学员计量装置培训文件

差压式流量计涡街流量计插入式流量计电磁流量计容积式流量计热式流量计科氏力质量流量计超声流量计

差压式流量计优异的稳定性、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

的适应性；口径从小到大，系列齐全；变更量程方便；只要按照标准设计、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

户带来方便。

（2）非标差压式流量计

①低雷诺数用：1/4圆孔板，锥形入口孔板，双重孔板，双斜孔板，半圆孔板等；

②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；

③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，Vasy管等；

④小管径用：整体（内藏）孔板；

⑤端头节流装置：端头孔板，端头喷嘴，Borda

管等；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；流道式，多孔节流装置，机翼式插入式差压流量计:圆形截面检测杆；棱形截面检测杆；T形截面检测杆；弹头形截面检测杆。标准节流装置：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。所以标准节流装只须几何检验法检验。非标节流装置必须经实流标定才能保证准确度。差压式流量计有相关的标准1.GB／T2624-2006

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ISO5167：2003）2.

GB／T21188-2007

用临界流文丘里喷嘴测量气体流量（等同翻译ISO9300：2005）3.

GB／T21446

用标准孔板流量计测量天然气流量4.

JB／T2274-91

流量显示仪表

5.

JJG640

差压式流量计检定规程

6.

JJG1003-2005

流量积算仪检定规程

1.差压式流量计基本关系式

式中qm

──质量流量，kg/s；

C──流出系数；

β──直径比，β=d/D；

D──管道内径，m；

ε1──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，m；

Δp──差压，Pa；

ρ1──节流件正端取压口平面上的流体密度，kg/m3。

流出系数C的R/G公式：当D＜71.12mm时，应加以下一项：如按全部数据库计算，当ReD＞4000时：R/G公式的标准偏差0.259%；R/G公式的标准偏差δ=0.245%如在Stolz公式所包括的范围内比较：当试验流体为不可压缩流体时，ε1=1对于角接和D—D/2（径距）取压的孔板：d≥12.5mm；50mm≤D≤1000mm；0.1≤β≤0.75；对于0.1≤β≤0.5时；ReD≥4000；对于β＞0.5的孔板；ReD≥16000β2对于法兰取压的孔板：d≥12.5mm；50mm≤D≤1000mm；0.1≤β≤0.75；

ReD≥5000和ReD

≥170β2D；式中D的单位是mm。当管径D＜150mm时，必须计算孔板上游管道的相对粗糙度Ra/D，该Ra/D值在上游10D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上游管道有关。对孔板下游管道粗糙度无要求）。

标准孔板的使用条件4对孔板上下游所要求的最小直管段长度提出全新及更长的要求Ra为偏离被测轮廓平均线的算术平均偏差。式中：K为等效绝对粗糙度，以长度单位表示。βReD≤1043×1041053×1051063×1061073×107108≤0.201515151515151515150.301515151515151514130.401515107.24.13.53.53.12.70.50117.74.93.31.61.31.31.10.90.605.64.02.51.60.70.60.60.50.4≥0.654.23.01.91.20.60.40.40.30.3当管径D大于或等于150mm时，在以下不同情况下，应满足以下的粗糙度Ra的要求：当β≤0.6并且ReD≥5×107时，

1μm≤Ra≤6μm；当β＞0.6并且ReD≥1.5×107时，1.5μm≤Ra≤6μm。式中：C——流出系数;

β——直径比，β=d／D；

d——喉部内径，m；

D——管道内径，m；

ReD

——

与D有关的雷诺数。长径喷嘴的流出系数式中：C——流出系数;

β——直径比，β=d／D；

d——喉部内径，m；

D——管道内径，m；

ReD

——

与D有关的雷诺数。式中：α——流量系数；C——流出系数；

——渐近系数；

β

——

直径比。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。在标准差压式流量计中，流量系数为流出系数的定义及α与流出系数的关系

q在0-100%范围内变化时，ReD变化幅值很大，所以 C有明显变化 例：ReD=时，C=0.6043

ReD

=时，C=0.6080

这就意味着百分率流量越小，示值偏低越严重。

标准差压装置输出的差压等于正端取压口压力P1与负端取压口压力P2之差。由于差压从管壁取出，所以受磁场影响。

ReD大时，管壁取压得到的流速与管道内平均流速很接近。

ReD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比管道内平均流速低得多。

C=f（ReD)公式就是对这一现象做数学描述。均速流量计采用多点取压，C不受

ReD影响。图1.2层流和湍流的速度分布

可膨胀性系数

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输出（差压）-输入（流量）关系同不可压缩流体之间存在一定的偏差，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β和△p／p1均较大的情况下甚至可达10%。可膨胀性系数(expansibilityfactor)ε就是为修正此偏差而引入的变量。q在0-100%内变化，相应Δp也在0-100%范围内变化，不同的q对应不同的ε1。q变化范围越大，对应的ε1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。百分率流量越小，Δp越小，ε1越大，流量示值偏低越严重。在流量标准装置上的验证：不进行C补偿和ε1的补偿，量程比能达到3:1进行C补偿和ε1的补偿，量程比能达到10:1进行C补偿和ε1的补偿，并引入低量程差压变送器，能达到30:1。标准孔板的不确定度Ec角接取压孔板，D-D／2取压孔板0.1≤β≤0.5时，ReD≥4000β＞0.5时，ReD≥160002.法兰取压孔板ReD≥4000ReD≥170β2D

（D：mm）

0.1≤β≤0.2，

Ec=（0.7-β）％

0.2≤β≤0.6，

Ec=0.5％0.6≤β≤0.75，

Ec=（1.667β-0.5）％喷嘴的不确定度EcISA1932喷嘴0.30≤β≤0.44时，

7×104≤ReD≤1070.44≤β≤0.80时，2×104≤ReD≤1072.长径喷嘴104≤ReD≤107

β≤0.6，

Ec=0.8％

β

＞0.6，

Ec=（2β-0.4）％Ec=2.0％差压式流量计系统不确定度的计算（3）由6个因素决定的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：

关于差压信号传递失真问题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，差压信号传递失真现象普遍存在。

实例如下：

A.制造中的问题1.1制造中的问题aa.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。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

不正确的导管连接

引起负压管冷凝器内的液面升高，导致差压减小约165Pa。流装置导压管不合理

安装问题a.取压点不合理所获得的密度值与ρ1不一致，从而引起流量测量误差。p1p2孔板附近的压力分布

D/2

D

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AB两点水平距离1m，高度之差即转化为液柱差AB差压信号传递失真使得两个冷凝器中的液面很难做到一样高。b.引压管从45°方向引出

引压管从45°方向引出正负压管内冷凝水温度不同，引起密度差，进而产生差压。dp=(ρ＋－ρ-）H·g例如：正压管温度为40℃，负压管为30℃，H=6000

mm

则ρ＋=992.2kg/m3,ρ-=995.7kg/m3

dp

=206Pa温度差引起的差压失真

引压管伴热保温不对称Hρ一体化节流式差压式流量计所有流量仪表都具有一体式和分离式两种。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。安装大大简化，维护工作量减小。零点稳定性极佳。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感器，自己完成温压补偿（一般在流量显示装置中完成）。差压式流量计改进除了Gilflo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。即例如流量为满度流量的10%时，差压只有满量程差压的1%。引入低量程差压变送器只能提高测量精度但无法消除差压信号的传递失真。用双量程取代单量程提高差压测量精度提高差压变送器的精度等级如现在的0.065级，0.04级增设一个低量程差压变送器例如一台差压式流量计，0～100t/h对应0～100kPa,

增设一台0～3kPa低量程差压变送器（对应流量范围为0～17.3t/h），从引用误差的概念来计算，小流量时的差压测量精度提高33倍。其他因素的对策①按规定的数学模型对密度，流出系数C的非线性和可膨胀性系数，的变化进行在线补偿。②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、导压管中冷凝液温度有差异等，都会引起差压信号的传递失真。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。高低量程的合理选定1-53.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。这样，最小流量所对应的差压值可相应大一些,以减小各种干扰因素对小流量测量精度的影响。.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（3～17.32）%，对应量程比为5.77；高量程保证精度范围为（17.32～100）%，对应量程比为5.77。高低量程的切换在流量二次表中完成。①当开平方运算在流量二次表内完成时，（≤100%）（＞100%）②当开平方运算在差压变送器内完成时，（≤100%）（＞100%）式中：——未经补偿的流量，单位由FS定；

——低量程变送器输出信号，0～100%；

——高量程变送器输出信号，0～100%；

——低量程满度流量，kg/h、t/h或Nm3/h等；

——高量程满度流量，kg/h、t/h或Nm3/h等。量程切换旋涡流量计dD卡曼旋涡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。旋涡剥离频率与发声体处的平均流速成正比。2涡街流量计工作原理式中

f──发生体一侧产生的卡曼涡街频率；

Sr──斯特罗哈尔数（无量纲数）；V──旋涡发生体处的流速；d──旋涡发生体的宽度。Sr

与雷诺数的关系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，减少泄漏、堵塞和冻结等。精确度较高，一般为±（1～1.5）%R。测量范围宽，合理确定口径，范围度可达20:1.压损小，约为节流式差压流量计的1/4～1/2。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）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。

旋涡流量计与节流式差压流量计性能比较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。口径越大，分辨率越低，一般满管式流量计用于DN400以下。流体温度太高时，传感器还有困难，一般流体温度≤420℃。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。节流式差压流量计的优点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。无需实流校准就可使用，这在流量计中是少有的。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。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。节流式差压流量计的局限性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。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。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、信号失真等故障。

测量液体流量，不确定度：±1%R；±0.75%R

测量气体、蒸汽流量，不确定度：

±1%R（V≤35m/s

）；

±1.5%R（V＞35m/s

）。

流速↑→发生前后压差↑→发生体后压力↓→流体体积膨胀→示值偏高。

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

数的条件：

式中ReD

──雷诺数；

ReD≥20000μ──流体动力粘度。

D──管道内径；

ρ──流体密度；v──流体流速；

实际达到的范围度与口径和工况等有关被测介质确定后，μ为定值；工况确定后，ρ为定值；欲满足ReD≥20000要求，D↓→v↑（只能牺牲可测最小流速）被测介质确定后，μ为定值；仪表口径选定后，D为定值；

由于ReD≥20000的约束，ρ↓→v↑（流体密度小时，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旋涡流量计在下列工况下的范围度工况压力下饱和蒸汽的理论范围度说明：最大流速≤

80m/s，压力为表压(1)理想范围度

可测（或线性流量）最小流量：受ReD＝20000（或40000）制约的流量。可测最大流量：受v＝80m/s最高流速的制约。(2)

实际范围度

当一台旋涡流量计的口径（DN）选定后，其实际上限流速就定下来。实际范围度与理想范围度的关系或｝

式中v

──实际流速，m/s；

qv──实际流量；Nm3/h;

qm──实际流量，kg/h；Qvmax──可测最大流量，Nm3/h;

qmmax──可测最大流量，kg/h。

实际范围度＝qv

/可测最小流量.

或qm

/可测最小流量.⑴低静压、低流速、大管径的测量对象（如煤气）往往不能用缩小管径的方法提高流速。⑵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。⑶高粘度流体因雷诺数较小，旋涡不容易产生。

旋涡流量计：ReD≥20000；内锥型差压流量计：ReD≥8000；标准孔板差压式流量计：ReD≥4000；

¼圆喷嘴：250≤ReD≤105β

旋涡流量计耐振性指标

①压电晶体传感器：0.2g（有些产品，DN越大，耐振性越差）；电容式传感器：1g；引入SSP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；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

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A.饱和蒸汽一般都带有液态水，成为湿蒸汽。

B.蒸汽的干度≥95％，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。C.干度更低时，会导致旋涡流量计的“漏脉冲”现象。D.带水严重时，旋涡流量计完全无脉冲输出。E.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。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。

流动脉动应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

影响途径：①平方根误差；②惯性影响；③对流出系数的影响。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量计常因流动脉动而严重偏高减压阀振荡对其上游的涡街流量计也有影响上海金茂大厦洗衣房蒸汽流量计与减压系统

PTFTFC6000PV5V6V7V4V3V2V1分配器去洗衣房旋涡流量计的漏脉冲现象

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。图5示波器记录到的波形

分布不均匀的、体积较大的液滴撞击在旋涡发生体上，抑制了涡列的形成。但无进一步的实验数据。漏脉冲的实质“漏脉冲”现象的实例锅炉减温减压系统PITIV1FTFC6000PTTEV2（穿越马路段）低压蒸汽去用户FIQ303中压过热蒸汽去用户2.5MPa300℃低压蒸汽流量测量系统图

“漏脉冲”现象的实例锅炉供汽系统图去用户

锅炉0.7MPa

FIQ01FIQ02DN150DN10031只

2.5t/h2km断续显示（1）根据管径确定仪表通径：存在问题：仪表通径普遍选得太大。可测最小流量相应增大。（2）对小信号切除值合理调试，可使最小可测流量适当减小。条件：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。将流体密度设定值减小，切除值下限可进一步减小。应用中存在的问题插入式流量计工作原理及应用

插入式流量计的结构分类插入式流量计的结构分类（1）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。（2）径流速型：差压式均速管流量传感器（圆形断面、菱形断面、子弹头断面、T形断面）、热式均速管流量传感器等。与满管式流量计相比，插入式流量计有很多优点：价格便宜，只及满管式的几分之一到几十分之一。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。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，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。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。点流速计型插入式流量传感器差压式均速管流量传感器

点流速型工作原理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。

脉冲一频率型测量式中qv

——

体积流量，m3/s；

f

——

流量计的频率信号，HZ；

K

——

流量计的仪表系数，P/m3；

K0

——

测量头的仪表系数，P/m；

α——

速度分布系数；

β——

阻塞系数；

γ——

干扰系数；

A——

仪表表体（测量管道）横截面之面积，m2。式中qv

——

体积流量，m3/s；

α——

速度分布系数；

β

——

阻塞系数；

γ——

干扰系数；

Kv

——

测量头流速仪表系数；

A——

测量管道横截面之面积，m2；

Δp

——

流量计差压信号，Pa；

ρ——

流体密度，kg/m3。式中：E

——

测量头感应电动势，V；其余符号同前。3.4.1速度分布系数α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局部流速的比值。（1）测量头插于管道轴线处

式中α——

速度分布系数；

ReD

——

管道雷诺数：

D——

管道内径，mm；

Δ——

管壁粗糙度，mm。（2）插于管道平均流速处的α值

测量头插于管道平均流速处时α=1

式中y

——

平均流速处至管壁的距离；

R

——

管道半径。

粗糙度和雷诺数对α影响从上式可知，α是Δ/D和ReD的函数,测量时流量大小的变化将引起α的变化。设Δ/D=0.001，ReD从2×104→3×105，α约变化2.8%；

设ReD=3×105，Δ/D从0.001→0.002，

α约变化1.4%。

阻塞系数β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。(1)测量头插于管道轴线处时式中S

——

阻塞率；

B

——

流量计插入杆直径，mm；

d

——

测量头直径，mm；

D

——

管道内径，mm。测量头插入深度h式中：h——插入深度，mm；

S——阻挡率；

B——流量计插入杆直径，mm；

d——测量头直径，mm；

D——管道内径，mm。流量计阻塞系数β与阻塞率S的关系

S＜0.02时，β=10.02＜S≤0.06时，β=1－0.125SS＞0.06时，β=1－CSC值依管径大小而定，需经实流校验确定。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，目前还缺乏成熟的实验数据。管道横截面面积A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：：L——管道外周长，m；

e——管壁厚度，m；

a——管道外表面局部突出高度，m；D——管道内径，m。3.7.1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孔测量静压。由总压与静压的差值（差压）反映流量值。差压式均速管流量计计算式式中：qm

——

质量流量，kg/s；

qv

——

体积流量，m3/s；

α

——

流量系数；

ε——

可膨胀性系数；

A

——

管道横截面面积，m2；

ρ

——

被测介质密度，kg/m3；

△p

——

均速管输出差压，Pa。3.8.1圆形断面均速管这是差压式均速管的早期断面形状。是在毕托管基础上发展起来的。

由于它的迎流面有多个（一般为4个）总压测压孔，每一个孔代表一定比例（1/4）的流通截面的平均流速，因此，基本不受流速分布和管壁粗糙度影响。如果测量管有一个90°弯，而且检测杆与90°弯在同一个平面内，则流场的不对称也不影响测量。合理确定安装方向可降低直管段的要求差压变送器导管（d≥10）闸阀3.8.2菱形断面均速管圆形断面均速管的流量系数K受雷诺数的影响较大，当ReD＜105时，K基本不变；

105＜ReD＜106时，K增大，而且不稳定。离散度约为±10%。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。在菱形断面均速管中，流体分离点不再随ReD变化而固定在菱形两侧尖锐的拐点上。所以流量系数受ReD

影响减小到1%。美国ALDEM研究实验室，NEL国家工程试验室，CEESI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。

费列德·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，推出了弹头断面检测杆。弹头检测杆也有明显的拐点。但拐点相对平缓。不致象菱形断面检测杆那样会产生强烈的旋涡、较大的探头振动和脉动的差压输出。

（a）菱形断面（b）弹头断面菱形断面检测杆低压孔位于背部，那里正好是流体中尘埃聚集的地方，流线紊乱，流速较低，所以负压孔易堵。弹头形断面检测杆，多个低压取压孔位于探头的两侧面，即位于流体分离点之前，流速快，所以不易堵。以往均速管表面是光滑的，当流速变化时，在均速管表面易形成边界层流与边界紊流交替出现的情况。增加了流量系数的不稳定。

弹头形均速管前端表面采用粗糙化处理并加防淤槽（即在粗糙化处理部分和平滑部分交界处设一浅槽），相当于有一个紊流发生器，使流量系数更稳定，范围度更大。下图所示是第三代T形断面均速管，其跨越整个管道的高压取压槽的设计，使得它有很好的抗堵性。T形断面的设计，使其输出差压值约为菱形断面的2倍。自带高速CPU和大容量数据储存器，对流体进行实时、动态的完全补偿。差压均速管流量计的局限性差压值较小，尤其是测量低静压低流速湿气体，以及蒸汽时，差压值太小，会带来较大误差。要通过JJG640的检定，必须进行实流检定。因此须自带一段测量管才能实施检定。

电磁流量计工作原理及应用电磁流量计工作原理电磁流量计工作原理：式中：E——感应电势；K——仪表常数；B——磁感应强度；V——平均流速；D——测量管内径E=K·B·V·D电磁流量计原理

电磁流量计特点

无阻流件，无压损。适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆、污水等。

所测得的体积流量，不受流体密度、粘度、温度、压力影响。测量范围度大，通常为20:1～50:1.

测量精度高，一般可达±0.2%～±0.5%MV。容易解决流体腐蚀问题。不能测量电导率很低的液体。

电磁流量计的发展（1）增设空管判断功能空管的危害测量管一旦空管，电极暴露在气体中。此时信号源内阻特别大而感应励磁线圈的干扰，引起指示值升到满度。空管检测方法（一）Re=式中：Re——电极电阻；K——常数；

Ef

——电极系数（与电极面积和测量管内径有关）；σ——电导率。KEfσRE空管检测原理4-04对于自来水、酸、碱等：

满管时，Re为10～1kΩ；空管时，液位低于电极，理论上Re=∞，但因导管内壁潮湿，实际上Re为有限阻值。判定空管的尺度：Re大于正常操作时电阻值的3倍。空管置零仪表内单片机判定测量管空管时，将输出值置零，同时发出报警信号。

容积式流量计的工作原理及应用

容积式流量计的特点

流体本身的自润滑作用，能使容积式仪表长期、稳定运行。b.精度较高。c.范围度较大（一般可达10:1）。

椭圆齿轮式、腰轮式、螺杆式、旋转活塞式、刮板式等。口径、测量范围和适用粘度各不相同。（1）容积式流量计的特点

（2）容积式流量计的分类

5.2椭圆齿轮流量计（一）

图5.1椭圆齿轮流量计工作原理

安装在计量腔内的一对相互啮合的椭圆齿轮，在流体的作用下交替相互驱动，各自绕轴旋转。齿轮与壳体之间有一新月形计量室，齿轮每转一周就排出4份固定的容积，因此由齿轮的转动次数就可计出流体流过的总量。

椭圆齿轮式流量计对流体的清洁度要求较高，如果被测介质过滤不清，齿轮很容易被固体异物卡死而停止测量。齿轮既作计量之用又作驱动之用，使用日久齿轮磨损后，齿轮与壳体之间所构成的新月形计量室容积相应增大；齿轮与壳体之间的间隙也相应增大（导致泄漏增大）。这两个因素都使得仪表示值偏低。在仪表超负荷运行时，磨损加速，上述情况变得更加严重。

腰轮流量计

在腰轮流量计中，由腰轮与壳体所组成的计量室和腰轮转数实现计量。图5.2腰轮流量计工作原理

腰轮流量计（二）

由于同计量精确度密切相关的是腰轮，而驱动有专门的驱动齿轮担任，因此，驱动齿轮的磨损不影响计量精确度。另外，根据力学关系分析，主动轮对从动轮的驱动，驱动力由驱动轮传递，两个腰轮之间无明显摩擦，所以腰轮磨损极微小，这一特点使得腰轮流量计能长期保持较高的测量精确度。腰轮流量计

粘度对计量粘度有明显影响。图5.3腰轮流量计不同粘度误差特性例从图中可看出，在0.8～11mPa·s黏度范围内，黏度影响较大，粘度从5.65mPa·s下降到0.8mPa·s，误差负向增大约0.5%；在11～51mPa·s时，黏度对仪表误差仍有明显影响；黏度大于51mPa·s时，黏度对误差影响已不明显。

腰轮流量计保证精确度的范围度与流体粘度有关。表5.1腰轮流量计测量范围（精确度±0.2％，流量单位：m3/h）注：1.连续---可连续工作8h以上的流量范围；

2.间断---仅能工作8h以内的流量范围；

3.最高---只能瞬时工作（不保证精确度）的最大流量。流体温度对测量误差的影响

流体温度升高时，计量室容积增大，转动部件每转一周，通过仪表的液体量相应增大，从而引起仪表示值的负偏差。例如椭圆齿轮流量计：

1.计量室和齿轮均为铸钢：+0.36%／10℃；

2.计量室和齿轮均为铸铁：+0.33%／10℃；

3.计量室为铸铁，齿轮为铸铝：+0.14%／10℃。

刮板流量计刮板流量计的特点：弹性刮板流量计是一种结构独特的容积式流量计。作为计量部件的转子和刮板与计量室为弹性接触。即使介质中有较多杂质，固体颗粒较大，也能正常工作，不会卡死和严重磨损。特点：运行无脉动，噪声小，但计量精度不如腰轮高。图5.4弹性刮板流量计工作原理1-壳体；2-嵌条；3-挡板；4-刮板；5-转子5.5双转子流量计图5.5双转子流量计a)标准结构双转子流量计b)轴向流动双转子流量计c）螺杆式流量计双转子流量计的特点

由于特殊设计的螺旋转子，使得转子转矩一定，等速回转，等流量，无脉动，无噪声。由于一对转子排量大，所以，相同流量上限的仪表，螺杆式体积小得多，重量也轻。范围度宽，最大可达300：1.但当液体粘度很高（＞100mPa·s）时，因流量上限受仪表两端压差制约，范围度有一定程度下降。容积式流量计的缺点

a.结构复杂，体积大，笨重，尤其是口径较大时，体积庞大，故一般只适用于中小口径。

b.由于高温条件下零件热膨胀、变形，低温条件下材料变脆等问题，容积式流量计不适用于高低温场合，流体温度范围只能达到-30～+160℃，压力最高10MPa。

c.对流体洁净程度要求高，当含有颗粒等各种固形物时，流量计上游须装目数足够多的过滤器。并要经常清理，维护工作量大。

d.转动部分长期运转，引起机械磨损，一般都导致计量误差增大。

e.部分型式容积流量计（如椭圆齿轮式、腰轮式、旋转活塞式）在测量过程中会引起流动脉动，较大口径仪表噪声较大，甚至使管道产生振动。

热式质量流量计

热式流量计工作原理图6.1热分布式热式流量计工作原理1、3-感温元件；2-加热器；4-放大器

流量传感器由细长的测量管和绕在其外壁上的加热器及感温元件组成，加热器线圈布置在测量管的中央，它将管壁和管内的流体加热，在加线圈两边对称位置有两个感温热电阻R1和R2，测量与加热线圈对称的上、下游处管壁的温度T1、T2。R1、R2与另外另外两个电阻R3、R4组成惠斯登电桥，以测量温差△T=T2-T1。

加热器提供恒定的热量，通过线圈绝缘层、管壁、流体边界层传导热量给管内流体。边界层内热量的传递可以看作热传导方式实现的。在流量为零时，测量管上的温度分布如图中的虚线所示，相对于测量管中心的上、下游是对称的，电桥处于平衡状态；当流体流动时，流体将上游的部分热量带给下游，导致温度分布变化如实线所示。

热式流量计的特点

能直接显示质量流量。能测量很低的流速。测量管内气体保持层流状态。

测量液体质量流量的热式质量流量计图6.25882／5892型液体流量计功能图

热式质量流量计的应用气体热式流量计，对于被测气体为组份稳定的干燥气体，仪表能长时期稳定工作。气体组份变化容易引起较大误差。气体中有液滴，也会引起较大误差。不洁净的气体，容易将传感器内壁玷污，导致仪表失准。

科氏力质量流量计科氏力质量流量计工作原理当一个位于一旋转体内的质点作向心或背离旋转中心的运动时，将产生一惯性力，如图7.1所示。当质量为δm的质点以匀速υ在一个围绕固定点P并以角速度ω旋转的管道T内移动时，这个质量将获得两个加速度分量：

其一是轴向加速度ar（向心加速度），其量值等于ω2r，方向朝向P；其二是横向加速度at(科里奥利加速度)，其量值等于2ωυ，方向如图7.1所示，与ar垂直。

图7.1

科里奥利力为了使质点具有科里奥利加速度，需在at的方向施加一个大小等于2ωvδm的力，这个力来自管道。反向作用于管道上的反作用力就是科里奥利力：科氏力质量流量计从图可看出，当密度为ρ的流体以恒定流速v沿图中所示的旋转管道流动时，任何一段长度为Δx的管道都将受到一个大小为ΔFc的横向科里奥利力：式中

A—

管道的内截面积。由于质量流量δqm可表示为：因此

所以，测量在旋转管道中流动的流体施加的科氏力，就能测量出qm。

在工业应用中，要使流体通过的管道围绕P轴以角速度ω旋转是不现实的。幸运的是，使管道绕P轴以一定的频率上下振动，也能使管道受到科氏力的作用。在仪表中，这种振动由驱动线圈产生。科氏力质量流量计工作原理（三）

科式力质量流量计的优点

直接测量质量流量，有很高的测量精确度。

可测量流体范围广泛，包括高粘度流体、液固二相流体、含有微量气体的液—气两相流体以及密度足够高的中高压气体。

上、下游管路引起的旋涡流和非均匀流速分布对仪表性能无影响，通常不要求配置专门长度的直管段。科式力质量流量计的优点

流体粘度变化对测量值影响不显著，流体密度变化对测量值影响也极微小。

有多路输出，可同时分别输出瞬时质量流量或体积流量、流体密度、流体温度等信号。还带有若干开关量输入输出口，某些型号仪表能实现批量操作。

有双向流量测量功能。

科氏力质量流量计的缺点a.零点稳定性差，影响其精确度的进一步提高。b.不能用于测量密度较低的介质如低压气体。c.液体中含气量稍高一些就会使测量误差显著增大。d.对外界振动干扰较为敏感。e.不能用于较大管径，目前只能做到DN300。f.测量管内壁磨损、腐蚀、沉积结垢会影响测量精确度。g.压力损失大，尤其是测量饱和蒸气压较高的液体时，压损很易导致液体气化，出现气穴，导致误差增大甚至无法测量。

弯管和直管的考虑：弯管：测量管设计成弯管是为了降低刚度，因而可比直形管管壁取得厚。仪表性能受磨蚀、腐蚀影响小。易结气体和残渣，引起附加误差。而且体积和重量比直形管大。

b.直管：不易积存气体，便于清洗。垂直安装时，流体中的固体颗粒不易沉积在管壁上。传感器尺寸小，重量轻，但刚度大，管壁相对较薄，受磨蚀、腐蚀影响大。c.测量管段数又有单管和多管之分。

测量管结构的特点

传感器的安装应尽量远离大功率泵、电机等振动干扰源。避免或减少因安装因素造成的应力。图7.2流量传感器在水平管道上的安装

1

传感器；2、3、4阀门；5、6支架安装指南被测介质水平安装垂直安装（旗式）洁净的液体可以采用。U型管的传感器箱体在下可以采用。流向为自下而上通过传感器带有少量气体的液体可以采用。U型管的传感器箱体在下可以采用。流向为自下而上通过传感器气体可以采用。U型管的传感器箱体在上可以采用。流向为自上而下通过传感器浆液（含有固体颗粒）可以采用。U型管的传感器箱体在上可以采用。流向为自上而下通过传感器表7.1

测量管为直管及U形管的传感器安装方式指南流量传感器出口应有足够背压最小背压指示P≥A△P+BP0式中P0──最高工作温度下介质的饱和蒸气压；

△P

──流量计压损；

A、B──系数。

图7.3流量计“旗式”安装

1、2、3、4

阀门；5传感器；6、7支架①测量精度与范围度CMF零点稳定性差，所以基本误差多以：“量程误差加零点不稳定度”表达。零点不稳定度一般在（0.01～0.04）%FS。所以将口径选得尽可能小一些，有利于减小误差，但压损增大。②流量范围和压力损失③液固混合流的测量

a.选择适当的管型，防止堵塞。

b.双管型比单管型易堵。高粘度流体的测量高粘度流体的测量：a.高粘度流体易出现“挂壁”现象。b.用管线吹扫和良好的伴热保温解决。c.中低压蒸汽伴热，温度容易得到控制。电热带伴热，易使传感器线圈过热。含气液体的测量及温度压力的影响①含气液体的测量流体中含少量气体对不同的CMF，影响也不同。最好在流量计上游加装消气器。②温度对流量示值