现场仪表的安装与维护

1、现场仪表的安装与维护现场仪表的安装与维护流量测量仪表及变送器的安装、校验与维护流量测量仪表及变送器的安装、校验与维护任务三：流量测量仪表及变送器的安装、校验与维护任务三：流量测量仪表及变送器的安装、校验与维护3.1差压式流量计差压式流量计13.2 质量流量计质量流量计 23.3 电磁流量计电磁流量计33.1差压式流量计差压式流量计 差压式流量计也叫节流式流量计，是利用差压式流量计也叫节流式流量计，是利用测量流体流经节流装置所产生的静压差来显示流测量流体流经节流装置所产生的静压差来显示流量大小的量大小的种流量计。差压式流量计是目前工业种流量计。差压式流量计是目前工业生产中检测气体、蒸汽、液体流量

2、最常用的生产中检测气体、蒸汽、液体流量最常用的种种检测仪表。因为其检测方法简单，没有可动部件，检测仪表。因为其检测方法简单，没有可动部件，工作可靠，适应性强，可不经实流标定就能保工作可靠，适应性强，可不经实流标定就能保证证定精度等优点，被广泛应用于生产流程中。定精度等优点，被广泛应用于生产流程中。 差压式流量计使用历史长久，已经积累了丰差压式流量计使用历史长久，已经积累了丰富的实践经验和完整的实验资料。国内外已将孔富的实践经验和完整的实验资料。国内外已将孔板、喷嘴、文丘里管等最常用的节流装置进行了板、喷嘴、文丘里管等最常用的节流装置进行了标准化。国际标准和国家标准代号分别为标准化。国际标准和国

3、家标准代号分别为iso5167、gb/t2624-93，本节所用公式、，本节所用公式、数据均来自于此标准。采用标准节流装置，按数据均来自于此标准。采用标准节流装置，按统统标准、数据设计的差压式流量计，不必进行标准、数据设计的差压式流量计，不必进行实验标定，即可直接投入使用。因此差压式流量实验标定，即可直接投入使用。因此差压式流量计目前已成为工业上应用最为广泛的流量计。计目前已成为工业上应用最为广泛的流量计。 差压式流量计由节流装置、引压管路和差压差压式流量计由节流装置、引压管路和差压变送器（或差压计）三部分组成，如图变送器（或差压计）三部分组成，如图3.1所示。所示。 图图3.1 差压式流量计

4、的组成差压式流量计的组成 3.1.1 节流装置的流量测量原理节流装置的流量测量原理 流体所以能够在管道内形成流动，是由于它流体所以能够在管道内形成流动，是由于它具有能量。流体所具有的能量有动压能和静压能具有能量。流体所具有的能量有动压能和静压能两种形式。流体由于有压力而具有静压能，又由两种形式。流体由于有压力而具有静压能，又由于有于有定的速度而具有动压能。这两种形式的能定的速度而具有动压能。这两种形式的能量在量在定的条件下，可以互相转化。但是根据能定的条件下，可以互相转化。但是根据能量守恒定律，流体所具有的静压能和动压能，连量守恒定律，流体所具有的静压能和动压能，连同克服流动阻力的能量损失，在

5、无外加能量的情同克服流动阻力的能量损失，在无外加能量的情况下，总和是不变的，其能量守恒。况下，总和是不变的，其能量守恒。 体流速增加、动压能增加时，其静压能必然体流速增加、动压能增加时，其静压能必然下降，静压力降低。节流装置正是应用了流体的下降，静压力降低。节流装置正是应用了流体的动压能和静压能转换的原理实现流量测量的。动压能和静压能转换的原理实现流量测量的。 下面以图下面以图3.2所示的同心圆孔板为例来说明所示的同心圆孔板为例来说明节流装置的节流原理。节流装置的节流原理。 图图3.2 流体流经孔板时的压力和速度变化流体流经孔板时的压力和速度变化 流体在管道截面流体在管道截面i以前，以以前，以

6、定的流速流动，定的流速流动，管内静压力为。在接近节流装置时，由于遇到节管内静压力为。在接近节流装置时，由于遇到节流元件孔板的阻挡，靠近管壁处的流体流速降流元件孔板的阻挡，靠近管壁处的流体流速降低，低，部分动压能转换成静压能，则孔板前近管部分动压能转换成静压能，则孔板前近管壁处的流体静压力升高至，并且大于管中心处的壁处的流体静压力升高至，并且大于管中心处的压力，从而在孔板前产生径向压差，使流体产生压力，从而在孔板前产生径向压差，使流体产生收缩运动。此时管中心处流速加快，静压力减小。收缩运动。此时管中心处流速加快，静压力减小。由于流体运动的惯性，流过孔板后，流体会继续由于流体运动的惯性，流过孔板后

7、，流体会继续收缩收缩段距离。随后流束又逐渐扩大，流速减小，段距离。随后流束又逐渐扩大，流速减小，直到截面直到截面iii后恢复到原来的流动状态。后恢复到原来的流动状态。 由于节流元件造成的流束局部收缩，使管中由于节流元件造成的流束局部收缩，使管中心流体流速发生变化，其静压力随之变化，如图心流体流速发生变化，其静压力随之变化，如图3.2所示。实际上，由于孔板前后流通截面的突所示。实际上，由于孔板前后流通截面的突然缩小与扩大，使流体流经孔板时，产生局部涡然缩小与扩大，使流体流经孔板时，产生局部涡流损耗和摩擦阻力损失。因此在流束充分恢复后，流损耗和摩擦阻力损失。因此在流束充分恢复后，静压力不能恢复到原

8、来的数值。这静压力不能恢复到原来的数值。这压力降，即压力降，即为流体流经节流元件后的压力损失。为流体流经节流元件后的压力损失。 由图由图3.2可见，节流元件前端静压力大于后可见，节流元件前端静压力大于后端静压力，节流元件前后产生了静压差。此压差端静压力，节流元件前后产生了静压差。此压差的大小与流量有关，流量愈大，流束的收缩和动、的大小与流量有关，流量愈大，流束的收缩和动、静压能的转换也愈显著，则产生的压差也愈大。静压能的转换也愈显著，则产生的压差也愈大。我们只要测得节流元件前后的静压差大小，即可我们只要测得节流元件前后的静压差大小，即可确定流量，这就是节流装置测量流量的基本原理。确定流量，这就

9、是节流装置测量流量的基本原理。需要说明的是：要准确地测量管中心截面需要说明的是：要准确地测量管中心截面ii处的处的最低压力是有困难的，因为的位置将随流量而变，最低压力是有困难的，因为的位置将随流量而变，事先无法确定。因此，实际测量时，是在节流元事先无法确定。因此，实际测量时，是在节流元件前后的管壁上选择两个固定取压位置来测量节件前后的管壁上选择两个固定取压位置来测量节流元件前后的压差，例如从孔板前后端面处取出流元件前后的压差，例如从孔板前后端面处取出压力、。压力、。3.1.2标准节流装置标准节流装置 节流装置包括节流元件、取压装置。标准节节流装置包括节流元件、取压装置。标准节流装置是指国际（国

10、家）标准化的节流装置。节流装置是指国际（国家）标准化的节流装置。节流装置经历了近百年漫长的发展过程，流装置经历了近百年漫长的发展过程，1980 年年 iso（国际标准化组织）正式通过标准节流装置（国际标准化组织）正式通过标准节流装置国际标准国际标准iso5167。我国采用了。我国采用了iso5167标标准，其国标代号为准，其国标代号为gb/t2624-93。 我们通常称我们通常称 iso5167(gb/t2624-93)中所列节流装置为标准节流装置，其他节流装置中所列节流装置为标准节流装置，其他节流装置称为非标准节流装置。称为非标准节流装置。图图3.3 标准孔板结构图标准孔板结构图 标准节流元

11、件的结构、尺寸和技术条件都有标准节流元件的结构、尺寸和技术条件都有统统标准，有关计算数据都经过大量的系统实验标准，有关计算数据都经过大量的系统实验而有统而有统的图表，需要时可查阅有关的手册或资的图表，需要时可查阅有关的手册或资料。按标准制造的节流元件，不必经过单独标定料。按标准制造的节流元件，不必经过单独标定即可投入使用。即可投入使用。 iso5167(gb/t2624-93)规定：标准规定：标准节流装置中的节流元件为孔板、喷嘴和文丘里管；节流装置中的节流元件为孔板、喷嘴和文丘里管；取压方式为角接取压法、法兰取压法、径距取压取压方式为角接取压法、法兰取压法、径距取压法；适用条件为流体必须充满圆

12、管和节流装置，法；适用条件为流体必须充满圆管和节流装置，流体通过测量段的流动必须保持亚声速的、稳定流体通过测量段的流动必须保持亚声速的、稳定的或仅随时间缓慢变化的，流体必须是单相流体的或仅随时间缓慢变化的，流体必须是单相流体或者可以认为是单相流体；工艺管道公称直径在或者可以认为是单相流体；工艺管道公称直径在501000mm之间。之间。 v 1、标准节流元件、标准节流元件（1）标准孔板）标准孔板 块具有圆形开孔并与管道同心的圆形平板，如图块具有圆形开孔并与管道同心的圆形平板，如图3.3所示。逆流方向的所示。逆流方向的侧是侧是个具有锐利直角入口边缘个具有锐利直角入口边缘的圆柱部分，顺着流向的是的圆

13、柱部分，顺着流向的是段扩大的圆锥体。用于不同段扩大的圆锥体。用于不同管径的标准孔板，其结构形式基本上是几何相似的。孔板管径的标准孔板，其结构形式基本上是几何相似的。孔板对流体造成的压力损失较大，而且对流体造成的压力损失较大，而且般只适用于洁净流体般只适用于洁净流体介质的测量。标准规定，孔板上游端面介质的测量。标准规定，孔板上游端面a上任意两点的连上任意两点的连线与垂直于轴线的平面之间的斜度应小于线与垂直于轴线的平面之间的斜度应小于0.5%，下游平，下游平面面b平行于上游平面。必须在节流装置明显部位设有流向平行于上游平面。必须在节流装置明显部位设有流向标志，在安装后也应看到该标志，以保证孔板相对

14、于流动标志，在安装后也应看到该标志，以保证孔板相对于流动方向安装正确。孔板的开孔直径是重要的尺寸，应通过实方向安装正确。孔板的开孔直径是重要的尺寸，应通过实测得到，其值为圆周上等角距测量测得到，其值为圆周上等角距测量4个直径的平均值，且个直径的平均值，且单单测量值与平均值之差应小于士测量值与平均值之差应小于士0.05%。孔板的厚度。孔板的厚度e，节流孔厚度，按要求加工制作。，节流孔厚度，按要求加工制作。 v（2）标准喷嘴）标准喷嘴 有有isa1932喷嘴和长径喷嘴两种形式，如喷嘴和长径喷嘴两种形式，如图图3.4所示，是所示，是个以管道喉部开孔轴线为中心个以管道喉部开孔轴线为中心线的旋转对称体，

15、由两个圆弧曲面构成的入口收线的旋转对称体，由两个圆弧曲面构成的入口收缩部分及与之相接的圆筒形喉部所组成。标准喷缩部分及与之相接的圆筒形喉部所组成。标准喷嘴可用多种材质制造，可用于测量温度和压力较嘴可用多种材质制造，可用于测量温度和压力较高的蒸汽、气体和带有杂质的液体介质流量。标高的蒸汽、气体和带有杂质的液体介质流量。标准喷嘴的测量精度较孔板要高，加工难度大，价准喷嘴的测量精度较孔板要高，加工难度大，价格高，压力损失略小于孔板，要求工艺管径格高，压力损失略小于孔板，要求工艺管径 d不不超讨超讨500mm。 图图3.4 标准喷嘴结构图标准喷嘴结构图v（3）标准文丘里管）标准文丘里管 由入口圆筒段、

16、圆锥收缩段、圆筒形喉部、由入口圆筒段、圆锥收缩段、圆筒形喉部、圆锥扩散段组成，如图圆锥扩散段组成，如图3.5所示。压力损失较孔所示。压力损失较孔板和喷嘴都小得多，可测量有悬浮固体颗粒的液板和喷嘴都小得多，可测量有悬浮固体颗粒的液体，较适用于大流量气体流量的测量，但制造困体，较适用于大流量气体流量的测量，但制造困难，价格昂贵，不适用于难，价格昂贵，不适用于200mm以下管径的流以下管径的流量测量，工业应用较少。量测量，工业应用较少。图图3.5 标准文丘里管标准文丘里管v2 取压装置取压装置 由图由图3.2可知，取压位置不同，即使是使用可知，取压位置不同，即使是使用同同节流元件、在同节流元件、在同

17、流量下所得到的差压大小流量下所得到的差压大小也是不同的，故流量与差压之间的关系也将随之也是不同的，故流量与差压之间的关系也将随之变化。标准节流装置规定的取压方式有角接取压、变化。标准节流装置规定的取压方式有角接取压、法兰取压、径距取压三种，标准孔板取压装置如法兰取压、径距取压三种，标准孔板取压装置如图图3.6所示。所示。 图图3.6 标准孔板取压方式结构图标准孔板取压方式结构图v（l）角接取压）角接取压 最常用的最常用的种取压方式，取压点分别位于节种取压方式，取压点分别位于节流元件前后端面处，适用于孔板和喷嘴两种节流流元件前后端面处，适用于孔板和喷嘴两种节流装置。它又分为环室取压和单独钻孔取压

18、两种方装置。它又分为环室取压和单独钻孔取压两种方法。法。 环室取压是在孔板两侧的取压环的环状槽取环室取压是在孔板两侧的取压环的环状槽取出，紧贴节流元件两侧端面有出，紧贴节流元件两侧端面有道环形缝隙，流道环形缝隙，流体产生的静压经缝隙进入环室，起到体产生的静压经缝隙进入环室，起到个均衡管个均衡管内各个方向静压的作用，然后从引压孔取压力进内各个方向静压的作用，然后从引压孔取压力进行测量，如图行测量，如图 3 . 6 ( a ）上半部分所示。这种）上半部分所示。这种方法取压均匀，测量误差小，对直管段长度要求方法取压均匀，测量误差小，对直管段长度要求较短，但加工和安装复杂，较短，但加工和安装复杂，般用

19、于般用于400mm以以下管径的流量测量。下管径的流量测量。 单独钻孔取压是在紧靠节流元件两侧的两个单独钻孔取压是在紧靠节流元件两侧的两个夹紧环（或法兰）上钻孔，直接取出压力进行测夹紧环（或法兰）上钻孔，直接取出压力进行测量。如图量。如图 3. 6 ( a ）下半部分所示，取压孔轴）下半部分所示，取压孔轴线应尽可能与管道轴线垂直，与节流元件上、下线应尽可能与管道轴线垂直，与节流元件上、下端面形成的夹角允许小于或等于端面形成的夹角允许小于或等于 3度。度。般钻孔般钻孔的孔径在的孔径在 410mm 之间。这种方法常适用于之间。这种方法常适用于管径大于管径大于 200mm 的流量测量。的流量测量。v（

20、2）法兰取压）法兰取压 在距节流元件前、后端面各在距节流元件前、后端面各 1 英寸的位置上英寸的位置上钻孔取压，如图钻孔取压，如图 3 . 6 ( b ）所示。）所示。般要求在般要求在法兰上钻孔取压，上、下游取压孔直径法兰上钻孔取压，上、下游取压孔直径 d 相同，相同，应满足应满足, 般为般为 618mm。取压孔轴线与孔板。取压孔轴线与孔板前后端面之间的距离前后端面之间的距离x为（为（25.40.8) mm，且，且应与管道中心线垂直，此种取压方式仅适用于孔应与管道中心线垂直，此种取压方式仅适用于孔板。板。v（3）径距取压（）径距取压（d-d/2取压）取压） 在距节流元件前端面在距节流元件前端面

21、 d 、后端面、后端面 d / 2 处处的管道上钻孔取压，其他要求同法兰取压，可适的管道上钻孔取压，其他要求同法兰取压，可适用于孔板和喷嘴。用于孔板和喷嘴。 isa1932 喷嘴的取压方式只喷嘴的取压方式只有角接取压有角接取压种，长径喷嘴的取压方式仅种，长径喷嘴的取压方式仅d-d / 2取压取压种，取压装置如图种，取压装置如图 3 . 7 所示。所示。图图3.7 标准喷嘴取压方式结构图标准喷嘴取压方式结构图v3、测量管、测量管 标准节流装置的流量系数是在标准节流装置的流量系数是在定的条件下定的条件下通过试验取得的，因此，除对节流元件和取压装通过试验取得的，因此，除对节流元件和取压装置有严格的规

22、定外，对管道安装、使用条件也有置有严格的规定外，对管道安装、使用条件也有严格的规定，否则，引起的测量误差是难以估计严格的规定，否则，引起的测量误差是难以估计的。的。 （1）安装节流元件的管道应该是直的，截面）安装节流元件的管道应该是直的，截面为圆形。直线度用目测，在靠近节流元件为圆形。直线度用目测，在靠近节流元件 zd 范范围内的管径圆度应按标准检验。围内的管径圆度应按标准检验。 （2）管道内壁应该洁净，在上游）管道内壁应该洁净，在上游10d和下游和下游4d范围内，内表面均应符合粗糙度参数的规定。范围内，内表面均应符合粗糙度参数的规定。直管段管道内表面状况对测量精确度的影响往往直管段管道内表面

23、状况对测量精确度的影响往往被忽略了。对于新安装的管道应选用符合粗糙度被忽略了。对于新安装的管道应选用符合粗糙度要求的管道，否则应采取措施改进，如加涂层或要求的管道，否则应采取措施改进，如加涂层或进行机械加工。但是仪表长期使用后，由于测量进行机械加工。但是仪表长期使用后，由于测量介质对管道的腐蚀、黏结、结垢等作用，内表面介质对管道的腐蚀、黏结、结垢等作用，内表面可能发生改变，应定期检查进行清洗维护。可能发生改变，应定期检查进行清洗维护。 （3）节流元件前后要有足够长的直管段长度，）节流元件前后要有足够长的直管段长度，以使流体稳定流动。如果管道上有拐弯、分叉、以使流体稳定流动。如果管道上有拐弯、分

24、叉、汇合、闸门等阻流件，流束流过时会受到严重的汇合、闸门等阻流件，流束流过时会受到严重的扰动，之后要经过很长扰动，之后要经过很长段才会恢复平稳。根据段才会恢复平稳。根据阻流件的不同情况，必须在节流元件前后设置直阻流件的不同情况，必须在节流元件前后设置直管段。直管段长度与阻流件类型及值有关，越大，管段。直管段长度与阻流件类型及值有关，越大，所需直管段越长。所需直管段越长。般情况下上游侧直管段在般情况下上游侧直管段在 l0d50d 之间，下游侧直管段在之间，下游侧直管段在 5d8d 之之间。具体长度据可参阅标准节流装置设计与计算间。具体长度据可参阅标准节流装置设计与计算手册。手册。v3.1.3 非

25、标准节流装置 非标准节流装置常用于特殊环境和介质的流非标准节流装置常用于特殊环境和介质的流量测量。非标准节流装置现场应用的不断拓展必量测量。非标准节流装置现场应用的不断拓展必然会提出标准化的要求，今后较为成熟的非标准然会提出标准化的要求，今后较为成熟的非标准节流装置会晋升为标准节流装置。根据应用环境节流装置会晋升为标准节流装置。根据应用环境与特点，非标准节流装置大致有以下与特点，非标准节流装置大致有以下些种类。些种类。 （l）低雷诺数节流装置：）低雷诺数节流装置： 1 / 4 圆孔板、锥形圆孔板、锥形入口孔板、双重孔板、半圆孔板等。入口孔板、双重孔板、半圆孔板等。 （2）脏污介质用节流装置：圆

26、缺孔板、偏心孔）脏污介质用节流装置：圆缺孔板、偏心孔板、环状孔板、楔形孔板、弯管等；板、环状孔板、楔形孔板、弯管等； （3）低压损用节流装置：洛斯管、道尔管等；）低压损用节流装置：洛斯管、道尔管等； （4）宽流量范围节流装置：线性孔板；）宽流量范围节流装置：线性孔板； （5）层流流量计节流元件：毛细管；）层流流量计节流元件：毛细管； （6）临界流节流装置：声速文丘里里喷嘴等。）临界流节流装置：声速文丘里里喷嘴等。部分非标准节流装置如图部分非标准节流装置如图3.8所示。所示。 图图 3 . 8 非标准节流装置结构图非标准节流装置结构图 （a） 1 / 4 圆孔板：入口截面由半径为圆孔板：入口截面

27、由半径为r的的 1 / 4 圆及喷嘴出口组成。圆及喷嘴出口组成。 （b）圆缺孔板：其开孔为圆的）圆缺孔板：其开孔为圆的部分（圆缺部部分（圆缺部分）。分）。 （c）偏心孔板：开孔是偏心圆，与管道相切。）偏心孔板：开孔是偏心圆，与管道相切。 （d）楔形孔板：其检测件为）楔形孔板：其检测件为v形，节流元件上、形，节流元件上、下游无滞流区，不会使管道堵塞。下游无滞流区，不会使管道堵塞。 （e）线性孔板：纺锤形活塞在差压和弹簧力的作）线性孔板：纺锤形活塞在差压和弹簧力的作用下来回移动，其孔隙面积随流量大小自动变化，用下来回移动，其孔隙面积随流量大小自动变化，输出信号与流量成线性关系。输出信号与流量成线性

28、关系。 （f）环形孔板：中心轴管将上、下游压力传出，）环形孔板：中心轴管将上、下游压力传出，优点是既能疏泄管道底部的较重物质，又能使管道优点是既能疏泄管道底部的较重物质，又能使管道中气体或蒸汽沿管道顶部通过。中气体或蒸汽沿管道顶部通过。 （g）道尔管：由）道尔管：由 40度入口锥角和度入口锥角和15度扩散管组度扩散管组成，喉部为圆筒形。道尔管产生的差压比经典文丘成，喉部为圆筒形。道尔管产生的差压比经典文丘里管大，在高差压下却有低的压损。里管大，在高差压下却有低的压损。 （h）弯管：利用管道弯头做检测件，无附加压）弯管：利用管道弯头做检测件，无附加压损，安装方便。损，安装方便。 天然气输气管路计

29、量流程中常用的可换孔板天然气输气管路计量流程中常用的可换孔板节流装置，为断流取出型可换孔板节流装置，如节流装置，为断流取出型可换孔板节流装置，如图图3.9所示。在需要检查孔板或更换孔板时，可所示。在需要检查孔板或更换孔板时，可无须拆开管道，只要将上、下游阀门关闭，泄压无须拆开管道，只要将上、下游阀门关闭，泄压后就可打开上盖，取出孔板及密封件予以检查或后就可打开上盖，取出孔板及密封件予以检查或更换。装置中所用孔板更换。装置中所用孔板般是标准孔板。般是标准孔板。 图图 3 . 9 可换孔板节流装置图可换孔板节流装置图3.1.4差压式流量计的安装及应用 般差压仪表均可作为差压式流量计中的差般差压仪表

30、均可作为差压式流量计中的差压计使用。目前工业生产中大多数采用差压变送压计使用。目前工业生产中大多数采用差压变送器，它可将压差转换为标准信号。器，它可将压差转换为标准信号。 体式差压流量计，将节流装置、引压管、体式差压流量计，将节流装置、引压管、三阀组、差压变送器直接组装成三阀组、差压变送器直接组装成体，省去了引体，省去了引压管线，现场安装简单方便，可有效减小安装失压管线，现场安装简单方便，可有效减小安装失误带来的误差。有的仪表将温度、压力变送器整误带来的误差。有的仪表将温度、压力变送器整合到合到起，可以测量孔板前的流体压力、温度，起，可以测量孔板前的流体压力、温度，实现温度压力补偿；可以显示瞬

31、时流量、累积流实现温度压力补偿；可以显示瞬时流量、累积流量，直接指示流体的质量流量。量，直接指示流体的质量流量。体式孔板流量体式孔板流量计如图计如图3.10所示。所示。 必须引起注意的是，差压式流量计不仅需要必须引起注意的是，差压式流量计不仅需要合理的选型、准确的设计和精密的加工制造，更合理的选型、准确的设计和精密的加工制造，更要注意正确的安装与维护，满足要求的使用条件，要注意正确的安装与维护，满足要求的使用条件，才能保证流量计有较高的测量精度。差压式流量才能保证流量计有较高的测量精度。差压式流量计如果设计、安装、使用等各环节均符合规定的计如果设计、安装、使用等各环节均符合规定的技术要求，则其

32、测量误差应在技术要求，则其测量误差应在 1% 2%范围范围以内。然而在实际工作中，往往由于安装质量、以内。然而在实际工作中，往往由于安装质量、使用条件等造成附加误差，使得实际测量误差远使用条件等造成附加误差，使得实际测量误差远远超出此范围，因此正确安装和使用是保证其测远超出此范围，因此正确安装和使用是保证其测量精度的重要因素。量精度的重要因素。v 1 差压式流量计的安装差压式流量计的安装 （1）应保证节流元件前端面与管道轴线垂直，不垂直度）应保证节流元件前端面与管道轴线垂直，不垂直度不得超过。不得超过。 （2）应保证节流元件的开孔与管道同心，不同心度不得）应保证节流元件的开孔与管道同心，不同心

33、度不得超过。超过。 （3）节流元件与法兰、夹紧环之间的密封垫片，在夹紧）节流元件与法兰、夹紧环之间的密封垫片，在夹紧后不得突入管道内壁。后不得突入管道内壁。 （4）节流元件的安装方向不得装反，节流元件前后常以）节流元件的安装方向不得装反，节流元件前后常以“+”、“”标记。装反后虽然也有差压值，但其误差无法标记。装反后虽然也有差压值，但其误差无法估估算。算。 （5）节流装置前后应保证要求长度的直管段。直管段长）节流装置前后应保证要求长度的直管段。直管段长度应根据现场情况，按国家标准规定确定最小直管段长度。度应根据现场情况，按国家标准规定确定最小直管段长度。 （6）引压管路应按最短距离敷设，）引压

34、管路应按最短距离敷设，般总长度不超过般总长度不超过 50m ，最好，最好在在16m以内。管径不得小于以内。管径不得小于6mm ，般为般为 1018mm 。 （7）取压位置对不同检测介质有不同的要求。测量液体时，取压点在）取压位置对不同检测介质有不同的要求。测量液体时，取压点在节流装置中心水平线下方；测量气体时，取压点在节流装置上方；测量节流装置中心水平线下方；测量气体时，取压点在节流装置上方；测量蒸汽时，取压点在节流装置的中心水平位置引出。蒸汽时，取压点在节流装置的中心水平位置引出。 （8）引压管沿水平方向敷设时，应有大于）引压管沿水平方向敷设时，应有大于 1：10 的倾斜度，以便能的倾斜度，

35、以便能排出气体（对液体介质）或凝液（对气体介质）。排出气体（对液体介质）或凝液（对气体介质）。 （9）引压管应带有切断阀、排污阀、集气器、集液器、凝液器等必要）引压管应带有切断阀、排污阀、集气器、集液器、凝液器等必要的附件，以备与被测管路隔离进行维修和冲洗排污之用。测量液体、气的附件，以备与被测管路隔离进行维修和冲洗排污之用。测量液体、气体及蒸汽介质时，常用的安装方案如图体及蒸汽介质时，常用的安装方案如图 3.11图图 3.13 所示。如被测所示。如被测介质有腐蚀性时应在引压管上加隔离罐，如图介质有腐蚀性时应在引压管上加隔离罐，如图 3.14 所示。所示。 （10）如果引压管路中介质有凝固或冻

36、结的可能，则应沿引压管路进）如果引压管路中介质有凝固或冻结的可能，则应沿引压管路进行保温或增加拌热。行保温或增加拌热。1差压变送器；2三阀组；3引压管；4节流装置 图图3.10 体式差压流量计实物图体式差压流量计实物图1节流装置；2引压管路；3放空阀；4三阀组；5差压变送器；6储气器；7 切断阀 图图3.11 测量液体流量时的连接图测量液体流量时的连接图1节流装置；2引压管路；3差压变送器；4储液器；5排放阀；6三阀组；7 切断阀 图图3.12 测量气体流量时的连接图测量气体流量时的连接图1节流装置；2凝液器；3引压管路；4排放阀；5差压变送器；6三阀组；7切断阀 图图3.13 测量蒸汽流量时

37、的连接图测量蒸汽流量时的连接图1节流装置；2隔离器；3三阀组；4差压变送器；5切断阀图图3.14 测量有腐蚀性液体时的连接图测量有腐蚀性液体时的连接图v2 差压式流量计的应用（维护方面）差压式流量计的应用（维护方面） 差压式流量计具有结构简单、工作可靠、使差压式流量计具有结构简单、工作可靠、使用寿命长、适应性强、测量范围广的特点，适用用寿命长、适应性强、测量范围广的特点，适用于于 501000mm 管径的流体测量。采用标准管径的流体测量。采用标准节流装置只要严格遵循加工安装要求，不需单独节流装置只要严格遵循加工安装要求，不需单独标定，即可达到规定精度。不足之处是测量精度标定，即可达到规定精度。

38、不足之处是测量精度不高，测量范围较窄（量程比不高，测量范围较窄（量程比 3：l4：l ) , 要要求直管段长，压力损失较大，刻度为非线性，某求直管段长，压力损失较大，刻度为非线性，某些情况下（如测量高豁度或有腐蚀性介质等）使些情况下（如测量高豁度或有腐蚀性介质等）使用维护工作量较大。用维护工作量较大。 流量计应用不当，容易造成测量误差，使用时流量计应用不当，容易造成测量误差，使用时应注意以下问题。应注意以下问题。 （1）应考虑流量计的使用范围，如角接取压孔）应考虑流量计的使用范围，如角接取压孔板。板。 （2）被测流体的实际工作状态（温度、压力）被测流体的实际工作状态（温度、压力）和流体的性质（

39、重度、黏度、雷诺数等）应与设计和流体的性质（重度、黏度、雷诺数等）应与设计时时致，否则会造成实际流量值与指示流量值之间致，否则会造成实际流量值与指示流量值之间的误差。欲消除此误差，必须按新的工艺条件重新的误差。欲消除此误差，必须按新的工艺条件重新进行设计计算，或者将所测的数值加以必要的修正。进行设计计算，或者将所测的数值加以必要的修正。 （3）在使用中，要保持节流装置的清洁，如在节流装置）在使用中，要保持节流装置的清洁，如在节流装置处有沉淀、结焦、堵塞等现象，会改变流体的流动状态，引处有沉淀、结焦、堵塞等现象，会改变流体的流动状态，引起较大的测量误差，必须及时清洗。起较大的测量误差，必须及时清

40、洗。 （4）节流装置由于受流体的化学腐蚀或被流体中的固体）节流装置由于受流体的化学腐蚀或被流体中的固体颗粒磨损，造成节流元件形状和尺寸的变化。尤其是孔板，颗粒磨损，造成节流元件形状和尺寸的变化。尤其是孔板，它的入口边缘会由于磨损和腐蚀而变钝，这样，在相同的流它的入口边缘会由于磨损和腐蚀而变钝，这样，在相同的流量下，所产生的压差会变小，从而引起仪表示值偏低。故应量下，所产生的压差会变小，从而引起仪表示值偏低。故应注意检查，必要时应换用新的孔板。注意检查，必要时应换用新的孔板。 （5）引压管路接至差压计之前，必须安装三阀组，如图）引压管路接至差压计之前，必须安装三阀组，如图 3.11图图 3 .1

41、4 所示，以便差压计的回零检查及引压管路所示，以便差压计的回零检查及引压管路冲洗排污之用。其中接高压侧（左）的叫正压阀，接低压侧冲洗排污之用。其中接高压侧（左）的叫正压阀，接低压侧（右）的叫负压阀，中间的阀叫平衡阀。（右）的叫负压阀，中间的阀叫平衡阀。般三个阀做成般三个阀做成体，便于安装。体，便于安装。 对于带有凝液器（如图对于带有凝液器（如图 3.13 所示）或隔离所示）或隔离器（如图器（如图 3.14 所示）的测量管路，不可有正阀、所示）的测量管路，不可有正阀、负压阀和平衡阀三阀同时打开的状态，即使时间负压阀和平衡阀三阀同时打开的状态，即使时间很短也是不允许的，否则凝结水或隔离液将会流很短

42、也是不允许的，否则凝结水或隔离液将会流失，需重新充灌才可使用。三阀组的起动顺序是：失，需重新充灌才可使用。三阀组的起动顺序是：打开正压阀关闭平衡阀打开负压阀；停运的顺序打开正压阀关闭平衡阀打开负压阀；停运的顺序是：关闭负压阀关闭正压阀打开平衡阀。是：关闭负压阀关闭正压阀打开平衡阀。3.2 质量流量计质量流量计 目前在油田、化工和炼油生产过程中所用的目前在油田、化工和炼油生产过程中所用的流量仪表，所能直接测得的多是体积流量。但是，流量仪表，所能直接测得的多是体积流量。但是，在工业生产中，在进行产量计量交接、经济核算在工业生产中，在进行产量计量交接、经济核算和产品储存时需要直接测量介质的质量，而不

43、是和产品储存时需要直接测量介质的质量，而不是体积。因此能够用来直接测量质量流量的流量计体积。因此能够用来直接测量质量流量的流量计在近些年得到了迅速发展。在近些年得到了迅速发展。3.2.1 质量流量计的类型质量流量计的类型质量流量计可分为如下两大类质量流量计可分为如下两大类 v1 、直接式质量流量计、直接式质量流量计v2、间接式质量流量计、间接式质量流量计1 、直接式质量流量计、直接式质量流量计 直接式质量流量计是指其输出信号能直接反直接式质量流量计是指其输出信号能直接反映流体的质量流量。直接式质量流量计又可分为映流体的质量流量。直接式质量流量计又可分为差压式、科里奥利式和热式等几种，而其中真正

44、差压式、科里奥利式和热式等几种，而其中真正商品化的只有科里奥利质量流量计和热式质量流商品化的只有科里奥利质量流量计和热式质量流量计两种，由于其在测量质量流量方面具有高准量计两种，由于其在测量质量流量方面具有高准确度、高重复性和高稳定性的特点，在工业上得确度、高重复性和高稳定性的特点，在工业上得到了广泛应用本节将重点介绍科里奥利质量流量到了广泛应用本节将重点介绍科里奥利质量流量计。计。 2、间接式质量流量计、间接式质量流量计 间接式质量流量计是一种综合测量方法，由间接式质量流量计是一种综合测量方法，由多种仪表组成质量流量测量系统。间接式质量流多种仪表组成质量流量测量系统。间接式质量流量计又可分为

45、组合式和温度压力补偿式两类。量计又可分为组合式和温度压力补偿式两类。 （l ）组合式。）组合式。 （2）温度压力补偿式。）温度压力补偿式。 （1）组合式。又称推导式质量流量计，可同）组合式。又称推导式质量流量计，可同时检测流体介质的体积流量值和密度时检测流体介质的体积流量值和密度, 或与密度或与密度有关的参数，然后通过运算单元计算出介质的质有关的参数，然后通过运算单元计算出介质的质量流量信号输出。量流量信号输出。 （2）温度压力补偿式。同时检测流体介质的）温度压力补偿式。同时检测流体介质的体积流量和温度、压力值，再根据介质密度与温体积流量和温度、压力值，再根据介质密度与温度、压力的关系，由运算

46、单元计算得到该状态下度、压力的关系，由运算单元计算得到该状态下介质的密度值，最后计算得到介质的质量流量值介质的密度值，最后计算得到介质的质量流量值输出。输出。3.2.2热式质量流量计热式质量流量计 热式质量流量计利用流动中的流体与热源之热式质量流量计利用流动中的流体与热源之间的热交换与质量流量有关的原理测量质量流量，间的热交换与质量流量有关的原理测量质量流量，当前主要用于测量气体的质量流量。热式质量流当前主要用于测量气体的质量流量。热式质量流量计具有无可动部件、压力损失低、精度高、可量计具有无可动部件、压力损失低、精度高、可用于极低气体流量监测和控制等特点。用于极低气体流量监测和控制等特点。

47、热式质量流量计主要有以卜四种：托马斯流热式质量流量计主要有以卜四种：托马斯流量计、热分布式、浸入式、边界层流量计。量计、热分布式、浸入式、边界层流量计。1、托马斯热式质量流量计、托马斯热式质量流量计图图 3. 15托马斯流量计原理图托马斯流量计原理图 2、热分布式质量流量计、热分布式质量流量计 热分布式质量流量计属于非接触式流量计。热分布式质量流量计属于非接触式流量计。如图如图3.16所示，在小口径薄壁测量管的外壁上，所示，在小口径薄壁测量管的外壁上，对称绕制两个兼作加热元件和测温元件的电阻线对称绕制两个兼作加热元件和测温元件的电阻线圈，并与另外两个电阻组成一直流电桥，由恒流圈，并与另外两个电

48、阻组成一直流电桥，由恒流源供给恒定热量。热分布式质量流量计工作在如源供给恒定热量。热分布式质量流量计工作在如图图3. 15( b）所示曲线的前半段，被测流体质量）所示曲线的前半段，被测流体质量流量与测量管中上、下游电阻线圈的温差流量与测量管中上、下游电阻线圈的温差 t 成正比。低流速、微小流量是热分布式流量计工成正比。低流速、微小流量是热分布式流量计工作的前提条件作的前提条件 图图 3 . 16 热分布式质量流量计热分布式质量流量计3、浸入型热式质量流量计、浸入型热式质量流量计 如图如图3.17所示，浸入型热式质量流量计的所示，浸入型热式质量流量计的加热器和温度探头都浸入到被测流体中，但结构加

49、热器和温度探头都浸入到被测流体中，但结构上采用不锈钢套管保护，使加热元件和测温元件上采用不锈钢套管保护，使加热元件和测温元件并不跟流体直接接触。传感探头由一个流速传感并不跟流体直接接触。传感探头由一个流速传感器和一个温度传感器组成。两种传感器均为铂热器和一个温度传感器组成。两种传感器均为铂热电阻，但流速传感器电阻丝粗、电阻以便通入较电阻，但流速传感器电阻丝粗、电阻以便通入较大加热电流。大加热电流。图图 3. 17 浸入型热式质量流量计结构图浸入型热式质量流量计结构图3.2.3科氏力质量流量计 科里奥利质量流量计是目前发展较快和应用科里奥利质量流量计是目前发展较快和应用较广的一种质量流量计，是利

50、用与质量流量成正较广的一种质量流量计，是利用与质量流量成正比的科里奥利力这一原理制成的一种直接式质量比的科里奥利力这一原理制成的一种直接式质量流量仪表。流量仪表。1、科氏力流量计的测量原理、科氏力流量计的测量原理 不断旋转的管子不能用于实际测量，目前科不断旋转的管子不能用于实际测量，目前科氏力流量计均是使测量管道在一小段圆弧内做反氏力流量计均是使测量管道在一小段圆弧内做反复摆动，即由双向振动替代单向转动，连接管在复摆动，即由双向振动替代单向转动，连接管在没有流量时为平行振动，有流量时就变成反复扭没有流量时为平行振动，有流量时就变成反复扭动。利用科氏力构成的质量流量计有直管、弯曲动。利用科氏力构

51、成的质量流量计有直管、弯曲管、单管、双管等多种形式。以单管、单管、双管等多种形式。以单u形管结构为形管结构为例，如图例，如图 3 .18所示，分析它的工作原理。所示，分析它的工作原理。图图 3.18 u形管科生奥利力作用原理图形管科生奥利力作用原理图3、科氏力质量流量计的结构类型、科氏力质量流量计的结构类型 科氏力质量流量计由检测器和转换器两部分组科氏力质量流量计由检测器和转换器两部分组成。成。 检测器用以激励检测元件检测器用以激励检测元件测量管的振动，测量管的振动，并将测量管的变形转换为电信号输出。检测器内安并将测量管的变形转换为电信号输出。检测器内安装两端固定的测量管，测量管中部设置电磁驱

52、动线装两端固定的测量管，测量管中部设置电磁驱动线圈，驱动测量管反复振动，使测量管产生扭曲变圈，驱动测量管反复振动，使测量管产生扭曲变形，通过光电或电磁传感器将测量管的变形量（或形，通过光电或电磁传感器将测量管的变形量（或相位差）转变为电信号。转换器把来自传感器的电相位差）转变为电信号。转换器把来自传感器的电信号进行变换、放大后输出与质量流量成正比的令信号进行变换、放大后输出与质量流量成正比的令420ma 标准信号、频率脉冲信号或数字信标准信号、频率脉冲信号或数字信号，以显示质量流量。号，以显示质量流量。 科氏力质量流量计的类型取决于测量管的形状：除了科氏力质量流量计的类型取决于测量管的形状：除

53、了 u 形管以外，现在已开发的测量管向直管、形、形管以外，现在已开发的测量管向直管、形、 b 形、形、 s 形、形、 j 形、圆环形等多种。形、圆环形等多种。 （l）直管质量流量计。单直管质量流量计如图）直管质量流量计。单直管质量流量计如图 3.19所示。管中无流体流动时，电磁驱动器使管子振动，所示。管中无流体流动时，电磁驱动器使管子振动， a 、b 两对称点受力相等，运动速度相同，如图（两对称点受力相等，运动速度相同，如图（b）中虚线）中虚线所示。当测量管中有流体流动时，若管子向上振动，则入所示。当测量管中有流体流动时，若管子向上振动，则入口侧流体切向速度逐渐增加流体产生向下的科氏力，使口侧

54、流体切向速度逐渐增加流体产生向下的科氏力，使管子向上的运动速度减慢：而出口侧流体切向速度逐渐减管子向上的运动速度减慢：而出口侧流体切向速度逐渐减小，管子受到流体向上的科氏力作用，向上运动速度加快。小，管子受到流体向上的科氏力作用，向上运动速度加快。结果两个方向相反的科氏力使管子产生了不对称的变形，结果两个方向相反的科氏力使管子产生了不对称的变形，如图（如图（b）中实线所示。）中实线所示。 a 、 b 两点处的相位差即与流两点处的相位差即与流体的质量流量成正比。体的质量流量成正比。图图3.19 单直管质量流量计外形及原理示意图单直管质量流量计外形及原理示意图 双直管质量流量计的检测器是由两个完全

55、对双直管质量流量计的检测器是由两个完全对称的测量管焊接在连管器上构成的，电磁驱动器称的测量管焊接在连管器上构成的，电磁驱动器安放在两管之间。相对单直管来说，双直管可减安放在两管之间。相对单直管来说，双直管可减少压力损失，增大传感器信号灵敏度。少压力损失，增大传感器信号灵敏度。 （2） u 形管质量流量计。单形管质量流量计。单 u 形管检测器形管检测器结构如图结构如图 3 . 20 ( a ）所示，双）所示，双 u 形管检测器形管检测器结构如图结构如图 3. 20 ( b ）所示，都是由测量管、驱）所示，都是由测量管、驱动器和传感器三部分组成。相对单管型来说，双动器和传感器三部分组成。相对单管型

56、来说，双管型的检测信号有所放大，流通能力也有所提高。管型的检测信号有所放大，流通能力也有所提高。l外壳；2电磁驱动器；3电磁传感器；4 u 形管；5 主管 图图 3. 20 u 形管质量流量计结构图形管质量流量计结构图 （3）其他形式的质量流量计。除直管以外其）其他形式的质量流量计。除直管以外其他形式的测量管如贝形、他形式的测量管如贝形、 b 形、形、 s 形、形、 j 形、形、圆环形等测量管，只是为了同别的公司有所区别，圆环形等测量管，只是为了同别的公司有所区别，回避其他公司的专利保护而设计的，不回避其他公司的专利保护而设计的，不定有什定有什么特别的优点。常见测量管的形状如图么特别的优点。常

57、见测量管的形状如图3.21所示，所示，其驱动装置、变形原理、信号检测与其驱动装置、变形原理、信号检测与 u 形管基本形管基本相同，这里就不相同，这里就不介绍了。介绍了。图图3.21 测量管类型测量管类型4 、质量流量计的特点、质量流量计的特点 科氏力质量流量计是一种新型的流量测量仪科氏力质量流量计是一种新型的流量测量仪表，其开发始于表，其开发始于 20 世纪世纪 50 年代初，但直到年代初，但直到 70 年代中期，才由美国高准（年代中期，才由美国高准（ mierom0tion ）公司首先推向市场。虽然开发成功的时间不长，公司首先推向市场。虽然开发成功的时间不长，但却获得了很大发展，这是由于测量

58、原理的先进但却获得了很大发展，这是由于测量原理的先进性决定了这种科氏力质量流量计具有很大的优越性决定了这种科氏力质量流量计具有很大的优越性，表现在以下几个方面。性，表现在以下几个方面。 （l）能够直接测量质量流量，仪表的测量精度）能够直接测量质量流量，仪表的测量精度高，可达到高，可达到0.2级从理论上讲，精度只同测量管级从理论上讲，精度只同测量管的几何形状和测量系统的振荡特性有关，与被测的几何形状和测量系统的振荡特性有关，与被测介质的温度、压力、密度、黏度、电导率等无关。介质的温度、压力、密度、黏度、电导率等无关。 （2）可测量一般介质、含有固形物的浆液，）可测量一般介质、含有固形物的浆液，以

59、及含有微量气体的液体，中高压气体，尤其适以及含有微量气体的液体，中高压气体，尤其适合测量高黏度甚至难以流动的液体。合测量高黏度甚至难以流动的液体。 （3）不受管内流动状态的影响，对上游侧流体）不受管内流动状态的影响，对上游侧流体的流速分布也不敏感，因而安装时仪表对上、下游的流速分布也不敏感，因而安装时仪表对上、下游直管段无要求。直管段无要求。 （4）测量管虽有微小振动，但可视做非活动）测量管虽有微小振动，但可视做非活动件，可靠性高。测量管易于维护和清洗。件，可靠性高。测量管易于维护和清洗。 （5）流量范围宽，量程比可达）流量范围宽，量程比可达 10 ：l 到到 50 ：l ，有的高达，有的高达

60、 100：l 。 （6）可做多参数测量，在测量质量流量的同）可做多参数测量，在测量质量流量的同时，还可获得流体的密度信号，可由质量流量和流时，还可获得流体的密度信号，可由质量流量和流体密度计算测量双组分溶液的浓度。体密度计算测量双组分溶液的浓度。该流量计的主要不足是有以下几点。该流量计的主要不足是有以下几点。（l）零点不稳定容易发生零点漂移。）零点不稳定容易发生零点漂移。 （2）对外界振动干扰较为敏感。）对外界振动干扰较为敏感。 （3）不能用于测量低密度介质，如低压气体。）不能用于测量低密度介质，如低压气体。（4）有较大的体积和重量，压力损失也较大。）有较大的体积和重量，压力损失也较大。 （5