流量计功能介绍与运用课件

3.5流量测量

Flowmeasurement3.5.1概述体积流量：qv质量流量：qm＝ρqv测量流量的仪表称为流量计。13.5流量测量

Flowmeasureme3.5.2压差式流量计

Differentialpressureflowmeter较老式的一种，应用比较多。（1）测量原理及节流装置流体流经节流装置，流速提高、静压减小，在节流装置的前后就产生一定的压差，根据节流压差与流量的关系就能求出流量值。核心部件是节流装置，包括节流元件、取压机构和前、后管段。节流元件有孔板、喷嘴和文氏管，已标准化。孔板节流元件用的最多。

高压型23.5.2压差式流量计Differentialpres（2）节流装置的流量方程

①方程推导1不可压缩流体的伯努利方程：

2连续性方程：联立伯努利和连续方程可得：

F2(d2)F0(do)P1’P2’流线不能突折F1(d1)3（2）节流装置的流量方程①方程推导2连续性方程：联立但能够测出的压差为p1－p2，它小于实际的压差p1’－p2’，引进一修正系数：体积流量为：

质量流量为：

它与取压位置及流场分布有关。4但能够测出的压差为p1－p2，它小于实际的压差质量流量为：则不可压缩流体的体积流量为：5质量流量为：则不可压缩流体的体积流量为：5则不可压缩流体的体积流量为：

质量流量为：

对于可压缩流体，节流压力降低，体积要膨胀，密度ρ也要变化，流速变化要按照绝能流动的能量方程来推导。

6则不可压缩流体的体积流量为：

质量流量为：对于可压缩②流量公式分析：Flowformula

analysisⅠ流量系数α：

Dischargecoefficient流束的收缩系数μ取决于Re，雷诺数增加，μ减小，但Re到一定值之后，μ不再变化。（梳齿迷宫密封靠流束收缩进一步减小泄漏）压力修正系数ξ与取压位置、流动损失和压力沿截面分布的不均匀性有关。也主要与Re有关。综上，流量系数α在Re足够大时，基本只与m有关。

7②流量公式分析：Flowformulaanalysis（4）压差式流量计的使用

历史长，已标准化、系列化：GB2624-81，ISO5176（我国制造标准GB/T2624-93）。使用范围：连通管径：D＝50～1000mm，测量流量：1.5～100000m3/h，精度：±1～2％。压力损失较大，前端需要较长（～50d）直管段，以均匀截面的参数。

高压型8（4）压差式流量计的使用历史长，已标准化、系列化安装：

Ⅰ节流装置的安装方向，齿尖平面一定要迎着来流，倒坡面背着来流，不能装错。

Ⅱ孔板的锐边要尖锐，圆角rk≤0.004d。（Ⅰ、Ⅱ如同梳齿密封）Ⅲ取压装置的安装等。9安装：Ⅰ节流装置的安装方向，齿尖平面一定要迎着来流，倒坡其他形式的压差流量计2、锥型流量计ConeFlowmeter1、楔型流量计Wedgeflowmeter10其他形式的压差流量计2、锥型流量计ConeFlowmet3、文丘里管流量计VenturiFlowmeter4、毕托管流量计

Pitottubeflowmeter113、文丘里管流量计VenturiFlowmeter4、毕3.5.3转子式流量计Rotorflowmeter（实验室多用）

（1）测量原理Measuringprinciple一锥形管和一可上下的转子组成，外有保护管和框架。被测流体流过锥形管，大部分从转子与锥管的环隙节流流过，小部分从转子的叶片流道流过，并产生压差，使转子受压差力与重力平衡。流体同时也推动转子高速自旋，产生陀螺效应，稳定浮在一高度上而不会摆动碰壁。转子123.5.3转子式流量计Rotorflowmeter（实验当流量增大时，原来的环隙面积产生更大的节流压差转子所受的压差浮力增大，转子上浮，但锥环隙增加，又使节流压差变小，转子就不继续上浮，而停留在高一些的平衡高度上。转子上升的高度与流量不成正比关系，锥管上有刻度。和流体的密度、粘度关系很大，故一般分水和空气两种，且背压都是连通大气，如果其他流体或压力（耐压很低），需要运算校正和标定。13当流量增大时，原来的环隙面积产生更大的节流压差转子所受的（2）转子流量计的使用和特点

形成系列，玻璃透明：LZB、G、R、F、FA24系列等，金属管：LZ系列（指针型）。密度不同的流体需要重新标定，也可按公式：

ρf－转子材料的密度；ρ1－标定空气的密度；ρ2－被测气体的密度。14（2）转子流量计的使用和特点形成系列，玻璃透明：LZB（3）金属壳耐压和远传式转子流量计

转子流量计都必须垂直安装！远传式则通过位移——电压转换机构转换成电信号。演示动画5差动变压器示意图15（3）金属壳耐压和远传式转子流量计转子流量计都必须垂直安装3.5.4电磁式流量计

Electromagneticflowmeter（1）测量原理Measuringprinciple

当导电流体流过磁极之间的绝缘管道时，相当于长度为管道内径的导体以流速v移动切割磁力线，则在导电流体中必然会产生电动势，其大小为：其中：K——与磁场分布及轴向长度有关的系数；B——磁感应强度；V——导电液体平均流速；D——电极间距（测量管内直径）；163.5.4电磁式流量计Electromagneticf电动势E的方向为，大小与流量成正比。在管道的电场E方向两点加上电极（石墨等耐腐蚀材料），将电动势引出测量，就可以得到流速v，乘以管道截面积得流量（流量计上的微电脑芯片自动计算显示和上传）：17电动势E的方向为，大小与流量成正比。在管道的电（2）电磁式流量计的使用优点：不受其他因素影响，测量范围宽，可测强腐蚀、含杂质流体。无压降损失。结构18（2）电磁式流量计的使用结构18补充内容(介绍现用量很大的几类)

3.5.5涡街式流量计

Vortexstreetflowmeter

（1）测量原理Measuringprinciple

在流量计管道中，设一滞流件，流体流经滞流件时，下游会产生两列不对称的旋涡，在滞流件的侧后方分开，形成卡门（Karman）旋涡列——卡门涡街，旋涡产生的频率f与流量计管道中流体流速υ的关系为：滞流件漩涡是低压区，用压电式传感器检测出压力脉冲的频率d——柱形滞流件的直径（迎流宽度）s——无量纲常数，称为Strouhal数，与流体流动状态的雷诺数Re有关。19补充内容(介绍现用量很大的几类)

3.5.5涡街式流量计（风大电线声尖锐。汽车后面因卡门涡街而必须关窗。用压电等传感器测出漩涡的振动，上传给频率电压转换电路。直接用微电脑计数，测频率（不转换）更准确。优点：简单、准确，阻力小、寿命长。对于一种固定的滞流件，卡门涡街得频率与流速一一对应，电脑用查表或解析算法就能算出流速v。20风大电线声尖锐。汽车后面因卡门涡街而必须关窗。对3.5.6超声波流量计

UltrasonicFlowmeter近年来应用越来越多。（1）时差法测量原理MeasurementprincipleoftimedifferenceA、B两个超声波换能器：分装在管线两侧并相距一定距离，管内径为D，超声波行走路径长L,超声波的传播方向与流体的流动方向夹角θ。

LvABθDB213.5.6超声波流量计

UltrasonicFloA探头发射脉冲——顺流，附加在超声波上的流速分量为vcosθ，超声波传播速度为c+vcosθ，顺流传播时间t1为：B探头发射脉冲——逆流，传播时间t2

为：

两次超声传输的时间差为：

得管内流速为：

LvABθDB22A探头发射脉冲——顺流，附加在超声波上的流速分量为用微电脑可以精确测出时间差Δt（微秒级精度），输入其他参数，即可获得流量值。智能化测量。超声波流量计有固定式，大部分是移动式或手持式仪表（电池供电），加两个超声波接收器（兼发生器）探头。为管外非接触式计量，测量过程与管路的液体无接触，不受来自液体压力、腐蚀、污染等诸多因素的影响。可以临时建立测点，很适用于输油管道流量等的测量。

23用微电脑可以精确测出时间差Δt（微秒级精度），输入其他参（2）多普勒法测量原理

Dopplermeasurementprinciple其中：

k为流量系数，A为管道有效截面积，C为液体中声速，θ为超声波束与管轴线的夹角，f1为超声波发射频率，Δf为频率差。倾斜式收发探头利用超声波发射声源被一个相对运动介质（颗粒）反射，反射信号与发射信号的频率差（如同坐火车停对面通过的车鸣笛），求得圆管内液体的流量。24（2）多普勒法测量原理Dopplermeasureme3.5.7涡轮流量计

TurbineFlowmeter（1）测量原理Measurementprinciple

在流体作用下，叶轮受力旋转，转速与平均流速成正比，叶轮转动周期改变磁电转换器的磁阻。检测线圈中磁通随之发生周期性变化，产生周期性感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示仪表显示。TUF的实用流量方程为：qv=f/K

f－流量计输出信号的频率，Hz；K－流量计的仪表系数，P/m3。253.5.7涡轮流量计

TurbineFlowm3.5.8双转子流量计Dual-rotorflowmeter腔内有2个椭圆或腰型转子反向转动，精确计量流体的容积。演示动画6腰轮流量计263.5.8双转子流量计Dual-rotorflowm3.5流量测量

Flowmeasurement3.5.1概述体积流量：qv质量流量：qm＝ρqv测量流量的仪表称为流量计。273.5流量测量

Flowmeasureme3.5.2压差式流量计

Differentialpressureflowmeter较老式的一种，应用比较多。（1）测量原理及节流装置流体流经节流装置，流速提高、静压减小，在节流装置的前后就产生一定的压差，根据节流压差与流量的关系就能求出流量值。核心部件是节流装置，包括节流元件、取压机构和前、后管段。节流元件有孔板、喷嘴和文氏管，已标准化。孔板节流元件用的最多。

高压型283.5.2压差式流量计Differentialpres（2）节流装置的流量方程

①方程推导1不可压缩流体的伯努利方程：

2连续性方程：联立伯努利和连续方程可得：

F2(d2)F0(do)P1’P2’流线不能突折F1(d1)29（2）节流装置的流量方程①方程推导2连续性方程：联立但能够测出的压差为p1－p2，它小于实际的压差p1’－p2’，引进一修正系数：体积流量为：

质量流量为：

它与取压位置及流场分布有关。30但能够测出的压差为p1－p2，它小于实际的压差质量流量为：则不可压缩流体的体积流量为：31质量流量为：则不可压缩流体的体积流量为：5则不可压缩流体的体积流量为：

质量流量为：

对于可压缩流体，节流压力降低，体积要膨胀，密度ρ也要变化，流速变化要按照绝能流动的能量方程来推导。

32则不可压缩流体的体积流量为：

质量流量为：对于可压缩②流量公式分析：Flowformula

analysisⅠ流量系数α：

Dischargecoefficient流束的收缩系数μ取决于Re，雷诺数增加，μ减小，但Re到一定值之后，μ不再变化。（梳齿迷宫密封靠流束收缩进一步减小泄漏）压力修正系数ξ与取压位置、流动损失和压力沿截面分布的不均匀性有关。也主要与Re有关。综上，流量系数α在Re足够大时，基本只与m有关。

33②流量公式分析：Flowformulaanalysis（4）压差式流量计的使用

历史长，已标准化、系列化：GB2624-81，ISO5176（我国制造标准GB/T2624-93）。使用范围：连通管径：D＝50～1000mm，测量流量：1.5～100000m3/h，精度：±1～2％。压力损失较大，前端需要较长（～50d）直管段，以均匀截面的参数。

高压型34（4）压差式流量计的使用历史长，已标准化、系列化安装：

Ⅰ节流装置的安装方向，齿尖平面一定要迎着来流，倒坡面背着来流，不能装错。

Ⅱ孔板的锐边要尖锐，圆角rk≤0.004d。（Ⅰ、Ⅱ如同梳齿密封）Ⅲ取压装置的安装等。35安装：Ⅰ节流装置的安装方向，齿尖平面一定要迎着来流，倒坡其他形式的压差流量计2、锥型流量计ConeFlowmeter1、楔型流量计Wedgeflowmeter36其他形式的压差流量计2、锥型流量计ConeFlowmet3、文丘里管流量计VenturiFlowmeter4、毕托管流量计

Pitottubeflowmeter373、文丘里管流量计VenturiFlowmeter4、毕3.5.3转子式流量计Rotorflowmeter（实验室多用）

（1）测量原理Measuringprinciple一锥形管和一可上下的转子组成，外有保护管和框架。被测流体流过锥形管，大部分从转子与锥管的环隙节流流过，小部分从转子的叶片流道流过，并产生压差，使转子受压差力与重力平衡。流体同时也推动转子高速自旋，产生陀螺效应，稳定浮在一高度上而不会摆动碰壁。转子383.5.3转子式流量计Rotorflowmeter（实验当流量增大时，原来的环隙面积产生更大的节流压差转子所受的压差浮力增大，转子上浮，但锥环隙增加，又使节流压差变小，转子就不继续上浮，而停留在高一些的平衡高度上。转子上升的高度与流量不成正比关系，锥管上有刻度。和流体的密度、粘度关系很大，故一般分水和空气两种，且背压都是连通大气，如果其他流体或压力（耐压很低），需要运算校正和标定。39当流量增大时，原来的环隙面积产生更大的节流压差转子所受的（2）转子流量计的使用和特点

形成系列，玻璃透明：LZB、G、R、F、FA24系列等，金属管：LZ系列（指针型）。密度不同的流体需要重新标定，也可按公式：

ρf－转子材料的密度；ρ1－标定空气的密度；ρ2－被测气体的密度。40（2）转子流量计的使用和特点形成系列，玻璃透明：LZB（3）金属壳耐压和远传式转子流量计

转子流量计都必须垂直安装！远传式则通过位移——电压转换机构转换成电信号。演示动画5差动变压器示意图41（3）金属壳耐压和远传式转子流量计转子流量计都必须垂直安装3.5.4电磁式流量计

Electromagneticflowmeter（1）测量原理Measuringprinciple

当导电流体流过磁极之间的绝缘管道时，相当于长度为管道内径的导体以流速v移动切割磁力线，则在导电流体中必然会产生电动势，其大小为：其中：K——与磁场分布及轴向长度有关的系数；B——磁感应强度；V——导电液体平均流速；D——电极间距（测量管内直径）；423.5.4电磁式流量计Electromagneticf电动势E的方向为，大小与流量成正比。在管道的电场E方向两点加上电极（石墨等耐腐蚀材料），将电动势引出测量，就可以得到流速v，乘以管道截面积得流量（流量计上的微电脑芯片自动计算显示和上传）：43电动势E的方向为，大小与流量成正比。在管道的电（2）电磁式流量计的使用优点：不受其他因素影响，测量范围宽，可测强腐蚀、含杂质流体。无压降损失。结构44（2）电磁式流量计的使用结构18补充内容(介绍现用量很大的几类)

3.5.5涡街式流量计

Vortexstreetflowmeter

（1）测量原理Measuringprinciple

在流量计管道中，设一滞流件，流体流经滞流件时，下游会产生两列不对称的旋涡，在滞流件的侧后方分开，形成卡门（Karman）旋涡列——卡门涡街，旋涡产生的频率f与流量计管道中流体流速υ的关系为：滞流件漩涡是低压区，用压电式传感器检测出压力脉冲的频率d——柱形滞流件的直径（迎流宽度）s——无量纲常数，称为Strouhal数，与流体流动状态的雷诺数Re有关。45补充内容(介绍现用量很大的几类)

3.5.5涡街式流量计（风大电线声尖锐。汽车后面因卡门涡街而必须关窗。用压电等传感器测出漩涡的振动，上传给频率电压转换电路。直接用微电脑计数，测频率（不转换）更准确。优点：简单、准确，阻力小、寿命长。对于一种固定的滞流件，卡门涡街得频率与流速一一对应，电脑用查表或解析算法就能算出流速v。46风大电线声尖锐。汽车后面因卡门涡街而必须关窗。对3.5.6超声波流量计

UltrasonicFlowmeter近年来应用越来越多。（1）时差法测量原理MeasurementprincipleoftimedifferenceA、B两个超声波换能器：分装在管线两侧并相距一定距离，管内径为D，超声波行走路径长L,超声波的传播方向与流体的流动方向夹角θ。

LvABθDB473.5.6超声波流量计

UltrasonicFloA探头发射脉冲——顺流，附加在超声波上的流速分量为vcosθ，超声波传播速度为c+vcosθ，顺流传播时间t1为：B探头发射脉冲——逆流，传播时间t2

为：