，它能更广泛的应用在石油，化工，科研，国防等领域。1738年瑞士著名的物理学家丹尼尔，伯努利以伯努利方程为基础，利用了差压法测量了水流量，他发明了最早的，流量测量工具。1886年，美国人赫谢尔应用文丘里管制成了测量说流量的的实用测量装置。,1910年时，美国人开始了槽式流量计的研究工作，这种流量计是用来测量明沟中水流量的。1922年，帕歇尔将水槽测量改革为帕歇尔水槽。1955才有了应用声循环法的马克森流量计的问世，用于测量航空燃料的流量。1945年，科林用交变磁场成功的测量了血液流动的情况。,20世纪的60年代以后，测量仪表开始向精密化、小型化等方向发展。随着集成电路技术的迅速发展，具有锁相环路技术的超声（波）流量计也得到了普遍应用，微型计算机的广泛应用，进一步提高了流量测量的能力，如激光多普勒流速计应用微型计算机后，可处理较为复杂的信号。,二、流量计的分类,测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表流量计是工业测量中重要的仪表之一随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世。目前已投入使用的流量计已超过100种。从不同的角度出发，流量计有不同的分类方法。常用的分类方法有两种，一是按流量计采用的测量原理进行归纳分类：二是按流量计的结构原理进行分类。,一、按测量原理分类(1)力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。,2)电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。(3)声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式声学式(冲击波式)等。(4)热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。,(5)光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。(6)原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表(7)其它原理：有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。,二、按流量计结构原理分类按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型：,1容积式流量计容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。根据回转体形状不同，目前生产的产品分：适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等,2叶轮式流量计叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约2，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为02一05。,3差压式流量计(变压降式流量计)差压式流量计由一次装置和二次装置组成一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。,多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的70。差压范围的选择应根据计算，一般情况下根据流体工作压力高低不同宜选：低差压：6kPa，10kPa中差压：16kPa，25kPa高差压：30kPa，60kPa,4变面积式流量计(等压降式流量计)放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量减去它所受流体的浮力)相平衡时，俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等，因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子(浮子)流量计。,5动量式流量计利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计由于流动流体的动量P与流体的密度及流速v的平方成正比，即pv2，当通流截面确定时，v与容积流量Q成正比，故pQ2。设比例系数为A，则QA因此，测得P，即可反映流量Q这种型式的流量计，大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等，然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。,6冲量式流量计利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计，多用于测量颗粒状固体介质的流量，还用来测泥浆、结晶型液体和研磨料等的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计，其测量原理是当被测介质从一定高度h自由下落到有倾斜角的检测板上产生一个冲力，冲力的水平分力马质量流量成正比，故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。按信号(九)的检测方式，该型流量计分位移检测型和直接测力型。,7电磁流量计电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势，而感应电动势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m，而且压损极小。但导电率低的介质，如气体、蒸汽等则不能应用。电磁流量计造价较高，且信号易受外磁场干扰，影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此，产品在不断改进更新，向微机化发展,8超声波流量计超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在70年代才出现，但由于它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力，所以很受欢迎，是一种很有发展前途的流量计。利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计近年来得到广泛的关注，被认为是非接触测量双相流的理想仪表。,9流体振荡式流量计流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡，且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的当通流截面一定时，流速与导容积流量成正比。因此，测量振荡频率即可测得流量这种流量计是70年代开发和发展起来的由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点，很有发展前途。目前典型的产品有涡街流量计、旋进旋涡流量计。,10质量流量计由于流体的容积受温度、压力等参数的影响，用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下，往往难以达到这一要求，而造成仪表显示值失真。因此，质量流量计就得到广泛的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量，目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。,三、设计安装要求,1、直管段流量计安装在管道上，指管道的长度。有些直管段是现场现有的管段上安装流量计，这样的话就要考虑流量计在这个管段上的安装点。要确保前后管段要有一定距离才能达到稳流才能让流量测量更准确。有些直管段也可以在流量计本体上做一些预留，到现场后在对接到管道上。,GB500932002自动化仪表工程施工及验收规范中对流量计上下游直管段的通常要求如下（若仪表有要求，按仪表条件确定直管段长度）：转子流量计，上游不小于05倍管径，下游无要求；靶式流量计，上游不小于5倍管径，下游不小于3倍管径；,涡轮流量计，上游不小于520倍管径，下游不小于310倍管径；涡街流量计，上游不小于1040倍管径，下游不小于5倍管径；电磁流量计，上游不小于510倍管径，下游不小于05倍管径；超声波流量计，上游不小于1050倍管径，下游不小于5倍管径；,容积式流量计，无要求；孔板，上游不小于580倍管径，下游不小于28倍管径；喷嘴，上游不小于580倍管径，下游不小于4倍管径；文丘里管、弯管、楔形管，上游不小于530倍管径，下游不小于4倍管径；均速管，上游不小于325倍管径，下游不小于24倍管径。,2、选用及设计要求2.1差压式流量计差压范围的选择差压范围的选择应根据计算，一般情况下根据流体工作压力高低不同宜选：低差压：6kPa，10kPa中差压：16kPa，25kPa高差压：30kPa，60kPa,2.2可变面积式流量计(转子流量计)当要求精度不优于1.50%，量程比不大于10：1时，可选用转子流量计。转子流量计要求垂直安装，倾斜度不大于5;安装位置应振动较小，易于观察和维护;对脏污介质，必须在流量计的进口处加装过滤器。,2.3旋涡流量计洁净气体、蒸汽和液体的大中流量测量，可选用旋涡流量计低速流体及粘度大的液体，不宜选用旋涡流量计测量，粘度太高会降低流量计对小流量测量的能力。管子振动或泵出口也不宜选用旋涡流量计。,2.4电磁流流量计所测流体必须导电用于导电的液体或均匀的液固两相介质流量测量。可测量各种强酸、强碱、盐、氨水、泥浆、纸浆等介质安装方式可以垂直、水平，也可以倾斜。垂直安装时，液体必须自下而上。对液固两相介质最好垂直安装。为保证测量精度，流速在0.310m/s当安装在水平管段，应使液体充满管段，并应使变送器的电极处于同一水平面上,2.5质量流量计需直接精确测量液体、高密度气体及浆体的质量流量时，可选用科氏力质量流量计。科氏力质量流量计可以不受流体温度、压力、密度或粘度变化的