第五章 流量的测量

1、第五章第五章 流量的流量的 测测量量第一节第一节 流量检测基本概念流量检测基本概念 一、流量与流量计一、流量与流量计 单位时间内流过管道横截面或明渠横断面的流体量。单位时间内流过管道横截面或明渠横断面的流体量。 质量流量 体积流量 uAtVqvuAtmqm式中，qv是体积流量(m3s)；qm是质量流量(kgs)；v是流体体积(m3)；m是流体质量(kg)；t是时间(s)；是流体密度(kgm3)；u是管内平均流速(ms)；A是管道横截面积(m2) 定常流 非定常流 流量的概念是瞬时的概念 1、流量、流量 2、总量、总量 累积流量累积流量 21ttvdtqV21ttmdtqm3、流量计、流量计 二

2、、流量的单位二、流量的单位 SI单位制单位制 米3秒(m3s) 千克秒(kgs) 工程工程 米3时(m3h) 千克时(kgh)，吨时(th) 英美制英美制 英尺3秒(ft3s)，英加仑秒(Ukgals)，美加仑秒(USgals) 磅时(lbh)，磅秒(lbs) 三、流量检测仪表的分类三、流量检测仪表的分类 1 按测量对象分类按测量对象分类 封闭管道流量计 明渠流量计 2 按测量目的分类按测量目的分类 3 按输出信号分类按输出信号分类 脉冲频率信号输出 模拟电流(电压)信号输出 4 按测量原理分类按测量原理分类 容积式 速度式 差压式 5 按测量方法和结构分类按测量方法和结构分类 差压式流量计

3、容积式流量计 浮子流量计 涡轮流量计 电磁流量计 流体振荡流量计 超声流量计 质量流量计 插入式流量计 明渠流量计 靶式流量计 四、流量仪表的测量特性四、流量仪表的测量特性 1、仪表系数、仪表系数K vqfVNK式中，K是流量计仪表系数(1m3或1L)；N是流量计发出脉冲数(次)；v是通过流量计的流体体积(m3)； f是流量计发出脉冲频率(Hz)；qv是通过流量计的体积流量(m3s) 2、流量系数、流量系数 3、流出系数、流出系数 C mtmqqC 4、流量范围、流量范围 流量范围是由最小流量和最大流量所限定的范围 最大流量与最小流量的比值称为范围度，一般表示成n：1的形式 5、压力损失、压力

4、损失 第二节第二节 差压式流量仪表差压式流量仪表节流式流量汁 节流装置： 差压计： 1) 结构简单，安装方便，工作可靠，成本低，又具有定的准确度，基本能满足工程测量的需要。2)研究设计和使用历史悠久，有丰富的、可靠的实验数据，设计加工已经标准化。 节流件、取压装置和前后直管段 差压信号管路和测量中所需的仪表 差压式流量计通常由节流装置差压式流量计通常由节流装置(或流量传感器或流量传感器)和测量差压的差压计和测量差压的差压计(或或差压变送器差压变送器)组成组成 使用标准节流装置时，流体的性质和状态必使用标准节流装置时，流体的性质和状态必须满足下列条件须满足下列条件 ：1) 满管流 2) 单相流

5、3) 定常流 4) 无相变流 5) 无旋流 2.1 理论基础和流量公式理论基础和流量公式 2.1.1 测量原理和流动情况测量原理和流动情况 2.1.2 节流装置的流量公式节流装置的流量公式 对于可压缩流体非定常流动，连续方程为 常数222111mqAuAu1、连续方程、连续方程 2、伯努利方程、伯努利方程 常数22upgz常数g2g2g22upzupz一、流动基本方程一、流动基本方程 二、节流装置的流量公式二、节流装置的流量公式 2222222111upup2211AuAu2102ppAqv2102ppAqm可压缩流体 2102ppAqv1241241241pdKCpdCqv124124124

6、1pdKCpdCqm2120AADd节流装置的直径比 2.2 标准节流装置标准节流装置 1)角接取压标准孔板；角接取压标准孔板；2)法兰取压标准孔板；法兰取压标准孔板；3)DD2取压标准孔板；取压标准孔板；4)角接取压标准喷嘴；角接取压标准喷嘴；5)DD2取压长径喷嘴；取压长径喷嘴；6)经典文丘里管；经典文丘里管；7)文丘里喷嘴。文丘里喷嘴。 1、标准孔板、标准孔板 2、标准喷嘴、标准喷嘴(ISA1932喷嘴喷嘴) 3、长径喷嘴、长径喷嘴4、文丘里管、文丘里管2.3 取压方式和取压装置取压方式和取压装置 1取压方式 (1)理论取压法 (2)D-D2取压法 (3)角接取压法 (4)法兰取压法 2

7、标准取压装置 (1)角接取压装置 (2)法兰取压装置 2.4 节流式流量计的安装与使用节流式流量计的安装与使用 一、节流装置的安装 1.节流件的安装 2. 取压口位置的选择 3. 导压管路的安装 1)差压信号管路(导压管)应按最短的距离敷设，其长度最好在16m以内，一般不应超过50m。其内径应大于6mm。 2)导压管应垂直或倾斜安装，其倾斜度不得小于1：12，以便能及时排走气体(测量液体介质时)或凝结水(测量气体介质时)。 3)信号管路应带有阀门等必要的附件，使得能在主设备运行的条件下冲洗信号管路、现场校验差压计以及在信号管路发生故障时能与主设备隔离。 4)应能防止有害物质(如高温介质、腐蚀性

8、介质等)进入差压计。 差压信号管路的安装方式：差压信号管路的安装方式： 1测量液体流量时的信号管路 2、测量气体流量时的信号管路 3测量蒸汽流量时的信号管路 二、节流式流量计的使用二、节流式流量计的使用 1、液体流量测量 在连接差压计前，打开节流装置处的两个导压阀和导压管上的两个冲洗阀，用被测流体冲洗导压管，以免管锈或污物进入差压计。 使用时，先打开差压计上的平衡阀，然后微微打开差压计上的正压导压阀，使流体慢慢进入差压计，将空气从差压计的排气针阀孔排尽，直到不再有气泡时，关闭排气针阀。接着关闭平衡阀，并骤然打开负压导压阀，仪表即投入正常工作。 装配隔离器时，在运行前，首先应将差压计和隔离器充满

9、隔离液。 大致方法如下：先关闭节流装置上两个导压阀，然后打开差压计上的导压阀和平衡阀及上端两个排气针阀，再打开隔离器的中间旋塞，从一个隔离器慢慢注入隔离液，直到另一个隔离器充满隔离液为止，旋紧中间旋塞。打开隔离器上的平衡阀，关闭差压计上的平衡阀。然后慢慢打开隔离器上的正压导压阀，待被测介质充满导压管和隔离器后，关闭隔离器上的平衡阀，打开负压导压阀，流量计即投入正常工作。 尤其是测量腐蚀性介质时，操作要特别小心，在未关闭节流装置上的两个导压阀前，不允许先打开差压计上的平衡阀。也不准在打开平衡阀时，将两导压阀打开，以免腐蚀性介质进入差压计。如因某种原因发现腐蚀性介质进入差压计中，应立即停止工作，进

10、行清洗。 2气体流量测量 使用前，也应在关闭差压计上两导压阀的情况下，对导压管进行吹洗，以免管道中的锈污和杂物进入差压计。使用时，首先缓慢地打开节流装置上的两个导压阀，使被测气体充满导压管。然后的打开平衡阀，并微微打开差压计上的正压导压阀，使差压计逐渐充满被测气体，同时将差压计内的液体从排液针阀排掉。最后，关闭差压计上的平衡阀，并打开差压计上的负压导压阀，仪表即投入正常工作。 3蒸汽流量测量 测量蒸汽流量时，冲洗导压管的过程同上。冲洗后，先关闭节流装置上两个导压阀，将冷凝器和导压管中的冷凝水从冲洗阀放掉。然后打开差压计上的导压阀和平衡阀及排气针阀，向一个冷凝器注入冷凝液，直到另一个冷凝器上有冷

11、凝液溢出为止。当排气针阀不再有气泡后关闭排气针阀。为了避免附加的差压测量误差，必须注意冷凝器与差压计之间的导压管以及差压计内的测量室都应充满冷凝水，两冷凝器中的液面必须处于同一水平高度。最后，关闭差压计上的平衡阀，同时打开节流装置上的两导压阀，仪表即投入正常工作。 第三节第三节 容积式流量仪表容积式流量仪表 也称定排量流量计，简称也称定排量流量计，简称P.D.流量计流量计 广泛应用于测量石油类流体、饮料类流体、气体以及水的流量。在流量计中是精度最高的一类仪表之一。 一般不用它来测量瞬时流量，而是常用来计量累积流量(又称总量)。它是一种累积流量计(又称总量表)。容积式流量计具有如下优点容积式流量

12、计具有如下优点 1)测量准确度高，是所有流量仪表中测量精度最高的一类仪表。 2)安装管道条件对流量计计量精度没有影响。 3)可用于高粘度液体的流量测量。 4)测量范围度较宽。 5)直读式仪表无需外部能源就可直接得到流体总量，使用方便。 容积式流量计的缺点如下容积式流量计的缺点如下 1)机械结构较复杂，体积庞大笨重，尤其是大口径仪表。所以，容积式流量计一般只适用于中小口径。 2)被测介质的种类、口径、介质工作状态等的适应范围不够宽。容积式流量计的适用范围为：工作压力最高可达10MPa，测量液体时工作温度可达300，测量气体时工作温度可达120。仪表口径为10500mm，液体流量范围(043000

13、)m3/h。3)大部分容积式流量计只适用于洁净单相流体。测量含有颗粒、脏污物的流体时需安装过滤器，测量含有气体的液体时必须安装气体分离器。4)部分形式的仪表(如椭圆齿轮式、腰轮式、卵轮式、旋转活塞式、往复活塞式等)在测量过程中会给流动带来脉动，大口径仪表会产生较大噪声，甚至使管道产生振动。 转子型 椭圆齿轮流量计腰轮(罗茨)流量计齿轮形流量计双转子(螺杆)流量计 刮板型 凸轮式刮板流量计凹线式刮板流量计 活塞型 往复活塞流量计旋转活塞流量计 圆盘流量计膜式气体流量计湿式（又称转筒式） 气体流量计 其他结构 一、容积式流量计的测量原理与结构一、容积式流量计的测量原理与结构 运动部件每循环动作一次

14、，从流量计内送出的流体体积为v，流体流过时，运动部件动作次数为N，则N次动作的时间内通过流量计的流体体积 NvV 只要记录运动部件的动作次数N，就可得知通过流量计的流体量。 1、转子型流量计 1）腰轮流量计 NvV4适用于油品计量，也可制成测量气体的流量计 计量准确度高，可达0105级 主要缺点有：体积大、笨重；压损较大；运行中振动较大 2) 椭圆齿轮流量计 腰轮流量计腰轮流量计椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计3）齿轮流量计 4）双转子（螺杆）流量计2、刮板型流量计 1）凸轮式刮板流量计 2）凹线式刮板流量计 3、活塞型流量计 1）往复活塞流量计 2）旋转活塞流量计 4、其它类型流量计 1）湿式气

15、体流量计 2）膜式流量计 工业皮膜表工业皮膜表 二、容积式流量计的选择、安装、使用和维护二、容积式流量计的选择、安装、使用和维护 1 容积式流量计的选择 1）容积式流量计型式的选择 2）容积式流量计性能的选择 1)流量范围；2)被测介质物性；3)测量精度；4)耐压性能(工作压力)和压力损失；5)使用目的 最大流量最好应选在仪表最大流量的70一80 一般适合中小流量测量 3）容积式流量计配套设备的选择 一是为了减小流量计的附加误差，可以选用与流量计配套的自动温度补偿器和自动压力补偿器。 二是为了便于控制和管理，可以选用带发信器的流量计以及与之配套的远传指示器、积算仪、记录仪和控制器以及专用计算机

16、设备等。 三是为了使流量计正常安全运行，可以选用流量计配套附加设备。 2、容积式流量计的安装 安装的一般要求如下： 1）环境条件： 周围无腐蚀性气体，机械振动小，灰尘少且远离热源的场所。对要电远传的流量计，还应有符合规定的电磁环境。 2）环境温度： 一般不超过-1540范围。 3）管道条件： 清除一切杂物、锈蚀和污垢，管道内壁不得有凸出物等口径同轴线 充分考虑工作温度引起的管道应力，采用无应力安装 根据需要，在靠近流量计的进口处，安装合适的温度测量仪表和压力测量仪表，以便确定被测流体的温度和压力。 3、容积式流量计的使用与维护 （1）试运行 试运行工作应按下述程序进行。 1)关闭流量计前后的阀

17、门(开关阀和调节阀)，缓慢打开旁通阀(对于水平安装的流量计，旁通阀在旁通管路上，对于垂直安装的流量计，旁通阀在主管道上，使流体从旁通阀流过，冲洗管道中残留的杂物并使流量计进出口压力平衡。若无旁通管路，则可先用一短管代替流量计装在管路中使流体通过，待管路被冲洗干净后，取下短管换上流量计。 2)启动流量计工作。对带有电气远传积算的流量计，先接好信号线和电源线，接通电源进行预热。然后，先缓慢打开流量计前的开关阀，再缓慢打开流量计后的调节阀，最后缓慢关闭旁通阀门。用流量计出口的调节阀调节流量，使流量计在正常流量下工作。 3)观察记录各项运行参数的变化，例如温度、压力等，系统应没有大的振动、噪声和泄漏等

18、情况，经稳定运行一段时间后，试运行结束。 （2）正常运行 应从以下几方面做好使用和维护工作。 1)运行时经常注意被测介质的流量、温度、压力、粘度等参数是否符合流量计的使用范围。如偏离较大，应查明原因，考虑补偿。 2)启动和关闭流量计的工作仍应按试运行时的顺序进行。一般应制订严格的操作程序及规范，包括流量计的使用规范，检验流量计的操作规程和检定周期，流量计故障处理程序，备用流量计的启用规定及流量计和旁通阀的封印等。 3)定期对整个计量系统进行检查、维护和检验。内容包括流量计、阀门和管路系统，过滤器、消气器等配套设备，温度计、压力表和密度计等测量仪表，安全阀、限流阀和报警器等保护设备，以及流量显示仪表、记录装置、补偿装置等流量辅助设备。 第四节第四节 其它类型流量计介绍其它类型流量计介绍 一、浮子流量计（也叫转子流量计）