第三章 過程檢測技術(shù)(§3.4流量測量)

本節(jié)教學(xué)要求與學(xué)習(xí)目標(biāo)：1了解各種流量計的測量原理▲2差壓式流量計的流量方程式及安裝時的要求▲3轉(zhuǎn)子流量計的流量方程式及測量不同介質(zhì)時的修正§3.4流量測量及其變送開始學(xué)習(xí)返回總目錄一概念（瞬時）流量：指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量?？偭浚褐冈谝欢螘r間內(nèi)流過管道的流體流量的總和。體積流量（Q）：單位時間內(nèi)流過的流體以體積表示的，叫體積流量。（m3/h、L/h、L/min）質(zhì)量流量（M）：單位時間內(nèi)流過的流體以質(zhì)量表示的，叫質(zhì)量流量。（t/h、Kg/h、Kg/s）。M=Qρ或Q=M/ρ流量計：測量流體流量的儀表叫流量計。計量計：測量流體總量的儀表叫計量計§3.4流量測量及其變送二流量測量儀表

速度式流量計差壓式流量計、轉(zhuǎn)子流量計電磁流量計、渦輪流量計靶式流量計、堰式流量計橢圓齒輪流量計活塞式流量計容積式流量計質(zhì)量式流量計慣性式流量計補(bǔ)償式流量計（一）差壓式流量計：▲原理：基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的?！M成：由節(jié)流裝置和差壓變送器組成流量信號壓差信號標(biāo)準(zhǔn)信號（4～20mA）節(jié)流裝置壓差變送器（力矩平衡式、電容式壓差變送器）適合：測大流量，大管徑（D＞50mm）。

1節(jié)流現(xiàn)象：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象。如圖3-18孔板裝置及壓力、流速分布圖在實踐中，一般是在孔板前后的管壁上選兩個固定的取壓點，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化，所以測得的壓差與流量之間的關(guān)系，與取壓點和測壓方式的選擇有關(guān)

節(jié)流件取壓裝置節(jié)流裝置包括2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。

標(biāo)準(zhǔn)孔板：結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，適合大流量測量

標(biāo)準(zhǔn)噴嘴

標(biāo)準(zhǔn)文丘管（流體在喉部未達(dá)到音速）

節(jié)流件2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。

環(huán)室結(jié)構(gòu)(D=50～520mmP≤6.4MPa)單獨鉆孔結(jié)構(gòu)(D=50～1000mmP≤2.5MPa)角接取壓方式法蘭取壓法取壓方式補(bǔ)充圖3流量的基本方程

α—流量系數(shù)。與節(jié)流裝置型式、尺寸、取壓方式、工藝條件有關(guān)。對標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置可查表；非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置由實驗確定。ε—膨脹校正系數(shù)。查手冊，對不可壓縮液體，取ε=1ρ1—節(jié)流裝置前的流體密度。F0—節(jié)流裝置的開孔截面積△P—節(jié)流裝置前后實測的壓力差4差壓式流量計的測量誤差測量誤差原因有：①被測流體工作狀態(tài)有變動。如果實際使用時被測流體的工作狀態(tài)（溫度、壓力、濕度）以及相應(yīng)的流體密度、粘度、雷諾數(shù)等參數(shù)數(shù)值與設(shè)計計算時不同。②節(jié)流裝置安裝不正確或節(jié)流裝置不清潔。③孔板入口邊緣的磨損。會引起指示值偏低④導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象⑤差壓計或差壓變送器的安裝或使用不正確圖3-31測量液體流量時的取壓點位置圖3-32測量液體流量時的連接圖圖3-33測量氣體流量時的連接圖圖3-34測量蒸汽流量時的連接圖圖3-35差壓計閥組安裝示意圖圖3-36隔離罐的兩種形式注意：（1）三閥組的操作原則：不能讓導(dǎo)壓管內(nèi)的凝結(jié)水或隔離液流失。不可使測量元件（膜盒或波紋管）受壓或受熱。（2）三閥組的啟動順序先打開平衡閥打開正閥門打開負(fù)閥門關(guān)閉平衡閥（3）三閥組的停用順序先打開平衡閥關(guān)閉正閥門關(guān)閉負(fù)閥門（二）轉(zhuǎn)子流量計1工作原理：以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來測量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測量方法。流量信號轉(zhuǎn)子位子的高低圖3-37轉(zhuǎn)子流量計的工作原理由平衡條件得到：Vρtg

－Vρfg=（P1－

P2）AV—轉(zhuǎn)子的體積ρt—轉(zhuǎn)子材料的密度

ρf—被測流體的密度P1、P2—轉(zhuǎn)子前后的流體的壓力A—轉(zhuǎn)子的最大截面△P=P1－

P2=V（ρt－ρf）g/A2轉(zhuǎn)子流量計的流量方程式

在壓降不變，流量與流通截面F0（即轉(zhuǎn)子浮起的高度h）有關(guān)

3電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計

由流量變送和電動顯示轉(zhuǎn)子的運動差動變壓器的鐵心運動流量信號電信號圖3-39LZD系列電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計Φ——儀表常數(shù)h——轉(zhuǎn)子浮起的高度4轉(zhuǎn)子流量計指示值的修正

轉(zhuǎn)子流量計上的刻度是以標(biāo)況（20℃、0.10133MPa）下，水或空氣的流量進(jìn)行標(biāo)定的，當(dāng)被測介質(zhì)的密度和工況不同時，必須對密度、溫度、壓力進(jìn)行修正。（1）液體流量測量時的修正例題：Pg72（2）氣體流量測量時的修正

當(dāng)被測介質(zhì)的密度、溫度、壓力發(fā)生變化時，按下式進(jìn)行修正：（3）蒸汽流量測量時的換算

當(dāng)要把蒸汽流量轉(zhuǎn)換為水流量時：(三）橢圓齒輪流量計工作原理：齒輪轉(zhuǎn)動把被測介質(zhì)以半月形容積為單位一次次地由進(jìn)口排至出口，因此Q=4nV0使用特點：適用于高粘度介質(zhì)的流量測量。測量精度高，壓力損失小，安裝使用方便。但是使用時被測介質(zhì)中不能含有固體顆粒，不能夾雜機(jī)械物。圖3-41橢圓齒輪流量計結(jié)構(gòu)原理就地顯示遠(yuǎn)傳顯示（四）渦輪流量計測量原理：是將流體的流速（流量）轉(zhuǎn)換為安裝在管道內(nèi)渦輪的轉(zhuǎn)速，然后通過磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號的頻率來進(jìn)行測量的。在規(guī)定的流量范圍和一定的流體粘度下，轉(zhuǎn)速與流速（流量）成線性關(guān)系。圖3-42渦輪流量計結(jié)構(gòu)原理使用特點：安裝方便、測量精度高、可耐高壓、響應(yīng)快、可測脈動信號、輸出信號為電頻率信號、便于遠(yuǎn)傳、不受干擾。缺點：易磨損。故一般要加過濾器；為使流向比較平穩(wěn)，其前后應(yīng)保證有一定的直管段。組成渦輪導(dǎo)流器磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換器（五）電磁流量計

測量原理：是基于電磁感應(yīng)定律工作的。它是將流體的流速轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢的大小來進(jìn)行測量的。電磁流量計由變送器和轉(zhuǎn)換器組成。圖3-43電磁流量計原理圖使用特點：（1）由于沒有可動部件和插入管道的阻力件，沒有使流體收縮和改變流體的流束，所以壓力損失小、無堵塞，對測量導(dǎo)電性液體是較為合適的。另外，由于電磁的襯里和電極是防腐的，所以也可用來測量腐蝕的流量。（2）流速測量范圍很窄（0.5～10m/s），口徑從1mm到2mm以上，反應(yīng)快、惰性小?？捎谜Z測量脈動流體、雙相流體以及灰漿等含固體顆粒的液體流量。（六）旋渦流量計（卡曼渦街流量計）

測量原理：利用流體有規(guī)則的旋渦剝離現(xiàn)象（卡曼渦街現(xiàn)象）來測量流體流量的儀表。即利用流體自然震蕩的原理制成的一種漩渦分離型流量計。卡曼渦街現(xiàn)象：當(dāng)流體以足夠大的流速流過垂直于流體流向的物體時，若該物體的幾何尺寸適當(dāng)，則在物體的后面，沿兩條平行直線上產(chǎn)生整齊排列，轉(zhuǎn)向相反且上下交替的渦列。渦列的個數(shù)，即渦街頻率和流體的流速成正比。因而通過測旋渦頻率（熱敏檢測法、電容檢測