化工测量仪表流量课件

第三篇流量测量概述第一章

容积式流量计第二章节流式流量计第三章动压式流量计第四章变面积式流量计第五章流体振动式流量计第六章其它流量计第七章

质量流量计本篇小结1/16/20231概述流量—流经管道（或设备）某一截面的流体数量。一、瞬时流量1.体积流量单位时间流过某一有效截面的流体体积。qv=uA

2.质量流量单位时间流经某一有效截面的流体质量。qm=qvρ=uAρm3/h、L/ht/h、kg/h二、累积流量(总量)

m3、L、t、kg返回下一页单位时间内流经某一有效截面的流体数量。某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。1/16/20232按测量原理分类方法如图3-0-1、2所示。返回上一页下一页1/16/20233（1）流速的分类低流速:小于1m/s普通流速:2～5m/s高流速:大于10m/s（2）管道的分类小管径:4～50mm中管径:50～150mm大管径:150mm以上（3）流量的分类微流量:小于60l/h小流量:60l/h～20m3/h一般流量:20～100m^3/h大流量:100m^3/h以上1/16/20235第一章容积式流量计返回第一节测量原理第二节容积式流量计的特性第三节容积式流量计的

选型、安装、使用

精度高（比速度式），主要用作计量1/16/20236容积式流量计主要用来测量不含固体杂质的液体，如油类、冷凝液、树脂和液态食品等粘稠流体的流量对于高粘度介质的流量，其他流量计很难测量，而容积式流量计却能精确测量，精度可达±0.2%。常用的容积式流量计有椭圆齿轮流量计、腰轮（罗茨）流量计、活塞式流量计、刮板式流量计、圆盘式流量计、湿式气体流量计及皮囊式流量计可用来测量气体流量。1/16/20237返回一、转子式容积流量计(根据转子的不同)返回1、椭圆齿轮流量计（用在小管径）椭圆齿轮流量计下一页

适合中、小流量测量，测量范围为3l～540M3/h,口径为10～250mm。可测液体，准确度±0.2~0.5％。图a位置，P1＞P2，A为主动轮，B为从动轮；

图b位置，A、B均为主动轮；图c位置，B为主动轮，A为从动轮；

1/16/20239允许微小颗粒通过，测量范围0.1～2500m3／h；口径为16～500mm。可测液体或气体。体积大、笨重，维修不便，压损较大，运行中有震动。返回上一页下一页准确度可达±0.1~0.5％，可作为标准流量计。2、腰轮流量计（中、大管径）1/16/2023103、双转子流量计返回上一页

在压差作用下，三齿转子与四齿转子产生旋转运动，被测流体被分割成“螺旋状液块”体积，随转子转动经计数后排出计量室。

因为安装于两转子轴上齿轮的啮合转动使转子之间始终保持适当间隙，则转子能平稳同步转动。适用:-29～232℃、动力粘度>1000mPaS的大流量（14～2000M3/h，口径40～400mm，一般在80口径、40M3/h以上使用）液体计量，准确度为0.1、0.2、0.5级。下一页1/16/202311二、刮板式容积流量计(比转子式精度高)东北管线返回1、凸轮式刮板流量计（长输管线原油）下一页1/16/2023132、凹线式刮板流量计返回3、弹性刮板流量计上一页1/16/202314三、活塞式容积流量计（长输管线上没有）返回1/16/202315一、流量计的选型返回一般qcom=50~80%qmax1.根据被测介质的性质(气、液体，腐蚀性、粘度等）和工作条件（温度、压力等）选择流量计的材质和类型；对于原油、高温水或化学液体，一般用不锈钢材质；原油的石油产品用铸钢、铸铁；轻微腐蚀的介质采用铜合金。500平方mm/s运动粘度米平方秒、毫米平方秒动力粘度帕斯卡每秒、毫帕每秒低于一定黏度，测量不准确。2.流量范围的选择根据被测流量大小（不是按管径）,选择流量计的测量范围和量程比;1/16/2023173.压力和温度

温度升高，若超过使用温度，热膨胀，卡死

实测最大流量为上限流量的80﹪，留有余量，延长仪表的使用寿命。基本产品（不是耐高温的）一般120℃，6.4MP。厂家会根据使用材料的不同给出使用温度。1/16/202318二、容积式流量计的安装和使用返回1.可水平或垂直（大口径不宜）安装，要设旁路；流量计前须加装过滤器，不需直管段;扫除介质中杂质，要求单相介质；过滤器底部有排污阀，定期打开排污。气液两相流体，入口前应安装消气器进行气液分离；介质为液体，加装消气器；气体，加水吸收器。4.注意流向正确；5.安装之前，管线应清扫。（新安装的和维修以后的管线）因为容积式流量计要求介质清洁，有杂质易卡死，尤其是转子式的。蒸汽扫线时，严禁经过表体。1/16/202319

少数口径较小的也允许安装在垂直管线上，

流向从下往上，

且安装在旁路管，

防止主管道上杂质进入流量计。1/16/2023216.定期维护，如过滤器的情况由于介质的不同，可能定期清洗前发生堵塞。采取的方法：在过滤器前后安装两个压力表，当前后差压超过一定值时，判断是否需清洗。或者安装差压计，直接测差压.差压正常时不会很大，在过滤器堵死时，前后差压很大，则差压计超量程了，因此用差压计按理说和安装两个压力表同原理，但实际不保险。1/16/202322第二章节流式流量计返回概述第一节测量原理第二节标准节流装置1/16/202323第一节测量原理测量原理流量方程返回1/16/202325一、测量原理返回动压能（流速）与静压能（压力）转换的原理。

流体流经节流元件将q→△P，通过测量△P来进行流量测量。流体流经节流元件压力变化1/16/202326D—管道直径；d—节流元件开孔直径。据质量流量的定义，令

二、流量方程下一页返回对理想流体，由能量守恒方程：根据流体连续性方程可得（3-2-7）1.不可压缩流体（一）理论方程1/16/202327（二）实际流量公式引入C值修正实际流量与理论流量的差异，则流量公式为：下一页上一页返回C—流出系数。无量纲数，由实验方法按下式得到：雷诺数Red>临界值Rek，C趋于常数。

βRek测量时必须保证流量计工作在大于Rek的区域。1.实际流量公式ρ1

—节流元件前的流体密度流出系数不同节流元件和不同取压方式其C值不同。

1/16/202329同理可得体积流量实用公式：

2.实用流量公式上一页返回实际工程应用时，将流量公式采用下列形式：kg/hd—mm;△P—Pa;ρ1

—kg/m3(3-2-25a)(3-2-26a)流量系数m3/h1/16/202330第二节标准节流装置

标准节流元件取压方式标准节流装置的管道、

安装和使用条件压力损失返回1/16/202331一、标准节流元件1、孔板2、喷嘴3、文丘里管返回标准节流装置：按标准条件和数据设计、加工、制造和安装的节流装置，无需进行标定，可直接用于流量测量，其误差不会超出规定的流量不确定度。标准节流装置包括节流元件和取压装置。1/16/202332返回孔板1/16/202333ISA1932喷嘴下一页返回1/16/202334长径喷嘴上一页返回1/16/202335文丘里管下一页返回上、下游取压口应做成单独管壁取压口形式，由均压环将几个取压口连接起来。1/16/202336文丘里喷嘴上一页返回上游取压位置必须是角接取压，下游的喉部取压，由引到均压环的至少四个单独钻孔取压口组成。1/16/2023371.角接取压紧贴节流元件前后端面取压。适用于孔板、ISA1932喷嘴。2.法兰取压（1）环室：用于400mm以下管径（2）单独钻孔：距离孔板前后端面各1吋处取压。3.D-D/2取压（径距取压）距离节流元件前端面各D和D/2处取压。返回适用于孔板、长径喷嘴。二、取压方式仅适用于孔板。1/16/202338角接取压返回1/16/202339法兰取压返回下一页1/16/202340（1）孔板采用角接取压，法兰取压，D-D/2取压三种方式。（2）ISA1932喷嘴和文丘里喷嘴上游采用角接取压，下游则各有不同；长径喷嘴采用D-D/2取压。（3）文丘里管的取压方式另有规定。返回

各种取压方式，水平管路取压位置均如图3-2-53所示。归纳上一页1/16/202341可测可压缩或不可压缩流体；流体须是牛顿、单相流体。安装示意图（1）直管段长度。经验数据，前8后5（表3-2-3、4）（2）管束式流动调整器（图3-2-19）三、标准节流装置的管道、安装和使用条件返回1.对流体和流动状态的要求2.管道条件保证管内流体达到紊流状态。

流体要充满管道；不适合脉动流测量；对可压缩流体，节流元件前后压力比应满足。1/16/202342安装示意图返回下一页1/16/202343第三章动压式流量计返回概述第一节靶式流量计第二节皮托管和均压管1/16/202344流体在管道中流动时，根据能量守恒定律，有：

为动压力。测出动压力或者作用在阻力体上的作用力，可知流速，则得到流量。动压式流量计的种类有：靶式流量计、挡板流量计、动压管流量计、皮托管等。概述返回1/16/202345第四章变面积式流量计返回概述第一节测量原理第二节工作特性及刻度换算1/16/202346概述返回1/16/202347第一节测量原理工作原理远传式转子流量计返回1/16/202348流体作用在浮子上有3个力：

流体的动压力Vf、Af、ρf分别为浮子体积、最大截面积、密度。当浮子处于平衡时：一、工作原理下一页返回浮子本身的重力浮力1/16/202349通过环形面积的流速为：设环形流通面积为A0

——流量系数。A0与高度h之间的关系为：上一页（3-4-9）返回工作原理1/16/202350二、远传式转子流量计采用不锈钢锥管，利用磁耦合特性，将转子高度变化转换为标准信号。远传式转子流量计返回1/16/202351第五章流体振动式流量计返回第一节涡街流量计第二节旋进漩涡流量计第三节特点及使用1/16/202352第一节涡街流量计测量原理频率的检测方法返回1/16/202353St

—斯特罗哈尔(Strouhal)系数；u—发生体两侧平均流速；d—旋涡发生体的迎流面最大宽度。一、测量原理返回下一页

垂直于流体方向插入非流线形柱状物，流速达到某一数值时，其下游两侧会交替产生方向相反的漩涡，称涡街(VortexStreet)。当满足h/l=0.281

时，涡街保持稳定。单侧漩涡频率与流速的关系：流体自然振动。1/16/202354K—流量计系数，脉冲数/m3漩涡发生体当管道和旋涡发生体尺寸一定，K为常数，测得旋涡频率f，即可知流量。

返回上一页对于圆柱发生体，d／D＜0.3时，流通截面积可近似为

（3-7-4）

1/16/202355二、频率的检测方法漩涡发生体返回因产生旋涡一侧的静压大于不产生旋涡一侧的静压，两侧形成△P，经导压孔引起检测器空腔内流体移动，交替对热电阻丝产生冷却作用，改变其阻值。电阻的变化与旋涡频率相对应。

1/16/202356第六章其它流量计返回第二节叶轮式流量计第三节电磁流量计第四节超声波流量计1/16/202357第二节叶轮式流量计测量原理涡轮流量计特点及使用返回1/16/202358测量原理返回动量矩守恒：管路内安装一个可绕轴转动的阻力体，流体通过与阻力体时产生碰撞，形成动量矩使阻力体转动，转动角速度随流量大小而变。有切线式和轴流式两种结构：1/16/202359

涡轮流量计是一种速度式流量仪表它具有测量精度高,反应快及耐压高等特点。一、涡轮流量计1.结构涡轮：叶片由高导磁材料制成；导流器：流体到达涡轮前先导直，支承涡轮；磁电感应转换器：产生与叶片转速成正比的电信号；壳体：非导磁材料制成；前置放大器：放大磁电感应转换器输出的微弱电信号。下一页上一页返回1/16/2023602.工作原理J——涡轮的转动惯量；dω/dt——涡轮角加速度；T——推动转动的旋转力矩；Ti——阻碍旋转的各种阻力矩。（3-6-1）下一页上一页阻力矩：①流体阻力矩T1②机械摩擦阻力矩T2③电磁系统阻力矩T3由动量矩守恒原理，涡轮的运动方程为即:流量恒定时:dω/dt=0，则T=T1+T2+T3涡轮以角速度ω作匀速旋转。流量变化时:dω/dt≠0，涡轮作加速或减速旋转。经一段时间又会出现新稳态。稳态方程返回1/16/202361根据各阻力矩、旋转力矩的理论计算及实验证明，带入稳态方程可得流量与角速度的关系：（3-6-10）α1—与电磁力矩T3有关的系数；α2

—与机械摩擦阻力矩T1、T2有关的系数；ξ—流量系数，与仪表结构、介质流动状态、粘度等有关，一定范围内为常数。上一页当qv大于某值后，因α1、α2均较小，可近似线性（3-6-11）流量与脉冲频率的关系为：下一页测量原理返回ω=2πf/ZZ—叶片数因为1/16/202362二、特点及使用（一）特点1.精确度高，0.1～0.5%。可作准确计量仪表。2．反应迅速，可测脉动流量，线性。3．输出频率信号，抗干扰能力强。（二）使用注意事项成本高、寿命短。适用于低粘度介质的流量测量（轻质油、气体）原油管线上看不到，成品油和输气管线上一页1.要求流体洁净，流量计前应加过滤装置，设旁路。2．应水平安装。前、后直管段应10D、5D以上。3．切忌引入高速气体。返回西气东输管线，测气体，用的涡轮流量计和超声波流量，涡轮流量计比超声波流量计精度高，但涡轮的有磨损，2年的使用寿命，轴需定期润滑。4.测量范围宽，10：1~40：1中大口径，6：1~5：1小口径。1/16/202363三、涡轮流量计的安装（1）涡轮流量计应水平安装,进出口处前后直管段应不小于15D和D。变送器与前置放大器之间的距离不超过3m。流量计的表体上有箭头，安装方向与流向一致。（2）变送器应安装在不受外界电磁场影响的地方,否则在变送器的磁电感应转换上加设屏蔽罩。（3）新装或维修后的管线，必须扫线后安装流量计。扫线时要将流量计摘掉，安一段直短管，替代流量计的小段。

西气东输，安装急，扫线没扫干净，过滤器堵塞，差压计测时被打坏，应摘掉流量计重新扫。（4）定期润滑。有免润滑的涡轮流量计，成本高。实际现场管线上都需要润滑，按说明书定期用润滑油，注入轴与轴承之间。1/16/202364第三节电磁流量计测量原理特点及使用返回1/16/202365一、测量原理返回电磁感应。Ex——感应电势；B——磁感应强度；D——管道内径；u——垂直于磁力线方向的液体流速；C——比例系数，即单位换算系数。k—仪表常数。磁场励磁方式：直流励磁、交流励磁或方波励磁等。1/16/202366二、特点及使用

要求被测液体的电导率>5×10-6S／cm，不宜测量气体、蒸气以及石油制品等电导率很小的液体流量。1.压损小,可测含固体颗粒、悬浮物或腐蚀性等介质；2.输出与流量线性关系,且不受液体物理性质影响；3.测量范围宽。量程比可达100:1，口径1～2000mm，精度可达0.5级；4.反应速度快，可测量脉动流和正、反两向流。

缺点：使用温度为0～20O℃，压力<6.4MPa；返回上一页易受外