流量检测及仪表教材

流量检测及仪表第三节流量检测及仪表1概述1.1流量的概念流量:是指流经管道或设备某一截面的流体数量。1．瞬时流量:

单位时间内流经某一截面的流体数量称为瞬时流量。可以分别用体积流量和质量流量来表示。体积流量：单位时间内流过某一截面的流体体积，国际单位为m3/s，还常用m3/h、L/h等单位。体积流量可表示为

——截面A上的平均流速。一、概述

质量流量：是指单位时间内流经某一截面的流体质量，国际单位为kg/s，还常用t/h、kg/h等单位。2．累计流量累积流量：是指一段时间内流经某截面的流体数量的总和，也称总量。可用体积和质量来表示，即：测量流体流量的仪表一般叫流量计；测量流体总量的仪表常称为计量表。流量计的分类1．速度式流量计测量流体在管道内的流速，用过流面积换算成流量。例如差压式流量计、转子流量汁、电磁流量计、涡轮流量计等。2．容积式流量计以单位时间内所排出的流体的固定容积的数量作为测量依据。例如椭圆齿轮流量计、活塞式流量计等。3．质量流量计以测量流体流过的质量为依据，分直接式和间接式两种。

直接式质量流量计直接测量质量流量。例如量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利力式等质量流量计。

间接式质量流量汁是用密度与容积流量经过运算求得质量流量的。具有测量精度不受流体的温度、压力、粘度等变化影响的优点。二、差压式（节流式）流量计基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置（流动阻力件）时产生的压力差而实现流量的测量。1-

节流元件；2-

导压管路；3-

三阀组；4-

差压计。

节流装置用于产生压力差；导压管是连接节流装置与差压计的管线，用来传导差压信号；差压计用来测量压差信号，并把此压差转换成流量指示记录下来。1.节流装置的流量测量原理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，总和不变能量守恒。可以用伯努利方程表示当流体流经管道内的节流件时，流束将在节流件处形成局部收缩，因此，流体流速增加、动压能增加，其静压能下降，在节流件前后便产生了压差。工作原理由于流体流经孔板时，产生局部涡流损耗和摩擦阻力损失。在流束充分恢复后，静压力不能恢复到原来的数值。节流元件前后的静压差大小与流量有关。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。只要测得节流元件前后的静压差大小，即可依据压差来衡量流量的大小。节流元件附近流速和压力分布情况压差影响因素：流量、节流装置形式、管道内流体的物理性质（密度、粘度）。流量基本方程式根据流体的连续性方程（质量守恒定律）和流体力学的伯努利方程（能量守恒定律），可以推导出流量与压差之间的流量方程式，即体积流量质量流量式中：

——流量系数；

C——流出系数β——节流元件开孔直径与工艺管道之比

——流束膨胀系数；

d——节流装置的开孔直径，m2

——流体密度，kg/m3

Δр——节流装置前后实际测得的压力差流量与压力差的平方根成正比对于气体、蒸汽等可压缩流体，在经过节流装置时压力的变化，使流体膨胀，密度变小，用流速膨胀校正系数系数ε对上式进行修正对于实际流体，摩擦阻力损失及可压缩性的影响，用流出系数c进行修正。实用习惯单位：流量m3/h，开孔直径mm，其它量单位不变，实用流量公式：2、差压式流量计的组成历史悠久、技术成熟、应用最广泛。结构简单、使用寿命长，适应能力强，几乎能测量各种工况下的流量。测量对象：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温；管径方面：从几毫米到几米；流动条件：亚音速流、临界流、脉动流。显示仪表3.标准节流装置通常把ISO5167(GB／T2624-93)中所列节流装置称为标准节流装置，其它节流装置称为非标准节流装置。采用标准节流装置，按标准设计的差压式流量计，可直接投入使用，而不必进行实验标定。标准规定：标准节流元件为孔板、喷嘴和文丘里管；取压方式为角接取压、法兰取压、径距取压。适用条件：工艺管道公称直径在50～1000mm之间。3、标准节流装置标准孔板孔板是一块具有与管道同心圆形开孔的圆板，迎流一侧是有锐利直角入口边缘的圆筒形孔，顺流的出口呈扩散的锥形。结构简单，加工方便，价格便宜。压力损失较大，测量精度较低，只适用于洁净流体介质，测量大管径高温高压介质时，孔板易变形。标准孔板

标准喷嘴

是一个以管道喉部开孔轴线为中心线的旋转对称体。可用于测量温度和压力较高的蒸汽、气体和带杂质的液体流量。测量精度较孔板高，加工难度大，价格高，压损略小于孔板。要求工艺管径D不超过500mm。(a)ISA1932喷嘴(b)长颈喷嘴图4.4标准喷嘴3、标准节流装置标准喷嘴标准文丘里管

压损较孔板和喷嘴都小，有较高的测量精度，对流体中的悬浮物不敏感，可测量有悬浮固体颗粒的液体，适合大流量气体流量测量。但尺寸大，制造困难、价格昂贵，不适用于200mm以下管径的流量测量，工业应用较少。图4.5经典文丘利管3、标准节流装置文丘里管4、节流装置的取压方式根据节流装置取压口位置可将取压方式分为理论取压、角接取压、法兰取压、径距取压与损失取压等五种:角接取压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装置。它又分为环室取压和单独钻孔取压两种方法。法兰取压在距节流元件前后端面各1英寸（25.4mm）的位置上垂直钻孔取压，仅适用于孔板。法兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取压法低些。4、节流装置的取压方式径距取压（D-D/2取压）在距节流元件前端面1D、后端面D/2处的管道上钻孔取压。适用于孔板和喷嘴。4、节流装置的取压方式5差压式流量计的安装

节流件上下游侧直管段长度的要求安装节流元件的管道应该是直的，截面为圆形；管道内壁应洁净；节流元件前后要有足够长直管段长度，以使流体稳定流动，一般上游侧直管段在10D-50D之间，下游侧直管段在5D-8D之间。节流件的安装要求安装节流件时必须注意它的方向性，不能装反。节流件安装在管道中时，要保证其前端面与管道轴线垂直，偏差不超过1°；还要保证其孔中心轴与管道同轴，不同心度不应超过0.015D(1/β-1)。5差压式流量计的安装其他注意事项密封垫片，在夹紧后不得突入管道内壁。引压管路应按最短距离敷设，一般总长度不超过50m,管径10～18mm。取压位置：测量液体时取压点在下方；测量气体时取压点在上方；测量蒸汽时，取压点在中心水平位置。引压管沿水平方向敷设时，应有大于1:10的倾斜度，以便排出气体（对液体介质）或凝液（对气体介质）。引压管应带有切断阀、排污阀、集气器、集液器、凝液器等必要附件，以备与被测管路隔离维修和冲洗排污用。6.差压式流量计的应用

差压式流量计具有结构简单、工作可靠、使用寿命长、测量范围广的特点。不足之处是测量精度不高，测量范围较窄（量程比3：1~4：1），要求直管段长，压力损失较大，刻度为非线性。使用时应注意的问题：①应考虑流量计使用范围。②被测流体的实际工作状态（温度、压力）和流体性质（重度、粘度、雷诺数等）应与设计时一致，否则会造成实际流量值与指示流量值间的误差③使用中要保持节流装置的清洁。④节流装置尤其是孔板，其入口边缘会由于磨损和腐蚀而变钝，引起仪表示值偏低。故应及时检查。⑤引压管路接至差压计之前，必须安装三阀组，以便差压计的回零检查及引压管路冲洗排污用。组成：锥形管、转子测量原理:定压降，变节流面积转子在锥形管中的平衡位置的高低与被测介质的流量大小相对应。又名浮子流量计，测量本体由一根自下向上扩大垂直安装的锥管和一只可以沿着锥管的轴向自由移动的浮子组成，流体自下而上流经锥形管．如图所示．转子流量计结构简单、工作直观可靠、压力损失小、维修方便等特点，成为工业上和实验室常用的一种流量计。三、转子流量计被测流体由锥管下部进入上部流出。当流体稳定地流过转子与锥形管之间的环隙时，转子受重力G、流体对转子的浮力F1、粘滞摩擦力作用由于转子的节流作用产生的静压差的作用力和流体对转子的冲击力（动压力)F2的作用，如若忽略流体对转子的粘滞摩擦力，则转子在稳定流量下受力平衡：如果被测流体的流量增大，即流速v

增大时，流体作用力

F2

随之增大，转子受力失去平衡。转子在向上的合力作用下上升。1.测量原理1.测量原理随着转子位置的升高，环形流通面积增大，v逐渐减小，F2减小。当转子升高到某一高度，使作用在转子上的作用力再次平衡时，转子会在新的位置上稳定下来。流量减小时情况相反，转子位置降低。当流量发生变化时，转子进行位置调整，使流体的流通面积改变，维持流速不变，其转子高度随之变化。因此由转子位置高度即可确定流量。φ—仪表常数g—重力加速度；ρt—转子的密度；A—转子的最大横截面积ρf—被测流体的密度；h—转子浮起的高度；V—转子的体积；

2.转子流量计的结构类型

按锥管材料可分为：玻璃锥管转子流量计和金属转子流量计。

玻璃转子流量计玻璃管转子流量计结构简单，价格便宜，使用方便，但玻璃强度低、耐压低，玻璃管易碎，多用于常温、常压、透明流体的就地指示，不宜制成电远传式.金属管转子流量计金属管转子流量计的外形结构图

2.转子流量计的结构类型

金属管转子流量计大体都由传感器和转换器两部分组成。传感器由锥形管和转子组成。转换器有就地指示和远传信号输出两大类型。传感器和转换器之间采用的是磁耦合的方式，将转子位置传送到转换器上。电远传型金属管转子流量计普遍采用差动变压器结构。当被测流体自下向上流过锥形管时，转子2的高度通过内外磁钢4、5的磁性耦合方式，将转子的位移传给转换部分，使杠杆7偏转，经四连杆机构9、10、11带动指针12偏转相应角度，在流量刻度盘上现场指示流量大小。同时，转子位移通过第二套四连杆机构13、14、15带动铁芯16相对差动变压器17产生位移，差动变压器所感应的差动电势送至电转换器18转换为标准电流信号输出，由配套仪表进一步实现流量的显示、记录、累积。

2.转子流量计的结构类型

对于选定的流量计和一定的被测流体，流量大小就与转子在锥形管中的平衡位置高度成线性正比关系。转子流量计则特别适合于测量管径50mm以下管道的小流量测量。测量的流量可小到每小时几升。对上游直管段长度要求较低；流量范围度较宽，一般为10：1；压损较低；基本误差约为仪表量程的±1～2%，测量精度受被测流体密度和粘度影响，精度不高；一旦实际被测流体的密度和粘度与厂家标定介质的情况不同，就应对流量指示值进行修正。3.转子流量计的特点

转子流量计指示流量与被测流体的密度及流量系数有关。流量计生产厂家为了方便成批生产，其所提供的液体转子流量计的流量刻度值是在标准状态（20℃，101.325kPa）下用水进行标定的，而气体转子流量计的流量刻度是在标准状态下用空气标定的。因此，如果被测介质不是水或空气，或工作状态不是在标准状态下，则必须对转子流量计的流量指示值进行修正。4.转子流量计指示值的修正4.转子流量计指示值修正1、液体流量测量时的修正：介质密度修正。

基本公式：用水标定：被测介质的粘度和水相差不大时，可认为是常数。则有：（1）（2）（1）式除以（2），整理后可得：KQ为体积流量密度修正系数。2.气体流量测量时的修正：介质密度、温度、压力的修正。，P，T：密度，压力，绝对温度。下标为0：对应标准状态下的空气。下标为1：被测的气体介质。4.转子流量计指示值修正1．转子流量计的安装①若介质中含有固体杂质，应在表前加装过滤器；若介质中含铁磁性物质，应在表前入口处安装磁过滤器。②若流体为不稳定的脉动流，为防止转子惯性造成指示振荡，可选用转子导杆上带阻尼器的转子流量计。③若工艺上不允许流量中断，安装流量计时应加设截止阀和旁通管路以便仪表维护。④管路中有调节阀时，调节阀一般应安装在转子流量计的下游。另外，调节流量时不宜采用电磁阀等速开阀门，否则阀门迅速开启时，转子就会因骤然失去平衡而冲到顶部，损坏转子或锥管。⑤转子流量计要求垂直安装，流量计中心线与铅垂线的夹角最多不应超过5°，否则会带来测量误差。⑥转子流量计对直管段长度要求不高。一般上游侧≥5D，下游侧≥250mm5.转子流量计的安装与应用

2．转子流量计的应用①为保证测量精度，被测流体的正常流量值最好选在流量计上限刻度的1/3--2/3范围内。②搬动仪表时，应将转子顶住，以免转子将玻璃管打碎。③转子流量计开启时，应缓慢地打开流量计前后的截止阀，防止急开急关造成水击而损坏玻璃锥管。④当锥管和转子受到污染时，应及时清洗，以免影响测量精度。⑤被测流体温度若高于70℃时，应在流量计外侧安装保护套，以防玻璃管骤冷破裂溅液伤人。⑥被测流体的状态参数与流量计标定时的状态不同时，须对示值修正。5.转子流量计的安装与应用

四、电磁流量计1、测量原理和结构电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理制成的一种流量计，用于测量导电液体（如工业污水、酸、碱、盐等腐蚀性介质）与浆液的体积流量。在磁感应强度为B的均匀磁场中，垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道，当导电液体在管道中以平均流速v流动时，导电流体就切割磁力线。B、D、v三者互相垂直，在两电极之间产生的感应电动势为四、电磁流量计1、测量原理和结构基于电磁感应定律稳恒磁场条件下，感应电势与流速成正比。而与流体的物性和工作状态无关。四、电磁流量计2.类型

电磁流量计按结构形式可分一体式和分体式两种，均由传感器和转换器两大部分组成。传感器安装在工艺管道上感受流量信号。转换器用于将传感器输出的毫伏级电势信号进行处理与放大，并转换成与被测流体体积流量成正比的标准模拟电流信号、电压或频率信号输出。

四、电磁流量计分体式流量计的传感器和转换器分开安装，转换器可远离恶劣的现场环境。一体式电磁流量计，可就地显示、信号远传、无励磁电缆和信号电缆布线，接线简单、价格便宜。现场环境条件较好时可选用一体式电磁流量计。

一体式(夹装)(b)分体式（法兰安装）电磁流量计外形图四、电磁流量计

3.电磁流量传感器的结构电磁流量传感器由测量管组件、磁路系统、电极等部分组成，如图所示，测量管上下装有励磁线圈，通以励磁电流后产生磁场穿过测量管。一对电极装在测量管内壁与液体相接触，引出感应电势。电磁流量传感器的结构示意图1—下盖；2—内衬管；3—连接法兰；4—励磁线圈；5—上盖；6—测量管；7－磁轭；8－电极3.电磁流量计的特点优点结构简单，无活动部件及插入管道的阻流件，几乎无附加压损，直管段要求低；电磁流量计的口径范围比其他品种流量仪表宽，对要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合；测量结果不受流体物性及温度、压力、粘度等外界因素的影响，因此只需经水标定后，就可用来测量其它导电液体的流量；准确度高，约为0.5-1.5级；适于导电液体流量的测量，尤其适用于脏污流体、腐蚀性流体及含固体颗粒和悬浮物的液固两相流体。电磁流量计的输出与流量呈线性关系，设计没有机械惯性，所以反应灵敏，可测量正反两个方向的流量，也可测量瞬时脉动流量。3.电磁流量计的特点缺点：只能用来测量导电液体的流量；不能用于气体、蒸汽及石油制品的流量；测量受内衬和电气绝缘材料的限制，不能用于测量高温液体；易受电磁干扰影响；流速测量下限有一定限度；工作压力受到限制；结构也比较复杂，成本较高。1.电磁流量计的安装测量管与工艺管道同轴，并保证测量管内始终充满液体；远离大功率强磁场设备安装；加设旁通管路；传感器的测量管、外壳、引线的屏蔽线以及传感器两端的管道都必须可靠接地，使液体、传感器和转换器具有相同的零电位；

2.电磁流量计的使用磁场是均匀分布的恒定磁场；被测流体的流速轴对称分布；被测液体是非磁性的；被测液体的电导率均匀且各向同性。3.电磁流量计的安装使用五、涡轮流量计1、工作原理与结构

当流体流经用高导磁系数的不锈钢材料制成的涡轮时，由于流体的冲击作用，将使涡轮发生旋转，在—定范围内，涡轮的转速与流体的平均流速成正比，通过磁电转换装置将涡轮转速变成电脉冲信号，可推导出被测流体的瞬时流量和累积流量。特点输出脉冲频率信号，适于总量计量及与计算机连接；结构紧凑轻巧，安装维护方便；其测量精度高,复现性和稳定性均好；量程范围宽，量程比可达(10～20):1，刻度线性；耐高压，压力损失；对流量变化反应迅速，可测脉动流量；抗干扰能力强，难以长期保持校准特性，需要定期校验。对被测介质的清洁度要求较高，流体物性（密度、粘度）对仪表特性有较大影响。传感器上下游侧需设置较长的直管段制造困难，成本高。

通常涡轮流量计主要用于量精度要求高、流量变化快的场合，还用作标定其他流量的标准仪表。

当超声波在流体中传播时，会载带流体流速的信息。因此，根据对接收到的超声波信号进行分析计算，可以检测到流体的流速，进而可以得到流量值。传播速度差法的基本原理为：测量超声波脉冲在顺流和逆流传播过程中的速度之差来得到到被测流体的流速。根据测量的物理量的不同，可以分为时差法(测量顺、逆流传播时由于超声波传播速度不同而引起的时间差)、相差法(测量超声波在顺、逆流中传播的相位差)、频差法(测量顺、逆流情况下超声脉冲的循环频率差)。六、超声波流量计六、超声波流量计 1．时差式超声波流量计声波在流体中传播，顺流方向声波的传播速度会增大，逆流方向声波的传播速度则会减小，相同的传播距离在顺流和逆流时会有不同的传播时间。时差式超声波流量计正是利用超声波在流体中顺流和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的。图4.80时差式超声波流量计的原理示意图1.时差式超声波流量计在管道中斜装一对超声波换能器，超声波的传播声程为A、B换能器之间的距离。换能器A向换能器B顺流方向发射超声波信号，传播速度为声波传播速度与流体流速水平分量之和，则传播时间为

反之，换能器B向换能器A逆流方向发射超声波信号，传播速度为声波传播速度与流体流速水平分量之差，则传播时间为

c：超声波在静止介质中的传播速度，其值随介质不同而不同；v：流体沿超声波传播途径上的线平均流速；θ：超声波传播方向与流体流动方向之间的夹角；D：管道内径。1.时差式超声波流量计时差式超声波流量计主要用来测量洁净的流体流量，还可以测量杂质含量不高(杂质含量小于10g/L，粒径小于1mm)的均匀流体，如污水等介质的流量，但不能测量含有影响超声波传播的连续混入气泡或体积较大固体物的液体。在悬浮颗粒含量过多或因管道条件致使超声信号严重衰减而不能测量时，有时可以试降低换能器频率，予以解决。而且精度可达±1%。

多普勒法多普勒法是利用声学多普勒原理确定流体流量的．多普勒效应是当声源和目标之间有相对运动，会引起声波在频率上的变化，这种频率变化正比于运动的目标和静止的换能器之间的相对速度。2.多普勒式超声波流量计多普勒式超声波流量计的测量原理：发射换能器向流体发出频率为的连续超声波，受到悬浮在流体中随流体移动的固体颗粒或气泡散射时，接收到的反射声波与发射声波之间存在频率差，由声学上的多普勒效应理论推知该频率差正比于流体流速，因此测量频率差即可求得流速和体积流量，这就是多普勒超声波流量计测量流量的工作原理。

——声波由声楔进入流体的入射角；

c0——声楔材料中的声速；

A——管道内横截面积；

k——流速分布修正系数。因此，被测流体必须是含有一定数量能够反射声波的固体颗粒或气泡等的两相介质，以便获得足够强度的信号使仪表正常工作。2.多普勒式超声波流量计超声波流量计的选择条件传播时间法多普勒法适用液体水类（江河水，海水农业用水等）,油类（纯净燃油，润滑油，食用油等），化学试剂，药液等含杂质多的水（下水，污水，农业用水等），浆类（泥浆，矿浆，纸浆化工料浆等），油类（非净燃油，重油，原油等）适用悬浮颗粒含量体积含量<1%（包括气泡）时不影响测量准确度浊度>50－100mg/L仪表基本误差带测量管段式±（0.5-1）%R±（3-10）%FS固体粒子含量基本不变时±（0.5-3）%湿式大口径多声道湿式小口径单声道±1.5%R-±3%R夹装式（范围度20:1）重复性误差0.1%-0.3%1%信号传输电缆长度100-300m,在能保证信号质量的前提下，可以小于100m<30m价格较高一般较低3.结构类型、特点及应用

超声波流量计的结构由安装在测量管道上的传感器和转换器组成。超声波流量计有分体式和一体式两种。传感器的安装方式有插入式、管段式、外夹式三种型式。安装外夹式传感器无需管道断流，即夹即用，安装方便。管段式超声波传感器把传感和测量管组成一体，而且测量精度高。插入式传感器测量不受管质和管衬材料的限制，但安装麻烦。

(a)插入式传感器(b)外夹式传感器(c)管段式传感器(d)一体式流量计图4.82超声波流量计的类型超声波流量计的特点①无可动部件，

无压力损失。用于大口径流量测量。②外夹式安装，非接触测量，可用于其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、放射性、高压、高粘度、易燃易爆介质的流量测量问题，一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。③检测件的维修更换方便，安装和维修时不影响生产。④既可测液体，也可测气体及非导电性流体。⑤对于中小管道来说，超声波流量计价格偏高。超声波流量计的安装与应用

使用时使测量管始终充满流体；需定期维护清理探头；时差式超声波流量计只能用于清洁流体，多普勒式超声波流量计适于测量含有一定数量的颗粒或气泡的流体，但脏污太重，均不可测量。3.结构类型、特点及应用七、漩涡（涡街）流量计1、测量原理：基于流体力学中的卡门涡街原理当雷诺数达到—定的数值时，会在柱状物的下游处产生如图所示的两列平行状、并且上下交替出现的漩涡。当h/l=0.281时，非对称的漩涡列就能保持稳定。漩涡频率f与流速u及漩涡发生体的宽度d关系：f=Stu/d特点：精度高，应用范围广，使用寿命长。漩涡流量计基于流体振荡原理工作，即在一定的流动条件下，部分流体产生振动，且振动频率与流体流量成正比关系。将该振动频率信号输出，经转换就可得到被测流量。该流量计无机械可动部件，安装维护方便、运行费用低。按工作原理分流体自然振荡型和流体强迫振荡型两种。前者称涡街流量计；后者称旋进漩涡流量计。七、漩涡流量计1.涡街流量计测量原理基于流体力学中“卡门涡街”原理。在流体中垂直于流向放置一根非流线型柱状物体（如圆柱、三角柱或T形柱等）作为漩涡发生体。当流体流速足够大时，流体会在漩涡发生体的下游两侧交替产生旋转方向相反的漩涡，像这样两列平行的不对称的交替漩涡列称为卡门涡街。卡门涡街由于漩涡之间相互影响，漩涡列一般是不稳定的。实验证明，当两列漩涡之间的距离h与同列的两个漩涡之间的距离l满足h/l=0.281的关系时，卡门涡街才是稳定的。此时所产生的单列漩涡的频率f和旋涡发生体两侧流体的平均速度v1及漩涡发生体的宽度d之间存在如下关系v1——漩涡发生体两侧流体的平均流速，m／s；d——漩涡发生体迎流面最大宽度，m；f——单列漩涡的频率，即单位时间内产生的单列漩涡的个数，Hz；St——斯特罗哈尔数，无量纲。当漩涡发生体几何形状确定时，St只与雷诺数有关。若管道内流体的雷诺数Re能保持在2×104至7×106范围内，St便近似一个常数，三角柱St=0.16，圆柱体St=0.201.涡街流量计K——流量系数。流体雷诺数Re在一定范围内时，

K为一常数,不受流体的压力、温度、粘度、密度、成分的影响，用水标定的仪表用于空气，仪表系数仅相差0.5％，误差不是很明显。若管道内径为D，流体在管道内的平均流速为v，对直径为d的圆柱形漩涡发生体，当时，近似有1.涡街流量计涡街流量计的结构涡街流量计通常由检测器和转换器组成。检测器包括漩涡发生体、检测元件、壳体等。漩涡发生体一般采用不锈钢材料制成，按柱形可分为圆柱、三角柱、梯形柱、T形柱、矩形柱等；单体三角柱形漩涡发生体应用最广泛。1.涡街流量计(a)单体漩涡发生体(b)多体漩涡发生体漩涡发生体基本形状1.涡街流量计漩涡频率检出元件及方法1.涡街流量计旋涡在圆柱体下游侧产生，出于升力作用，使得圆柱体下方的压力比上方高一些，圆柱体下方的流体在上下压力差的作用下，从圆柱体下方导压孔进入空腔，通过隔板中央部分的小孔，流过铂电阻丝，从上方导压孔流出。如果将铂电阻丝加热到高于流体温度的某温度值，则当流体流过铂电阻丝时，就会带走热量，改变其温度，也即改变其电阻值。当圆柱体上方产生一个旋涡时，则流体从上导压孔进入，由下导压孔流出，又一次通过铂电阻丝，又改变一次它的电阻值。由此可知：电阻值变化与流动变化相对应，也即与旋涡的频率相对应。

1.涡街流量计涡街流量计的转换器由于检测元件检测到的电信号既微弱又含有不同成分的噪声，所以必须经过转换器把该信号进行放大、滤波、整形等处理，才能输出与流量成比例的脉冲信号。对于流量显示仪，还需转换成4～20mA的标准电信号。转换器的原理框图2旋进漩涡流量计工作原理

旋进漩涡流量计是利用流体强迫振荡原理制成。流体首先通过一组由固定螺旋形叶片组成的起旋器后被强迫旋转，形成一股具有漩进中心的涡流。在收缩段由于节流作用，涡流的前进速度和涡旋速度都逐渐加强。当漩涡流体进入到扩张段时，因管内腔突然扩大，流速急剧减少，流体的中心改为贴近扩散段的壁面、围绕着流量计的轴线作螺旋状进动—漩进。漩进频率与流速成正比，因而测得漩涡流的漩涡进动频率即可得知被测体积流量值。实验证明，在一定的雷诺数范围内：

qv——流体体积流量；f——漩涡进动频率。K——旋进漩涡流量计的仪表系数。结构组成

旋进漩涡流量计由传感器和转换器组成。传感器包括表体、起旋器、消旋器和检测元件等。表体通常由不锈钢或铸铝合金制成。起旋器具有特定角度的螺旋叶片，用以强迫流体产生漩涡流，由不锈钢或合金钢等耐磨材料制成。检测元件由检测元件一般采取接触式检测，贴近壁面安装在靠近扩张段的喉部。消旋器用直叶片制成，固定在出口段，用于使流体平顺地流出去，减少漩涡流对下游仪表性能的影响。转换器

转换器把检测元件输出信号经过电路处理转换为脉冲方波信号或4~20mA标准信号输出2旋进漩涡流量计漩涡流量计的特点①直接输出与流量成正比的脉冲频率信号，适用于总量计量②管道内无运动部件，无机械磨损，压力损失较小③结构简单牢固，安装维护方便、费用较低。④在一定雷诺数范围内，输出频率信号不受流体物性和成分变化的影响。⑤漩涡的稳定性受流速分布畸变及旋转流的影响，上游侧必须有足够长的直管段，为保证测量精度必要时还应在上游侧加装整流器。⑥涡街流量计不适用于低雷诺数的流量测量，在高粘度、低流速、大口径情况下应用受到限制⑦仪表口径越大仪表系数越小，频率分辨率越低，所以口径不能过大⑧不适用于管内有较严重的旋转流以及管道产生振动的场所容积式流量计椭圆齿轮流量计的结构椭圆齿轮流量计由测量主体、联轴耦合器、表头三部分组成。测量部分由壳体及两个相互啮合的椭圆截面的齿轮构成。在椭圆齿轮与壳体内壁、上下盖板间围成的“月牙”形固定容积的空间“计量室”。图4.24椭圆齿轮流量计1-表头；2-联轴耦合器；3-上盖；4-测量主体；5-椭圆齿轮；6-轴八、椭圆齿轮式流量计检测原理：它是使被测流体充满具有一定容积的空间，流量计内部有1～2个转子，在流入口流体压力作用下使转子转动，随着转子的转动，使流体从流入口流向流出口。设转子与流量计壳体之间的容积已知，则通过测量转子的转速，就可得知流体流经流量计的流量；如果测出转子转过的次数，就可获得流体的总体积八、椭圆齿轮流量计结构与工作原理由于流体在流量计入、出口处的压力P1

P2，当A、B两轮处于(a)所示位置时，A轮与壳体间构成容积固定的半月形测量室(图中阴影部分)，此时进出口差压作用于B轮上的合力矩为零，而在A轮上的合力矩不为零，产生一个旋转力矩，使得A轮作顺时针方向转动，并带动B轮逆时针旋转，测量室内的流体排向出口；当两轮旋转处于(b)位置时，两轮均为主动轮；当两轮旋转90

，处于(c)位置时，转子B与壳体之间构成测量室，此时，流体作用于A轮的合力矩为零，而作用于B轮的合力矩不为零，B轮带动A轮转动，将测量室内的流体排向出口。当两轮旋转至180°时，A、B两轮重新回到位置(a)。如此周期地主从更换，两椭圆齿轮作连续的旋转。当椭圆齿轮每旋转一周时，流量计将排出4个半月形(测量室)体积的流体。设测量室的容积为V，则椭圆齿轮每旋转一周排出的流体体积为4V。流量公式:Q=4nV

其中：n－转速

V－半月形(测量室)

体积2、容积式流量计的工作特性:与流体的粘度、密度以及工作温度、压力等因素有关，相对来说，粘度的影响要大一些3、信号转换：就地显示远传显示4、容积式流量计的工作特点： 精度高，可达0.2～0.5%，用于企业管理和商品销售。主要测高粘度流体(例如重油、聚乙烯醇、树脂等)，甚至糊状物的流量，测总流量。量程比10：1。对直管段无要求。小流量时泄漏大，使读数偏低。被测流体要求清洁，不能含固体颗粒，入口端应加过滤器，否则易堵或磨损。结构复杂，加工困难，成本高八、椭圆齿轮式流量计九、腰轮流量计1．组成与原理其测量部分由壳体及一对表面光滑无齿的腰轮构成，在腰轮与壳体、上下盖板内壁之间形成“计量室”。由于腰轮的缩腰形状与椭圆齿轮鼓腰形状相反，相同直径下，腰轮流量计围成的计量室空间比椭圆齿轮流量计的要大，其仪表体积相对较小。

腰轮流量计测量主体结构示意图1—壳体；2—计量室；3—腰轮；6—上隔板；7—输出轴；8—腰轮；9—入口；10—下隔板；12—驱动齿轮；13—出口；15—表头；17—计数器九、腰轮流量计腰轮流量计工作过程示意图1—壳体；2—转轴；3—驱动齿轮；4—腰轮；5—计量室与椭圆齿轮流量计的原理基本相同，一对腰轮同样是在进、出口流体的压力差作用下，交替产生旋转力矩而连续转动的。不同处是两个腰轮表面光滑无齿，因此它们之间不是直接相互啮合驱动旋转的，通过固定在腰轮轴上的一对驱动齿轮实现两个腰轮相互驱动的。腰轮每转一周，流量计输出四倍计量室体积的流体，被测流体的流量与腰轮转数成正比，腰轮的转数通过一定传动比的变速机构传给计数器，并通过计数器的累计值显示某段时间内被测流体的累积体积流量。腰轮流量计的结构类型腰轮流量计主要由壳体、腰轮、驱动齿轮、磁性耦合联轴器、精度修正器、计数器等组成。其流量信号的显示以机械计数器就地显示累积流量为主，可另配光电式脉冲转换器转换成电脉冲信号输出。LL型立式腰轮流量计5-磁性耦合联轴器；6-径向轴承；7-腰轮轴；8-中间隔板；9-止推轴承；11-机械计数器；12-传动齿轮箱；15-驱动齿轮；16-腰轮九、腰轮流量计腰轮流量计的特点腰轮流量计与椭圆齿轮流量计相比，体积小、流量范围大、测量精度高。两个腰轮间有微小间隙，对介质清洁度要求低，允许流体含有微小颗粒。腰轮流量计精度可达0.2级，口径为15～300mm，测量范围为2.5～1000m3/h。容积式流量计的安装容积法测量流量受流体物性影响较小，故检测精度较高。但结构复杂，加工制造较困难，成本较高。安装时应远离热源，避免高温环境；避开有腐蚀性气体、多灰尘和潮湿的场所；使流体满管流动；表前安装过滤器和消气器；加设旁通管路。容积式流量计安装示意图质量流量计大多流量仪表所能直接测得的均为体积流量。但生产中进行产量计量交接、经济核算和产品储存时希望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在近些年得到了很快发展。质量流量计质量流量计的类型

1．直接式质量流量计直接式质量流量计的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分差压式、科里奥利式和热式几种，具有高准确度、高重复性和高稳定性特点。2．间接式质量流量计（1）组合式可同时检测流体的体积流量和密度ρ，或与密度有关的参数，然后通过运算单元计算出介质的质量流量信号输出。（