流量仪表张翼飞课件

流量测量及仪表一、关于流量的概念及单位所谓“流量”是在单位时间内流体通过管道某截面或明渠横截面的流体量。流量计：测量管道或明渠中流量或总量的仪器称为流量计。累积流量是指在某一段时间内流量管道流体的总和。流量测量单位是导出单位,常用的体积流量单位m3/s、m3/h和质量流量单位kg/s、kg/h（质量流量）等表示。../单位换算软件.rar而累积流量单位常用m3和kg等表示。二、几个相关概念流量范围：指的是流量计在正常使用条件下，测量误差不超过允许值的最大至最小流量范围。最大和最小流量值的代数差称为流量量程。最大流量与最小流量的比值称为流量计的量程比。仪表系数K：单位体积流体流过流量计时，流量计发出的信号脉冲数。仪表系数K是脉冲型流量计流量特性的主要参数。注意：它是由流量测量标定装置测得的。流出系数C:实际流量与理论流量的比值。注意：它也是由流量测量标定装置测得的。重复性：同等条件下对同一被测量进行多次测量所的结果的一直程度，即测量值的分散程度。准确度和误差：都是表征测量仪表所测结果与被测量真值之间的吻合程度。准确度越高示值越接近真值。准确度为0.2%的流量计表示其测量误差为：±0.2%。误差又分为相对误差和绝对误差，流量计的检定时常用相对误差表示。四、容积式流量计容积式流量计又称排量流量计(positivedisplacementflowmeter),简称PD流量计或PDF,在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。它类似于人们日常生活中的“勺子舀水“。PD流量计一般不具有时间基准,为得到瞬时流量值需要另外附加测量时间的装置。容积式流量计品种繁多,按测量元件结构分类可分为转子流量计：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(又称罗茨流量计)；活塞式流量计；刮板式流量计等。四、容积式流量计1.容积式流量计的优点容积式流量计计量精度高,基本误差一般为±0.5％R,特殊的可达±0.2％R或更高。通常在昂贵介质或需要精确计量的场合使用。外输计量撬常常使用容积式流量计作为计量仪表。容积式流量计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。这一点在现场使用中有重要的意义。容积式流量计可用于高粘度流体的测量。范围度宽,一般为10:1到5:1,特殊的可达30:1或更大。容积式流量计是直读式仪表,无需外部能源,可直接获得累计总量,清晰明了,操作简便。在以体积流量计组合的间接法质量流量测量中,容积式流量计与速度式等推导体积流量计相比,所得体积是直接几何量,体积量的影响因素要单纯些。四、容积式流量计2.容积式流量计的缺点容积式流量计结构复杂,体积大,笨重,尤其较大口径的容积式流量计体积庞大,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、电磁式)相比,容积式流量计的被测介质种类、介质工况(温度、压力)、口径局限性较大,适应范围窄。由于高温下零件热膨胀、变形,低温下材质变脆等问题,容积式流量计一般不适用于高低温场合。目前可使用温度范围大致在-30~+160℃,压力最高为10MPa。大部分容积式流量计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;如测量含有气体的液体必须装设气体分离器。容积式流量计安全性差,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旁路,当检测活动元件卡死,流体可从旁路通过。部分形式容积式流量计仪表(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,较大口径仪表还会产生噪声,甚至是管道产生振动。:\翼飞\张翼飞\zyf\仪表资料\外输计量撬资料\Smith\LF13-1%20Smith原油外输计量系统培训资料\史密斯刮板流量计(汉译本）安装操作维护技术手册-JL.pdf五、速度式流量计（电磁流量计）1.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。电磁流量计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。电磁流量计所测得的体积流量,实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率(在一定范围内)变化明显的影响。与其他大部分流量仪表相比,前置直管段要求较低。电磁流量计的测量范围度大,通常为20：1～50：1,可选流量范围宽。满度值液体流速可在0.5～10m/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。电磁流量计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。五、速度式流量计（电磁流量计）2.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。通用型电磁流量计由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。电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。对于特征系数（可通过修改其数值而改变流量计计量性能的参数）的修改具有保护功能，如果修改会留下痕迹。五、速度式流量计（电磁流量计）3.安装条件前10D后5D直管段。如果空间限制可以安装整流器。当然还要根据每个厂家的具体产品的具体要求而定。../考核结束再发/CIMG1845.JPG五、速度式流量计（涡轮流量计）1.高精确度,对于液体一般为±0.25％~±0.5％,高精度型可达±0.15％;而介质为气体,一般为±1％~±1.5％,特殊专用型为±0.5％~±1％。在所有流量计中,它属于最精确的。2.重复性好,短期重复性可达0.05~0.2％,正是由于具有良好的重复性,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的流量计。

3.输出脉冲频率信号,适于总量计量及与计算机连接,无零点漂移,抗干扰能力强。4.可获得很高的频率信号(3-4kHz),信号分辨力强。5.范围度宽,中大口径可达40：1~10：1,小口径为6：1或5：1。6.结构紧凑轻巧,安装维护方便,流通能力大。7.适用高压测量,仪表表体上不必开孔,易制成高压型仪表。8.专用型传感器类型多,可根据用户特殊需要设计为各类专用型传感器,例如低温型、双向型、井下型、混砂专用型等。9.可制成插入型,适用于大口径测量,压力损失小,价格低,可不断流取出,安装维护方便。

五、速度式流量计（涡轮流量计）10.难以长期保持校准特性,需要定期校验。对于无润滑性的液体,液体中含有悬浮物或磨蚀性,造成轴承磨损及卡住等问题,限制了其适用范围,采用耐磨硬质合金轴和轴承后情况有所改进。对于贸易储运和高精度测量要求的,最好配备现场校验设备,可定期校准以保持其特性。11.

一般液体涡轮流量计不适用于较高粘度介质(高粘度型除外),随着粘度的增大,流量计测量下线值提高,范围度缩小,线性度变差。12.流体物性(密度、粘度)对仪表特性有较大影响。气体流量计易受密度影响,而液体流量计对粘度变化反应敏感由于密度和粘度与温度、压力关系密切,在现场温度、压力波动是难免的,要根据它们对精确度影响的程度采取补偿措施,才能保持高的计量精度。13.流体计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大,传感器上下游侧需设置较长的直管段,如安装空间有限制,可加装流动调整器(整流器)以缩短直管段长度。14.不适于脉动流和混相流的测量。15.对被测介质的清洁度要求较高,限制了其适用领域,虽可安装过滤器以适应脏污介质,但亦带来压损增大、维护量增加等副作用。16.小口径(DN50以下)仪表的流量特性受物性影响严重,故小口径涡轮流量计的仪表性能难以提高。五、速度式流量计（涡街流量计）涡街流量计属于流体振动式流量计,也是一种速度式流量计。涡街流量计又称卡门旋涡流量计,它是利用流体自然振荡的原理制成的一种旋涡分离型流量计。当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的物体时,若该物体的几何尺寸适当,则在物体的后面,沿两条平行直线上产生整齐排列、转向相反的涡列。涡列的个数,即涡街频率,和流体的流速成正比。因而通过测量旋涡频率,就可以知道流体的流速,从而测量流体的流量。五、速度式流量计（涡街流量计）2.局限性涡街流量计不适用于低雷诺数测量(ReD≥2×104),故在高粘度、低流速、小口径情况下应用受到限制。旋涡分离的稳定性受流速分布畸变及旋转流的影响,

应根据上游侧不同形式的阻流件配置足够长的直管段或装设流动调整器(整流器),一般可借鉴节流式差压流量计的直管段长度要求安装。涡街流量计对管道机械振动较敏感,不宜用于强振动场所。

3.保护功能4.前20D后5D。五、速度式流量计（超声波流量计）超声流量计是利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的流量计。封闭管道用超声流量计按测量原理分类有:①传播时间法;②多普勒效应法;③波束偏移法;④相关法;⑤噪声法。五、速度式流量计（超声波流量计）1.优点超声流量计可作非接触测量。夹装式换能器超声流量计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超声流量计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,适用于管网流动状况评估测定超声流量计为无流动阻挠测量,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不需作实流校验。超声流量计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。多普勒超声流量计可测量固相含量较多或含有气泡的液体。多普勒超声流量计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。因易于实行与测试方法(如流速计的速度-面积法,示踪法等)相结合可解决一些特殊测量问题,如速度分布严重畸变测量,非圆截面管道测量等。某些传播时间法超声流量计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。六、差压式流量计（孔板流量计）

差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件的型式对差压式流量计分类,如孔扳流量计、文丘里管流量计及均速管流量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器和流量显示及计算仪表,它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的种类规格庞杂的一大类仪表。差压计既可用于测量流量参数,也可测量其他参数(如压力、物位、密度等)。六、差压式流量计（孔板流量计）优点应用最普遍的节流件标准孔板结构易于复制,简单,牢固,性能稳定可靠,使用期限长,价格低廉。节流式差压式流量计应用范围极广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比。全部单相流体,包括液、气、蒸汽皆可测量,部分混相流,如气固、气液、液固等亦可应用,一般生产过程的管径、工作状态(压力,温度)皆有产品。

检测件与差压显示仪表可分开不同生产厂生产,便于专业化形成规模经济生产,它们的结合非常灵活方便。检测件,特别是标准型的,是全世界通用的,

并得到国际标准组织的认可。对标准型检测件进行的试验研究是国际性的,其他流量计一般仅依靠个别厂家或研究群体进行,因此其研究的深度和广度不可同日而语。从时间上看,标准型检测件自20世纪30年代由国际标准化组织确定后再也没有改变,其研究资料及生产实践的积累极其丰富,它涉及的应用范围还没有一类流量计可比。正是由于上述原因,标准型节流式差压式流量计无需实流校准,即可投用,在流量计中亦是惟一的。

六、差压式流量计（孔板流量计）节流式差压式流量计主要存在以下缺点:1.测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平,

由于众多因素的影响错综复杂,精确度难以提高。2.范围度窄,由于仪表信号(差压)与流量为平方关系,一般范围度仅3:1~4:1。3.现场安装条件要求较高,如需较长的直管段(指孔板,喷嘴),一般难以满足。

4.检测件与差压显示仪表之间引压管线为薄弱环节,易产生泄漏、堵塞、冻结及信号失真等故障。5.压损大(指孔板,喷嘴)。

六、差压式流量计（浮子流量计）浮子流量计使用于小管径和低流速。常用仪表口径40-50mm以下,最小口径做到1.5-4mm。适用于测量低流速小流量,以液体为例,口径10mm以下玻璃管浮子流量计满度流量的名义管径,流速只在0.2-0.6m/s之间,甚至低于0.1m/s;金属管浮子流量计和口径大于15mm的玻璃管浮子流量计稍高些,流速在0.5~1.5m/s之间。浮子流量计可用于较低雷诺数,选用粘度不敏感形状的浮子,流通环隙处雷诺数只要大于40或500,雷诺数变化流量系数即保持常数,亦即流体粘度变化不影响流量系数。这数值远低于标准孔板等节流差压式仪表最低雷诺数104~105的要求。雷诺数：流体流动时惯性力与粘性力的比值。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。

六、差压式流量计（浮子流量计）浮子流量计有较宽的流量范围度,

一般为10:1,最低为5:1,最高为25:1。流量检测元件的输出接近于线性。压力损失较低。玻璃管浮子流量计结构简单,