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1、流量测量技术最新课件第第8章章 流量测量技术流量测量技术 在工农业生产和科学研究试验中，流量在工农业生产和科学研究试验中，流量都是一个很重要的参数。例如，在石油化工都是一个很重要的参数。例如，在石油化工生产过程自动检测和控制中，为了有效地操生产过程自动检测和控制中，为了有效地操作、控制和监测，需要检测各种流体的流量。作、控制和监测，需要检测各种流体的流量。此外，对物料总量的计量还是能源管理和经此外，对物料总量的计量还是能源管理和经济核算的重要依据。流量检测仪表是发展生济核算的重要依据。流量检测仪表是发展生产、节约能源、提高经济效益和管理水平的产、节约能源、提高经济效益和管理水平的重要工具。本章

2、介绍流量测量的基本知识和重要工具。本章介绍流量测量的基本知识和常用的流量检测仪表。常用的流量检测仪表。流量测量技术最新课件8.1 流量测量的基础知识流量测量的基础知识8.2 流量测量仪表流量测量仪表8.3 流量标准装置流量标准装置流量测量技术最新课件8.1 流量测量的基础知识流量测量的基础知识8.1.1流量和流量计流量和流量计8.1.2 流体的物理性质与管流基础知识流体的物理性质与管流基础知识8.1.3 流量测量方法与流量仪表的分类流量测量方法与流量仪表的分类流量测量技术最新课件8.1 流量测量的基础知识流量测量的基础知识 8.1.1流量和流量计流量和流量计流量定义：流量定义：(瞬时流量、累积

3、流量瞬时流量、累积流量)指单位时间内流体指单位时间内流体(气体、液体或固体颗粒等气体、液体或固体颗粒等)流经管道或设备某处横截面的数量，又称流经管道或设备某处横截面的数量，又称瞬时流瞬时流量量。 体积流量：体积流量：当流体以体积表示时称为体积流量当流体以体积表示时称为体积流量; 质量流量：质量流量：当流体以质量表示时称为质量流量。当流体以质量表示时称为质量流量。AudtdVtVqtv0limAudtdMtMqtm0lim V 体积；M质量；t时间； A截面面积；流体的密度；流量测量技术最新课件累积流量累积流量：vmqAuqAdAuAquAvu dtqQtvvdtqQtmm 平均流速平均流速 ：

4、 流体在流过截面上各点的流速。流体在流过截面上各点的流速。 体积流量和质量流量关系：体积流量和质量流量关系： 已知流体的密度和体积流量，即可换算出质量流已知流体的密度和体积流量，即可换算出质量流量。但流体的密度是随流体的温度、压力变化而变化量。但流体的密度是随流体的温度、压力变化而变化的，特别是气体，其密度随压力、温度变化而显著不的，特别是气体，其密度随压力、温度变化而显著不同，换算时应予以考虑。同，换算时应予以考虑。流量测量技术最新课件计量单位计量单位 ：体积流量的计量单位为米体积流量的计量单位为米3秒秒(m3s)，质量流量的计量单位为千克秒质量流量的计量单位为千克秒(kgs)；累积体积流量

5、的计量单位为米累积体积流量的计量单位为米3 (m3)；累积质量流量的计量单位为千克累积质量流量的计量单位为千克(kg)。 工程上还使用的流量计量单位有：工程上还使用的流量计量单位有： 米米3时时 (m3h)升分升分(Lmin)吨小时吨小时(t/h)升升(L)吨吨(t)等等 流量测量技术最新课件 在工业生产中，瞬时流量是涉及流体介质的工艺流在工业生产中，瞬时流量是涉及流体介质的工艺流程中需要控制和调节的重要参量，用以保持均衡稳定的程中需要控制和调节的重要参量，用以保持均衡稳定的生产和保证产品质量。累积流量则是有关流体介质的贸生产和保证产品质量。累积流量则是有关流体介质的贸易、分配、交接、供应等商

6、业性活动中必知的参数之一，易、分配、交接、供应等商业性活动中必知的参数之一，它是计价、结算、收费的基础。它是计价、结算、收费的基础。 用于测量流量的汁量器具称为流量计通常由一次用于测量流量的汁量器具称为流量计通常由一次装置和二次仪表组成；一次装置安装于流体导管内部或装置和二次仪表组成；一次装置安装于流体导管内部或外部，根据流体与一次装置相互作用的物理定律。产生外部，根据流体与一次装置相互作用的物理定律。产生一个与流量有确定关系的信号。一次装置又称流量传感一个与流量有确定关系的信号。一次装置又称流量传感器；二次仪表接受一次装置的信号，并转换成流量显示器；二次仪表接受一次装置的信号，并转换成流量显

7、示信号或输出信号。流量计可分为专门测量流体瞬时流量信号或输出信号。流量计可分为专门测量流体瞬时流量的瞬时流量计和专门测量流体累积流量的累积式流量计。的瞬时流量计和专门测量流体累积流量的累积式流量计。累积式流量计又称计量表。随着流量测量仪表及测量技累积式流量计又称计量表。随着流量测量仪表及测量技术的发展，大多数流量计都同时具备测量流体瞬时流量术的发展，大多数流量计都同时具备测量流体瞬时流量和计算流体总量的功能。和计算流体总量的功能。流量测量技术最新课件 8.1.2 流体的物理性质与管流基础知识流体的物理性质与管流基础知识 1. 流体的密度流体的密度单位体积的流体所具有的质量称为流体密度，单位体积

8、的流体所具有的质量称为流体密度，用数学表达式表示为：用数学表达式表示为：M 流体质量；流体质量；V流体体积；流体体积； 流体的密度。流体的密度。流体密度是温度和压力的函数流体密度是温度和压力的函数。单位是千克米单位是千克米3 (kg/m3)。 VM流量测量技术最新课件 2. 流体粘度流体粘度流体运动过程中阻滞剪切变形的粘滞力与流体流体运动过程中阻滞剪切变形的粘滞力与流体的速度梯度和接触面积成正比，并与流体粘性有关，的速度梯度和接触面积成正比，并与流体粘性有关，其数学表达式为：其数学表达式为： 上式称为牛顿粘性定律。上式称为牛顿粘性定律。 F 粘滞力；粘滞力； A 接触面积；接触面积； 流体垂直

9、于速度方向的速度梯度；流体垂直于速度方向的速度梯度； 表征流体粘性的比例系数，流体的动表征流体粘性的比例系数，流体的动力粘度力粘度。dyduAFdydu/流量测量技术最新课件流体的动力粘度与流体密度的比值称为运动流体的动力粘度与流体密度的比值称为运动粘度，即粘度，即 动力粘度的单位为牛顿动力粘度的单位为牛顿秒秒/米米2（NS/m2），），即帕斯卡秒（即帕斯卡秒（PaS）；运动粘度的单位为米）；运动粘度的单位为米2/秒秒（m2/S）。）。3. 流体的压缩系数和膨胀系数流体的压缩系数和膨胀系数在一定的温度下，流体体积随压力增大而缩在一定的温度下，流体体积随压力增大而缩小的特性，称为流体的压缩性；在

10、一定压力下，小的特性，称为流体的压缩性；在一定压力下，流体的体积随温度升高而增大的特性，称为流体流体的体积随温度升高而增大的特性，称为流体的膨胀性。的膨胀性。流量测量技术最新课件压缩系数：压缩系数：当流体温度不变而所受压力变化时，其体积当流体温度不变而所受压力变化时，其体积的相对变化率：的相对变化率：PVVk1k流体的体积压缩系数，（流体的体积压缩系数，（1Pa）；）；V流体的原体积，流体的原体积，(m3)；P流体压力增量，流体压力增量，(Pa)；V 流体体积变化量，流体体积变化量，(m3)；流量测量技术最新课件TVV1流体的体积膨胀系数流体的体积膨胀系数(1)；V流体的原体积，流体的原体积，

11、(m3)； V流体体积变化量，流体体积变化量，(m3)；T流体温度变化量流体温度变化量()。膨胀系数：膨胀系数：在一定的压力下，流体温度变化时其体积的在一定的压力下，流体温度变化时其体积的相对变化率，即相对变化率，即 流量测量技术最新课件4. 雷诺数雷诺数雷诺数是流体流动的惯性力与粘滞力之比，表雷诺数是流体流动的惯性力与粘滞力之比，表示为：示为：LuLuReRe雷诺数（无量纲数）；雷诺数（无量纲数）；u流动横截面的平均流速，（流动横截面的平均流速，（m/s）；）；动力粘度，（动力粘度，（NS/m2）；）； 运动粘度，（运动粘度，（m2/S）；）；流体的密度，流体的密度，(kg/m(kg/m3

12、3) )；L 特征长度，（特征长度，（m）。）。 雷诺数是判别流体状态的准则，在紊流时流体流速分布更是与雷诺数是判别流体状态的准则，在紊流时流体流速分布更是与雷诺数有关，因此在流量测量中，雷诺数是很重要的一个参数。雷诺数有关，因此在流量测量中，雷诺数是很重要的一个参数。流量测量技术最新课件5. 管流类型管流类型(1) 单相流和多相流单相流和多相流 管道中只有一种均匀状态的流体流动称为管道中只有一种均匀状态的流体流动称为单相流，如只有单纯气态或液态流体在管道中单相流，如只有单纯气态或液态流体在管道中的流动；两种以上不同相流体同时在管道中流的流动；两种以上不同相流体同时在管道中流动称为多相流。动称

13、为多相流。 (2) 可压缩和不可压缩流体的流动可压缩和不可压缩流体的流动 流体可分为可压缩流体和不可压缩流体，流体可分为可压缩流体和不可压缩流体， 所以流体的流动也可分为可压缩流体流动和不所以流体的流动也可分为可压缩流体流动和不 可压缩流体流动两种。可压缩流体流动两种。 通常把流体充满管道截面的流动叫管流。通常把流体充满管道截面的流动叫管流。管流分为下述几种类型：管流分为下述几种类型： 流量测量技术最新课件(3) 稳定流和不稳定流稳定流和不稳定流 当流体流动时，若其各处的速度和压力仅和当流体流动时，若其各处的速度和压力仅和流体质点所处的位置有关，而与时间无关，则流流体质点所处的位置有关，而与时

14、间无关，则流体的这种流动称为稳定流；若其各处的速度和压体的这种流动称为稳定流；若其各处的速度和压力不仅和流体质点所处的位置有关，而且与时间力不仅和流体质点所处的位置有关，而且与时间出有关，则流体的这种流动称为不稳定流出有关，则流体的这种流动称为不稳定流 。(4) 层流与紊流层流与紊流 管内流体有两种流动状态：层流和紊流。层管内流体有两种流动状态：层流和紊流。层流中流体沿轴向作分层平行流动，各流层质点没流中流体沿轴向作分层平行流动，各流层质点没有垂直于主流方向的横向运动，互不混杂，有规有垂直于主流方向的横向运动，互不混杂，有规则的流线。紊流状态管内流体不仅有轴向运动，则的流线。紊流状态管内流体不

15、仅有轴向运动，而且还有剧烈的无规则的横向运动而且还有剧烈的无规则的横向运动 。流量测量技术最新课件6. 流速分布与平均流速流速分布与平均流速 流体有粘性，当它在管内流动时，即使是在流体有粘性，当它在管内流动时，即使是在同一管路截面上，流速也因其流经的位置不同而同一管路截面上，流速也因其流经的位置不同而不同。越接近管壁，由于管壁与流体的粘滞作用，不同。越接近管壁，由于管壁与流体的粘滞作用，流速越低；管中心部分的流速最快。流体流动状流速越低；管中心部分的流速最快。流体流动状态不同将呈现不同的流速分布。态不同将呈现不同的流速分布。 研究具有圆形截面的管内流动情况，当管内流研究具有圆形截面的管内流动情

16、况，当管内流体为层流状态时，沿半径方向上的流速分布可用体为层流状态时，沿半径方向上的流速分布可用下式表示下式表示： 流量测量技术最新课件xu距管中心距离距管中心距离xr处的流速；处的流速；maxu管中心处最大流速；管中心处最大流速；xr距管中心径向距离；距管中心径向距离；R 管内半径。管内半径。 当管内流体为紊流状态时，沿半径方向上的流当管内流体为紊流状态时，沿半径方向上的流速分布为速分布为：nxxRruu/1max1n随流体雷诺数不同而变化的系数随流体雷诺数不同而变化的系数 2max1Rruuxx流量测量技术最新课件圆管内的流速分布 通过测流速求流量的流量计一般是检测出平均通过测流速求流量的

17、流量计一般是检测出平均流速然后求得流量。对于层流，平均流速是管中心流速然后求得流量。对于层流，平均流速是管中心最大流速的最大流速的0.5倍倍( )；紊流时的平均流速与；紊流时的平均流速与n值有关：值有关： max5 . 0 uu max2) 1212unnnu流量测量技术最新课件表8-1 雷诺数与 n的关系DRenDRenDRen 104 104 1042.5610.5420.5632.007.07.38.08.338.453.670.084.48.58.89.09.2110.0152.0198.0278.09.49.79.89.9流量测量技术最新课件7 . 7 . 流 体 流 动 的 连 续

18、 性 方 程 和 伯 努 利 方 程流 体 流 动 的 连 续 性 方 程 和 伯 努 利 方 程(1)(1)连续性方程连续性方程 任取一管段，设截面任取一管段，设截面、截面、截面处的面积、流体处的面积、流体密度和截面上流体的平均流速分别为密度和截面上流体的平均流速分别为A1A1、 、 和和A2A2、 、 ，根据质量守恒定律，单位时间内经过，根据质量守恒定律，单位时间内经过截面截面I I流入管段的流体质量必等于通过截流入管段的流体质量必等于通过截IIII流出的流流出的流体质量。即有连续性方程：体质量。即有连续性方程： 1A11u2A22u=11u22u连续性方程示意图流量测量技术最新课件(2)

19、 伯努利方程伯努利方程 当理想流体在重力作用下在管内定常流动时，当理想流体在重力作用下在管内定常流动时，对于管道中任意两个截面对于管道中任意两个截面和和有如下关系式（伯有如下关系式（伯努利方程）：努利方程）：2222222111upgZupgZ伯努利方程示意图重力加速度重力加速度 截面截面和和相对基准线的高度；相对基准线的高度；截面截面和和上流体的静压力；上流体的静压力；截面截面和和上流体的平均流速。上流体的平均流速。g21,ZZ21, pp21,uu流量测量技术最新课件 而实际流体具有粘性，在流动过程中要克服流而实际流体具有粘性，在流动过程中要克服流体与管壁以及流体内部的相互摩擦阻力而作功，

20、体与管壁以及流体内部的相互摩擦阻力而作功，这将使流体的一部分机械能转化为热能而耗散。这将使流体的一部分机械能转化为热能而耗散。因此，实际流体的伯努利方程可写为：因此，实际流体的伯努利方程可写为： wghupgZupgZ2222222111wgh截面截面和和之间单位质量实际流体流动之间单位质量实际流体流动 产生的能量损失。产生的能量损失。 流量测量技术最新课件8.1.3 流量测量方法与流量仪表的分类流量测量方法与流量仪表的分类1. 流量测量方法流量测量方法流量测量方法大致可以归纳为以下几类：流量测量方法大致可以归纳为以下几类：(1)利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信利用伯努利方程原理，通过测

21、量流体差压信号来反映流量的号来反映流量的差压式流量测量法差压式流量测量法； (2)通过直接测量流体流速来得出流量的通过直接测量流体流速来得出流量的速度式速度式流量测量法流量测量法；(3)利用标准小容积来连续测量流量的利用标准小容积来连续测量流量的容积式测容积式测量量；(4)以测量流体质量流量为目的的以测量流体质量流量为目的的质量流量测量质量流量测量法法。 2. 流量仪表的分类流量仪表的分类流量测量技术最新课件类 别工作原理仪表名称可测流体种类适用管径mm测量精度安装要求、特点体积流量计差流压量式计流体流过通管道中的阻力件时产生的压力差与流量之间有确定关系，通过测量差压值求得流量节流式孔板液、气

22、、蒸汽50100012需直管段，压损大喷嘴50500需直管段，压损中等文丘里管1001200需直管段，压损小均速管液、气、蒸汽2590001需直管段，压损小转子流量计液、气41502垂直安装靶式流量计液、气、蒸汽1520014需直管段，弯管流量计液、气0.55需直管段，无压损容流积量式计直接对仪表排出的定量流体计数确定流量椭园齿轮流量计液104000.20.5无直管段要求，需装过滤器，压损中等腰轮流量计液、气刮板流量计液0.2无直管段要求，压损小流量测量技术最新课件速流度量式计通过测量管道截面上流体平均流速来测量流量涡轮流量计液、气46000.10.5需直管段，装过滤器涡街流量计液、气1501

23、0000.51需直管段电磁流量计导电液体620000.51.5直管段要求不高，无压损超声波流量计液101需直管段，无压损直接式直接检测与质量流量成比例的量来质量流量热式质量流量计气1冲量式质量流量计固体粉料0.22科氏质量流量计液、气0.15间接式同时测体积流量和流体密度来计算质量流量体积流量经密度补偿液、气0.5温度、压力补偿体积流量计质量流量计流量测量技术最新课件3. 流量仪表的主要技术参数（流量仪表的主要技术参数（4组）组） (1)流量范围流量范围 流量范围指流量计可测的最大流量与最小流量流量范围指流量计可测的最大流量与最小流量的范围。的范围。 (2)量程和量程比量程和量程比 流量范围内

24、最大流量与最小流量值之差称为流流量范围内最大流量与最小流量值之差称为流量计的量程。最大流量与最小流量的比值称为量量计的量程。最大流量与最小流量的比值称为量程比，亦称流量计的范围度。程比，亦称流量计的范围度。 (3)允许误差和精度等级允许误差和精度等级 流量仪表在规定的正常工作条件下允许的最流量仪表在规定的正常工作条件下允许的最大误差，称为该流量仪表的允许误差，一般用最大误差，称为该流量仪表的允许误差，一般用最大相对误差和引用误差来表示。大相对误差和引用误差来表示。流量测量技术最新课件 流量仪表的精度等级是根据允许误差的大小流量仪表的精度等级是根据允许误差的大小来划分的，其精度等级有：来划分的，

25、其精度等级有：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。等。(4)压力损失压力损失 压力损失的大小是流量仪表选型的一个重要压力损失的大小是流量仪表选型的一个重要技术指标。压力损失小，流体能消耗小，输运流技术指标。压力损失小，流体能消耗小，输运流体的动力要求小，测量成本低。反之则能耗大，体的动力要求小，测量成本低。反之则能耗大，经济效益相应降低。故希望流量计的压力损失愈经济效益相应降低。故希望流量计的压力损失愈小愈好。小愈好。 流量测量技术最新课件8.2 流量测量仪表流量测量仪表8.2.1 差压式流量计差压式流量计8.2.2 容积式流量计容积式流量计8.2.4 质量流

26、量计质量流量计8.2.3 速度式流量计速度式流量计流量测量技术最新课件8.2 流量测量仪表流量测量仪表 8.2.1 差压式流量计差压式流量计 差压式流量计基于流体在通过设置于流通管差压式流量计基于流体在通过设置于流通管道上的流动阻力件时产生的压力差与流体流量之道上的流动阻力件时产生的压力差与流体流量之间的确定关系，通过测量差压值求得流体流量。间的确定关系，通过测量差压值求得流体流量。差压式流量计主要有以下几种：差压式流量计主要有以下几种：1.节流式流量计节流式流量计2.皮托管和均速管流量计皮托管和均速管流量计3.转子流量计转子流量计4.靶式流量计靶式流量计5.弯管流量计弯管流量计 流量测量技术

27、最新课件1. 节流式流量计节流式流量计1-节流元件 2-引压管路3-三阀组 4-差压计 节流式流量计组成 流量测量技术最新课件流体流经节流件时压力和流速变化情况2222222111upup11u24D=22u24d 测量原理及流量方程测量原理及流量方程流量测量技术最新课件21pp、截面截面1和和2上流体的静压力；上流体的静压力； 截面截面1和和2上流束直径；上流束直径；21uu、截面截面1和和2上流体的平均流速；上流体的平均流速； 1、2截面截面1和和2上流体的密度上流体的密度 D、d 求出：求出：21422/11ppDdu体积流量体积流量 21242224/11ppdDdAuqv质量流量质量

28、流量 21242224/11ppdDdAuqm流量测量技术最新课件以实际采用的某种取压方式所得到的压差以实际采用的某种取压方式所得到的压差p来代替来代替21pp 的值；同时引入流出系数的值；同时引入流出系数C（或流量系数（或流量系数 ）对上式进行修正：）对上式进行修正： pdpdCqv24241224pdpdCqm24241224CEC41411E流量测量技术最新课件 对于可压缩流体，考虑到节流过程中流体对于可压缩流体，考虑到节流过程中流体密度的变化而引入流束膨胀系数密度的变化而引入流束膨胀系数 进行修正进行修正采用节流件前的流体密度采用节流件前的流体密度 ，由此流量公式，由此流量公式可更一般

29、的表示为：可更一般的表示为：pdqv242pdqm242流量测量技术最新课件a. 流体必须是牛顿流体，在物理学和热力学上流体必须是牛顿流体，在物理学和热力学上是均匀的、单相的，或者可认为是单相的流体是均匀的、单相的，或者可认为是单相的流体 。b. 流体必须充满管道和节流装置且连续流动，流体必须充满管道和节流装置且连续流动，流经节流件前流动应达到充分紊流，流束平行流经节流件前流动应达到充分紊流，流束平行于管道轴线且无旋转，流经节流件时不发生相于管道轴线且无旋转，流经节流件时不发生相变。变。c. 流动是稳定的或随时间缓变的流动是稳定的或随时间缓变的 （2）节流装置）节流装置 标准节流装置的适用条件

30、标准节流装置的适用条件流量测量技术最新课件标准节流元件的结构形式标准节流元件的结构形式a. 标准孔板标准孔板 标准孔板是一块具有与管道同心标准孔板是一块具有与管道同心圆形开孔的圆板，迎流一侧是有锐圆形开孔的圆板，迎流一侧是有锐利直角入口边缘的圆筒形孔，顺流利直角入口边缘的圆筒形孔，顺流的出口呈扩散的锥形。的出口呈扩散的锥形。 结构简单，加工方便，价格便宜结构简单，加工方便，价格便宜 压力损失较大，测量精度较低，压力损失较大，测量精度较低，只适用于洁净流体介质，测量大管只适用于洁净流体介质，测量大管径高温高压介质时，孔板易变形。径高温高压介质时，孔板易变形。 标准孔板 标准节流元件有标准节流元件

31、有孔板、喷嘴和文丘里管孔板、喷嘴和文丘里管。工业上最常用的是孔板，其次是喷嘴，文工业上最常用的是孔板，其次是喷嘴，文丘里管使用较少。丘里管使用较少。流量测量技术最新课件b. 标准喷嘴标准喷嘴 标准喷嘴是一种以管道轴线为中心线的旋转对标准喷嘴是一种以管道轴线为中心线的旋转对称体，主要由入口圆弧收缩部分与出口圆筒形喉称体，主要由入口圆弧收缩部分与出口圆筒形喉部组成，有部组成，有ISAl932喷嘴和长径喷嘴两种型式。喷嘴和长径喷嘴两种型式。 ISA1932喷嘴流量测量技术最新课件长径喷嘴流量测量技术最新课件c. 文丘里管文丘里管文丘里管有两种标准型式：经典文丘里管与文丘文丘里管有两种标准型式：经典文

32、丘里管与文丘里喷嘴。文丘里管压力损失最低，有较高的测量里喷嘴。文丘里管压力损失最低，有较高的测量精度，对流体中的悬浮物不敏感，可用于污脏流精度，对流体中的悬浮物不敏感，可用于污脏流体介质的流量测量，在大管径流量测量方面应用体介质的流量测量，在大管径流量测量方面应用的较多。但尺寸大、笨重，加工困难，成本高，的较多。但尺寸大、笨重，加工困难，成本高，一般用在有特殊要求的场合。一般用在有特殊要求的场合。 流量测量技术最新课件节流装置的取压方式节流装置的取压方式根据节流装置取压口位置可将取压方式分为理论根据节流装置取压口位置可将取压方式分为理论取压、角接取压、法兰取压、径距取压与损失取取压、角接取压、

33、法兰取压、径距取压与损失取压等五种压等五种: 节流装置的取压方式节流装置的取压方式流量测量技术最新课件角接取压装置 法兰取压装置 目前广泛采用的是目前广泛采用的是角接取压法角接取压法，其次是，其次是法兰取法兰取压法压法。角接取压法比较简便，容易实现环室取压，。角接取压法比较简便，容易实现环室取压，测量精度较高。法兰取压法结构较简单，容易装配，测量精度较高。法兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取压法低些。计算也方便，但精度较角接取压法低些。 流量测量技术最新课件测量管道条件测量管道条件 测量管道截面应为圆形，节流件及取压装置测量管道截面应为圆形，节流件及取压装置安装在两圆形直

34、管之间。节流件附近管道的圆度安装在两圆形直管之间。节流件附近管道的圆度应符合标准中的具体规定。应符合标准中的具体规定。 当现场难以满足直管段的最小长度要求或有当现场难以满足直管段的最小长度要求或有扰动源存在时，可考虑在节流件前安装流动整流扰动源存在时，可考虑在节流件前安装流动整流器，以消除流动的不对称分布和旋转流等情况。器，以消除流动的不对称分布和旋转流等情况。安装位置和使用的整流器型式在标准中有具体规安装位置和使用的整流器型式在标准中有具体规定。定。 注意：注意：安装了整流器后会产生相应的压力安装了整流器后会产生相应的压力损失。损失。流量测量技术最新课件非标准节流装置非标准节流装置 标准化节

35、流装置有其适用的范围和条件。在标准化节流装置有其适用的范围和条件。在工程实际应用过程中，对于诸如脏污介质、低雷工程实际应用过程中，对于诸如脏污介质、低雷诺数流体、多相流体、非牛顿流体或小管径、非诺数流体、多相流体、非牛顿流体或小管径、非圆截面管道等流量测量问题，标准节流元件就不圆截面管道等流量测量问题，标准节流元件就不能适用，需要采用一些非标准节流装置或选择其能适用，需要采用一些非标准节流装置或选择其他型式的流量计来测量流量。他型式的流量计来测量流量。 非标准节流装置就是试验数据尚不充分，可用非标准节流装置就是试验数据尚不充分，可用数据误差较大的尚未标准化的节流装置。其设计数据误差较大的尚未标

36、准化的节流装置。其设计计算方法与标准节流装置基本相同，但使用前需计算方法与标准节流装置基本相同，但使用前需要进行实际标定。要进行实际标定。流量测量技术最新课件a.1/4圆喷嘴圆喷嘴b. 锥形入口孔板锥形入口孔板c. 圆缺孔板圆缺孔板还有还有偏心孔板、双重孔板、环形孔板偏心孔板、双重孔板、环形孔板等多种形式。等多种形式。流量测量技术最新课件标准节流装置的计算标准节流装置的计算流量计算流量计算 这类计算命题是在管道、节流装置、取压这类计算命题是在管道、节流装置、取压方式、被测流体参数已知的情况下，根据测得的方式、被测流体参数已知的情况下，根据测得的差压值计算被测介质流量。属差压值计算被测介质流量。

37、属校核计算校核计算，常用在，常用在使用现场，所依据的基本公式是流量公式。使用现场，所依据的基本公式是流量公式。设计节流装置设计节流装置 这类计算命题是要根据用户提出的已知条件这类计算命题是要根据用户提出的已知条件以及限制要求来设计标准节流装置，属以及限制要求来设计标准节流装置，属设计计算设计计算。流量测量技术最新课件差压计差压计 差压计与节流装置配套组成节流式流量计。差压计与节流装置配套组成节流式流量计。差压计经导压管与节流装置连接，接受被测流体差压计经导压管与节流装置连接，接受被测流体流过节流装置时所产生的差压信号，并根据生产流过节流装置时所产生的差压信号，并根据生产的要求，以不同信号形式把

38、差压信号传递给显示的要求，以不同信号形式把差压信号传递给显示仪表，从而实现对流量参数的显示、记录和自动仪表，从而实现对流量参数的显示、记录和自动控制。控制。 差压计的种类很多，差压计的种类很多，凡可测量差压的仪表均凡可测量差压的仪表均可作为节流式流量计中的差压计使用可作为节流式流量计中的差压计使用。目前工业。目前工业生产中大多数采用差压变送器。它们可将测得的生产中大多数采用差压变送器。它们可将测得的差压信号转换为差压信号转换为0.02-0.1 MPa的气压信号和的气压信号和4-20mA的直流电流信号。的直流电流信号。流量测量技术最新课件2. 皮托管和均速管流量计皮托管和均速管流量计皮托管皮托管

39、 皮托管是一根弯成直角的双层空心复合管，皮托管是一根弯成直角的双层空心复合管，带有多个取压孔，能同时测量流体总压和静压。带有多个取压孔，能同时测量流体总压和静压。皮托管结构 流量测量技术最新课件皮托管的工作原理皮托管的工作原理可分析如下：可分析如下：皮托管头部迎流方向开有一个小孔皮托管头部迎流方向开有一个小孔A，称为总压孔，在距头，称为总压孔，在距头部一定距离处开有若干垂直于流体流向的静压孔部一定距离处开有若干垂直于流体流向的静压孔B，各孔所，各孔所测静压在均压室均压后输出。设在均匀流动的管道中某点测静压在均压室均压后输出。设在均匀流动的管道中某点处流体的静压为处流体的静压为p，流速为，流速为

40、u。若在此处放置一根皮托管，。若在此处放置一根皮托管，井使皮托管轴线与流向平行，紧靠皮托管前端井使皮托管轴线与流向平行，紧靠皮托管前端A的流体被阻的流体被阻滞，在阻滞区域的中心形成滞，在阻滞区域的中心形成“驻点驻点”，驻点处流动完全停，驻点处流动完全停止，流速等于零，压力由静压止，流速等于零，压力由静压p上升到滞止压力上升到滞止压力p1（总压）（总压）流量测量技术最新课件 设流动为不可压缩无粘性流体的稳定设流动为不可压缩无粘性流体的稳定流动，驻点处流体的伯努利方程为流动，驻点处流体的伯努利方程为 2021upp1p驻点处流体总压；驻点处流体总压；p，u分别为驻点处流体静压和流速；分别为驻点处流

41、体静压和流速；流体密度。流体密度。 由此可以得该点的流速为由此可以得该点的流速为：pppu221流量测量技术最新课件 考虑到实际测量情况与理论上的差别，引入皮考虑到实际测量情况与理论上的差别，引入皮托管系数托管系数 (数值由实验确定数值由实验确定)对上式进行修正：对上式进行修正：pu2 对于可压缩流体，考虑到压缩性的影响，实际对于可压缩流体，考虑到压缩性的影响，实际流速计算公式为：流速计算公式为：pu21(1-)为流体可压缩性修正系数，对不可压缩流体为流体可压缩性修正系数，对不可压缩流体=0。 流量测量技术最新课件均速管流量计均速管流量计均速管是一根横跨管道的中空、多孔金属管，在迎流方向上开有

42、对称的两对总压取均速管是一根横跨管道的中空、多孔金属管，在迎流方向上开有对称的两对总压取压孔压孔(也可以是二对以上，各总压取压孔位置分别对应也可以是二对以上，各总压取压孔位置分别对应4个面积相等的半环形和半圆个面积相等的半环形和半圆形区域，各总压孔相通，测得的流体总压均压后由总压管引出，这可认为是反映截形区域，各总压孔相通，测得的流体总压均压后由总压管引出，这可认为是反映截面平均流速的总压。在背向流体流向一侧的中央开有一个静压取压孔，测得流体静面平均流速的总压。在背向流体流向一侧的中央开有一个静压取压孔，测得流体静压由静压管引出。由平均总压与静压之差即可求得管道截面的平均流速，从而实现压由静压

43、管引出。由平均总压与静压之差即可求得管道截面的平均流速，从而实现测量流量的目的。测量流量的目的。流量测量技术最新课件 均速管测量流速的原理与皮托管相同，体积流量可由均速管测量流速的原理与皮托管相同，体积流量可由下式确定：下式确定：pAqv2式中，式中，A为管道截面枳；为管道截面枳；为取决于均速管及管道内径的流量为取决于均速管及管道内径的流量系数，由实验确定。系数，由实验确定。 均速管流量计结构简单，便于安转，价格便宜；压力损失均速管流量计结构简单，便于安转，价格便宜；压力损失小，能耗少；准确度及长期稳定性较好；适用范围广，可适小，能耗少；准确度及长期稳定性较好；适用范围广，可适用于液体、气体和

44、蒸汽等多种流体以及高温高压介质的流量用于液体、气体和蒸汽等多种流体以及高温高压介质的流量测量。均速管流量计适用的管径范围为测量。均速管流量计适用的管径范围为25-9000mm，尤其，尤其适用于大口径管道的流量测量；但它产生的差压信号较低，适用于大口径管道的流量测量；但它产生的差压信号较低，需要配用低量程差压计；不适用于污脏、有沉淀物的流体。需要配用低量程差压计；不适用于污脏、有沉淀物的流体。流量测量技术最新课件3. 转子流量计转子流量计 转子流量汁又称浮子流量计。它也是利用节流原理转子流量汁又称浮子流量计。它也是利用节流原理测量流体的流量，但在测量过程中节流元件前后的差压测量流体的流量，但在测

45、量过程中节流元件前后的差压值基本保持不变，而通过节流面积的变化反映流量的大值基本保持不变，而通过节流面积的变化反映流量的大小，故也称恒压降变截面流量计。小，故也称恒压降变截面流量计。 转子流量计在工业生产过程中应用较广，可以测量转子流量计在工业生产过程中应用较广，可以测量多种介质的流量，特别适用于中小管径和低雷诺数的中多种介质的流量，特别适用于中小管径和低雷诺数的中小流量测量。转子流量计结构简单灵敏度高，量小流量测量。转子流量计结构简单灵敏度高，量程比宽程比宽(10：1)，压力损失小且恒定，对直管段的要求，压力损失小且恒定，对直管段的要求不高，刻度近似线性，价格便宜，使用维护简便，但仪不高，刻

46、度近似线性，价格便宜，使用维护简便，但仪表受被测介质密度、粘度、温度、压力等因素的影响，表受被测介质密度、粘度、温度、压力等因素的影响，其精度一般在其精度一般在1.5级左右。级左右。流量测量技术最新课件测量原理测量原理测量原理 转子流量计本体由一根自下向上直径转子流量计本体由一根自下向上直径逐渐扩大的垂直锥形管和一只可以随流逐渐扩大的垂直锥形管和一只可以随流体流量大小而沿锥形管上下自由移动的体流量大小而沿锥形管上下自由移动的转子组成。转子组成。 当被测流体自下而上流经锥形管时，当被测流体自下而上流经锥形管时，由于节流作用而在转子上下端面产生差由于节流作用而在转子上下端面产生差压形成作用于转子的

47、上升力，使得转子压形成作用于转子的上升力，使得转子向上运动。随着转子的上栘，转子与锥向上运动。随着转子的上栘，转子与锥形管之间的环形流通面积增大，流体流形管之间的环形流通面积增大，流体流速变慢，直到转于的重量与流体作用在速变慢，直到转于的重量与流体作用在转子上的力达到平衡时，转子就稳定在转子上的力达到平衡时，转子就稳定在一个平衡位置上。当流量变化时，转子一个平衡位置上。当流量变化时，转子便会移到新的平衡位置，这样平衡位置便会移到新的平衡位置，这样平衡位置的高度就代表被测介质流量值的大小。的高度就代表被测介质流量值的大小。流量测量技术最新课件根据流体连续性方程和伯努利方程，转子流根据流体连续性方

48、程和伯努利方程，转子流量计的体积流量可表示为：量计的体积流量可表示为： pAqv2 流量系数流量系数；A转子与锥形管间转子与锥形管间的环形流通面积；的环形流通面积；流体密度；流体密度；p差压。差压。流量测量技术最新课件转子流量计结构转子流量计结构玻璃管转子流量计玻璃管转子流量计主要由玻璃锥形管、转子和支撑结构组成。转主要由玻璃锥形管、转子和支撑结构组成。转子根据不同的测量范围及不同介质子根据不同的测量范围及不同介质(气体或液气体或液体体)可分别采用不同材料制成不同形状。流量可分别采用不同材料制成不同形状。流量示值刻在锥形管上示值刻在锥形管上 金属管转子流量计金属管转子流量计金属管转子流量计的锥

49、形管采用金属材料制成，金属管转子流量计的锥形管采用金属材料制成，其流量检测原理与玻璃管转子流量计相同。金其流量检测原理与玻璃管转子流量计相同。金属管转子流量计有就地指示型和电气信号远传属管转子流量计有就地指示型和电气信号远传型两种型两种 流量测量技术最新课件电远传式转子流量计工作原理 图图817所示为电远传式转子所示为电远传式转子流量计工作原理。采用差动变流量计工作原理。采用差动变压器作为转换机构，用于测量压器作为转换机构，用于测量转子的位移。当流体流量变化转子的位移。当流体流量变化引起转子移动时，磁钢引起转子移动时，磁钢1、2通通过磁耦合带动杠杆过磁耦合带动杠杆3及连扦机及连扦机构构6、7、

50、8 ，使指针，使指针10在标在标尺尺9上就地指示流量，同时再上就地指示流量，同时再通过连杆机构通过连杆机构11、12、13带带动差动变压器中的铁心动差动变压器中的铁心14作上、作上、下运动，产生的差动下运动，产生的差动电势通过放大和转换后输出电电势通过放大和转换后输出电信号表示相应流量大小，供显信号表示相应流量大小，供显示和调节。示和调节。流量测量技术最新课件转子流量计的刻度换算转子流量计的刻度换算 转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时其转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时其刻度需单独标定。仪表厂在工业标准状态下，刻度需单独标定。仪表厂在工业标准状态下，以空气标定测量气体流量的仪表；以水标定测

51、以空气标定测量气体流量的仪表；以水标定测量液体流量的仪表。若被测介质不是水或空气，量液体流量的仪表。若被测介质不是水或空气，则流量计的指示值与实际流量值之间存在差别，则流量计的指示值与实际流量值之间存在差别，必须对流量指示值按照实际被测介质的密度、必须对流量指示值按照实际被测介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行刻度修正。温度、压力等参数的具体情况进行刻度修正。 流量测量技术最新课件液体介质液体介质 )() (ffvvqq气体介质气体介质 TTppqqvv式中，式中，qv、qv分别为流量计标定刻度流量和被测介质的实分别为流量计标定刻度流量和被测介质的实际流量；际流量；、 为标定流体密度和被

52、测介质密度；为标定流体密度和被测介质密度； f为为转子的密度；转子的密度； P、P 为标定流体和被测流体的绝对压力，为标定流体和被测流体的绝对压力，T、T 为标定流体和被测流体的热力学温度。为标定流体和被测流体的热力学温度。 如果测量流体和标定流体相同，但需要改变仪表量程时，如果测量流体和标定流体相同，但需要改变仪表量程时，可由改变转子材枓，即改变转子密度来实现。量程扩大后灵可由改变转子材枓，即改变转子密度来实现。量程扩大后灵敏度降低，相反则灵敏度增大。改变前后的转子应满足几何敏度降低，相反则灵敏度增大。改变前后的转子应满足几何相似条件。相似条件。流量测量技术最新课件4. 4. 靶式流量计靶式

53、流量计 靶式流量计由检测靶式流量计由检测(传感传感)和转换部分组成，检测和转换部分组成，检测部分包括放在管道中心的圆形靶、杠杆、密封膜片和部分包括放在管道中心的圆形靶、杠杆、密封膜片和测量管，当流体流过靶时，靶受到主要由流体的动压测量管，当流体流过靶时，靶受到主要由流体的动压力和靶对流体的节流作用而形成的力力和靶对流体的节流作用而形成的力F的作用，此作的作用，此作用力与流速之间存在着一定关系，通过测量靶所受作用力与流速之间存在着一定关系，通过测量靶所受作用力，可以求出流体流速与流量。用力，可以求出流体流速与流量。流量测量技术最新课件靶式流量计是一种适用于测量高粘度、低雷诺数靶式流量计是一种适用

54、于测量高粘度、低雷诺数流体流量的流量测量仪表，例如用于测流体流量的流量测量仪表，例如用于测量重油、量重油、沥青、含固体颗粒的浆液及腐蚀性介质的流量。沥青、含固体颗粒的浆液及腐蚀性介质的流量。 靶式流量计工作原理 BAukF22Fu流体对靶的作用力流体对靶的作用力流体流速流体流速密度密度靶的受力面积靶的受力面积BA流量测量技术最新课件FddDkuAqv2122FDqv21(） 管道直径为管道直径为D，靶直径为，靶直径为d，环隙通道，环隙通道面积为面积为A，则可求出流体体积流量为：，则可求出流体体积流量为： k1Dd设：设：流量测量技术最新课件5. 弯管流量计弯管流量计 弯管流量计是一种可用于任何

55、工艺管道流量测弯管流量计是一种可用于任何工艺管道流量测量的装置。设弯管直径为量的装置。设弯管直径为 D ，弯管中心线半径，弯管中心线半径为为 R ，流体密度，流体密度 ，根据弯管流速面积分布，根据弯管流速面积分布定律和流体能量守恒定律可推导出体积流量定律和流体能量守恒定律可推导出体积流量 与流体差压与流体差压 的理论关系式：的理论关系式：vqp)4(422222DRRRDDRpqv流量测量技术最新课件 考虑到流体粘性、管道形状及实际使用条件的考虑到流体粘性、管道形状及实际使用条件的影响，将上式乘上由实验求得的流量系数影响，将上式乘上由实验求得的流量系数 ，并，并令令 ， 则可得弯管流量计的实用

56、流量公则可得弯管流量计的实用流量公式：式：DRX/2XXXXpDqv1)1() 1(24222弯管流量计 流量测量技术最新课件如果将管道弯成同心圆，就可构成环形管流量计如果将管道弯成同心圆，就可构成环形管流量计 DRpDqv42考虑到在制造时，环形管考虑到在制造时，环形管直径与管道直径比直径与管道直径比DR/2很大，因而可得环形管流很大，因而可得环形管流量计的流量近似公式：量计的流量近似公式： 环形管流量计 流量测量技术最新课件 弯管流量计是一种尚未标准化的仪表；它结构简单，弯管流量计是一种尚未标准化的仪表；它结构简单，无可动部件，安装维修方便；对流体流动无障碍，没有附无可动部件，安装维修方便

57、；对流体流动无障碍，没有附加压力损失；可用于一般液体或含固体颗粒及含悬浮物污加压力损失；可用于一般液体或含固体颗粒及含悬浮物污水的测量；由于许多装置上都有不少的弯头，所以在受到水的测量；由于许多装置上都有不少的弯头，所以在受到工艺管道条件限制情况下，可采用弯管流量计测量流量。工艺管道条件限制情况下，可采用弯管流量计测量流量。使用时要求直管段长度，上游至少使用时要求直管段长度，上游至少10D，下游至少，下游至少5D，弯管流量计精度不高，约在弯管流量计精度不高，约在 5。专门加工的弯管流量。专门加工的弯管流量计，经单独标定，精度可提高到：计，经单独标定，精度可提高到：o5。 环形管流量计受粘度及脉

58、动影响较小，可以在直线管环形管流量计受粘度及脉动影响较小，可以在直线管道上安装，与弯管流量计相比，测量值比较稳定。道上安装，与弯管流量计相比，测量值比较稳定。流量测量技术最新课件8.2.2 容积式流量计容积式流量计（椭圆齿轮流量计、腰轮流（椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、伺服式容积流量计）量计、刮板式流量计、伺服式容积流量计） 容积式流量计是一种直接测量型流量计，它利用机械容积式流量计是一种直接测量型流量计，它利用机械测量元件，把流体连续不断地分隔为单个的固定容积部分测量元件，把流体连续不断地分隔为单个的固定容积部分排出，而后通过计数单位时间或某一时间间隔内经仪表排排出，而后通过计数

59、单位时间或某一时间间隔内经仪表排出的流体固定容积的数目来实现流量的计量与计算，它可出的流体固定容积的数目来实现流量的计量与计算，它可用于各种液体和气体的体积流量测量。用于各种液体和气体的体积流量测量。 容积式流量计的优点是：测量精度高，量程比宽，对上容积式流量计的优点是：测量精度高，量程比宽，对上游流动状态不敏感，无前后直管段长度要求，特别适合高游流动状态不敏感，无前后直管段长度要求，特别适合高粘度介质的测量，因此广泛应用于工业生产过程的流量测粘度介质的测量，因此广泛应用于工业生产过程的流量测量并作为流量计量的标准仪表。其缺点是对被测流体中的量并作为流量计量的标准仪表。其缺点是对被测流体中的污

60、物较敏感，当被测管道口径较大时，流量计比较笨重。污物较敏感，当被测管道口径较大时，流量计比较笨重。流量测量技术最新课件 椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计工作原理椭圆齿轮流量计工作原理：椭圆齿轮流量计工作原理流量测量技术最新课件 由于流体在流量计入、出口处的压力由于流体在流量计入、出口处的压力P1 P2，当当A、B两轮处于两轮处于 (a)所示位置时，所示位置时，A轮与壳体间轮与壳体间构成容积固定的半月形测量室构成容积固定的半月形测量室(图中阴影部分图中阴影部分)，此时进出口差压作用于此时进出口差压作用于B轮上的合力矩为零，而轮上的合力矩为零，而在在A轮上的合力矩不为零，产生一个旋转力矩