学员计量装置培训文件

1、1.1. 差压式流量计差压式流量计2.2. 涡街流量计涡街流量计3.3. 插入式流量计插入式流量计4.4. 电磁流量计电磁流量计5.5. 容积式流量计容积式流量计6.6. 热式流量计热式流量计7.7. 科氏力质量流量计科氏力质量流量计8.8. 超声流量计超声流量计 差压式流量计差压式流量计 优异的稳定性、可靠性和抗振动能力；优异的稳定性、可靠性和抗振动能力； 对高温、高压、低静压、低流速、低密度流体对高温、高压、低静压、低流速、低密度流体 的适应性；的适应性； 口径从小到大，系列齐全；口径从小到大，系列齐全； 变更量程方便；变更量程方便； 只要按照标准设计、制造、安装和使用，无需只要按照标准设

2、计、制造、安装和使用，无需 实流标定就能获得规定的准确度，因而为用实流标定就能获得规定的准确度，因而为用 户带来方便。户带来方便。（2 2）非标差压式流量计）非标差压式流量计 低雷诺数用：低雷诺数用：1/41/4圆孔板，锥形入口孔板，圆孔板，锥形入口孔板， 双重孔板，双斜孔板，半圆孔板等；双重孔板，双斜孔板，半圆孔板等； 脏污介质用：圆缺孔板，偏心孔板，环状脏污介质用：圆缺孔板，偏心孔板，环状 孔板，楔形孔板，弯管节流件等；孔板，楔形孔板，弯管节流件等； 低压损用：罗洛斯管，道尔管，道尔孔板，低压损用：罗洛斯管，道尔管，道尔孔板， 双重文丘里喷嘴，通用文丘里管，双重文丘里喷嘴，通用文丘里管，V

3、asyVasy管等；管等； 小管径用：整体（内藏）孔板；小管径用：整体（内藏）孔板； 端头节流装置：端头孔板，端头喷嘴，端头节流装置：端头孔板，端头喷嘴，BordaBorda 管等；管等； 毛细管节流件：层流流量计；毛细管节流件：层流流量计； 临界流节流装置：音速文丘里喷嘴；临界流节流装置：音速文丘里喷嘴； 流道式，多孔节流装置，机翼式流道式，多孔节流装置，机翼式 插入式差压流量计插入式差压流量计: :圆形截面检测杆；棱圆形截面检测杆；棱形截面检测杆；形截面检测杆；T T形截面检测杆；弹头形形截面检测杆；弹头形截面检测杆。截面检测杆。 标准节流装置：标准节流装置： 只要按照标准设计、制造、安装

4、和使用，只要按照标准设计、制造、安装和使用，无须实流标定就能获得规定的准确度。所无须实流标定就能获得规定的准确度。所以标准节流装只须几何检验法检验。以标准节流装只须几何检验法检验。 非标节流装置非标节流装置 必须经实流标定才能保证准确度。必须经实流标定才能保证准确度。 差差 压压 式式 流流 量量 计计 有有 相关的相关的 标标 准准1. GBT 2624-2006 用安装在圆形截面管道中的差用安装在圆形截面管道中的差 压装置测量满管流体流量（等同翻译压装置测量满管流体流量（等同翻译ISO5167 ：2003）2. GBT 21188-2007 用临界流文丘里喷嘴测量气用临界流文丘里喷嘴测量气

5、 体流量（等同翻译体流量（等同翻译 ISO 9300：2005）3. GBT 21446 用标准孔板流量计测量天然气流量用标准孔板流量计测量天然气流量4. JBT 2274-91 流量显示仪表流量显示仪表 5. JJG 640 差压式流量计检定规程差压式流量计检定规程 6. JJG 1003-2005 流量积算仪检定规程流量积算仪检定规程 1. 差压式流量计基本关系式差压式流量计基本关系式1214241pdCqm 式中式中 qm 质量流量，质量流量，kg / s； C 流出系数；流出系数； 直径比，直径比，= d / D； D 管道内径，管道内径，m； 1 节流件正端取压口平面上的可膨胀性系数

6、；节流件正端取压口平面上的可膨胀性系数； d 工作条件下节流件的开孔直径，工作条件下节流件的开孔直径，m； p 差压，差压，Pa； 1 节流件正端取压口平面上的流体密度，节流件正端取压口平面上的流体密度，kg / m3。 流出系数流出系数C的的R/G公式：公式：7 . 0682)Re/10(000521. 0216. 00261. 05961. 0DC)1/()11. 01)(123. 0080. 0043. 0(4417110AeeLL3 . 065 . 3)Re/10()0063. 00188. 0(DA3 . 11 . 122)8 . 0(031. 0MM当当D71.12mm时，应加以下

7、一项：时，应加以下一项：)4 .25/8 . 2)(75. 0(011. 0D如按全部数据库计算，当如按全部数据库计算，当ReD4000时：时：R/G公式的标准偏差公式的标准偏差0.259%；R/G公式的标准偏差公式的标准偏差=0.245%如在如在Stolz公式所包括的范围内比较：公式所包括的范围内比较： 当试验流体为不可压缩流体时，当试验流体为不可压缩流体时，1 1=1=1m1241qP2d41cm124qP2d41c对于角接和对于角接和D DD/2D/2（径距）取压的孔板：（径距）取压的孔板：d12.5mm； 50mmD1000mm； 0.10.75；对于对于0.10. 5时时；ReD40

8、00；对于对于0.5的孔板的孔板；ReD160002对于法兰取压的孔板对于法兰取压的孔板：d12.5mm； 50mmD1000mm； 0.10.75； ReD5000和和ReD 1702D； 式中式中D的单位是的单位是mm。 当管径当管径D150mm时，必须计算孔板上游管道的相对粗时，必须计算孔板上游管道的相对粗糙度糙度Ra/D，该，该Ra/D值在上游值在上游10D的长度范围内都应满足下表的长度范围内都应满足下表（104Ra/D的最大值）的要求（此粗糙度要求与孔板配件和的最大值）的要求（此粗糙度要求与孔板配件和上游管道有关。对孔板下游管道粗糙度无要求）。上游管道有关。对孔板下游管道粗糙度无要求

9、）。 标标 准准 孔孔 板板 的的 使使 用用 条条 件件 4 对孔板上下游所要求的最小直管段长度提出全新及更对孔板上下游所要求的最小直管段长度提出全新及更长的要求长的要求Ra为偏离被测轮廓平均线的算术平均偏差。为偏离被测轮廓平均线的算术平均偏差。/KRa式中：式中：K为等效绝对粗糙度，以长度单位表示。为等效绝对粗糙度，以长度单位表示。ReD10431041053105106310610731071080.201515151515151515150.301515151515151514130.401515107.24.13.53.53.12.70.50117.74.93.31.61.31.31

10、.10.90.605.64.02.51.60.70.60.60.50.40.654.23.01.91.20.60.40.40.30.3当管径当管径D大于或等于大于或等于150mm时，在以下不同时，在以下不同情况下，情况下， 应满足以下的粗糙度应满足以下的粗糙度Ra的要求：的要求：当当0.6并且并且ReD5107时，时， 1mRa6m；当当0.6并且并且ReD1.5107时，时， 1.5mRa6m。式中：式中：C 流出系数流出系数; ; 直径比，直径比，= dD； d 喉部内径，喉部内径，m； D 管道内径，管道内径，m； ReD 与与D有关的雷诺数。有关的雷诺数。1.15D615. 421 .

11、 4)Re100033. 000175. 02262. 09900. 0C）（0.5D65 . 0)Re1000653. 09965. 0C（长长 径径 喷喷 嘴嘴 的的 流流 出出 系系 数数式中：式中：C 流出系数流出系数; ; 直径比，直径比，= dD； d 喉部内径，喉部内径，m； D 管道内径，管道内径，m； ReD 与与D有关的雷诺数。有关的雷诺数。式中式中 ： 流量系数；流量系数； C 流出系数；流出系数； 渐近系数；渐近系数； 直径比。直径比。 在流量计中，都有一个流量系数，它是描述流量计输在流量计中，都有一个流量系数，它是描述流量计输出与输入关系的一个术语。出与输入关系的一个

12、术语。 在标准差压式流量计中，流量系数为在标准差压式流量计中，流量系数为121m4P2d4q1c41 流出系数的定义及流出系数的定义及与流出系数的关系与流出系数的关系q q在在0-100% 0-100% 范围内变化时，范围内变化时， ReReD D变化幅值很变化幅值很大，大，所以所以 C C有明显变化有明显变化例例 ： ReReD D= = 时，时，C =0.6043C =0.6043 ReReD D = = 时，时，C =0.6080C =0.6080 这就意味着百分率流量越小，示值偏低越严这就意味着百分率流量越小，示值偏低越严重。重。 标准差压装置输出的差压等于正端取压口压力标准差压装置输

13、出的差压等于正端取压口压力P1P1与负与负端取压口压力端取压口压力P2P2之差。由于差压从管壁取出，所以受磁场之差。由于差压从管壁取出，所以受磁场影响。影响。 ReD大时，管壁取压得到的流速与管道大时，管壁取压得到的流速与管道 内平均流速很接近。内平均流速很接近。 ReReD D小时，管中心流速比管壁附近流小时，管中心流速比管壁附近流 速高很多，所以管壁测得的流速速高很多，所以管壁测得的流速 比管道内平均流速低得多。比管道内平均流速低得多。 C = fC = f（ReReD D) )公式就是对这一现象做公式就是对这一现象做 数学描述。数学描述。 均速流量计采用多点取压，均速流量计采用多点取压，

14、C C不受不受 ReReD D影响。影响。图图1.2 1.2 层流和湍流的速度分布层流和湍流的速度分布 可可 膨膨 胀胀 性性 系系 数数 差压式流量计（孔板、喷嘴、文丘里管等）在用差压式流量计（孔板、喷嘴、文丘里管等）在用来测气体和蒸汽流量时，流体流过节流装置，在节流来测气体和蒸汽流量时，流体流过节流装置，在节流件两边都要产生一定的压差，节流件的下游静压降低，件两边都要产生一定的压差，节流件的下游静压降低，因而出现流束膨胀，流束的这种膨胀使得节流装置的因而出现流束膨胀，流束的这种膨胀使得节流装置的输出（差压）输出（差压）- -输入（流量）关系同不可压缩流体之输入（流量）关系同不可压缩流体之间

15、存在一定的偏差，如果不对这种偏差进行校正将会间存在一定的偏差，如果不对这种偏差进行校正将会导致流量示值偏高千分之几到百分之几，在导致流量示值偏高千分之几到百分之几，在和和p pp p1 1均较大的情况下甚至可达均较大的情况下甚至可达10%10%。可膨胀性系数。可膨胀性系数(expansibility (expansibility factor)factor)就是为修正此偏差而引入就是为修正此偏差而引入的变量。的变量。q q在在0-100%0-100%内变化，相应内变化，相应pp也在也在0-100%0-100%范围内范围内变化，不同的变化，不同的q q对应不同的对应不同的1 1。q q变化范围越

16、大，变化范围越大，对应的对应的1 1值差异越大，若仍将其当常数看待，值差异越大，若仍将其当常数看待，引入的不确定度相应增大。引入的不确定度相应增大。百分率流量越小，百分率流量越小，pp越小，越小，1 1越大，流量示值越大，流量示值偏低越严重。偏低越严重。在流量标准装置上的验证：在流量标准装置上的验证： 不进行不进行C补偿和补偿和1的补偿，量程比能达到的补偿，量程比能达到 3:1 进行进行C补偿和补偿和1的补偿，量程比能达到的补偿，量程比能达到 10:1 进行进行C补偿和补偿和1的补偿，并引入低量程差压的补偿，并引入低量程差压 变送器，能达到变送器，能达到 30:1。标标 准准 孔孔 板板 的的

17、 不不 确确 定定 度度 EcEc1.1.角接取压孔板，角接取压孔板， D-D D-D2 2取压孔板取压孔板 0.10.5 0.10.5时，时， Re ReD D400040000.50.5时，时，ReReD D16000160002. 2. 法兰取压孔板法兰取压孔板 ReReD D40004000 Re ReD D1701702 2D D （D D：mmmm） 0.10.20.10.2， EcEc = = （0.7- 0.7- ） 0.20.60.20.6， EcEc = 0.5 = 0.50.60.750.60.75， EcEc = = （1.667-0.51.667-0.5）喷喷 嘴嘴

18、的的 不不 确确 定定 度度 EcEc1.1. ISA1932ISA1932喷嘴喷嘴 0.300.44 0.300.44时，时， 7 710104 4ReReD D10107 7 0.440.80 0.440.80时，时， 2 210104 4ReReD D10107 72. 2. 长径喷嘴长径喷嘴 10 104 4 ReReD D10107 7 0.60.6， EcEc = 0.8 = 0.8 0.60.6， EcEc = = （2-0.42-0.4）EcEc = 2.0 = 2.0差差 压压 式式 流流 量量 计计 系系 统统 不不 确确 定定 度度 的的 计计 算算（3）由由6 6个因素

19、决定的系统误差个因素决定的系统误差 采用方和根的方法计算系统误差。采用方和根的方法计算系统误差。 差压式流量计的不确定度表达式：差压式流量计的不确定度表达式：224422mm12qqDDCC2222441pp41dd12%10021 关关 于于 差差 压压 信信 号号 传传 递递 失失 真真 问问 题题 防止差压信号传递失真的重要性防止差压信号传递失真的重要性 现场既有的差压式流量计中，差压信号传现场既有的差压式流量计中，差压信号传递失真现象普遍存在。递失真现象普遍存在。 实例如下：实例如下： A. 制制 造造 中中 的的 问问 题题1.1 制造中的问题制造中的问题a aa. a. 节流装置导

20、压管切断阀未采用直通阀节流装置导压管切断阀未采用直通阀孔板切断阀冷凝器针形阀易堵，一旦流路被堵，则无法运行。针形阀易堵，一旦流路被堵，则无法运行。汽液交换不畅导致小流量时示值频繁波动汽液交换不畅导致小流量时示值频繁波动。 正确的导管连接正确的导管连接 不正确的导管连接不正确的导管连接 引起负压管冷凝器内的液面升高，导致差压减小引起负压管冷凝器内的液面升高，导致差压减小约约165Pa165Pa。 流流 装装 置置 导导 压压 管管 不不 合合 理理 安安 装装 问问 题题a.a.取压点不合理取压点不合理 所获得的密度值与所获得的密度值与1不一致，从而引起流量测量误差。不一致，从而引起流量测量误差

21、。p1p2孔板附近的压力分布孔板附近的压力分布 D/2 D 安装不合理的问题安装不合理的问题所谓差压信号的传递失真，就是差压变送器测量到的所谓差压信号的传递失真，就是差压变送器测量到的差压与节流装置产生的差压不一致。差压与节流装置产生的差压不一致。 qm安装问题引起差压误差安装问题引起差压误差ABAB两点水平距离两点水平距离1m，高度之差即转化为液柱差，高度之差即转化为液柱差AB差差 压压 信信 号号 传传 递递 失失 真真 使得两个冷凝器中的液面很难做到一样高。使得两个冷凝器中的液面很难做到一样高。b. 引引 压压 管管 从从 45方方 向向 引引 出出 引引 压压 管管 从从 45方方 向

22、向 引引 出出正负压管内冷凝水温度不同，引正负压管内冷凝水温度不同，引起密度差，进而产生差压。起密度差，进而产生差压。dp = (- -）H Hg g例如：正压管温度为例如：正压管温度为4040，负，负 压管为压管为30 30 ，H=6000H=6000 mmmm 则则= 992.2 kg/m3, - - = 995.7 kg/m3 dp = 206 Pa温度差引起的差压失真温度差引起的差压失真 引引 压压 管管 伴伴 热热 保保 温温 不不 对对 称称H 一一 体体 化化 节节 流流 式式 差差 压压 式式 流流 量量 计计所有流量仪表都具有一体式和分离式两种。所有流量仪表都具有一体式和分离

23、式两种。 长期以来，差压式流量计以分离式为唯一形式。连接检测长期以来，差压式流量计以分离式为唯一形式。连接检测 件与差压变送器的引压管线，是流量计最薄弱的环节，易件与差压变送器的引压管线，是流量计最薄弱的环节，易 产生泄漏、堵塞、冻结及差压信号的传递失真等故障。产生泄漏、堵塞、冻结及差压信号的传递失真等故障。 安装大大简化，维护工作量减小。安装大大简化，维护工作量减小。 零点稳定性极佳。零点稳定性极佳。 测量蒸汽流量时，伴热保温，也变得简单。测量蒸汽流量时，伴热保温，也变得简单。 被测流体为蒸汽或气体时，仪表自带压力变送器及温度传被测流体为蒸汽或气体时，仪表自带压力变送器及温度传 感器，自己完

24、成温压补偿（一般在流量显示装置中完成）。感器，自己完成温压补偿（一般在流量显示装置中完成）。差差 压压 式式 流流 量量 计计 改改 进进 除了除了Gilflo之外的所有差压流量计都有一个很大的弱之外的所有差压流量计都有一个很大的弱点，即在相对流量较小时，差压信号很小。即点，即在相对流量较小时，差压信号很小。即 例如流量为满度流量的例如流量为满度流量的10%时，差压只有满量程差时，差压只有满量程差压的压的1%。 引入低量程差压变送器只能提高测量精度但无法消引入低量程差压变送器只能提高测量精度但无法消除差压信号的传递失真。除差压信号的传递失真。pkqm用双量程取代单量程用双量程取代单量程提高差压

25、测量精度提高差压测量精度l 提高差压变送器的精度等级提高差压变送器的精度等级 如现在的如现在的0.0650.065级，级，0.040.04级级l 增设一个低量程差压变送器增设一个低量程差压变送器 例如一台差压式流量计，例如一台差压式流量计，0 0100t/h100t/h对应对应0 0100kPa,100kPa, 增设一台增设一台0 03kPa3kPa低量程差压变送器（对应流量范围低量程差压变送器（对应流量范围 为为0 017.3t/h17.3t/h），从引用误差的概念来计算，小流），从引用误差的概念来计算，小流 量时的差压测量精度提高量时的差压测量精度提高3333倍。倍。其其 他他 因因 素素

26、 的的 对对 策策 按规定的数学模型对密度按规定的数学模型对密度 ，流出系数，流出系数C C的非线性的非线性 和可膨胀性系数和可膨胀性系数 ，的变化进行在线补偿。，的变化进行在线补偿。 防止差压信号的传递失真防止差压信号的传递失真 切断阀的不合理选型、过长的导压管、导压管中冷切断阀的不合理选型、过长的导压管、导压管中冷 凝液温度有差异等，都会引起差压信号的传递失真。凝液温度有差异等，都会引起差压信号的传递失真。11双量程一体化节流式流量计双量程一体化节流式流量计 这种结构也并非全部是优点，因为节流装置如果安装位置较高，操作三阀组时，需登高作业。高高 低低 量量 程程 的的 合合 理理 选选 定

27、定1-53a. 在压损允许的前提下，将高量程的差压上限尽量选得大一在压损允许的前提下，将高量程的差压上限尽量选得大一些。些。 这样，最小流量所对应的差压值可相应大一些这样，最小流量所对应的差压值可相应大一些,以减小各种干以减小各种干 扰因素对小流量测量精度的影响。扰因素对小流量测量精度的影响。b. 使高低量程所覆盖的范围度大致相等。使高低量程所覆盖的范围度大致相等。 例如：低量程保证精度范围为（例如：低量程保证精度范围为（317.32）%， 对应量程比为对应量程比为5.77； 高量程保证精度范围为（高量程保证精度范围为（17.32100）%， 对应量程比为对应量程比为5.77。高低量程的切换在

28、流量二次表中完成。高低量程的切换在流量二次表中完成。 当开平方运算在流量二次表内完成时，当开平方运算在流量二次表内完成时， （ 100%） （ 100%） 当开平方运算在差压变送器内完成时，当开平方运算在差压变送器内完成时， （ 100%） （ 100%）式中：式中： 未经补偿的流量，单位由未经补偿的流量，单位由FS定；定； 低量程变送器输出信号，低量程变送器输出信号，0100%； 高量程变送器输出信号，高量程变送器输出信号，0100%； 低量程满度流量，低量程满度流量，kg/h、t/h或或Nm3/h等；等； 高量程满度流量，高量程满度流量，kg/h、t/h或或Nm3/h等。等。LiLfFSA

29、qHiHfFSAq量量 程程 切切 换换fqiLAiHALFSHFSiLAiLAiLAiLALiLfFSAqHiHfFSAq旋涡流量计旋涡流量计dD卡曼卡曼旋涡旋涡 在流体中设置旋涡发生体（阻流件），在旋涡发生体两侧在流体中设置旋涡发生体（阻流件），在旋涡发生体两侧交替地产生有规则的涡列，这种涡列称为卡曼涡街。交替地产生有规则的涡列，这种涡列称为卡曼涡街。 旋涡剥离频率与发声体处的平均流速成正比。旋涡剥离频率与发声体处的平均流速成正比。2 2涡涡 街街 流流 量量 计计 工工 作作 原原 理理式中式中 f 发生体一侧产生的卡曼涡街频率；发生体一侧产生的卡曼涡街频率； Sr 斯特罗哈尔数（无量纲

30、数）；斯特罗哈尔数（无量纲数）； V 旋涡发生体处的流速；旋涡发生体处的流速； d 旋涡发生体的宽度。旋涡发生体的宽度。dSrfSrSr 与与 雷雷 诺诺 数数 的的 关关 系系Sr斯特罗哈尔数与雷诺数的关系510321047106可能测量范围0.10.20.3正常测量范围 旋涡流量计与节流式差压流量计性能比较旋涡流量计与节流式差压流量计性能比较旋涡流量计的优点（与节流式差压流量计相比）旋涡流量计的优点（与节流式差压流量计相比） 结构简单、牢固、安装维护方便。无需导压管和三阀组等，结构简单、牢固、安装维护方便。无需导压管和三阀组等，减少泄漏、堵塞和冻结等。减少泄漏、堵塞和冻结等。精确度较高，一

31、般为精确度较高，一般为（1 11.51.5）%R%R。测量范围宽，合理确定口径，范围度可达测量范围宽，合理确定口径，范围度可达20:1.20:1.压损小，约为节流式差压流量计的压损小，约为节流式差压流量计的1/41/4 1/21/2。输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。在一定雷诺数范围内，输出频率不受流体物性（密度、粘度）在一定雷诺数范围内，输出频率不受流体物性（密度、粘度）和组成的影响，即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形和组成的影响，即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状、尺寸有关。状、尺寸有关。 旋涡流量计与节流式差压流量计性能比较旋涡流量计与节流

32、式差压流量计性能比较旋涡流量计的局限性旋涡流量计的局限性对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所。对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所。口径越大，分辨率越低，一般满管式流量计用于口径越大，分辨率越低，一般满管式流量计用于DN400DN400以下。以下。流体温度太高时，传感器还有困难，一般流体温流体温度太高时，传感器还有困难，一般流体温度度420420。当流体有压力脉动或流量脉动时，示值大幅度偏当流体有压力脉动或流量脉动时，示值大幅度偏高，影响较大，因此不适用于脉动流。高，影响较大，因此不适用于脉动流。节节 流流 式式 差差 压压 流流 量量 计计 的的 优优 点点 节流式差压流量计中的标准

33、孔板结构易于复节流式差压流量计中的标准孔板结构易于复制，简单牢固，性能稳定可靠，价格低廉。制，简单牢固，性能稳定可靠，价格低廉。无需实流校准就可使用，这在流量计中是少无需实流校准就可使用，这在流量计中是少有的。有的。 适用范围广泛。既适用于全部单相流体，也适用范围广泛。既适用于全部单相流体，也可测量部分混相流，如气固、气液、固液等。可测量部分混相流，如气固、气液、固液等。 高温高压大口径和小流量均适用。高温高压大口径和小流量均适用。 对振动不敏感，抗干扰能力特别优越对振动不敏感，抗干扰能力特别优越。节节 流流 式式 差差 压压 流流 量量 计计 的的 局局 限限 性性测量精确度在流量计中属中等

34、水平。由于众多因测量精确度在流量计中属中等水平。由于众多因素的影响错综复杂，精确度难以提高。素的影响错综复杂，精确度难以提高。范围度窄，由于仪表信号（差压）与流量为平方范围度窄，由于仪表信号（差压）与流量为平方关系，一般范围度较小。关系，一般范围度较小。节流装置与差压显示仪表之间引压管线为薄弱环节流装置与差压显示仪表之间引压管线为薄弱环节，易产生泄漏，堵塞及冻结、信号失真等节，易产生泄漏，堵塞及冻结、信号失真等故障。故障。 测量液体流量，不确定度：测量液体流量，不确定度：1%R1%R；0.75%R0.75%R 测量气体、蒸汽流量，不确定度：测量气体、蒸汽流量，不确定度： 1%R1%R（V35

35、V35 m/sm/s ）；）； 1.5%R1.5%R（V V35 35 m/sm/s ）。）。 流速流速 发生前后压差发生前后压差 发生体后压力发生体后压力 流体体积膨胀流体体积膨胀 示值偏高。示值偏高。 实际达到的范围度与口径和工况等有关实际达到的范围度与口径和工况等有关 旋涡流量计产生稳定的涡列并有接近常数的流量系旋涡流量计产生稳定的涡列并有接近常数的流量系 数的条件：数的条件： 式中式中 ReD 雷诺数；雷诺数； vDD=ReReReD D2000020000 流体动力粘度。流体动力粘度。 D D 管道内径；管道内径； 流体密度；流体密度；v v 流体流速；流体流速； 实际达到的范围度与

36、口径和工况等有关实际达到的范围度与口径和工况等有关被测介质确定后，被测介质确定后，为定值；为定值； 工况确定后，工况确定后，为定值；为定值； 欲满足欲满足ReReD D2000020000要求，要求，DvDv（只能牺牲可测最（只能牺牲可测最 小流速）小流速） 被测介质确定后，被测介质确定后，为定值；为定值； 仪表口径选定后，仪表口径选定后，D D为定值；为定值； 由于由于ReReD D2000020000的约束，的约束，vv（流体密度小（流体密度小 时，可测最小流速小不了）时，可测最小流速小不了） 工况压力下饱和蒸汽的可测量流量范围工况压力下饱和蒸汽的可测量流量范围旋涡流量计在下列工况下的范围

37、度旋涡流量计在下列工况下的范围度工工 况况 压压 力力 下下 饱饱 和和 蒸蒸 汽汽 的的 理理 论论 范范 围围 度度说明：最大流速说明：最大流速 80m/s80m/s，压力为表压，压力为表压(1) (1) 理想范围度理想范围度 可测（或线性流量）最小流量：受可测（或线性流量）最小流量：受ReReD D2000020000（或（或4000040000） 制约的流量。制约的流量。 可测最大流量：受可测最大流量：受v v80 80 m/sm/s最高流速的制约。最高流速的制约。(2)(2) 实际范围度实际范围度 当一台旋涡流量计的口径（当一台旋涡流量计的口径（DNDN）选定后，其实际上限流速）选定

38、后，其实际上限流速 就定下来。就定下来。实际范围度与理想范围度的关系实际范围度与理想范围度的关系smqqvVV/80=maxsmqqvmm/80=max或 式中式中v 实际流速，实际流速，m/s； qv 实际流量；实际流量；Nm3/h; qm 实际流量，实际流量，kg/h； Qv max 可测最大流量，可测最大流量，Nm3/h; qmmax 可测最大流量，可测最大流量， kg/h。 实际范围度实际范围度 q qv v / / 可测最小流量可测最小流量. . 或或q qm m / / 可测最小流量可测最小流量. . 低静压、低流速、大管径的测量对象（如煤气）低静压、低流速、大管径的测量对象（如煤

39、气） 往往不能用缩小管径的方法提高流速。往往不能用缩小管径的方法提高流速。 低密度流体（如含氢量较高的流体）低密度流体（如含氢量较高的流体） 因对旋涡探头推力小，所以信号幅值小。选型时应做密度验算。因对旋涡探头推力小，所以信号幅值小。选型时应做密度验算。 高粘度流体因雷诺数较小，旋涡不容易产生。高粘度流体因雷诺数较小，旋涡不容易产生。 旋涡流量计：旋涡流量计： ReReD D 20000 20000； 内锥型差压流量计：内锥型差压流量计： ReReD D 8000 8000； 标准孔板差压式流量计：标准孔板差压式流量计： ReReD D 4000 4000； 圆喷嘴：圆喷嘴：250 Re250

40、 ReD D10105 5 旋涡流量计耐振性指标旋涡流量计耐振性指标 压电晶体传感器：压电晶体传感器：0.2g0.2g（有些产品，（有些产品，DNDN越大，耐振性越差）；越大，耐振性越差）； 电容式传感器：电容式传感器：1g1g； 引入引入SSPSSP技术的传感器，耐振性更好一些。技术的传感器，耐振性更好一些。 电磁波干扰引入旋涡流量计，使之示值升高电磁波干扰引入旋涡流量计，使之示值升高 电磁波干扰；电磁波干扰； 射频干扰（行车驶近；机动车火花塞干扰等）。射频干扰（行车驶近；机动车火花塞干扰等）。 稳定性要求高的场合（如过程控制），差压式流量稳定性要求高的场合（如过程控制），差压式流量 计更稳

41、定计更稳定测量湿蒸汽时，节流式差压流量计具有较好的适应性测量湿蒸汽时，节流式差压流量计具有较好的适应性A. A. 饱和蒸汽一般都带有液态水，成为湿蒸汽。饱和蒸汽一般都带有液态水，成为湿蒸汽。 B. B. 蒸汽的干度蒸汽的干度 9595，可将蒸汽当作干蒸汽看待，对旋涡流，可将蒸汽当作干蒸汽看待，对旋涡流 量计和差压式流量计均无明显影响。量计和差压式流量计均无明显影响。C. C. 干度更低时，会导致旋涡流量计的干度更低时，会导致旋涡流量计的“漏脉冲漏脉冲”现象。现象。D. D. 带水严重时，旋涡流量计完全无脉冲输出。带水严重时，旋涡流量计完全无脉冲输出。E. E. 干度更低时，部分水滴在水平管道中

42、作分层流动，如果节流件干度更低时，部分水滴在水平管道中作分层流动，如果节流件 未开排水孔，节流件前易积水。未开排水孔，节流件前易积水。F. F. 内锥型差压流量计，由于结构原因，节流件前完全不会积水。内锥型差压流量计，由于结构原因，节流件前完全不会积水。 流动脉动应流动脉动应避免选用旋涡流量计避免选用旋涡流量计 流动脉动对差压式流量计也有影响，但不明显流动脉动对差压式流量计也有影响，但不明显 影响途径：影响途径： 平方根误差；平方根误差； 惯性影响；惯性影响； 对流出系对流出系 数的影响。数的影响。 影响方向：略微偏高。影响方向：略微偏高。流量计与减压阀的相互位置图 装在蒸汽减压阀后面的旋涡流

43、量计常因流动脉动装在蒸汽减压阀后面的旋涡流量计常因流动脉动 而严重偏高而严重偏高减压阀振荡对其上游的涡街流量计也减压阀振荡对其上游的涡街流量计也有影响有影响上海金茂大厦洗衣房蒸汽流量计与减压系统上海金茂大厦洗衣房蒸汽流量计与减压系统 PTPTFTFTFC6000FC6000P PV V5 5V V6 6V V7 7V V4 4V V3 3V V2 2V V1 1分配器分配器去洗衣房去洗衣房旋旋 涡涡 流流 量量 计计 的的 漏漏 脉脉 冲冲 现现 象象 漏脉冲现象：在蒸汽流速平稳的情况下，涡街漏脉冲现象：在蒸汽流速平稳的情况下，涡街 流量计的输出脉冲在时间坐标上的分布应近似流量计的输出脉冲在时

44、间坐标上的分布应近似 均匀，但在蒸汽严重带水时，脉冲却在某处少均匀，但在蒸汽严重带水时，脉冲却在某处少 了一个，严重时竟少了很多脉冲。了一个，严重时竟少了很多脉冲。图图 5 示波器记录到的波形示波器记录到的波形 分布不均匀的、体积较大的液滴分布不均匀的、体积较大的液滴 撞击在旋涡发生体上，抑制了涡撞击在旋涡发生体上，抑制了涡 列的形成。列的形成。 但无进一步的实验数据。但无进一步的实验数据。漏漏 脉脉 冲冲 的的 实实 质质“漏脉冲漏脉冲”现象的实例现象的实例锅锅 炉炉减温减减温减压系统压系统PITIV1FTFC6000PTTEV2（穿越马路段）（穿越马路段）低压蒸汽低压蒸汽去用户去用户FIQ

45、303中压过热蒸汽去用户中压过热蒸汽去用户2.5MPa 300低压蒸汽流量测量系统图低压蒸汽流量测量系统图 “漏脉冲漏脉冲”现象的实例现象的实例锅炉供汽系统图锅炉供汽系统图去用户去用户 锅锅 炉炉0.7MPa FIQ01FIQ02DN150 DN100 31只只 2.5t/h2km断续显示断续显示（1） 根据管径确定仪表通径：根据管径确定仪表通径： 存在问题：存在问题： 仪表通径普遍选得太大。可测最仪表通径普遍选得太大。可测最 小流量相应增大。小流量相应增大。（2） 对小信号切除值合理调试，可使最小可测流对小信号切除值合理调试，可使最小可测流 量适当减小。量适当减小。 条件：管道无明显振动。条

46、件：管道无明显振动。 方法：将涡街流量计中的小信号切除值调小。方法：将涡街流量计中的小信号切除值调小。 将流体密度设定值减小，切除值下限可将流体密度设定值减小，切除值下限可 进一步减小。进一步减小。应应 用用 中中 存存 在在 的的 问问 题题插入式流量计工作原理及应用插入式流量计工作原理及应用 插插 入入 式式 流流 量量 计计 的的 结结 构构 分分 类类插入式流量计的结构分类插入式流量计的结构分类（1 1）点流速型：插入式涡街、插入式涡轮、）点流速型：插入式涡街、插入式涡轮、 插入式电磁、毕托管差压流量计等。插入式电磁、毕托管差压流量计等。（2 2）径流速型：差压式均速管流量传感器）径流

47、速型：差压式均速管流量传感器 （圆形断面、菱形断面、子弹头断面、（圆形断面、菱形断面、子弹头断面、T T 形断面）、热式均速管流量传感器等。形断面）、热式均速管流量传感器等。 与满管式流量计相比，插入式流量计有很与满管式流量计相比，插入式流量计有很多优点：多优点： 价格便宜，只及满管式的几分之一到几十价格便宜，只及满管式的几分之一到几十分之一。分之一。 体积小、重量轻，易于安装和维修。体积小、重量轻，易于安装和维修。 带配套球阀的，可实现不断流拆装带配套球阀的，可实现不断流拆装。 压损小（电磁式除外）压损小（电磁式除外）测量头：其结构实际上就是一台流量传感器，测量头：其结构实际上就是一台流量传

48、感器，不过这里作为局部流速测量的流速计使用。不过这里作为局部流速测量的流速计使用。插入杆：支撑测量头的一根支杆。插入杆：支撑测量头的一根支杆。插入机构：由连接法兰、插入杆提升机构及球插入机构：由连接法兰、插入杆提升机构及球阀组成。可在不断流的情况下将测量头由管道阀组成。可在不断流的情况下将测量头由管道内提升到表体外，以便检查维修。内提升到表体外，以便检查维修。转换器：测量头信号输出转换的电子部件。转换器：测量头信号输出转换的电子部件。仪表表体：对于大口径一般都不带仪表表体，仪表表体：对于大口径一般都不带仪表表体，而是利用工艺管道的一段作为测量管。而是利用工艺管道的一段作为测量管。点流速计型插入

49、式流量传感器点流速计型插入式流量传感器差压式均速管流量传感器差压式均速管流量传感器 点点 流流 速速 型型 工工 作作 原原 理理 测量头插于管道中特定位置（一般为管道轴线测量头插于管道中特定位置（一般为管道轴线或管道平均流速处），测量该处局部流速，然或管道平均流速处），测量该处局部流速，然后根据管道内流速分布和传感器的几何尺寸等后根据管道内流速分布和传感器的几何尺寸等推算管道内的流量。推算管道内的流量。 脉冲一频率型测量脉冲一频率型测量 AKfKfqv0式中式中 qvqv 体积流量，体积流量，m m3 3/s/s； f f 流量计的频率信号，流量计的频率信号，HZHZ； K K 流量计的仪表

50、系数，流量计的仪表系数，P/mP/m3 3； K K0 0 测量头的仪表系数，测量头的仪表系数，P/mP/m； 速度分布系数；速度分布系数； 阻塞系数；阻塞系数； 干扰系数；干扰系数； A A 仪表表体（测量管道）横截面之面积，仪表表体（测量管道）横截面之面积，m m2 2。式中式中 q qv v 体积流量，体积流量，m m3 3/s/s； 速度分布系数；速度分布系数； 阻塞系数；阻塞系数； 干扰系数；干扰系数； KvKv 测量头流速仪表系数；测量头流速仪表系数； A A 测量管道横截面之面积，测量管道横截面之面积，m m2 2； pp 流量计差压信号，流量计差压信号，Pa Pa ； 流体密度

51、，流体密度，kg/mkg/m3 3。pAKqvv2式中：式中：E E 测量头感应电动势，测量头感应电动势，V V； 其余符号同前。其余符号同前。EKAqvv3.4.1 3.4.1 速度分布系数速度分布系数的确定的确定 速度分布系数定义：管道平均流速与测量头所处位置速度分布系数定义：管道平均流速与测量头所处位置局部流速的比值。局部流速的比值。 （1 1）测量头插于管道轴线处）测量头插于管道轴线处 式中式中 速度分布系数速度分布系数 ； ReReD D 管道雷诺数管道雷诺数 ： D D 管道内径，管道内径，mm mm ； 管壁粗糙度，管壁粗糙度，mm mm 。19 . 0Re74. 52703.

52、0lg72. 01DD（2 2）插）插 于于 管管 道道 平平 均均 流流 速速 处处 的的 值值 测量头插于管道平均流速处时测量头插于管道平均流速处时= =1 1 式中式中 y y 平均流速处至管壁的距离平均流速处至管壁的距离 ； R R 管道半径。管道半径。Ry013. 0242. 0 粗糙度和雷诺数对粗糙度和雷诺数对影响影响从上式可知，从上式可知，是是/D /D 和和ReReD D的函数的函数, ,测量时流测量时流量大小的变化将引起量大小的变化将引起的变化。的变化。 设设/D=0.001/D=0.001，ReReD D从从2 210104 43 310105 5， 约变化约变化2.8%2

53、.8%； 设设ReReD D=3=310105 5，/D/D从从0.0010.0020.0010.002， 约变化约变化1.4%1.4%。 阻阻 塞塞 系系 数数 阻塞系数的定义：修正由于插入杆、插入机构及测量头引阻塞系数的定义：修正由于插入杆、插入机构及测量头引起的管道流通面积减小及速度分布畸变所产生影响的系数。起的管道流通面积减小及速度分布畸变所产生影响的系数。 (1)(1)测量头插于管道轴线处时测量头插于管道轴线处时 式中式中 S S 阻塞率阻塞率 ； B B 流量计插入杆直径，流量计插入杆直径，mm mm ； d d 测量头直径，测量头直径，mm mm ； D D 管道内径，管道内径，

54、mm mm 。 122424DdDBdS 测测 量量 头头 插插 入入 深深 度度 h h 式中：式中：h h 插入深度，插入深度，mm mm ； S S 阻挡率；阻挡率； B B 流量计插入杆直径，流量计插入杆直径，mmmm； d d 测量头直径，测量头直径，mmmm； D D 管道内径，管道内径，mmmm。12244DhBdS 流 量 计 阻 塞 系 数流 量 计 阻 塞 系 数 与 阻 塞 率与 阻 塞 率 S S 的 关 系的 关 系 S S0.020.02时，时，=1=1 0.02 0.02S0.06S0.06时，时，=1=10.125S0.125S S S0.060.06时，时，=

55、1=1CSCS C C值依管径大小而定，需经实流校验确定。值依管径大小而定，需经实流校验确定。 干扰系数的定义：干扰系数的定义： 流量计所处管段前后阻流件之间直管段长流量计所处管段前后阻流件之间直管段长度不足所引起的仪表系数变化的修正系数。度不足所引起的仪表系数变化的修正系数。 干扰系数是非充分发展管流的修正系数，干扰系数是非充分发展管流的修正系数，目前还缺乏成熟的实验数据目前还缺乏成熟的实验数据 。管道横截面面积管道横截面面积A A可通过实测管道内径或管道外周长推算。可通过实测管道内径或管道外周长推算。由管道外周长推算横截面面积按下式计算：由管道外周长推算横截面面积按下式计算：L L 管道外

56、周长，管道外周长，m m； e e 管壁厚度，管壁厚度，m m； a a 管道外表面局部突出高度，管道外表面局部突出高度，m m； D D 管道内径，管道内径，m m。224eLLADaaL383.7.1 3.7.1 差压式均速管流量传感器差压式均速管流量传感器 它由一根横贯管道直径的中空金属杆及引它由一根横贯管道直径的中空金属杆及引 压管件组成。中空金属杆迎流面有多点测压管件组成。中空金属杆迎流面有多点测 压孔测量总压，背流面有一点或多点测压压孔测量总压，背流面有一点或多点测压 孔测量静压。由总压与静压的差值（差孔测量静压。由总压与静压的差值（差 压）反映流量值。压）反映流量值。 差差 压压

57、 式式 均均 速速 管管 流流 量量 计计 计计 算算 式式式中：式中：q qm m 质量流量，质量流量，kg/skg/s； q qv v 体积流量，体积流量，m m3 3/s/s； 流量系数；流量系数； 可膨胀性系数；可膨胀性系数； A A 管道横截面面积，管道横截面面积，m m2 2； 被测介质密度，被测介质密度，kg/mkg/m3 3； p p 均速管输出差压，均速管输出差压，PaPa。 212pAqm3.8.1 3.8.1 圆形断面均速管圆形断面均速管 这是差压式均速管的早期断面形状。是在毕托这是差压式均速管的早期断面形状。是在毕托 管基础上发展起来的。管基础上发展起来的。 由于它的迎

58、流面有多个（一般为由于它的迎流面有多个（一般为4 4个）总压测压个）总压测压 孔，每一个孔代表一定比例（孔，每一个孔代表一定比例（1/41/4）的流通截面）的流通截面 的平均流速，因此，基本不受流速分布和管壁的平均流速，因此，基本不受流速分布和管壁 粗糙度影响。粗糙度影响。 如果测量管有一个如果测量管有一个9090弯，而且检测杆与弯，而且检测杆与9090 弯在同一个平面内，则流场的不对称也不影响弯在同一个平面内，则流场的不对称也不影响 测量。测量。合 理 确 定 安 装 方 向 可 降 低 直 管 段 的 要 求合 理 确 定 安 装 方 向 可 降 低 直 管 段 的 要 求差压变送器差压变

59、送器导管（导管（d10d10）闸阀闸阀3.8.2 3.8.2 菱菱 形形 断断 面面 均均 速速 管管 圆形断面均速管的流量系数圆形断面均速管的流量系数K K受雷诺数的影响较大，受雷诺数的影响较大， 当当ReReD D10105 5时，时，K K基本不变；基本不变； 10105 5ReReD D10106 6时，时，K K增大，而且不稳定。离散度增大，而且不稳定。离散度 约为约为10%10%。 原因：流体流过圆管时，分离点位置不固定。原因：流体流过圆管时，分离点位置不固定。 菱形断面的均速管是对圆形断面的改进。菱形断面的均速管是对圆形断面的改进。 在菱形断面均速管中，流体分离点不再随在菱形断面

60、均速管中，流体分离点不再随ReReD D变化而变化而 固定在菱形两侧尖锐的拐点上。所以流量系数受固定在菱形两侧尖锐的拐点上。所以流量系数受ReReD D 影响减小到影响减小到1%1%。 美国美国ALDEMALDEM研究实验室，研究实验室，NELNEL国家工程试验室，国家工程试验室，CEESI CEESI 和科罗拉多州工程试验室气体试验站等都做过这方和科罗拉多州工程试验室气体试验站等都做过这方 面的实验，结论相同。面的实验，结论相同。 费列德费列德古德针对菱形检测杆信号脉动大、低压侧古德针对菱形检测杆信号脉动大、低压侧 易堵塞等缺点，在大量实验的基础上，推出了弹头易堵塞等缺点，在大量实验的基础上