化工測(cè)量?jī)x表流量課件

第三篇流量測(cè)量概述第一章

容積式流量計(jì)第二章節(jié)流式流量計(jì)第三章動(dòng)壓式流量計(jì)第四章變面積式流量計(jì)第五章流體振動(dòng)式流量計(jì)第六章其它流量計(jì)第七章

質(zhì)量流量計(jì)本篇小結(jié)1/16/20231概述流量—流經(jīng)管道（或設(shè)備）某一截面的流體數(shù)量。一、瞬時(shí)流量1.體積流量單位時(shí)間流過(guò)某一有效截面的流體體積。qv=uA

2.質(zhì)量流量單位時(shí)間流經(jīng)某一有效截面的流體質(zhì)量。qm=qvρ=uAρm3/h、L/ht/h、kg/h二、累積流量(總量)

m3、L、t、kg返回下一頁(yè)單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一有效截面的流體數(shù)量。某段時(shí)間內(nèi)流經(jīng)有效截面的流體數(shù)量的總和。1/16/20232按測(cè)量原理分類(lèi)方法如圖3-0-1、2所示。返回上一頁(yè)下一頁(yè)1/16/20233（1）流速的分類(lèi)低流速:小于1m/s普通流速:2～5m/s高流速:大于10m/s（2）管道的分類(lèi)小管徑:4～50mm中管徑:50～150mm大管徑:150mm以上（3）流量的分類(lèi)微流量:小于60l/h小流量:60l/h～20m3/h一般流量:20～100m^3/h大流量:100m^3/h以上1/16/20235第一章容積式流量計(jì)返回第一節(jié)測(cè)量原理第二節(jié)容積式流量計(jì)的特性第三節(jié)容積式流量計(jì)的

選型、安裝、使用

精度高（比速度式），主要用作計(jì)量1/16/20236容積式流量計(jì)主要用來(lái)測(cè)量不含固體雜質(zhì)的液體，如油類(lèi)、冷凝液、樹(shù)脂和液態(tài)食品等粘稠流體的流量對(duì)于高粘度介質(zhì)的流量，其他流量計(jì)很難測(cè)量，而容積式流量計(jì)卻能精確測(cè)量，精度可達(dá)±0.2%。常用的容積式流量計(jì)有橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪（羅茨）流量計(jì)、活塞式流量計(jì)、刮板式流量計(jì)、圓盤(pán)式流量計(jì)、濕式氣體流量計(jì)及皮囊式流量計(jì)可用來(lái)測(cè)量氣體流量。1/16/20237返回一、轉(zhuǎn)子式容積流量計(jì)(根據(jù)轉(zhuǎn)子的不同)返回1、橢圓齒輪流量計(jì)（用在小管徑）橢圓齒輪流量計(jì)下一頁(yè)

適合中、小流量測(cè)量，測(cè)量范圍為3l～540M3/h,口徑為10～250mm?？蓽y(cè)液體，準(zhǔn)確度±0.2~0.5％。圖a位置，P1＞P2，A為主動(dòng)輪，B為從動(dòng)輪；

圖b位置，A、B均為主動(dòng)輪；圖c位置，B為主動(dòng)輪，A為從動(dòng)輪；

1/16/20239允許微小顆粒通過(guò)，測(cè)量范圍0.1～2500m3／h；口徑為16～500mm。可測(cè)液體或氣體。體積大、笨重，維修不便，壓損較大，運(yùn)行中有震動(dòng)。返回上一頁(yè)下一頁(yè)準(zhǔn)確度可達(dá)±0.1~0.5％，可作為標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)。2、腰輪流量計(jì)（中、大管徑）1/16/2023103、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)返回上一頁(yè)

在壓差作用下，三齒轉(zhuǎn)子與四齒轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被測(cè)流體被分割成“螺旋狀液塊”體積，隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)計(jì)數(shù)后排出計(jì)量室。

因?yàn)榘惭b于兩轉(zhuǎn)子軸上齒輪的嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)使轉(zhuǎn)子之間始終保持適當(dāng)間隙，則轉(zhuǎn)子能平穩(wěn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。適用:-29～232℃、動(dòng)力粘度>1000mPaS的大流量（14～2000M3/h，口徑40～400mm，一般在80口徑、40M3/h以上使用）液體計(jì)量，準(zhǔn)確度為0.1、0.2、0.5級(jí)。下一頁(yè)1/16/202311二、刮板式容積流量計(jì)(比轉(zhuǎn)子式精度高)東北管線返回1、凸輪式刮板流量計(jì)（長(zhǎng)輸管線原油）下一頁(yè)1/16/2023132、凹線式刮板流量計(jì)返回3、彈性刮板流量計(jì)上一頁(yè)1/16/202314三、活塞式容積流量計(jì)（長(zhǎng)輸管線上沒(méi)有）返回1/16/202315一、流量計(jì)的選型返回一般qcom=50~80%qmax1.根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)(氣、液體，腐蝕性、粘度等）和工作條件（溫度、壓力等）選擇流量計(jì)的材質(zhì)和類(lèi)型；對(duì)于原油、高溫水或化學(xué)液體，一般用不銹鋼材質(zhì)；原油的石油產(chǎn)品用鑄鋼、鑄鐵；輕微腐蝕的介質(zhì)采用銅合金。500平方mm/s運(yùn)動(dòng)粘度米平方秒、毫米平方秒動(dòng)力粘度帕斯卡每秒、毫帕每秒低于一定黏度，測(cè)量不準(zhǔn)確。2.流量范圍的選擇根據(jù)被測(cè)流量大?。ú皇前垂軓剑?選擇流量計(jì)的測(cè)量范圍和量程比;1/16/2023173.壓力和溫度

溫度升高，若超過(guò)使用溫度，熱膨脹，卡死

實(shí)測(cè)最大流量為上限流量的80﹪，留有余量，延長(zhǎng)儀表的使用壽命。基本產(chǎn)品（不是耐高溫的）一般120℃，6.4MP。廠家會(huì)根據(jù)使用材料的不同給出使用溫度。1/16/202318二、容積式流量計(jì)的安裝和使用返回1.可水平或垂直（大口徑不宜）安裝，要設(shè)旁路；流量計(jì)前須加裝過(guò)濾器，不需直管段;掃除介質(zhì)中雜質(zhì)，要求單相介質(zhì)；過(guò)濾器底部有排污閥，定期打開(kāi)排污。氣液兩相流體，入口前應(yīng)安裝消氣器進(jìn)行氣液分離；介質(zhì)為液體，加裝消氣器；氣體，加水吸收器。4.注意流向正確；5.安裝之前，管線應(yīng)清掃。（新安裝的和維修以后的管線）因?yàn)槿莘e式流量計(jì)要求介質(zhì)清潔，有雜質(zhì)易卡死，尤其是轉(zhuǎn)子式的。蒸汽掃線時(shí)，嚴(yán)禁經(jīng)過(guò)表體。1/16/202319

少數(shù)口徑較小的也允許安裝在垂直管線上，

流向從下往上，

且安裝在旁路管，

防止主管道上雜質(zhì)進(jìn)入流量計(jì)。1/16/2023216.定期維護(hù)，如過(guò)濾器的情況由于介質(zhì)的不同，可能定期清洗前發(fā)生堵塞。采取的方法：在過(guò)濾器前后安裝兩個(gè)壓力表，當(dāng)前后差壓超過(guò)一定值時(shí)，判斷是否需清洗。或者安裝差壓計(jì)，直接測(cè)差壓.差壓正常時(shí)不會(huì)很大，在過(guò)濾器堵死時(shí)，前后差壓很大，則差壓計(jì)超量程了，因此用差壓計(jì)按理說(shuō)和安裝兩個(gè)壓力表同原理，但實(shí)際不保險(xiǎn)。1/16/202322第二章節(jié)流式流量計(jì)返回概述第一節(jié)測(cè)量原理第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1/16/202323第一節(jié)測(cè)量原理測(cè)量原理流量方程返回1/16/202325一、測(cè)量原理返回動(dòng)壓能（流速）與靜壓能（壓力）轉(zhuǎn)換的原理。

流體流經(jīng)節(jié)流元件將q→△P，通過(guò)測(cè)量△P來(lái)進(jìn)行流量測(cè)量。流體流經(jīng)節(jié)流元件壓力變化1/16/202326D—管道直徑；d—節(jié)流元件開(kāi)孔直徑。據(jù)質(zhì)量流量的定義，令

二、流量方程下一頁(yè)返回對(duì)理想流體，由能量守恒方程：根據(jù)流體連續(xù)性方程可得（3-2-7）1.不可壓縮流體（一）理論方程1/16/202327（二）實(shí)際流量公式引入C值修正實(shí)際流量與理論流量的差異，則流量公式為：下一頁(yè)上一頁(yè)返回C—流出系數(shù)。無(wú)量綱數(shù)，由實(shí)驗(yàn)方法按下式得到：雷諾數(shù)Red>臨界值Rek，C趨于常數(shù)。

βRek測(cè)量時(shí)必須保證流量計(jì)工作在大于Rek的區(qū)域。1.實(shí)際流量公式ρ1

—節(jié)流元件前的流體密度流出系數(shù)不同節(jié)流元件和不同取壓方式其C值不同。

1/16/202329同理可得體積流量實(shí)用公式：

2.實(shí)用流量公式上一頁(yè)返回實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，將流量公式采用下列形式：kg/hd—mm;△P—Pa;ρ1

—kg/m3(3-2-25a)(3-2-26a)流量系數(shù)m3/h1/16/202330第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件取壓方式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道、

安裝和使用條件壓力損失返回1/16/202331一、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件1、孔板2、噴嘴3、文丘里管返回標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置：按標(biāo)準(zhǔn)條件和數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、加工、制造和安裝的節(jié)流裝置，無(wú)需進(jìn)行標(biāo)定，可直接用于流量測(cè)量，其誤差不會(huì)超出規(guī)定的流量不確定度。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置包括節(jié)流元件和取壓裝置。1/16/202332返回孔板1/16/202333ISA1932噴嘴下一頁(yè)返回1/16/202334長(zhǎng)徑噴嘴上一頁(yè)返回1/16/202335文丘里管下一頁(yè)返回上、下游取壓口應(yīng)做成單獨(dú)管壁取壓口形式，由均壓環(huán)將幾個(gè)取壓口連接起來(lái)。1/16/202336文丘里噴嘴上一頁(yè)返回上游取壓位置必須是角接取壓，下游的喉部取壓，由引到均壓環(huán)的至少四個(gè)單獨(dú)鉆孔取壓口組成。1/16/2023371.角接取壓緊貼節(jié)流元件前后端面取壓。適用于孔板、ISA1932噴嘴。2.法蘭取壓（1）環(huán)室：用于400mm以下管徑（2）單獨(dú)鉆孔：距離孔板前后端面各1吋處取壓。3.D-D/2取壓（徑距取壓）距離節(jié)流元件前端面各D和D/2處取壓。返回適用于孔板、長(zhǎng)徑噴嘴。二、取壓方式僅適用于孔板。1/16/202338角接取壓返回1/16/202339法蘭取壓返回下一頁(yè)1/16/202340（1）孔板采用角接取壓，法蘭取壓，D-D/2取壓三種方式。（2）ISA1932噴嘴和文丘里噴嘴上游采用角接取壓，下游則各有不同；長(zhǎng)徑噴嘴采用D-D/2取壓。（3）文丘里管的取壓方式另有規(guī)定。返回

各種取壓方式，水平管路取壓位置均如圖3-2-53所示。歸納上一頁(yè)1/16/202341可測(cè)可壓縮或不可壓縮流體；流體須是牛頓、單相流體。安裝示意圖（1）直管段長(zhǎng)度。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，前8后5（表3-2-3、4）（2）管束式流動(dòng)調(diào)整器（圖3-2-19）三、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道、安裝和使用條件返回1.對(duì)流體和流動(dòng)狀態(tài)的要求2.管道條件保證管內(nèi)流體達(dá)到紊流狀態(tài)。

流體要充滿管道；不適合脈動(dòng)流測(cè)量；對(duì)可壓縮流體，節(jié)流元件前后壓力比應(yīng)滿足。1/16/202342安裝示意圖返回下一頁(yè)1/16/202343第三章動(dòng)壓式流量計(jì)返回概述第一節(jié)靶式流量計(jì)第二節(jié)皮托管和均壓管1/16/202344流體在管道中流動(dòng)時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，有：

為動(dòng)壓力。測(cè)出動(dòng)壓力或者作用在阻力體上的作用力，可知流速，則得到流量。動(dòng)壓式流量計(jì)的種類(lèi)有：靶式流量計(jì)、擋板流量計(jì)、動(dòng)壓管流量計(jì)、皮托管等。概述返回1/16/202345第四章變面積式流量計(jì)返回概述第一節(jié)測(cè)量原理第二節(jié)工作特性及刻度換算1/16/202346概述返回1/16/202347第一節(jié)測(cè)量原理工作原理遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)返回1/16/202348流體作用在浮子上有3個(gè)力：

流體的動(dòng)壓力Vf、Af、ρf分別為浮子體積、最大截面積、密度。當(dāng)浮子處于平衡時(shí)：一、工作原理下一頁(yè)返回浮子本身的重力浮力1/16/202349通過(guò)環(huán)形面積的流速為：設(shè)環(huán)形流通面積為A0

——流量系數(shù)。A0與高度h之間的關(guān)系為：上一頁(yè)（3-4-9）返回工作原理1/16/202350二、遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用不銹鋼錐管，利用磁耦合特性，將轉(zhuǎn)子高度變化轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)返回1/16/202351第五章流體振動(dòng)式流量計(jì)返回第一節(jié)渦街流量計(jì)第二節(jié)旋進(jìn)漩渦流量計(jì)第三節(jié)特點(diǎn)及使用1/16/202352第一節(jié)渦街流量計(jì)測(cè)量原理頻率的檢測(cè)方法返回1/16/202353St

—斯特羅哈爾(Strouhal)系數(shù)；u—發(fā)生體兩側(cè)平均流速；d—旋渦發(fā)生體的迎流面最大寬度。一、測(cè)量原理返回下一頁(yè)

垂直于流體方向插入非流線形柱狀物，流速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，其下游兩側(cè)會(huì)交替產(chǎn)生方向相反的漩渦，稱(chēng)渦街(VortexStreet)。當(dāng)滿足h/l=0.281

時(shí)，渦街保持穩(wěn)定。單側(cè)漩渦頻率與流速的關(guān)系：流體自然振動(dòng)。1/16/202354K—流量計(jì)系數(shù)，脈沖數(shù)/m3漩渦發(fā)生體當(dāng)管道和旋渦發(fā)生體尺寸一定，K為常數(shù)，測(cè)得旋渦頻率f，即可知流量。

返回上一頁(yè)對(duì)于圓柱發(fā)生體，d／D＜0.3時(shí)，流通截面積可近似為

（3-7-4）

1/16/202355二、頻率的檢測(cè)方法漩渦發(fā)生體返回因產(chǎn)生旋渦一側(cè)的靜壓大于不產(chǎn)生旋渦一側(cè)的靜壓，兩側(cè)形成△P，經(jīng)導(dǎo)壓孔引起檢測(cè)器空腔內(nèi)流體移動(dòng)，交替對(duì)熱電阻絲產(chǎn)生冷卻作用，改變其阻值。電阻的變化與旋渦頻率相對(duì)應(yīng)。

1/16/202356第六章其它流量計(jì)返回第二節(jié)葉輪式流量計(jì)第三節(jié)電磁流量計(jì)第四節(jié)超聲波流量計(jì)1/16/202357第二節(jié)葉輪式流量計(jì)測(cè)量原理渦輪流量計(jì)特點(diǎn)及使用返回1/16/202358測(cè)量原理返回動(dòng)量矩守恒：管路內(nèi)安裝一個(gè)可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力體，流體通過(guò)與阻力體時(shí)產(chǎn)生碰撞，形成動(dòng)量矩使阻力體轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度隨流量大小而變。有切線式和軸流式兩種結(jié)構(gòu)：1/16/202359

渦輪流量計(jì)是一種速度式流量?jī)x表它具有測(cè)量精度高,反應(yīng)快及耐壓高等特點(diǎn)。一、渦輪流量計(jì)1.結(jié)構(gòu)渦輪：葉片由高導(dǎo)磁材料制成；導(dǎo)流器：流體到達(dá)渦輪前先導(dǎo)直，支承渦輪；磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器：產(chǎn)生與葉片轉(zhuǎn)速成正比的電信號(hào)；殼體：非導(dǎo)磁材料制成；前置放大器：放大磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器輸出的微弱電信號(hào)。下一頁(yè)上一頁(yè)返回1/16/2023602.工作原理J——渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；dω/dt——渦輪角加速度；T——推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)力矩；Ti——阻礙旋轉(zhuǎn)的各種阻力矩。（3-6-1）下一頁(yè)上一頁(yè)阻力矩：①流體阻力矩T1②機(jī)械摩擦阻力矩T2③電磁系統(tǒng)阻力矩T3由動(dòng)量矩守恒原理，渦輪的運(yùn)動(dòng)方程為即:流量恒定時(shí):dω/dt=0，則T=T1+T2+T3渦輪以角速度ω作勻速旋轉(zhuǎn)。流量變化時(shí):dω/dt≠0，渦輪作加速或減速旋轉(zhuǎn)。經(jīng)一段時(shí)間又會(huì)出現(xiàn)新穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)方程返回1/16/202361根據(jù)各阻力矩、旋轉(zhuǎn)力矩的理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)證明，帶入穩(wěn)態(tài)方程可得流量與角速度的關(guān)系：（3-6-10）α1—與電磁力矩T3有關(guān)的系數(shù)；α2

—與機(jī)械摩擦阻力矩T1、T2有關(guān)的系數(shù)；ξ—流量系數(shù)，與儀表結(jié)構(gòu)、介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)、粘度等有關(guān)，一定范圍內(nèi)為常數(shù)。上一頁(yè)當(dāng)qv大于某值后，因α1、α2均較小，可近似線性（3-6-11）流量與脈沖頻率的關(guān)系為：下一頁(yè)測(cè)量原理返回ω=2πf/ZZ—葉片數(shù)因?yàn)?/16/202362二、特點(diǎn)及使用（一）特點(diǎn)1.精確度高，0.1～0.5%。可作準(zhǔn)確計(jì)量?jī)x表。2．反應(yīng)迅速，可測(cè)脈動(dòng)流量，線性。3．輸出頻率信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)。（二）使用注意事項(xiàng)成本高、壽命短。適用于低粘度介質(zhì)的流量測(cè)量（輕質(zhì)油、氣體）原油管線上看不到，成品油和輸氣管線上一頁(yè)1.要求流體潔凈，流量計(jì)前應(yīng)加過(guò)濾裝置，設(shè)旁路。2．應(yīng)水平安裝。前、后直管段應(yīng)10D、5D以上。3．切忌引入高速氣體。返回西氣東輸管線，測(cè)氣體，用的渦輪流量計(jì)和超聲波流量，渦輪流量計(jì)比超聲波流量計(jì)精度高，但渦輪的有磨損，2年的使用壽命，軸需定期潤(rùn)滑。4.測(cè)量范圍寬，10：1~40：1中大口徑，6：1~5：1小口徑。1/16/202363三、渦輪流量計(jì)的安裝（1）渦輪流量計(jì)應(yīng)水平安裝,進(jìn)出口處前后直管段應(yīng)不小于15D和D。變送器與前置放大器之間的距離不超過(guò)3m。流量計(jì)的表體上有箭頭，安裝方向與流向一致。（2）變送器應(yīng)安裝在不受外界電磁場(chǎng)影響的地方,否則在變送器的磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換上加設(shè)屏蔽罩。（3）新裝或維修后的管線，必須掃線后安裝流量計(jì)。掃線時(shí)要將流量計(jì)摘掉，安一段直短管，替代流量計(jì)的小段。

西氣東輸，安裝急，掃線沒(méi)掃干凈，過(guò)濾器堵塞，差壓計(jì)測(cè)時(shí)被打壞，應(yīng)摘掉流量計(jì)重新掃。（4）定期潤(rùn)滑。有免潤(rùn)滑的渦輪流量計(jì)，成本高。實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)管線上都需要潤(rùn)滑，按說(shuō)明書(shū)定期用潤(rùn)滑油，注入軸與軸承之間。1/16/202364第三節(jié)電磁流量計(jì)測(cè)量原理特點(diǎn)及使用返回1/16/202365一、測(cè)量原理返回電磁感應(yīng)。Ex——感應(yīng)電勢(shì)；B——磁感應(yīng)強(qiáng)度；D——管道內(nèi)徑；u——垂直于磁力線方向的液體流速；C——比例系數(shù)，即單位換算系數(shù)。k—儀表常數(shù)。磁場(chǎng)勵(lì)磁方式：直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁或方波勵(lì)磁等。1/16/202366二、特點(diǎn)及使用

要求被測(cè)液體的電導(dǎo)率>5×10-6S／cm，不宜測(cè)量氣體、蒸氣以及石油制品等電導(dǎo)率很小的液體流量。1.壓損小,可測(cè)含固體顆粒、懸浮物或腐蝕性等介質(zhì)；2.輸出與流量線性關(guān)系,且不受液體物理性質(zhì)影響；3.測(cè)量范圍寬。量程比可達(dá)100:1，口徑1～2000mm，精度可達(dá)0.5級(jí)；4.反應(yīng)速度快，可測(cè)量脈動(dòng)流和正、反兩向流。

缺點(diǎn)：使用溫度為0～20O℃，壓力<6.4MPa；返回上一頁(yè)易受外