能量计量及流量测量仪表应用技术

关于能量计量及流量测量仪表应用技术提纲一.几种典型流体的流量测量二.热量和冷量计量三.流量批量控制系统四.流动脉动影响和流量测量准确度的现场验证五.典型流量显示仪表的功能软件结构及检查校验六.流量测量系统的误差生成及提高精确度的实用方法流量仪表数字通讯和数据采集管理与监控系统流量测量准确度的现场验证变组份气体的流量测量十.腐蚀性流体的流量测量第2页,共371页，星期六，2024年，5月0-1GB17167-2006

老版为GB/T17167-1997

企业能源计量器具配备和管理导则新版GB17167-2006

用能单位能源计量器具配备和管理通则用能单位：企业、事业单位、行政机关、社会团体等。

能源计量器具：测量对象为一次能源、二次能源和载能工质的计量器具能源计量器具配备率：实际安装配备数量占理论需要量的百分比次级用能单位：用能单位下属的能源核算单位第3页,共371页，星期六，2024年，5月能源计量范围:a)输入用能单位,次级用能单位和用能设备的能源及载能工质;b)输出用能单位,次级用能单位和用能设备的能源及载能工质;c)用能单位,次级用能单位和用能设备使用(消耗)的能源及载能工质;d)用能单位,次级用能单位和用能设备自产的能源及载能工质;e)用能单位,次级用能单位和用能设备可回收利用的余能资源。0-2能源计量的种类及范围种类：本标准所称能源,指煤炭,原油,天然气,焦炭,煤气,

热力,成品油,液化石油气,生物质能和其他直接或者通过加工,转换而取得有用能的各种资源。第4页,共371页，星期六，2024年，5月0-3配备要求能源计量器具配备率按下式计算:式中:Rp——能源计量器具配备率，%；

Ns——能源计量器具实际的安装配备数量；

NL——能源计量器具理论需要量。第5页,共371页，星期六，2024年，5月0-4配备要求（二）

用能单位应加装能源计量器具。用能量（产能量或输送能量）大于或等于表1中一种或多种能源消耗量限定值的次级用能单位为主要次级用能单位。主要次级用能单位应加装能源计量器具。

表1主要次级用能单位能源消耗量（或功率）限定值

第6页,共371页，星期六，2024年，5月0-5配备要求（三）

单台设备能源消耗量大于或等于表2中一种或多种能源消耗量限定值的为主要用能设备。

主要用能设备应按表3要求加装能源计量器具。表2主要用能设备能源消耗量（或功率）限定值

第7页,共371页，星期六，2024年，5月0-6配备率要求表3能源计量器具配备率要求单位：％

第8页,共371页，星期六，2024年，5月0-7能源计量器具等级要求

第9页,共371页，星期六，2024年，5月0-8能源计量器具等级要求（续）

注：1.当计量器具是由传感器（变送器）、二次仪表组成的测量装置或系统时，表中给出的准确度等级应是装置或系统的准确度等级。装置或系统未明确给出其准确度等级时，可用传感器与二次仪表的准确度等级按误差合成方法合成。第10页,共371页，星期六，2024年，5月0-9能源计量器具等级要求（续2）

注：2.运行中的电能计量装置按其所计量电能量的多少，将用户分为五类。I类用户为月平均用电量500万kWh及以上或容量变压器为10000kVA及以上的高压计费用户；II类用户为小于I类用户用电量（或变压器容量）但月平均用电量

100万kWh及以上或变压器容量为2000kVA及以上的高压计费用户；III类用户为小于II类用户用电量（或变压器容量）但月平均用电量10万kWh及以上或变压器容量为315kVA及以上的计费用户；IV类用户为负荷容量为315kVA以下的计费用户；V类用户为单相供电的计费用户。

3.用于成品油贸易结算的计量器具的准确度等级应不低于0.2。

4.用于天然气贸易结算的计量器具的准确度等级应符合GB/T18603-2001附录A和附录B的要求。第11页,共371页，星期六，2024年，5月0-10能源计量器具等级要求（续3）

主要次级用能单位所配备能源计量器具的准确度等级（电能表除外）应不低于表4的要求，电能表可比表4的同类用户低一个档次的要求。主要用能设备所配备能源计量器具的准确度等级（电能表除外）应不低于表4的要求，电能表可比表4的同类用户低一个档次的要求。

能源作为生产原料使用时，其计量器具的准确度等级应满足相应的生产工艺要求。能源计量器具的性能应满足相应的生产工艺及使用环境（如温度、温度变化率、湿度、照明、振动、噪声、粉尘、腐蚀、电磁干扰等）要求。第12页,共371页，星期六，2024年，5月0-11关于误差合成方法GB/T1767-1997中规定用方和根的误差合成方法。

GB1767-2006中笼统地说用误差合同方法合成。

据标准起草人著书解释，如果一个测量系统由多台仪表组成，则系统准确度由组成系统的各台仪表的准确度进行合成。

样本数量的多少也关系到所采用的合理方法。第13页,共371页，星期六，2024年，5月0-12误差合成应用举例（一）（1）成套仪表检定的仪表：由检定机构出证给出一套流量计的示值误差。

（2）由传感器和二次仪表组成的流量测量系统两台表的误差限之和为系统误差限

例如：电磁流量计和二次表组成一个流量测量系统，电磁流量计（示值）误差限为±0.3%，以频率传送此信号进二次仪表，二次表（示值）误差限为±0.1%，则系统误差限为±0.4%。第14页,共371页，星期六，2024年，5月0-13误差合成应用举例（二）（3）由更多因素决定的系统误差采用方和根的方法计算系统误差。

举例：差压式流量计的不确定度表达式第15页,共371页，星期六，2024年，5月0-14GB/T18603天然气计量系统精确度要求（一）表1不同等级的计量系统第16页,共371页，星期六，2024年，5月0-15GB/T-2001天然气计量系统精确度要求（二）表2计量系统配套仪表准确度第17页,共371页，星期六，2024年，5月1几种典型流体的流量测量第18页,共371页，星期六，2024年，5月1-01

1几种典型流体的流量测量（一）

（3.1）1.1蒸汽流量的测量1.1.1用节流式差压流量计测量蒸汽质量流量

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。

第19页,共371页，星期六，2024年，5月1-02

1几种典型流体的流量测量（二）节流式差压流量计测量过热蒸汽质量流量系统图PT流量演算器FTTE差压式流量计测量饱和蒸汽质量流量系统图PT流量演算器FTqmqm流量演算器TEFTqm第20页,共371页，星期六，2024年，5月1.1.2用线性（变截面）孔板差压流量计测量蒸汽质量流量（一）1-03式中K3——常数。

工作原理（如何实现线性化）线性孔板（GILFLO型节流装置）

式中q——流量；

K1——常数；

A——孔板开孔面积；

Δp——差压。Δp=K2X

式中X

——

活塞移动距离；K2

——

弹簧系数。式中

K=K1·K3·

。

3.4第21页,共371页，星期六，2024年，5月①范围度宽：可测范围1％FS～100％FS；保证精度范围5％FS～100％FS。②线性差压输出：小流量时，差压幅值也较大，有利于提高测量精确度。③

直管段要求低：前6D，后3D。

④

用水逐台标定，得到差压输出电流与水流量的关系。测量时，从差压变送器输出电流查表得到流量。⑤进行密度修正：进行雷诺数修正：进行温度修正：进行可膨胀性校正：1.1.2

用线性（变截面）孔板差压流量计测量蒸汽质量流量（二）线性孔板特点1-04第22页,共371页，星期六，2024年，5月1.2.3线性孔板典型标定曲线1-051.1.2

用线性（变截面）孔板差压流量计测量蒸汽质量流量（三）1.2.3

线性孔板典型标定曲线qmw(kg/h)0204060801001201401600200000400000600000800000Δp（inH2O）0.01.02.03.04.05.0050001000015000200002500030000qmw(kg/h)Δp（inH2O）图3.5线性孔板标定曲线（介质：水）例第23页,共371页，星期六，2024年，5月1.2.4GILFLO线性孔板水标定例（DN200）1-061.1.2

用线性（变截面）孔板差压流量计测量蒸汽质量流量（四）3.1第24页,共371页，星期六，2024年，5月1-07GILFLO型流量计的安装PT流量演算器FTTE流量二次表差压变送器截止阀冷凝水位压力变送器线性孔板倍管径5-20图3.6GILFLO型流量计的安装第25页,共371页，星期六，2024年，5月1-08双量程差压式流量计

单量程差压式流量计为何在相对流量较小时，示值误差大

因相对流量较小时，差压测量误差大。例如0.065级差压变送器，

在时，，不确定度为0.065%×33=2.145%，

增设一台低压变送器，提高小流量时的差压测量精度，并对C的非线性和ε的变化进行补偿，从而组成双量程差压式流量计

双量程差压式流量计原理图

第26页,共371页，星期六，2024年，5月1-09用双向孔板测量蒸汽双向流（一）双向孔板流量计具有下列特殊之处。①孔板不切斜角；

②两个端面均应符合国标中关于上游端面的规定；③节流孔的两个边缘均应符合国标中关于上游边缘的规定；

④前后直管段均应符合国际中关于上游直管段的规定。⑤反向流动时，P1’由计算得到：式中：—反向流正端取压口压力，Pa；—正向流正端取压口压力，Pa实测；—反向流差压，Pa实测。双向孔板第27页,共371页，星期六，2024年，5月1-10用双向孔板测量蒸汽双向流（二）⑥流量计零点一般取差压变送器输出12mA。第28页,共371页，星期六，2024年，5月1-11几种差压流量计比较项目标准孔板内锥型GILFLO准确度范围度流量与差压的关系节流件耐磨性测量蒸汽（气体）时积液情况直管段要求检定方法节流装置价格一般较高高大小≥30D平方根平方根线性锐缘易磨损好较好易积液不积液易积液小3D9D几何检验法或实标逐台水标定逐台水标定较高高低P＋P－qm内锥型差压流量计第29页,共371页，星期六，2024年，5月1.1.3用旋涡（涡街）流量计测量蒸汽质量流量1-12基本关系式：式中qm──

质量流量，kg/h；

f──

涡街流量计输出频率，P/s；

Kt──

工作状态下的流量系数，P/L；

ρf──

流体密度，kg/m3。图3.7用涡街流量计测量过热蒸汽质量流量的系统图图3.8用涡街流量计测量饱和蒸汽质量流量的系统图FTTEPT流量演算器PTFT流量演算器FTTE流量演算器qmqmqm（a）（b）第30页,共371页，星期六，2024年，5月1.1.4蒸汽密度求取方法（一）1-13

数学模型法表3.2不同压力段的密度计算式②分段拟合法（适用于饱和蒸汽）①一次函数法（适用于饱和蒸汽）

ρ=Ap+B

特点：简单，但误差大

特点：理论精度有所提高③指数函数法特点：用曲线来拟合ρ=f（p）曲线，理论误差约千分之几。第31页,共371页，星期六，2024年，5月1-14④状态方程法：源自国际公式委员会（IFC）提出的“工业用1967年IFC公式”式中

F1（T）=（b0+b1φ+…+b5φ5）×10-9F2（T）=（c0+c1φ+…+c8φ8）×10-16F3（T）=（d0+d1φ+…+d8φ8）×10-23b0=-5.01140c0=-29.133164d0=-34.551360b1=+19.6657c1=+129.65709d1=+230.69622b2=-20.9137c2=-181.85576d2=-657.21885b3=+2.32488c3=+0.704026d3=+1036.1870b4=+2.67376c4=+247.96718d4=-997.45125b5=-1.62302c5=-264.05235d5=+555.88940p──压力，Pa；c6=+117.60724d6=-182.09871T──温度，K；c7=-21.276671d7=+30.554171V──比容，m3/kgc8=+0.5248023d8=-1.99178134R──气体常数，R=461J/（kg·K），φ=103/T。特点：精确但太复杂（系数，常数有24个），不适合工业仪表使用1.1.4蒸汽密度求取方法（二）第32页,共371页，星期六，2024年，5月由于这个原因，在蒸汽流量测量方面，人们仍然普遍使用大家比较熟悉的已使用多年的根据IFC67公式编制的蒸汽密度表（比容表）。IAPW-IF97公式与IFC67公式的异同1-15

IAPW-IF97公式的适用范围更广，在IFC67公式适用范围基础上，增加了研究和生产中渐渐用到的低压高温区。

但在工业蒸汽流量测量常用范围内（温度0℃~600℃，压力0.1MPa~5MPa），两个公式计算结果偏差却极小，例如表3-3所示。

℃℃第33页,共371页，星期六，2024年，5月（1）将表压力当绝对压力，查得的ρ大幅度偏小。（2）将非法定计量单位（kg/cm2）乘0.1后去查密度表。（3）查表时过度简化，用100kPa代替当地大气压。1-16蒸汽密度表查表中容易犯的毛病第34页,共371页，星期六，2024年，5月1-17蒸汽密度表的使用

为什么只允许查表不允许内插

因为ρ=f(p)、ρ=f(t)和ρ=f(p,t)的关系很复杂，非线性情况在有的区间不明显，有的区间很严重，内插将带来很大误差，例如从饱和到微过热的区间。

如何做到不内插

a.将表压力设计成有零头，则加上当地大气压后为整数。例如：P=0.69844+0.10156=0.8MPab.密度表内有的数据无一遗漏地写到仪表的内存中。从而使机器查表与人工查表有相同的结果。第35页,共371页，星期六，2024年，5月1.1.4蒸汽密度求取方法（三）1-18

计算机查表法①单值函数和双自变量函数法209.8374100152t(℃)0.40221.8过饱和区域过热区域饱和曲线p(MPaG)≈过热区域ρf3ρf2ρf1ρ0t3t2t1t0ρf0ρ1饱和曲线过饱和区域p(MPaG)t(℃)1.8209.8100.0t(℃)p(MPaG)0过饱和区域过热区域饱和曲线特点：人工事先确定查哪一张表，蒸汽状态从饱和→过热和从过热→饱和，无能为力。图3.9过热蒸汽密度查表示意图图3.10压力优先求取饱和蒸汽密度图3.11温度优先求取饱和蒸汽密度特点：根据P和T，自动判断蒸汽所处的状态，然后查三张密度表中的一张。Pρ22(MPa)tρ100374(℃)tp第36页,共371页，星期六，2024年，5月1.1.5温度压力测口位置的合理选择1-19①节流式差压流量计：正端取压口测压

测温口取在节流装置下游5D后（假定流体流经孔板不发生相变）测温口取在节流装置前20D前，防止对流场产生干扰。②旋涡流量计：旋涡发生体下游。1.6液柱高度的影响及其消除(b)(c)p0=ps+g

wh=ps+

pp0pshpsp0h图3.12压力变送器和取压口的相互位置(d)p0与ps关系不定psp0(a)p0=pspsP0消除方法：a.在压力变送器中进行零点迁移。

b.在流量显示表中进行迁移。p0=ps-g

wh=ps-

p第37页,共371页，星期六，2024年，5月旋涡流量计与节流式差压流量计性能比较（一）1-20（1）旋涡流量计的优点（与节流式差压流量计相比）

①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。②精确度较高，一般为±（1～1.5）％R。

③测量范围宽，合理确定口径，范围度可达20:1。④压损小，约为节流式差压流量计的1/4～1/2。

⑤输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。⑥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。（2）旋涡流量计的局限性

①对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所。②口径越大，分辨率越低，一般满管式流量计用于DN400以下。③流体温度太高时，传感器还有困难，一般流体温度≤420℃。④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。第38页,共371页，星期六，2024年，5月（4）节流式差压流量计的局限性

①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。②范围度窄，由于仪表信号（差压）与流量为平方关系，一般范围度仅3:1～4:1。

③现场安装条件要求较高，如需较长的直管段（指孔板、喷嘴），一般难以满足。④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。1-21（3）节流式差压流量计的优点

①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。②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。

③高温高压大口径和小流量均适用。④对振动不敏感，抗干扰能力特别优越。旋涡流量计与节流式差压流量计性能比较（二）第39页,共371页，星期六，2024年，5月1.1.7蒸汽相变对流量测量的影响(一）1-22（1）气相变液相式中：RV──蒸汽干部分体积流量与湿蒸汽总流量之比；

ρS

──蒸汽干部分密度，kg/m3；

ρL──饱和水密度，kg/m3；

χ──湿蒸汽的干度。例：X=90%，P=1MPaρs──5.6808kg/m3；

ρL──882.47kg/m3；

RV──99.93%①对涡街流量计的影响：水滴的影响可忽略涡街流量计的输出只代表气相流量。但在χ已知的情况下，可在二次表中作下面的运算，从而得到湿蒸汽的总流量。式中：qm──总流量，kg/m3

；

qS

──湿蒸汽中的干部分流量，kg/h；

χ──湿蒸汽的干度。第40页,共371页，星期六，2024年，5月1-23蒸汽严重带水对涡街流量计的影响

小水滴在蒸汽中均匀分布时，涡街流量计有正常的脉冲输出

X＜0.95后，容易出现漏脉冲现象

严重带水后，涡街流量计输出脉冲消失

示波器记录到的波形锅炉减温减压系统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℃第41页,共371页，星期六，2024年，5月③对差压式流量计的影响

Χ≥95%时，流体表现为均相，实际密度ρf↑，△P中包含此因素。但二次表补偿，ρf仍按照临界饱和状态查表，所得数值较小，所以仪表出现负偏差。

1.1.7蒸汽相变对流量测量的影响（三）1-24Χ＜95%时，在垂直管中流动，情况与上面相仿，但偏低更严重。在水平管中流动，下层水从疏水孔流过，完全无响应。上层流体情况与Χ≥95%时情况相仿。第42页,共371页，星期六，2024年，5月湿饱和蒸汽变成过热蒸汽对流量测量的影响1-25（1）相变过程

a.蒸发仅使湿度降低（干度升高），蒸汽仍为饱和蒸汽，对测量无显著影响。

流量计采用温压补偿，而且可自行判断（过热或饱和）状态：无影响。例：减压后，t2=162.4℃，据此查饱和蒸汽密度表，

ρ2=3.4528kg/m3，按t2、P2查蒸汽密度表，ρ2’

=2.6897kg/m3，图3.13蒸汽减压和流量测量示意图锅炉房减压阀涡街流量计p1=1MPat1=184.1℃p2=0.42MPat2=162.4℃b.蒸发后进入过热状态（讨论条件：流量安装在减压后的管道上）

设计时按饱和蒸汽考虑，而且采用压力补偿：示值略微偏高。

设计时按饱和蒸汽考虑，而且采用温度补偿：示值大幅度偏高。（2）蒸发对流量测量的影响

第43页,共371页，星期六，2024年，5月（1）旋涡流量计的测量精确度与被测介质的种类和流速有关

①测量液体流量，不确定度：±1%R；±0.75%R

②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。1-26第44页,共371页，星期六，2024年，5月

（2）实际达到的范围度与口径和工况等有关（一）①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≥200001-27μ──流体动力粘度。

D──管道内径；

ρ──流体密度；v──流体流速；

第45页,共371页，星期六，2024年，5月

实际达到的范围度与口径和工况等有关（二）②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）③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）

1-28第46页,共371页，星期六，2024年，5月典型旋涡流量计在下列工况下的可测流量（一）（DY型流量计测量空气流量）工况压力下空气的可测量流量范围1-29第47页,共371页，星期六，2024年，5月典型旋涡流量计在下列工况下的范围度（一）（DY型流量计测量空气流量）工况压力下空气的理论范围度1-30说明：最大流速≤

80m/s，温度为0℃，压力为表压404040414040404040404040403840404040404040404040404140404040第48页,共371页，星期六，2024年，5月1.2.3线性孔板典型标定曲线典型旋涡流量计在下列工况下的可测流量（二）（DY型流量计测量饱和蒸汽流量）工况压力下饱和蒸汽的可测量流量范围1-31第49页,共371页，星期六，2024年，5月典型旋涡流量计在下列工况下的范围度（二）（DY型流量计测量饱和蒸汽流量）工况压力下饱和蒸汽的理论范围度1-32说明：最大流速≤

80m/s，压力为表压4040404040404040404040404040404040第50页,共371页，星期六，2024年，5月理想范围度

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.1-33第51页,共371页，星期六，2024年，5月（3）低密度、低流速、高粘度流体慎用旋涡流量计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

1-34第52页,共371页，星期六，2024年，5月（4）振动和干扰较强的场所、稳定性要求高的场合慎用旋涡流量计A.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）；②电容式传感器：1g；③引入SSP技术的传感器，耐振性更好一些。B.电磁波干扰引入旋涡流量计，使之示值升高

①电磁波干扰；②射频干扰（行车驶近；柴油机火花塞干扰等）。C.稳定性要求高的场合（如过程控制），差压式流量计更稳定1-35第53页,共371页，星期六，2024年，5月(5)流体的温度压力流量参数不在旋涡流量计覆盖范围之内A.压力参数

4.0MPa

或6.4MPa。B.温度参数

400℃；427℃；450℃，不同制造商所承诺的最高温度值不相同。C.流量参数

过大的流量和过小的流量，如果超过旋涡流量计覆盖范围，仍用差压式流量计。

1-36第54页,共371页，星期六，2024年，5月(6)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。

1-37B.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。

第55页,共371页，星期六，2024年，5月(7)存在流动脉动时应避免选用旋涡流量计⑵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⑴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1-38第56页,共371页，星期六，2024年，5月1-39减压阀振荡对其上游的涡街流量计也有影响（一）

原因：减压阀振荡后产生的流动脉动向上游传递到涡街流量计的传感器上上海金茂大厦洗衣房蒸汽流量计与减压系统

PTFTFC6000PV5V6V7V4V3V2V1分配器去洗衣房第57页,共371页，星期六，2024年，5月1-40减压阀振荡对其上游的涡街流量计也有影响（二）减压阀未振荡时的流量曲线减压阀振荡时的流量曲线第58页,共371页，星期六，2024年，5月(8)检定是否方便有时成为决定选型的关键因素A.国家法律规定用于贸易结算的流量计必须执行强制检定。B.旋涡流量计、线性孔板流量计、内锥型差压流量计的检定都须在流量标准装置上实流校准。C.JJG640规定，标准节流式差压流量计可以用几何法检定，为用户带来极大方便。1-41第59页,共371页，星期六，2024年，5月A.国内市场上的旋涡流量计品牌众多，品质良莠不齐

①进口原装产品和进口组装产品品质总的来说较稳定②全国产品品质差异大，品质低劣的产品主要问题有：

·

50Hz干扰引入

·

实际流量为零时，存在低频振荡

·

耐振性欠佳出现无中生有

·

传感器探头被冲跑

·

被测介质外泄

·

流量系数的线性段太短B.确定选型前应充分调查研究，不能只贪便宜

1-42(9)注意旋涡流量计的品牌与品质第60页,共371页，星期六，2024年，5月(10)差压式流量计性能指标也在不断改进中得到提高A.随着差压变送器精度的提高，小流量时的测量精度得到提高。差压变送器的精度：从五十年代的1.5级→六十年代的1.0级→七十年代的

0.5级→八十年代的0.2级→九十年代的0.1级→现在的0.075级、0.04级。B.标准节流装置的流出系数非线性，可膨胀系数非线性实现自动补偿，范围度可达到10：1。C.节流式差压流量计实现一体化后，安装方便，引压管线长的矛盾得到解决。D.流量计算公式的改进，测量不确定度得到提高，ReD≥4000就能得到0.6％的不确定度（β≤0.6）。系统精度可达到±1％（液体）和±1.5％（气体、蒸汽）。E.差压变送器实现智能化，更改量程方便。合理选择差压范围，一般不需更换差压变送器和节流件，就能实现变更量程。F.合理选择差压范围，压力损失也可做得很小。1-43第61页,共371页，星期六，2024年，5月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

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。1-44第62页,共371页，星期六，2024年，5月1.1制造中的问题b

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。b、节流装置导压管不合理1-45第63页,共371页，星期六，2024年，5月B.安装中的问题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。1.2安装中的问题p1p2孔板附近的压力分布GB2624和ISO5167强调ρ1为孔板正压端取压平面上的流体密度。因此，ρ1只能是正压端取压口平面上的压力。1-46第64页,共371页，星期六，2024年，5月

上海某石化厂的例子坡度不合理，造成流量示值偏低6kPa所对应的数值。D/2D

青岛某电厂的例子1-47b.径距取压节流装置安装不合理引出的问题第65页,共371页，星期六，2024年，5月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。

a.水平管上的差压式流量计采用径距取压由于两个取压口之间有1.5D的距离，两个冷凝器内液面高度不易做到一致。正端取压口负端取压口节流件qm1-48安装不良引起差压信号传递是真的例子第66页,共371页，星期六，2024年，5月1-49

由于导压管的根部阀采用针形阀，导致管内积水，使得差压信号传递失真

冷凝罐内充（乙二醇）防冻液，正负压罐内防冻液稀释速率不一致，引起差压信号传递失真数值随时间变化北京某公司的一体化差压式流量计结构第67页,共371页，星期六，2024年，5月1-50差压信号传递失真的例子AB两点水平距离1m，高度之差即转化为液柱差AB第68页,共371页，星期六，2024年，5月使得两个冷凝器中的液面很难做到一样高。去差压变送器1-51b.引压管从45°方向引出第69页,共371页，星期六，2024年，5月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

H1-52c.引压管伴热保温不对称第70页,共371页，星期六，2024年，5月1-53差压变送器在高温条件下运行现象：蒸汽流量计显示反向流量诊断：①高温蒸汽（400℃，3.5MPa）直接与差压变送器接触，零点漂移大。②差压上限ΔPmax取得偏低。第71页,共371页，星期六，2024年，5月用于压力补偿(由流体压力求密度)的测压口选定``1、孔板、喷嘴、文丘里管差压式流量计（角接、1吋、径距取压）

GB/T2624-93规定

式中:

1为节流件正端取压口处密度，P应取自节流件正端取压口2、漩涡流量计横河公司：C型说明书中未提及；CD型说明书中规定在漩涡发生体下游3.55.5DD型、E型说明书中规定在漩涡发生体下游3.57.5DBS7405规定：漩涡发生体下游（见图）多数制造厂只字不提。Onecompletemetersection3-5D5-7D2-5DFurther10DUpstreamadvisedStraightenerPressure/DensityGasketRecommenedvortexmeterinstallation1-54第72页,共371页，星期六，2024年，5月a.严格执行安装规程b.一体化节流式差压流量计使安装简化但只适合安装在水平管道上。而且如果安装位置太高，维修不方便。用冷凝圈代替冷凝罐，常会造成零点漂移。1-55保证差压式流量计安装质量的措施第73页,共371页，星期六，2024年，5月1-561.2压缩空气流量测量1.2.1压缩空气流量测量的特点①振动大。②气体带水。③脉动流。（c）三缸压缩机合成曲线图3.14流动脉动典型波形（a）双作用单缸压缩机（b）双作用三缸压缩机qminqmaxqtqt1.2压缩空气流量测量（一）3.4第74页,共371页，星期六，2024年，5月1.2压缩空气流量测量（二）1-571.2.2仪表选型（1）浮子流量计（2）节流式差压流量计①节流件前积水。措施：改用圆缺孔板或偏心孔板（偏心孔板不确定度较小，优于圆缺孔板）。②差压变送器高低压室内积水：措施：改变差压变送器安装方向。3.15(a)典型安装(b)防止高低压室积液的安装方法图3.15被测流体为湿气体时信号管路安装示意图第75页,共371页，星期六，2024年，5月1.2压缩空气流量测量（三）1-58③引压管内积水问题措施：节流装置采用1英寸法兰取压或D-D/2取压。图12垂直管道信号管路连接图图13正压管内积水对压力信号传递的影响第76页,共371页，星期六，2024年，5月1.2压缩空气流量测量（四）1-59（3）涡街流量计

①在无振动或无明显振动的场所使用。②优势：压损小、精度高、范围度宽、维护工作量小。③局限性：

口径：15mm≤DN≤400mm；

压力：PN≤4MPa（或6.4MPa）；

温度：tmax≤420℃。1.2.3湿空气干部分流量测量问题（在流量演算器中计算：不同的仪表选型，公式也不同。参见P38）。

（4）差压式均速管流量计图3.23均速管差压流量计测量煤气流量的安装方法差压变送器导管（d≥10）闸阀第77页,共371页，星期六，2024年，5月1-60负压管道空气流量的测量（1）特点：流体密度小，流速高，管径大，允许压损小。洁净程度不等。（2）选型：T形阿牛巴有优势，其输出差压约为菱形截面阿牛巴的2倍。第78页,共371页，星期六，2024年，5月1-61风管和烟道气体流量的测量（1）特点：低静压、低流速、有的振动明显，有的含有灰尘。截面有圆形和矩形。（2）测量方法：一般用均速管，配有球阀，便于拔出清洗。（3）矩形流通截面，用多根均速管，提高测量准确度。第79页,共371页，星期六，2024年，5月1-621.3煤气流量测量1.3.1

特点

①流体静压低、流速低，允许压损小，一般不允许用缩小管径的方法提高流速。②流体湿度高，有的测量对象还带少量水，在管道底部作分层流动。③有的测量对象氢含量高，流体密度小，用涡街流量计测量时，信号较弱。④煤气发生炉、焦炉等产出的煤气一般带焦油之类粘稠物，有的还带一定数量尘埃。⑤测量点位于压气机出口时，存在一定的流动脉动。⑥流体属易燃易爆介质，仪表有防爆要求。⑦从小到大各种管径都有。⑧最小流量与最大流量差异悬殊。⑨用于贸易结算的系统，计量精确度要求高；用作一般监视和过程控制的系统，精确度要求则低一些。第80页,共371页，星期六，2024年，5月1-631.3.2

GB/T18215.1关键内容（一）

①对流体的要求：“应是均匀的和单相（或可以认为是单相）的流体”。②煤气在净化过程中都经过洗涤，因此一般水分含量都呈饱和状态，相对湿度为100％。③用于贸易结算的测量系统准确度一般应优于2.5级。基本误差限以示值的百分比表示。④煤气流量定义为湿气体中的干部分。

⑤测量结果以体积流量表示，并换算到标准状态。标准状态的定义除了一般取101.325kPa、20℃之外，还兼顾煤气行业的传统，也可取供需双方协商的其他温压和湿度。

第81页,共371页，星期六，2024年，5月1-641.3.2

GB/T18215.1关键内容（二）

⑥节流装置采用多管并联形式。

⑦在存在流动脉动的情况下，对测量平均流量提出了以下措施。

a.在管线上采用衰减措施，安装滤波器（由容器及管阻组成）；

b.仪表检测件尽量远离脉动源；

c.采用尽量大的β和Δp，在测量处减小管道直径；

d.管线、仪表支架安装牢固；

e.两根差压引压管阻力对称。1.3.2GB/T18215.1关键内容（二）第82页,共371页，星期六，2024年，5月1-651.3.3仪表选型和使用(一)图3.21圆缺孔板结构φDceEABHcαφD（1）孔板差压流量计

①可换孔板节流装置

a.在不断流前提下，抽下孔板清洗；

b.在不断流前提下，更换不同测量范围的孔板。

②圆缺孔板水平管道底部分层流动的水，从圆缺部分顺利通过节流件。

3.20第83页,共371页，星期六，2024年，5月1-661.3.3仪表选型和使用(二)③多管并联的作用

a.扩大测量系统的范围度；

b.实现在总管不停气的情况下拆洗节流装置；

c.解决DN＞1000管道的流量测量问题。

图3.22水封排水示意图h=p/（g·ρ）h煤气管溢流管p式中：h──液位差，m；

P──煤气压力，Pa；

g──重力加速度，m/s2；

ρ──水的密度，kg/m3。④煤气管排水和防冻利用水封自动排水。

第84页,共371页，星期六，2024年，5月1-671.3.3仪表选型和使用(三)（2）均速管差压式流量计

压力损失可忽略。

便于不断流清洗。②

局限性：

精度不如孔板流量计高，只适用于过程控制；

强制检定困难。

差压信号小，易出现漂移。③差压变送器受振动后，出现零位升高的假象检查方法：查差压输出摆动均值。增加阻尼环节，滤除脉动。ttt0000△PIrIot图3.83振动引起差压式流量计零点升高ΔL—膜片位移；Δp—差压输出；

Ir—开平方输出；Io—流量信号输出ΔL

管径较大时，投资省。①优点：差压变送器导管（d≥10）闸阀图3.82差压式均速管测量低压气体流量安装示意图第85页,共371页，星期六，2024年，5月

2.11冷凝液在管道内积聚引起的失真（一）

1-68第86页,共371页，星期六，2024年，5月

2.11冷凝液在管道内积聚引起的失真（二）1-69图14现场测量湿气体流量的几种常见配置第87页,共371页，星期六，2024年，5月1-701.3.4管道内壁积灰及其对流量的影响（一）（2）差压式均速管流量计

①清除沉积物或更新管道②对沉积物引入的误差进行修正

a.对标准孔板差压流量计示值进行修正

影响途径：D↓→β↑（β=d/D）→α↑→（α=）→流量示值偏低。

例：D=1000mm，

β=0.7，ReD=2×105→

计算得C=0.60402→α=0.6929

（1）积灰普遍存在第88页,共371页，星期六，2024年，5月1-711.3.4管道内壁积灰及其对流量的影响（二）管道内壁结了一层20mm厚的沉积物后，β’=0.7365→C=0.6009→α’=0.7153答案：流量示值偏低3.2%。b.对文丘里管差压流量计影响：喉部结垢引起流通截面减小，流量示值偏高。例：DN1000，喉部内径700mm，喉部内壁结垢5mm后，喉部截面积减小2/70，流量示值偏高2.86%R。

c.对圆缺孔板差压流量计示值影响

节流件开孔面积与管道截面积之比β2发生变化。圆缺孔有效面积变小。

第89页,共371页，星期六，2024年，5月1-721.3.4管道内壁积灰及其对流量的影响（三）d.对均速管差压流量计示值影响

均速管测量管内径减小，示值偏高。例：D=1000mm，内壁均匀结垢20mm后,

流通截面积从0.7854m2减小为0.7238m2，流速增大，流量示值相应增大。增大值=（0.7854-0.7238）/0.7238=8.5%R

例：DN1000圆缺孔板，m=β2=0.49，管道内壁被均匀结一层20mm厚沉积物后，管道面积减为0.7238m2，圆缺孔面积减为0.3547m2，所以m仍为0.49。开孔面积减为原来的92.18%，仪表示值偏高8.5%R/2。第90页,共371页，星期六，2024年，5月1-731.4天然气流量的测量

或

1.4.1

天然气计量的发展趋势

国际天然气贸易计量：体积计量、质量计量和能量计量三种。工业国家：以质量计量和能量计量为主。我国：在法定要求的质量指标下，以体积为主进行交接计量。能量计量也在用。1.4.2

天然气标准状态体积流量计算

（3.55）（3.56）式中qvn

──标准状态体积流量，Nm3/s;qvf

──工作状态体积流量，m3/s，体积流量计实测值；

qm──质量流量，kg/s，质量流量计实测值；

ρf──工作状态下的密度，kg/m3，实测或计算；

ρn──标准状态下的密度，kg/m3，实测或计算。第91页,共371页，星期六，2024年，5月1-74天然气标准状态体积流量计算

在式（3.58）中，ρf、ρn

都与被测流体的T、P、Z有关，进一步推导可得：

（3.58）式中qvf

──工作状态体积流量，m3/s，体积流量计实测值；

Pf──工作状态绝对压力，MPa，压力实测值；

Tf

──工作状态热力学温度，K，温度实测值；

Zf──工作状态下天然气的压缩系数，按SY/T6143标准A1.4条及公式（A8）计算（或按GB/T17747.1～3标准计算）；

Pn

──标准状态绝对压力，MPa，其值为0.101325；

Tn

──标准状态热力学温度，K，其值为293.15；

Zn

──标准状态下天然气的压缩系数，按SY/T6143-2004标准公式（A8）计算（或按GB/T17747.1～3标准计算）。第92页,共371页，星期六，2024年，5月1-751.4.3天然气质量流量计算（一）（3.40）式中qm

──天然气的质量流量，kg/s，除由公式（3.59）计算外，也可由质量流量计直接测量；

qvf

──工作状态体积流量，m3/s，体积流量计实测值；

ρf

──工作状态下的密度，kg/m3，实测或计算。

计算公式：

密度测量与计算

（1）计算公式：

式中Mm──天然气的摩尔质量，kg/kmol，参照标准GB/T11062计算；

Ra──通用气体常数，MJ/kmol·K，其值为0.00831448。第93页,共371页，星期六，2024年，5月

a.取出有代表性的样气，然后采用气相色谱仪分析出天然气的全组分分析数据；

b.测量出主管道内天然气静压力Pf和流体温度Tf；

c.按GB/T11062计算摩尔质量Mm；

d.按SY/T6143-2004标准计算工作状态下压缩系数Zf；

e.将Pf、Tf、Mm和Zf代入式（3.40）计算ρf。

1-761.4.3天然气质量流量计算（二）①在线密度测量——用在线密度计测量

（2）天然气密度测量

a.取样口：孔板流量计和容积式流量计，应从流量计上游取样。

其他流量计，在线密度计宜安装在流量计下游。

b.取样管应尽量短，并应绝热保温。

②离线密度计算

第94页,共371页，星期六，2024年，5月1-771.4.4天然气能量流量计算（三）（1）从标准体积流量计算能量流量

（3.60）式中En

──天然气的能量流量，MJ/s；

qvn──天然气的标准体积流量，由式（3.55）或式（3.58）所得结果；

Hsnv──单位标准体积的高位发热量，MJ/m3，实测或计算。（2）从质量流量计算能量流量

（3.61）式中En

──天然气的能量流量，MJ/s；

qm──天然气的质量流量，由式（3.59）所得结果；

Hsnm

──单位质量的高位发热量，MJ/kg，实测或计算。第95页,共371页，星期六，2024年，5月1-781.4.4天然气能量流量计算（四）（3）天然气发热量测量

①直接测量法

按GB12206标准的要求进行。

②间接测量法

按照GB/T11062标准规定的方法测量。

它是基于对天然气组份进行全分析（一般用气相色谱法），然后进行计算：各组分含量同各自发热量的乘积之代数和，即为天然气的发热量。第96页,共371页，星期六，2024年，5月1-791.4.5标准孔板差压式流量计方法

（1）依据的标准

①AGAReportNO.3（1990～1992年第3版）《天然气流体计量同心直角边孔板流量计》；

②AGAPeportNO.8《天然气及其他烃类气体的压缩因子》（第3版）；

③SY/T6143-2004《用标准孔板流量计测量天然气流量》。（2）用孔板差压式流量计测量天然气流量同测量一般气体的差异

①公式的本质相同，但形式、定义的符号不同。

②压缩系数（压缩因子）求取的方法更详细。

此压缩系数不仅与天然气温度压力有关，而且与标准状态相对密度、天然气中氮含量、CO2含量等有关。第97页,共371页，星期六，2024年，5月

b.高速流动的气体中如果含有固体颗粒，容易将涡轮叶片