常用流量测量仪表知识讲座

1、常用流量测量仪表知识讲座2008年4月常用的流量单位质量流量单位： 1）、瞬时流量单位：千克/小时（Kg/h）、吨/小时(t/h) 2）、累积流量单位：千克（Kg ） 、吨（t）体积流量单位 1）、瞬时流量单位：立方米/小时（m3/h）、升/小时（L/h） 2）、累积流量单位：立方米（m3）、升（L）概述一 流量的定义一般把流体移动的量称为流量。单位时间内流过管道横截面或明渠横截面的流体量，称为瞬时流量。流体的量以质量表示时，称为质量流量，以体积表示时称为体积流量。有时也许需要知道在一段时间内流过的量，称为总量或累积量。概述二（1）体积流量qv=uAU-为流体的平均流速A-管道的截面积体积流量

2、的单位用m3/h表示（2）质量流量qm=uA质量流量的单位用kg/h表示因流体的密度是随工况参数变化的。对于液体，由于压力的变化对密度的影响非常小，一般可以忽略不计，但是因温度的变化所产生的影响应引起注意，不过一般温度变化10时，液体密度变化约在1以内，所以处温度变化较大测量准确度要求较高的场合外，往往也可以忽略不计。对于气体，由于密度受温度和压力变化影响较大，例如在常温附近，温度每变化10，密度变化约在3；在常压附近，压力每变化10kpa时，密度变化约在3。因此在测量气体流量时，必须同时测量流体的温度和压力，并将不同工况下的体积流量换算成标准体积流量（是指压力在101325pa，温度为20

3、时的体积流量。用来测量流体流量的仪表称为流量计。随着工业生产和科学技术的发展，对流量的要求也越来越高，条件更加复杂。工艺条件上从低温低压到高温高压；流体本身也有低黏度、高黏度和强腐蚀等，流体对象有气体、液体、固象和两相流体，测量范围由每秒数滴到每小时数吨。面对这么复杂的情况要求，测量流量的方法、仪表得到很快的发展，是测量中难题正在逐步得到解决。流量仪表的分类流量计的分类方法很多流量仪表按测量原理可细分如下：一、体积流量：1、容积法：a 椭圆齿轮流量计 b腰轮流量计 c刮板式流量计 d旋转活塞式流量计2、速度法： a 差压式流量计 b转子流量计 c电磁流量计 d涡轮流量计 e流体振动式流量计 f

4、超声波流量计 g靶式流量计 h匀速管流量计二、质量流量1、直接法a 差压式质量流量计 b微动质量流量计（科里奥利效应）2、间接法a 体积流量表和密度计组合式质量测量系统 b温度压力补偿式质量测量系统我公司常用流量计 1、一体化孔板流量计 2、涡街流量计 3、电磁流量计 4、转子流量计 5、质量流量计 6、涡轮流量计一、一体化孔板流量计差压式流量计是目前工业生产中检测气体、蒸汽、液体流量最常用的一种检测仪表。一体化孔板流量计是差压式流量计中的一种。原理：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力会产生差异的现象称为节流现象。流量发生变化，节流装置前后产生的压差也随之变化

5、，测出节流装置前后压差的大小，就可知道通过流量表的流量值。充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。 在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。其基本公式如下： c流出系数无量纲 d工作条件下节流件的节流孔或喉部直径 D工作条件下上游管道内径 qm质量流量Kg/s qv体积流量m/s 直径比d/D 无量纲 流体的密度Kg/m 可膨胀性系数无量纲 差压式流量计主要由三部分组成：第一部分：节流装置，它将被侧流量值转换成差压值；第二部分：信号的传输管线；第三部分：差压变送器，用来检测差压

6、并转换成标准电流信号，由显示仪显示出流量。差压式流量计示意图 q v p=p1-p2 I 0 节流装置差压变送器显示仪表差压变送器 利用压差的变化，转换成标准的电流信号：4-20mADC来对应相应的流量。前后直管段要求阻力件形式 前直管段长度 D 后直管段长度 D单个90度弯头或三通 18 7在同一平面多个弯头 26 同上在不同平面多个弯头 48 同上渐缩管 9 同上渐扩管 22 同上球形阀全开 26 同上注：安装时应保证前后直管段长度要求，如果前后直管段不够，将影响测量精度。差压式流量计显示仪表 我公司用来显示蒸汽流量的智能数显表是昌晖SWP-LKD90智能流量积算仪。 测量饱和蒸汽，可选用

7、压力补偿或温度补偿（只能选择，压力补偿或温度补偿其中的一种，如果两种同时选择，则仪表仅一温度补偿为准进行计算），自动查对仪表内部的饱和蒸汽补偿表格进行高精度的补偿运算。 SWP-LKD90面板显示 PV显示器：显示瞬时流量 SV显示器：显示累积流量 流量单位：瞬时流量t/h,累积流量t 可通过按压 键切换显示各通道测量值：显示流量，压力或温度补偿值、差压值。二、旋涡流量计 涡街流量计是利用流体振动原理测量流量的。即所谓的旋涡式流量计。可用来测量气体或液体的测量。 旋涡流量计测量原理 在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图1所示。旋涡

8、列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被测介质来流的平均速度为U，旋涡发生体迎面宽度为d，表体通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式: f=SrU1/d=SrU/md U1-旋涡发生体两侧平均流速，m/s； Sr-斯特劳哈尔数； m-旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比 管道内体积流量管道内体积流量qv为为 :qv=D2U/4=D2mdf/4S K=f/qv=D2md/4Sr-1 式中 K-流量计的仪表系数，脉冲数/m3（P/m3） 输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体（圆柱形和三角形、T形检测器）及管道的形状尺寸等

9、有关 ，只要测出脉冲频率信号，就可得出流经管道流体的量。旋涡流量计的特点 输出频率信号与流量成正比，抗干扰能力强。 不受流体压力、温度、密度、粘度变化的影响 管道口径为25-2700mm 注意：安装时应保证前后直管段要求，前10D后5D；同时应避免振动较大的环境。三、电磁流流量计 磁电流量计是根据法拉力第电磁感应定律进行工作的，它能测量具有一定电导率的液体或液固两相介质的流体的体积流量。它由电磁流量传感器、电磁流量转换器两大部分组成。传感器根据电磁感应定律，降流量转换成感应电势信号，经转换器转换成标准电流信号，由显示器显示出相应的流量值。电磁流量计工作原理在均匀的磁场中，垂直于磁场方向有一个直

10、径为D的管道。管道由导磁材料制成，内表面衬挂绝缘衬里，当导电的流体在管道内流动时，导电流体切割磁力线，因而在与磁场及流动方向垂直的方向上产生感应电动势，如果安装一对电极，则电极间产生和流速成比例的电位差。 ExBDvEx感应电动势B 磁感应强度D管道内径V流体在管道中平均流速由上式可得 v Ex/BD所以流量qv=D /4.v=DEx/4B由上式可见，流体在管道中的体积流量与感应电动势成正比。当管道直径D和磁感应强度B不变时，磁感应电势Ex与体积流量qv成线性关系。若在管道两侧各插入一根电极，就可引出感应电势，测量此电势就可的流量qv 电磁流量计分类电磁流量计按组成环节不同分为：1、分体式电磁

11、流量计1）传感器部分a、磁路系统b、测量导管 采用非导磁、低电导率、低热导率和具有一定机械强度的不锈钢、铝合金制成。为了防腐耐磨，增加绝缘性，测量管内应加内衬。c、电极 它用来引出感应电势。常用金属材料有含钼耐酸钢Icr18Ni12Mo2Ti，哈氏合金（耐蚀镍基合金）B、C、钛、钽、铂铱合金，几乎可覆盖全部化学液。 d、外壳 由铸铁制成2）转换器 实质上就是一个电压/电流转换器，它将变送器输入的交流毫伏信号转换成标准4-20mA 直流电流信号，供指示、调节积算。用。并且可实现双向测量。2、一体型电磁流量计 即传感器和转换器组成一体，结构简单紧凑。电磁流量计安装使用注意事项由于变送器受衬里影响，

12、一般使用温度为0-200，因电极是嵌装在导管上的，使用工作压力也受到一定的限制，一般不超过4MPa变送器安装位置，必须保证在任何时候检测导管内充满液体。变送器不能安装在泵抽吸侧。变送器安装地点要远离一切磁源，不能有振动。变送器外壳、屏蔽线、检测导管、以及变送器两端的连接导管都要接地，接地电阻10，并且单独设置接地点，绝不能接在电机、电器等的公共地线或上下水道上。转换部分已通过电缆线接地，切勿再进行接地，以避免因电位的不同而引入干扰。 安装时直管段要求。为获得正常测量精确度，电磁流量传感器上游也要有一定长度直管段，但其长度与大部分其它流量仪表相比要求较低。90º弯头、T形管、同心异径管

13、、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线（不是传感器进口端连接面）5倍直径（5D）长度的直管段，不同开度的阀则需10D；下游直管段为（23）D或无要求；但要防止蝶阀阀片伸入到传感器测量管内 。一般做到前5D后2D。电磁流量计优 点 电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因不易阻塞适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。 EMF不产生因检测流量所形成的压力损失，仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力，节能效果显著，对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合。 EMF所测得的体积流量，实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率（只要在某阈值以上）变化

14、明显的影响。 与其他大部分流量仪表相比，前置直管段要求较低。 EMF测量范围度大，通常为20：150：1，可选流量范围宽。满度值液体流速可在0.510m/s内选定。有些型号仪表可在现场根据需要扩大和缩小流量（例如设有4位数电位器设定仪表常数）不必取下作离线实流标定。 EMF的口径范围比其他品种流量仪表宽，从几毫米到3m。可测正反双向流量，也可测脉动流量，只要脉动频率低于激磁频率很多。仪表输出本质上是线性的。 易于选择与流体接触件的材料品种，可应用于腐蚀性流体。电磁流量计缺点 电磁流量计不能测量电导率很低的液体，如石油制品和有机溶剂等。不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。 通用型EMF由

15、于衬里材料和电气绝缘材料限制，不能用于较高温度的液体；有些型号仪表用于过低于室温的液体，因测量管外凝露（或霜）而破坏绝缘 转子流量计 浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种 , 在一根由下向上扩大的垂直锥管中 , 圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的 , 浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻璃材质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转子流量计 转子流量计组成 转子流量计由两个部件组

16、成，转子流量计一件是从下向上逐渐扩大的锥形管；转子流量计另一件是置于锥形管中且可以沿管的中心线上下自由移动的转子。转子流量计当测量流体的流量时，被测流体从锥形管下端流入，流体的流动冲击着转子，并对它产生一个作用力（这个力的大小随流量大小而变化）；当流量足够大时，所产生的作用力将转子托起，并使之升高。同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的环形断面，从上端流出。当被测流 体流动时对转子的作用力，正好等于转子在流体中的重量时（称为显示重量），转子受力处于平衡状态而停留在某一高度。分析表明；转子在锥形管中的位置高度，与所通过的流量有着相互对应的关系。因此，观测转子在锥形管中的位置高度，就可以求得相应的流

17、量值 转子流量计的特点 转子流量计的特点：转子流量计是工业上和实验室最常用的一种流量计。它具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点。转子流量计适用于测量通过管道直 径D150mm的小流量，也可以测量腐蚀性介质的流量。使用时流量计必须安装在垂直走向的管段上，流体介质自下而上地通过转子流量计转子流量计的种类 转子流量计一般按其锥形管材料的不同，分为玻璃转子流量计和金属转子流量计。前者一般为就地指示型，后者多制成流量变送器。 1、玻璃转子流量计 玻璃锥形管 2、电远传转子流量计 此时锥形管由金属制成。 整个转子流量计由测量变送器和转换器两部分组成。测量变送器中，浮子与差动变压器的铁芯连在一起，将流量所对应的浮子的位置转换成差动变压器的输出电势，经转换器的作用，输出标准电流信号。4-20mADC，由显示仪指示出相应的流量。转子流量计使用注意事项 1、锥管是否垂直，流向是否