new11.计量与投药设备

1、课程要求：课程要求： 水射器、干式投加设备水射器、干式投加设备 11.1 计量设备计量设备 流量（瞬时流量）流量（瞬时流量）：单位时间内流过管道：单位时间内流过管道某一截面的流体的数量。某一截面的流体的数量。 累积流量（总流量）累积流量（总流量）：某一时段内流过的：某一时段内流过的流体的总合。瞬时流量在某一时段的累积流体的总合。瞬时流量在某一时段的累积量。量。 质量流量质量流量(M)(M)：单位时间内流过某截面的流：单位时间内流过某截面的流体的质量。单位：体的质量。单位：(kg/s)(kg/s) 体积流量体积流量(Q)(Q)：单位时间内流过某截面的流单位时间内流过某截面的流体的体积。体的体积。

2、（工作状态下）（工作状态下）单位：单位：（m m3 3/s /s ） 流量测量与仪表的分类流量测量与仪表的分类 根据伯努利能量方程，在流体中安装节流根据伯努利能量方程，在流体中安装节流件产生差压，通过测量差压来间接确定流体流件产生差压，通过测量差压来间接确定流体流量。量。 如孔板流量计、文丘利流量计、转子流量计如孔板流量计、文丘利流量计、转子流量计等。等。 敞开管道流量计敞开管道流量计封闭管道流量计封闭管道流量计 工业上常用的流量计，按其测量原理分工业上常用的流量计，按其测量原理分四类：四类： (1)差压式流量计差压式流量计：主要利用管内流体通过节：主要利用管内流体通过节流装置时，其流量与节流

3、装置前后的压差流装置时，其流量与节流装置前后的压差有一定的关系。属于这类流量计的有标准有一定的关系。属于这类流量计的有标准节流装置等。节流装置等。 (2)速度式流量计速度式流量计：主要利用管内流体的速度：主要利用管内流体的速度来推动叶轮旋转，叶轮的转速和流体的流来推动叶轮旋转，叶轮的转速和流体的流速成正比。属于这类流量计的有叶轮式水速成正比。属于这类流量计的有叶轮式水表和涡轮式流量计等。表和涡轮式流量计等。(3)容积式流量计容积式流量计：主要利用流体连续通过：主要利用流体连续通过一定容积之后进行流量累积的原理。属于一定容积之后进行流量累积的原理。属于这类流量计的有椭圆齿轮流量计和腰轮流这类流量

4、计的有椭圆齿轮流量计和腰轮流量计。量计。 (4)其它类型流量计其它类型流量计：如基于电磁感应原理：如基于电磁感应原理的电磁流量计、涡街流量计等。的电磁流量计、涡街流量计等。 流量仪表的主要技术参数流量仪表的主要技术参数 (1)(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流量范围指流量计可测的最大流量与最小流量的范围。最小流量的范围。 (2)(2)量程和量程比量程和量程比 流量范围内最大流量与最小流量值之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。最大流量与最小差称为流量计的量程。最大流量与最小流量的比值称为量程比，亦称流量计的流量的比值称为量程比，亦称流量计的范围度范围度。

5、 (3)(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许的最大误差，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差，一般用最大相对误差和引用误差来表示。示。 流量仪表的精度等级是根据允许误差的大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：小来划分的，其精度等级有：0.020.02、0.050.05、0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5等等。(4)(4)压力损失压力损失 压力损失是流量仪表选型的一个重压力损失是流量仪表选型

6、的一个重要技术指标。压力损失小，流体能消要技术指标。压力损失小，流体能消耗小，输运流体的动力要求小，测量耗小，输运流体的动力要求小，测量成本低。反之则能耗大，经济效益相成本低。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应降低。故希望流量计的压力损失愈小愈好。小愈好。 2.2.差压式流量计差压式流量计（DPF)DPF) 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 节流式流量计组成与实物图 基于流体在通过设置于流通管道上的基于流体在通过设置于流通管道上的流动阻力件流动阻力件时产时产生的压力差与流体流量之间的确定关系，通过测量差压生的压力差与流体流量之间的

7、确定关系，通过测量差压值求得流体流量。值求得流体流量。 应用动压能和静压能转换的原理检测流量应用动压能和静压能转换的原理检测流量 原理：原理：当流体流经管道内的当流体流经管道内的节流件时，流速将在节流件处节流件时，流速将在节流件处形成局部收缩，因而流速增加，形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。后便产生了压差。 流体流量愈大，产生的压差愈流体流量愈大，产生的压差愈大，可依据压差来衡量流量的大，可依据压差来衡量流量的大小。大小。 基础：基础：流体连续性方程（质流体连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律

8、）。（能量守恒定律）。 压差影响因素：压差影响因素： 流量、节流装置形式、管道内流量、节流装置形式、管道内流体的物理性质（密度、粘度）流体的物理性质（密度、粘度） 1）基本原理）基本原理 差压式流量计组成差压式流量计组成节流装置节流装置：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与流量成开方关系。流量成开方关系。引压导管引压导管：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送器。器。差压变送器差压变送器：产生的差压转换为标准电信号（：产生的差压转换为标准电信号（4-20mA4-20mA）。）。差压式流量计差压式流量计 （

9、DPF)测量对象测量对象：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；工作状态工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温；：常压、高压、真空、常温、高温、低温；管径方面管径方面：从几毫米到几米；：从几毫米到几米；流动条件流动条件：亚音速流、临界流、脉动流：亚音速流、临界流、脉动流历史悠久、技术成熟、应用最广泛。历史悠久、技术成熟、应用最广泛。节流式特点：节流式特点： 结构简单、使用寿命长，适应能力强，结构简单、使用寿命长，适应能力强， 几乎能测量各种工况下的流量。几乎能测量各种工况下的流量。差压式流量计 孔板引压管差压计差压式（也称节流式）流量变送器外形图差压式（也

10、称节流式）流量变送器外形图 流量基本方程式流量基本方程式 根据流体力学的伯努力方程和流体的连续性方程，可以根据流体力学的伯努力方程和流体的连续性方程，可以推导出流量与压差之间的流量方程式，即推导出流量与压差之间的流量方程式，即 体积流量体积流量 /20pQ质量流量质量流量 p20式中式中 流量系数流量系数 流束膨胀系数流束膨胀系数 A A0 0节流装置的开孔截面积节流装置的开孔截面积 流体密度流体密度 节流装置前后实际测得的压力差节流装置前后实际测得的压力差流量与压力差的平方根成正比流量与压力差的平方根成正比2 2）差压式流量计分类表）差压式流量计分类表 分类原则分类原则 分分 类类 类类 型

11、型 按产生差压按产生差压的作用原理的作用原理分类分类1 1）节流式；）节流式；2 2）动压头式；）动压头式；3 3）水力阻力式；）水力阻力式；4 4）离心式；）离心式；5 5）动压）动压增益式；增益式；6 6）射流式）射流式按结构形式按结构形式分类分类1 1）标准孔板；）标准孔板；2 2）标准喷嘴；）标准喷嘴；3 3）经典文丘里管；）经典文丘里管；4 4）文丘里喷嘴；）文丘里喷嘴；5 5）锥形入口孔板；）锥形入口孔板；6 6）1/41/4圆孔板；圆孔板；7 7）圆缺孔板；）圆缺孔板；8 8）偏心孔板；）偏心孔板；9 9）楔形孔板；）楔形孔板；1010）整体（内藏）孔板；）整体（内藏）孔板；11

12、11）线性孔板；）线性孔板；1212）环形）环形孔板；孔板；1313）道尔管；）道尔管；1414）罗洛斯管；）罗洛斯管；1515）弯管；）弯管；1616）可换孔板节）可换孔板节流装置；流装置；1717）临界流节流装置）临界流节流装置按用途分类按用途分类1 1）标准节流装置；）标准节流装置；2 2）低雷诺数节流装置；）低雷诺数节流装置；3 3）脏污流节流装置；）脏污流节流装置；4 4）低压损节流装置；）低压损节流装置；5 5）小管径节流装置；）小管径节流装置；6 6）宽范围度节流装置；）宽范围度节流装置；7 7）临界流节流装置；）临界流节流装置；节流装置节流装置按其标准化程度分：按其标准化程度分

13、：(1)(1)标准节流装置标准节流装置 按照标准文件按照标准文件ISO 5167ISO 5167或或GBGBT2624T2624设计、制造、安装和使用，无须经实流校设计、制造、安装和使用，无须经实流校准即可确定其流量值并估算流量测量误差准即可确定其流量值并估算流量测量误差. .http:/ 标准孔板标准孔板结构简单，安装方便，适合大流量的测量结构简单，安装方便，适合大流量的测量标准喷嘴标准喷嘴标准文丘里管标准文丘里管结构复杂，压力损失比结构复杂，压力损失比孔板小孔板小成熟程度较差，尚未列入标准文件的检测件。成熟程度较差，尚未列入标准文件的检测件。2)2)非标准节流装置非标准节流装置（1）低雷诺

14、数：低雷诺数：1/41/4圆孔板，锥形入口孔板，双重圆孔板，锥形入口孔板，双重孔板，双斜孔板，半圆孔板等；孔板，双斜孔板，半圆孔板等；（2 2）脏污介质：圆缺孔板，偏心孔板，环状孔板，）脏污介质：圆缺孔板，偏心孔板，环状孔板，楔形孔板，弯管节流件等；楔形孔板，弯管节流件等；（3 3）低压损：罗洛斯管，道尔管，道尔孔板，双重）低压损：罗洛斯管，道尔管，道尔孔板，双重文丘里喷嘴，通用文丘里管等；文丘里喷嘴，通用文丘里管等；（4 4）脉动流节流装置；）脉动流节流装置；（5 5）临界流节流装置：音速文丘里喷嘴；）临界流节流装置：音速文丘里喷嘴；（6 6）混相流节流装置。）混相流节流装置。3 3）差压式

15、流量计主要特点）差压式流量计主要特点（1 1）应用普遍，结构易于复制，简单牢固，性）应用普遍，结构易于复制，简单牢固，性能稳定可靠，使用期长，价格低廉；能稳定可靠，使用期长，价格低廉；（2 2）应用范围广泛；）应用范围广泛； （3 3）检测件与差压显示仪表可分开不同制造）检测件与差压显示仪表可分开不同制造厂生产，便于专业化形成规模经济生产，它们厂生产，便于专业化形成规模经济生产，它们的结合非常灵活方便；的结合非常灵活方便；（4 4）检测件，特别是标准型的，是全世界通用）检测件，特别是标准型的，是全世界通用的，并得到国际标准化组织和国际法制计量组的，并得到国际标准化组织和国际法制计量组织的认可。

16、织的认可。（5 5）标准型节流式）标准型节流式DPFDPF无须无须实流校准实流校准即可投用即可投用（6 6）测量的重复性，精确度在流量计中属中等水平，）测量的重复性，精确度在流量计中属中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，难以精确掌握，精由于众多因素的影响错综复杂，难以精确掌握，精确度提高比较困难；确度提高比较困难；（7 7）范围度窄，一般为）范围度窄，一般为3131或或4141； （8 8）现场安装条件要求较高，如需较长直管段长度，）现场安装条件要求较高，如需较长直管段长度，一般较难满足；一般较难满足；（9 9）检测件与差压显示仪表之间的引压管线为薄弱环）检测件与差压显示仪表之间的引压管线为

17、薄弱环节，易产生泄漏、堵塞、冻结及信号失真等故障；节，易产生泄漏、堵塞、冻结及信号失真等故障；（1010）压损大（指孔板、喷嘴等）。）压损大（指孔板、喷嘴等）。 4)4)选用考虑要点选用考虑要点 安装条件方面安装条件方面 流件前后有必要直管段长度流件前后有必要直管段长度 引压管线引压管线 仪表性能方面仪表性能方面(1) (1) 精确度、重复性、线性度、流量范围精确度、重复性、线性度、流量范围 压力损失压力损失流体特性方面流体特性方面 流体物性参数的确定流体物性参数的确定 (2)(2)流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等环境条件方面环境条件方面3、容积式流量计、容积式流量

18、计（positive displacement flowmeter PDF）1 1）基本原理）基本原理 利用一个标准小容积连续地定排量测量，根据标准容积的容利用一个标准小容积连续地定排量测量，根据标准容积的容积值和连续测量的累计次数，求得累积流量的流量计。积值和连续测量的累计次数，求得累积流量的流量计。 http:/ 测量本体由一对相互啮合的椭圆齿轮测量本体由一对相互啮合的椭圆齿轮和仪表壳体构成。和仪表壳体构成。两个椭圆齿轮两个椭圆齿轮 A A、B B 在进出口流体压力差在进出口流体压力差的作用下，交替地相互驱动，并各自绕轴作的作用下，交替地相互驱动，并各自绕轴作非匀角速度的转动。非匀角速度的

19、转动。在转动过程中连续不断地将充满在齿轮与在转动过程中连续不断地将充满在齿轮与壳体之间的固定容积内的流体一份份地排出。壳体之间的固定容积内的流体一份份地排出。齿轮的转数可以通过机械的或其他方式测齿轮的转数可以通过机械的或其他方式测出，从而可以得知流体总流量。出，从而可以得知流体总流量。两个齿轮每转动一圈，流量计将排出两个齿轮每转动一圈，流量计将排出 4 4 个个半月形容积的流体。通过椭圆齿轮流量计的半月形容积的流体。通过椭圆齿轮流量计的流体总量可表示为：流体总量可表示为： Q = 4nVQ = 4nV0 0每转一周，两每转一周，两个齿轮共送出个齿轮共送出四个标准体积四个标准体积的流体。的流体。

20、http:/ 椭圆齿轮流量计、刮板流量计、旋转活塞流量计等。椭圆齿轮流量计、刮板流量计、旋转活塞流量计等。 高粘度的油类高粘度的油类刮板式刮板式 低粘度的油类以及水的测量低粘度的油类以及水的测量椭圆齿轮式、腰轮式椭圆齿轮式、腰轮式，或采用或采用旋转活塞式或刮板式旋转活塞式或刮板式（准确度要求不高时）（准确度要求不高时） 气体流量的测量气体流量的测量采用采用转筒式或旋转活塞式转筒式或旋转活塞式 煤气煤气皮膜式皮膜式、齿轮型齿轮型（准确度要求较高时）（准确度要求较高时）刮板流量计刮板流量计3 3）主要特点）主要特点 PDFPDF计量精度高，基本误差一般为计量精度高，基本误差一般为0.50.5R R

21、，特殊的，特殊的可达可达0.20.2R R或更高。通常在昂贵介质或需要精确计或更高。通常在昂贵介质或需要精确计量的场合使用。量的场合使用。 在旋转流和管道阻流件流速场畸变时对计量精确度没在旋转流和管道阻流件流速场畸变时对计量精确度没有影响，没有前置直管段要求。有影响，没有前置直管段要求。PDFPDF可用于高粘度流可用于高粘度流体的测量。体的测量。 范围度宽，一般为范围度宽，一般为1010：1 1到到5 5：1 1，特殊的可达，特殊的可达3030：1 1或或更大。更大。PDFPDF是直读式仪表，无需外部能源，可直接获得累计是直读式仪表，无需外部能源，可直接获得累计总量，清晰明了，操作简便。总量，

22、清晰明了，操作简便。缺点缺点 结构复杂，体积大，笨重，尤其较大口径结构复杂，体积大，笨重，尤其较大口径PDFPDF体积庞大，故一般只适用于中小口径。体积庞大，故一般只适用于中小口径。 与其他几类通用流量计（如差压式、浮子式、与其他几类通用流量计（如差压式、浮子式、电磁式）相比，电磁式）相比，PDFPDF的被测介质种类、介质工的被测介质种类、介质工况（温度、压力）、口径局限性较大，适应范况（温度、压力）、口径局限性较大，适应范围窄。围窄。 由于高温下零件热膨胀、变形，低温下材质变由于高温下零件热膨胀、变形，低温下材质变脆等问题，脆等问题，PDFPDF一般不适用于高低温场合。目一般不适用于高低温场

23、合。目前可使用温度范围大致在前可使用温度范围大致在-30-30+160+160，压力，压力最高为最高为10MPa10MPa。 大部分大部分PDFPDF仪表只适用洁净单相流体，含有颗粒、脏污仪表只适用洁净单相流体，含有颗粒、脏污物时上游需装过滤器，既增加压损，又增加维护工作；物时上游需装过滤器，既增加压损，又增加维护工作；如测量含有气体的液体必须装设气体分离器。如测量含有气体的液体必须装设气体分离器。 PDFPDF安全性差，如检测活动件卡死，流体就无法通过，安全性差，如检测活动件卡死，流体就无法通过，断流管系就不能应用。但有些结构设计在壳体内置一断流管系就不能应用。但有些结构设计在壳体内置一旁路

24、，当检测活动元件卡死，流体可从旁路通过。旁路，当检测活动元件卡死，流体可从旁路通过。 部分形式部分形式PDFPDF仪表（如椭圆齿轮式、腰轮式、旋转活塞仪表（如椭圆齿轮式、腰轮式、旋转活塞式等）在测量过程中会给流动带来脉动，较大口径仪式等）在测量过程中会给流动带来脉动，较大口径仪表还会产生噪声，甚至使管道产生振动。表还会产生噪声，甚至使管道产生振动。4 4）选用考虑因素）选用考虑因素1)1)使用目的是流程控制工程管理还是储运交接财贸使用目的是流程控制工程管理还是储运交接财贸核算？核算？2)2)操作是连续测量还是间歇测量？使用的最高流量、常操作是连续测量还是间歇测量？使用的最高流量、常用流量、最小

25、流量各位多少？用流量、最小流量各位多少？3)3)最高、常用、最小工作温度和压力，允许的压损各位最高、常用、最小工作温度和压力，允许的压损各位多少？多少？4 4）被测介质的种类和特点，包括粘度、腐蚀性、夹带）被测介质的种类和特点，包括粘度、腐蚀性、夹带物的量和粒度尺寸。物的量和粒度尺寸。5)5)对流量计进行校准方法，离线校准还是现场校准对流量计进行校准方法，离线校准还是现场校准6)6)管线泵送种类，能力，有无脉动？管线泵送种类，能力，有无脉动？7 7）安装场所可用空间情况。）安装场所可用空间情况。4 4、浮子流量计、浮子流量计 通过刻有流量标度尺的锥形玻璃管和管通过刻有流量标度尺的锥形玻璃管和管

26、内浮子的位置高度，内浮子的位置高度，直接观察直接观察管道内流体管道内流体流量的指示型仪表。流量的指示型仪表。 用来测量用来测量非混浊非混浊的液体或气体等单相的液体或气体等单相介质的流量，它较其它仪表方便，直观。介质的流量，它较其它仪表方便，直观。 工作原理工作原理 如图所示，被测流体从下向上经过锥如图所示，被测流体从下向上经过锥管管1 1和浮子和浮子2 2形成的环隙形成的环隙3 3时，浮子上下时，浮子上下端产生差压形成浮子上升的力，当浮端产生差压形成浮子上升的力，当浮子所受子所受上升力上升力大于浸在流体中大于浸在流体中浮子重浮子重量量时，浮子便时，浮子便上升上升，环隙面积随之增，环隙面积随之增

27、大，环隙处流体流速立即下降，浮子大，环隙处流体流速立即下降，浮子上下端差压降低，作用于浮子的上升上下端差压降低，作用于浮子的上升力亦随着减少，直到上升力等于浸在力亦随着减少，直到上升力等于浸在流体中浮子重量时，浮子便稳定在某流体中浮子重量时，浮子便稳定在某一高度。浮子在锥管中高度和通过的一高度。浮子在锥管中高度和通过的流量有对应关系。流量有对应关系。分分 类类 按锥形管材料分为透明锥形管和金属锥形管按锥形管材料分为透明锥形管和金属锥形管 按被测流体分为液体用、气体用和蒸汽。按被测流体分为液体用、气体用和蒸汽。 按被测流体通过浮子流量计的量分为全流型按被测流体通过浮子流量计的量分为全流型和分流型

28、。和分流型。 金属金属螺纹连接玻璃管浮子流量计玻璃管浮子流量计 优点优点 大部分浮子流量计没有上游直管段要求，或者说大部分浮子流量计没有上游直管段要求，或者说对上游直管段要求不高。对上游直管段要求不高。 较宽的流量范围度，一般为较宽的流量范围度，一般为1010：1 1，最低为，最低为5 5：1 1，最高为最高为2525：1 1。 流量检测元件的输出接近于线性。流量检测元件的输出接近于线性。 压力损失较低。压力损失较低。 玻璃管浮子流量计结构简单，价格低廉。玻璃管浮子流量计结构简单，价格低廉。 现场指示流量使用方便。现场指示流量使用方便。 金属管浮子流量计无锥管破裂的风险。与玻璃管金属管浮子流量

29、计无锥管破裂的风险。与玻璃管浮子流量计相比，使用温度和压力范围宽。浮子流量计相比，使用温度和压力范围宽。缺点缺点 玻璃管浮子流量计有玻璃管玻璃管浮子流量计有玻璃管易碎易碎的风险，尤其是的风险，尤其是无导向结构浮子用于气体。无导向结构浮子用于气体。 大部分结构浮子流量计只能用于自下向上大部分结构浮子流量计只能用于自下向上垂直流垂直流的管道安装。的管道安装。 浮子流量计应用局限于浮子流量计应用局限于中小管径中小管径，普通全流型浮，普通全流型浮子流量计不能用于大管径，玻璃管浮子流量计最子流量计不能用于大管径，玻璃管浮子流量计最大口径大口径100mm100mm，金属管浮子流量计为，金属管浮子流量计为1

30、50mm150mm，更大，更大管径只能用分流型仪表。管径只能用分流型仪表。 使用流体和出厂标定流体不同时，要作流量示值使用流体和出厂标定流体不同时，要作流量示值修正修正。液体用浮子流量计通常以水标定，气体用。液体用浮子流量计通常以水标定，气体用空气标定，如实际使用流体密度、粘度与之不同，空气标定，如实际使用流体密度、粘度与之不同，流量要偏离原分度值，要作换算修正。流量要偏离原分度值，要作换算修正。选用考虑要点选用考虑要点 类型和结构选择类型和结构选择 按实际使用介质密度选择仪表流量范围。按实际使用介质密度选择仪表流量范围。 浮子形状和粘度的影响。浮子形状和粘度的影响。 示值分度、精确度和范围度

31、。示值分度、精确度和范围度。 流体的压力温度和仪表的压力损失流体的压力温度和仪表的压力损失 。5 5、涡轮流量计、涡轮流量计（TurbineFlowmeter TUF）工作原理工作原理 传感器内的涡轮在流体作用下产传感器内的涡轮在流体作用下产生旋转，使信号检测器的磁场产生变生旋转，使信号检测器的磁场产生变化，因此在信号检测器的线圈中感应化，因此在信号检测器的线圈中感应出交变电压，在经过放大器放大、滤出交变电压，在经过放大器放大、滤波、整形输出方波信号。波、整形输出方波信号。 信号电压的频率与叶轮的转速成正信号电压的频率与叶轮的转速成正比，即与流体的流量（流速）成正比。比，即与流体的流量（流速）

32、成正比。 转数转数 脉冲脉冲流量流量 涡轮涡轮 磁电转换装置磁电转换装置 前置放大前置放大 显示仪表显示仪表 涡轮流量计原理图涡轮流量计原理图 2)分类气体涡轮式流量计气体涡轮式流量计 液体涡轮式流量计液体涡轮式流量计透明材质液体涡轮式流量计透明材质液体涡轮式流量计主要特点主要特点 高精确度高精确度 ； 高重复性高重复性 短期重复性可达短期重复性可达0.05%0.05%0.2%0.2%，如经常校准或，如经常校准或在线校准可得极高的精确度，在贸易结算中是优先选用在线校准可得极高的精确度，在贸易结算中是优先选用的流量计；的流量计； 输出为脉冲频率信号，适于总量计量及与计算机连接，输出为脉冲频率信号

33、，适于总量计量及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强；无零点漂移，抗干扰能力强； 可获得很高的频率信号（可获得很高的频率信号（3-4KHZ3-4KHZ），信号分辨力强；），信号分辨力强； 范围度宽，中大口径可达范围度宽，中大口径可达4040：1 11010：1 1，小口径为，小口径为6 6：1 1或或5 5：1 1； 结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大。结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大。涡轮流量计的特性易受介质物性和流体流动特性的影涡轮流量计的特性易受介质物性和流体流动特性的影响，愈是高精确度，其影响愈敏感，需进行相应的修正响，愈是高精确度，其影响愈敏感，需进行相应的修正或实行在线

34、校准。或实行在线校准。选用步骤选用步骤 确认可用的测量对象确认可用的测量对象 选择型式选择型式 选择规格选择规格用于测量具有用于测量具有导电导电性性的液体流量的液体流量。基于电磁感应原理基于电磁感应原理 导电流体在磁场中导电流体在磁场中垂直于磁力线方向流过，垂直于磁力线方向流过，在流通管道两侧的电极在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，感上将产生感应电势，感应电势的大小与流体速应电势的大小与流体速度有关，通过测量此电度有关，通过测量此电势可求得流体流量。势可求得流体流量。6 6、电磁流量计、电磁流量计（Electromagnetic Flowmeter EMF）1）基本原理基本原理 法拉第电磁

35、感应定律。法拉第电磁感应定律。 E=BD E=BD.10.10-4-4E E感应电势，感应电势，V V；B B磁感应强度，磁感应强度，GsGs；D D流体直径（管道直径），流体直径（管道直径），m m；垂直与磁力线方向的液体流速，垂直与磁力线方向的液体流速，m/sm/s。 E=4BQ.10 E=4BQ.10-4-4/3.14D=KQ/3.14D=KQK K仪表常数仪表常数2 2）分类）分类1直流励磁直流励磁 用用直流电产生磁场直流电产生磁场或采用永久磁铁，它能产生或采用永久磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场。一个恒定的均匀磁场。 最大优点是受最大优点是受交流电磁场交流电磁场干扰影响干扰影响很小，

36、因而很小，因而可以忽略液体中的自感现象的影响。但是，使用直可以忽略液体中的自感现象的影响。但是，使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体流磁场易使通过测量管道的电解质液体被被极化极化，即，即电解质在电场中被电解，产生正负离子。在电场力电解质在电场中被电解，产生正负离子。在电场力的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极。这的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极。这样，将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，样，将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响仪表的正常工作。严重影响仪表的正常工作。 所以，直流励磁一般所以，直流励磁一般只用于只用于测量非电解质液体测量非电解质液体，如液态金属

37、等。如液态金属等。2 2交流励磁交流励磁 常用于工业上，即它的磁场是由正弦交变电常用于工业上，即它的磁场是由正弦交变电流产生的，产生的磁场是流产生的，产生的磁场是交变磁场交变磁场。 主要优点是主要优点是消除了消除了电极表面的极化干扰。另外，电极表面的极化干扰。另外，由于磁场是交变的，所以由于磁场是交变的，所以输出信号也是交变信输出信号也是交变信号号，放大和转换低电平的交流信号要比直流信，放大和转换低电平的交流信号要比直流信号容易得多。号容易得多。 缺点：电磁干扰问题。例如正交干扰、同相干缺点：电磁干扰问题。例如正交干扰、同相干扰等，这些干扰信号与有用的流量信号混杂在扰等，这些干扰信号与有用的流

38、量信号混杂在一起。因此，如何正确区分流量信号与干扰信一起。因此，如何正确区分流量信号与干扰信号，并如何有效地抑制和排除各种干扰信号，号，并如何有效地抑制和排除各种干扰信号，就成为交流励磁电磁流量计研制的重要课题。就成为交流励磁电磁流量计研制的重要课题。 3 3低频方波励磁低频方波励磁 从图可见在半个周期内，磁场是恒稳的从图可见在半个周期内，磁场是恒稳的直流磁场直流磁场，它具有直流励磁的特点，受电磁干扰影响很它具有直流励磁的特点，受电磁干扰影响很小从整个时间过程看，方波信号又是一个小从整个时间过程看，方波信号又是一个交变交变的信号，的信号，所以它能克服直流励磁易产生的极化现所以它能克服直流励磁易

39、产生的极化现象。象。 因此，是一种比较好的励磁方式，目前已在电磁因此，是一种比较好的励磁方式，目前已在电磁流量计上广泛的应用流量计上广泛的应用 。插入式 一体型3)主要特点主要特点变送器结构简单，没可动部件，也没有任何阻碍流体流变送器结构简单，没可动部件，也没有任何阻碍流体流动的节流部件，所以当流体通过时不会引起任何附加的动的节流部件，所以当流体通过时不会引起任何附加的压力损失压力损失，同时它不会引起磨损，堵塞等问题，特别，同时它不会引起磨损，堵塞等问题，特别适适用于测量带有固体颗粒用于测量带有固体颗粒的矿浆，污水等液固两相流体，的矿浆，污水等液固两相流体，以及各种粘性较大的浆液等。同样，由于

40、它结构上无运以及各种粘性较大的浆液等。同样，由于它结构上无运动部件，故可通过附上耐腐蚀绝缘衬里和选择耐腐材料动部件，故可通过附上耐腐蚀绝缘衬里和选择耐腐材料制成电极，起到很好的耐腐蚀性能，使之可用于各种制成电极，起到很好的耐腐蚀性能，使之可用于各种腐腐蚀性介质的测量蚀性介质的测量。测量中，不受被测介质的温度、粘度、密度以及电导测量中，不受被测介质的温度、粘度、密度以及电导率率( (在一定范围内在一定范围内) )的影响。因此，电磁流量计只需经水的影响。因此，电磁流量计只需经水标定以后，就可以用来测量其它导电性液体的流量，而标定以后，就可以用来测量其它导电性液体的流量，而不需要附加其它不需要附加其

41、它修正修正。电磁流量计的量程范围极宽，同一台电磁流量电磁流量计的量程范围极宽，同一台电磁流量计的量程比可达计的量程比可达1 1：100100。此外，电磁流量计只。此外，电磁流量计只与被测介质的平均流速成正比，而与轴对称分与被测介质的平均流速成正比，而与轴对称分布下的流动状态（层流或紊流）无关。布下的流动状态（层流或紊流）无关。电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量电磁流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量瞬时脉动流量，而且线性好。因此，可将测置瞬时脉动流量，而且线性好。因此，可将测置信号直接用转换器线性地转换成标准信号输出，信号直接用转换器线性地转换成标准信号输出，可就地指示，也可远距离传送。

42、可就地指示，也可远距离传送。 缺点缺点不能用于测量气体、蒸气以及含有大量气不能用于测量气体、蒸气以及含有大量气体的液体体的液体目前还不能用来测量电导率很低的液体介目前还不能用来测量电导率很低的液体介质，被测液体介质的电导率不能低于质，被测液体介质的电导率不能低于10105 5（S Scmcm），相当于蒸馏水的电导率对），相当于蒸馏水的电导率对石油制品或者有机溶剂等还无能为力。石油制品或者有机溶剂等还无能为力。由于测量管绝缘衬里材料受温度的限制，目前由于测量管绝缘衬里材料受温度的限制，目前工业电磁流量计还不能测量工业电磁流量计还不能测量高温高压高温高压流体。流体。受流速分布影响，在轴对称分布的条

43、件下，流受流速分布影响，在轴对称分布的条件下，流量信号与平均流速成正比。所以，电磁流量计量信号与平均流速成正比。所以，电磁流量计前后也必须有一定长度的前后也必须有一定长度的前后直管段前后直管段。易受外界易受外界电磁干扰电磁干扰的影响。的影响。4)4)选用考虑要点选用考虑要点 精度等级和功能精度等级和功能 流速、满度流量、范围度和口径，液体电导率，流速、满度流量、范围度和口径，液体电导率，液体中含有混入物，附着和沉淀，与流体接触液体中含有混入物，附着和沉淀，与流体接触零部件材料的选择。零部件材料的选择。7 7 涡街流量计涡街流量计（Vortex flow meter) 利用流体流过阻碍物时产生稳

44、定的漩涡，通过利用流体流过阻碍物时产生稳定的漩涡，通过测量其漩涡产生频率而实现流量计量的。测量其漩涡产生频率而实现流量计量的。 涡街流量计由涡街流量传感器和流量显示仪表涡街流量计由涡街流量传感器和流量显示仪表两部分构成两部分构成. .1 1）测量原理）测量原理 卡门涡街原理，即卡门涡街原理，即 “ “ 涡街旋涡分离频率涡街旋涡分离频率与流速成正比与流速成正比 ” ” 。 在流动的流体中放置一根其轴线与流向垂在流动的流体中放置一根其轴线与流向垂直的非线性柱形体（如三角柱、圆柱等）称之直的非线性柱形体（如三角柱、圆柱等）称之为漩涡发生体，当流体沿漩涡发生体绕流时，为漩涡发生体，当流体沿漩涡发生体绕

45、流时，会在漩涡发生体下游产生两列不对称，但有规会在漩涡发生体下游产生两列不对称，但有规律的交替漩涡列。律的交替漩涡列。由于漩涡之间的相互影响，其形成通常是不由于漩涡之间的相互影响，其形成通常是不稳定的。冯稳定的。冯. .卡门对涡列的稳定条件进行了研卡门对涡列的稳定条件进行了研究，于究，于19111911年得到结论：只有当两漩涡列之年得到结论：只有当两漩涡列之间的距离间的距离h h和同列的两漩涡之间的距离和同列的两漩涡之间的距离L L之比之比满足满足时，所产生的涡街才是稳定的时，所产生的涡街才是稳定的2）分类 应力式智能型智能型 特特 点点 量程宽、精度高、压力损失小、介质通用性好、有量程宽、精

46、度高、压力损失小、介质通用性好、有与流量成比例的脉冲信号输出、便于个计算机联用。与流量成比例的脉冲信号输出、便于个计算机联用。 涡街流量计涡街流量计由于传感器采用的检测探头与旋涡发生由于传感器采用的检测探头与旋涡发生体分开安装，而且耐高温的压电晶片不与介质接触，体分开安装，而且耐高温的压电晶片不与介质接触，涡街流量计涡街流量计具有结构简单、通用性好和稳定性高的具有结构简单、通用性好和稳定性高的特点。特点。 用于各种气体、蒸汽、液体和水的流量检测及计量。用于各种气体、蒸汽、液体和水的流量检测及计量。选用要点选用要点 口径口径 精确度精确度 适用情况适用情况 经济性经济性超声流量计超声流量计Ult

47、rasonic Flowmeter夹在被测管夹在被测管道的两侧道的两侧连接转换器连接转换器和换能器和换能器超声流量计原理：超声流量计原理： 转换器转换器发出的超声激励信号由信号电缆传输给换能器，换能器把超声激励信号转化为声发射信号，该信号穿过被测液体，由对面的换能器接受并转化为电信号后再由信号电缆传给转换器; 转换器转换器对接收电信号进行放大、检测，最后由内部微型计算机根据时差法测量原理进行运算、补偿，得出相应的流量，同时输出用户所需要的信号。2)2)分类分类 按使用场合分类按使用场合分类 分固定式超声流量计和便携式超声流量计分固定式超声流量计和便携式超声流量计。 气体型多声道 便携式 固定式

48、 优点优点 USFUSF可作可作非接触测量非接触测量。夹装式换能器。夹装式换能器USFUSF可无需停流截可无需停流截管安装，只要在既设管道外部安装换能器即可。这是管安装，只要在既设管道外部安装换能器即可。这是USFUSF在工业用流量仪表中具有的独特优点，因此可作在工业用流量仪表中具有的独特优点，因此可作移动性（即非定点固定安装）测量，适用于管网流动移动性（即非定点固定安装）测量，适用于管网流动状况评估测定状况评估测定USFUSF为无流动阻挠测量，无额外压力损失。为无流动阻挠测量，无额外压力损失。 流量计的仪表系数是可从实际测量管道及声道等几何流量计的仪表系数是可从实际测量管道及声道等几何尺寸计

49、算求得的，既可采用干法标定，除带测量管段尺寸计算求得的，既可采用干法标定，除带测量管段式外一般式外一般不需作实流校验。不需作实流校验。 USFUSF适用于大型圆形管道和矩形管道，且原理上不受管径适用于大型圆形管道和矩形管道，且原理上不受管径限制，其造价基本上与管径无关。对于大型管道不仅带限制，其造价基本上与管径无关。对于大型管道不仅带来方便，可认为在无法实现实流校验的情况下是优先考来方便，可认为在无法实现实流校验的情况下是优先考虑的选择方案。虑的选择方案。多普勒多普勒USFUSF可测量固相含量较多或含有气泡的液体。可测量固相含量较多或含有气泡的液体。USFUSF可测量非导电性液体，在无阻挠流量

50、测量方面是对电可测量非导电性液体，在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。磁流量计的一种补充。 因易于实行与测试方法（如流速计的速度因易于实行与测试方法（如流速计的速度- -面积法，示踪面积法，示踪法等）相结合，可解决一些特殊测量问题，如速度分布法等）相结合，可解决一些特殊测量问题，如速度分布严重畸变测量，非圆截面管道测量等。严重畸变测量，非圆截面管道测量等。 某些传播时间法某些传播时间法USFUSF附有测量声波传播时间的功能，附有测量声波传播时间的功能，即可测量液体声速以判断所测液体类别。例如，油船泵即可测量液体声速以判断所测液体类别。例如，油船泵送油品上岸，可核查所测量的是油品还是仓

51、底水。送油品上岸，可核查所测量的是油品还是仓底水。缺点缺点 传播时间法传播时间法USFUSF只能用于清洁液体和气体，不能测量悬只能用于清洁液体和气体，不能测量悬浮颗粒和气泡超过某一范围的液体；反之多普勒法浮颗粒和气泡超过某一范围的液体；反之多普勒法USFUSF只能用于测量含有一定异相的液体。只能用于测量含有一定异相的液体。 外夹装换能器的外夹装换能器的USFUSF不能用于衬里或结垢太厚的管道，不能用于衬里或结垢太厚的管道，以及不能用于衬里（或锈层）与内管壁剥离（若夹层夹以及不能用于衬里（或锈层）与内管壁剥离（若夹层夹有气体会严重衰减超声信号）或锈蚀严重（改变超声传有气体会严重衰减超声信号）或锈

52、蚀严重（改变超声传播路径）的管道。播路径）的管道。多普勒法多普勒法USFUSF多数情况下测量精度不高。多数情况下测量精度不高。国内生产现有品种不能用于管径小于国内生产现有品种不能用于管径小于DN25mmDN25mm的管道。的管道。选用要点选用要点 测量原理的选择测量原理的选择 选择液体用选择液体用USFUSF首先考虑测量原理是传播时间法首先考虑测量原理是传播时间法还是多普勒法？其主要判断要素是：液体洁净程度还是多普勒法？其主要判断要素是：液体洁净程度或杂质含量，测量精度要求。或杂质含量，测量精度要求。 适用悬浮颗粒含量的范围适用悬浮颗粒含量的范围 多普勒法多普勒法USFUSF要比传播时间法适用

53、悬浮颗粒含要比传播时间法适用悬浮颗粒含量上限高得多，而且可以测量连续混入气泡的液体。量上限高得多，而且可以测量连续混入气泡的液体。但是根据测量原理，被测介质中必须含有一定数量但是根据测量原理，被测介质中必须含有一定数量的散射体，否则仪表就不能正常工作。的散射体，否则仪表就不能正常工作。传播时间法传播时间法USFUSF可以测量悬浮颗粒很少的液体，但可以测量悬浮颗粒很少的液体，但不能测量含有影响超声波传播的连续混入气泡或体不能测量含有影响超声波传播的连续混入气泡或体积较大固体物的液体。否则应在换能器的上游进行积较大固体物的液体。否则应在换能器的上游进行消气、沉淀或过滤。在悬浮颗粒含量过多或因管道消

54、气、沉淀或过滤。在悬浮颗粒含量过多或因管道条件致使超声信号严重衰减而不能测量时，有时可条件致使超声信号严重衰减而不能测量时，有时可以试降低换能器频率，予以解决。以试降低换能器频率，予以解决。 测量精确度测量精确度（1）传播时间法传播时间法 传播时间法有较高的测量精确度。传播时间法有较高的测量精确度。 （2 2）多普勒法）多普勒法 多普勒信号包含着不同散射体移动速度的频谱，多普勒信号包含着不同散射体移动速度的频谱，检测电路提供多普勒频移若干平均测量值以求的检测电路提供多普勒频移若干平均测量值以求的速度。所测的散射体速度和流体平均流速之间的速度。所测的散射体速度和流体平均流速之间的关系，随着不同状

55、况而变化，有一定不确定性。关系，随着不同状况而变化，有一定不确定性。整体性能要比传播时间法低得多。整体性能要比传播时间法低得多。 声道设置和直管段要求声道设置和直管段要求 多普勒法多普勒法USFUSF通常只有单套发送和接收换能通常只有单套发送和接收换能器；便携式外夹装换能器传播时间法器；便携式外夹装换能器传播时间法USFUSF通常通常也只有单声道，其他夹装式则也有用双声道者，也只有单声道，其他夹装式则也有用双声道者，带测量管段式有单声道和双声道以上。带测量管段式有单声道和双声道以上。（1 1） 传播时间法传播时间法 采用多声道的主要依据是测量精确度要采用多声道的主要依据是测量精确度要求和安装仪

56、表管段流动状况（取决于上游阻流求和安装仪表管段流动状况（取决于上游阻流件组成和直管段条件），以及管径大小。多声件组成和直管段条件），以及管径大小。多声道测量多路径线平均流速，更减少流动畸变影道测量多路径线平均流速，更减少流动畸变影响，提高测量精度。响，提高测量精度。 传播时间法传播时间法USFUSF直管段长度要求尚未有国际直管段长度要求尚未有国际标准或国家标准规定值，应按制造厂提供的规标准或国家标准规定值，应按制造厂提供的规定。定。（2 2） 多普勒法多普勒法对多普勒法对多普勒法USFUSF的直管段要求也没有国际标准的直管段要求也没有国际标准和国家标准的规定值。和国家标准的规定值。 换能器类型

57、的选择换能器类型的选择（1 1） 传播时间法传播时间法 本类仪表可采用换能器的类型较多，各厂家本类仪表可采用换能器的类型较多，各厂家换能器结构不同，适用的流体条件（温度、压换能器结构不同，适用的流体条件（温度、压力等）、管道条件（材质、形状、管径、直管力等）、管道条件（材质、形状、管径、直管长度等）和安装条件等也不相同。长度等）和安装条件等也不相同。 （2 2） 多普勒法多普勒法本类仪表用的折射式换能器本类仪表用的折射式换能器。 安装布置方面的考虑安装布置方面的考虑 经济因素方面的考虑经济因素方面的考虑 基本原理基本原理 根据浮子原理工作的用于测量液体和气体的流根据浮子原理工作的用于测量液体和

58、气体的流量计。量计。 即在流量计的垂直测量管中，当流体向上流经即在流量计的垂直测量管中，当流体向上流经管子时，浮子向上移动，在某一位置浮子所受升力管子时，浮子向上移动，在某一位置浮子所受升力与浮子重力达到平衡，此时浮子与孔板（或锥管）与浮子重力达到平衡，此时浮子与孔板（或锥管）间的流通环隙面积保持一定。环隙面积与浮子的上间的流通环隙面积保持一定。环隙面积与浮子的上升高度成比例，即升高度成比例，即浮子的某一高度代表流量的大小浮子的某一高度代表流量的大小。浮子上下移动时，以磁耦合的形式将位置传递到外浮子上下移动时，以磁耦合的形式将位置传递到外部指示器，使指示器的指针跟随浮子移动，并借助部指示器，使

59、指示器的指针跟随浮子移动，并借助凸轮板使指针线性地指示流量值的大小凸轮板使指针线性地指示流量值的大小 。9 9、转子流量计、转子流量计玻璃玻璃金属金属类型类型 特点：特点：压力损失小；压力损失小；性能可靠，读数方便、直观；性能可靠，读数方便、直观；结构简单，安装使用方便；结构简单，安装使用方便；价格便宜；价格便宜； http:/ http:/ 10、质量流量计、质量流量计 直接或单一测量读出直接或单一测量读出质量流量质量流量的流量计。的流量计。它分为直接式、间接式、补偿式三类，它分为直接式、间接式、补偿式三类， 直接式直接式质量流量计质量流量计: :利用与质量流量直接有关的原利用与质量流量直接

60、有关的原理进行测量，热式、双孔板、双涡轮、科里奥利等；理进行测量，热式、双孔板、双涡轮、科里奥利等； 间接式间接式质量流量计质量流量计: :通过测量流体的流速和密度，通过测量流体的流速和密度，由运算器得到质量流量；由运算器得到质量流量； 补偿式补偿式质量流量计质量流量计: :利用流体与温度压力的关系，利用流体与温度压力的关系，用补偿方式消除流体密度变化的影响，进而得到质用补偿方式消除流体密度变化的影响，进而得到质量流量量流量。 热式 科里奥利科里奥利科里奥利式质量流量计科里奥利式质量流量计 通过测量科里奥利力的变化来反映质量通过测量科里奥利力的变化来反映质量流量大小的。流量大小的。 科里奥利力