流量测量仪表的介绍-（郑鹏飞）

流量测量仪表简介郑鹏飞2018.10.24电仪中心中科（广东）炼化有限公司速度式流量仪表四质量流量仪表

三流量仪表应用建议六流量仪表的分类

一容积式流量仪表

二差压式流量仪表

五中科（广东）炼化有限公司一、流量测量仪表的分类

按不同的测量方法流量仪表可分为容积式流量仪表、速度式（流速式）流量仪表、差压式流量仪表、质量流量仪表四类。测量流体流量的仪表一般叫流量计。1.容积式流量计容积式流量计采用机械测量元件将流体分割成等容积流体元，然后进行逐个累加，最后形成测量结果输出。这种测量方法受流动状态形响较小，因而适用于测量高粘度、低雷诺数的流体。但不宜于测量高温高压以及脏污介质的流量，其流量测量上限较小。典型仪表有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计、双转子流量计等。中科（广东）炼化有限公司中科（广东）炼化有限公司

2.质量式流量计质量式流量计以测量流体流过的质量为依据的流量计。3.速度式流量计速度式流量计是以测量封闭管道内或明渠中液体的平均流速求得流体总量的仪表，如涡轮流量计、涡街流量计、超声波流量计、电磁流量计等。4.差压式流量计差压式流量计是采用伯努力原理来测量流体总量的流量仪表，利用输出差压信号来表示流量的大小，如孔板流量计、均速管流量计、弯管流量计、喷嘴等。中科（广东）炼化有限公司中科（广东）炼化有限公司二、容积式流量计

容积式流量计又称定排量流量计（PositiveDisplacementFlowmeter），PD流量计或PDF流量计。容积式流量计利用机械测室将流体分割成等容积流体元，按顺序从流量计入口送到出口，期间每一个流体元送出时发出一个计数信号进行累加，如此循环反复，直至累积出流体总量。容积式流量计是一种无时基（不定时限）流量计，测量时间间隔可任意选取，因此特别适用于流体总量计量。中科（广东）炼化有限公司选型应符合1.容积式流量计适用于测量黏度较高、低速、清洁、无气泡液体的贸易计量或高精度计量；2.容积式流量计的精确度可根据需要选用计量级和控制级3.用于贸易计量及高精度计量时，容积式流量计应带有温度补偿；4.容积式流量计不适用于液体流速高、差压大、有强烈波动及禁用润滑剂的场合。5.本体材质宜与管道材质相同，内件材质宜采用表面硬化处理的不锈钢，用于测量有毒液体时，转子应采用磁轴承。中科（广东）炼化有限公司选型应符合6.当介质含有少量气体时，上游应带有脱气器；当介质含有少量固体颗粒时，上游应带有过滤器以保证固体颗粒直径小于100um,当流体流速过高或变化过快时应采用整流器7.容积式流量计的最大压损应符合工艺允许最大压降8.容积式流量计应安装在水平管道上并应使流体充满管道。中科（广东）炼化有限公司

（一）腰轮流量计

腰轮流量计又称罗茨流量计，可以用来计量液体和气体的流量。宜用于介质黏度为3mPa.s~3mPa.s的场合。1.基本结构从结构形式看，腰轮流量计有立式和卧式两种（如图一所示）。腰轮流量计由计量、密封连接和计数器三部分组成。中科（广东）炼化有限公司

卧式腰轮流量计立式腰轮流量计图一腰轮流量计中科（广东）炼化有限公司①计量部分

该部分由壳体、腰轮转子、腰轮轴、隔板、上下盖板和上下端盖组成。其中，腰轮分单腰轮和双腰轮。（如图二所示）一对腰轮转子两对腰轮转子图二腰轮转子图中科（广东）炼化有限公司

采用双腰轮结构，是为了减少大口径流量计的噪声和振动。双转子的两个腰轮错开45°，中间用隔板分开，中间隔板固定在腰轮壳体上，可保证腰轮在液体流速不变的情况下，呈等速运转，从而减少了流量计的振动和噪声。一般情况下公称通径DN50（含）为单腰轮结构，其他为双腰轮结构。中科（广东）炼化有限公司②密封连接部分

要将腰轮的转数传送到计数器（或表头），必须有一个密封性能好，双能准确无误地将轴的转动送到计数器的连接部分。连接部分一般分磁钢连接机构和出轴密封机构两种形式。（如图三所示）磁钢连接机构出轴密封机构图三腰轮流量计密封连接机构中科（广东）炼化有限公司③积算部分

该部分是由精度修正器、计数器以及电脉冲转换器组成。积算部分将腰轮轴转动输出减速到适当的速度，由计数器进行计数，从而实现流体总量的测量。积算部分有小表头计数机构和大表头计量机构两种形式。中科（广东）炼化有限公司2.工作原理图四45°角组合式腰轮流量计工作原理示意图

被测量流体按箭头方向流入进口，经计量室后从出口流出。通过驱动齿轮相互驱动，腰轮转子在流体压力的作用下，主、从交替地不断转动，把被测流体以半月形容积为单位一次次地排出，每当两转子旋转一周，就有4个半月形容积被排出。由于转子与壳体尺寸不变的腰轮每转一周排出的液体也是固定的，单位时间排出的液体的体积与转子的转数成正比。这样，通过一定的减速齿轮和积算指示机构，就可以显示被测介质的总量。中科（广东）炼化有限公司3.流量计配套设备

①腰轮流量计对所测液体中的固体杂质很敏感，轻者引起轴承、齿轮等异常磨损，重者引起腰轮转子卡住不动，销子打断，腰轮打碎等。如果流体内含有固体杂质，应在流量计前安装过滤器。若杂质较多，还应进行多级过滤，即让流体先经过粗过滤器，再经过细过滤器。过滤器前后应有压力表，以通过测量压差判断过滤器阻塞情况。②被测流体中若含有气体，应在流量计前安装消气器，用来分离出液体中的气体，以便准确地测量液体的流量。中科（广东）炼化有限公司③除过滤器前后应有压力表外，流量计前后应有压力表以检测流体经过流量计时的压力损失。

④腰轮流量计前后不需要直管段，因此可以不受限制地安排容易操作的位置、方位。但最好不要直接安装在90°弯角后面。⑤在靠近流量计出口处管道上应安装温度计，以掌握流体温度。⑥若需要流量计有远传信号，应配置相应的光电脉冲转换器、二次仪表。⑦某些高粘度的流体，在管道停止运行时流体可能在管道中、流量计中凝固，可以考虑在流量计外部增设保温设备。中科（广东）炼化有限公司管道安装形式的配套设备中科（广东）炼化有限公司

②腰轮流量计可用于高粘度流体的测量。范围度宽，一般为10:1到5:1，特殊的可达30:1或更大。4.腰轮流量计的特性①计量准确度等级比较高，可以达到0.2级。中科（广东）炼化有限公司③腰轮流量在旋转流和管道阻流件流速场畸变时对计量准确度没有影响，没有前置直管段要求，这一点在现场使用中有重要的意义。

④对流体的清洁度要求较高，当被测介质内夹有固体异物时，会卡死不工作，必须在流量计上游安装过滤器。

⑤由于高温下零件热膨胀、变形,低温下材质变脆等问题，腰轮流量计一般不适用于高低温场合。目前可使用温度范围大致在-30~+160℃，压力最高为10MPa。（二）刮板流量计1.特点及用途、使用范围刮板流量计是容积式流量计，主要用于计量流过封闭管道的液体总量，在原油计量中应用较多。刮板流量计按结构不同可分为凸轮式和凹线式两种。中科（广东）炼化有限公司主要特点有：①计量准确度高、流量范围大、重复性好；②转动平稳、管道内流体无压力波动，无振动；③准确度受被测介质黏度变化的影响较小，适用于高黏度流体的测量；④单壳体结构简单，体积小重量轻；双壳体结构避免了因高压使计量室变形，确保计量准确度，亦可将内壳组件抽出进行维修或对管道冲洗、扫线、试压；⑤容易实现就地指示和远传控制；⑥流体状态不影响计量准确度，流量计前后不需直管段，减省占地和费用。使用范围:主要是对原油、汽、煤、柴油和化工等无腐蚀性液体做贸易计量。中科（广东）炼化有限公司2.刮板流量计工作原理①工作原理刮板流量计是一种容积式流量计量仪表有凸轮式刮板流量计和凹线式刮板流量计两种结构。

凸轮式刮板流量计，主体部分由转子、凸轮、凸轮轴、刮板（刮板有两对的，也有三对的）、连杆、滚子及壳体组成。当被测流体进入流量计后，推动刮板并带动转子转动，在流量计中心有一块固定不动的凸轮，当转子与刮板一起转动时，由于刮板上面的滚子与凸轮接触，所以刮板便产生伸缩的动作，并与壳体和转子、上盖等形成一个容积固定的计量腔体，流体不断的经过计量腔体被送到流量计出口。转子的转速与被测流体量成正比，且转子的转速经密封联轴器及传动系统传给计数器，直接指示出流经流量计的流体总量。工作原理如图五所示。

中科（广东）炼化有限公司图五凸轮式刮板流量计图二凹线式刮板流量计

凹线式刮板流量计如图二所示，由转轮、刮板、连杆和壳体组成。它的壳体内腔是曲线形的，刮板的运动完全受凹线的形状来限制，运动的轨迹就是壳体内腔的形线－－凹线。中科（广东）炼化有限公司三、质量流量计

1.热式质量流量计选型应符合：适用于低密度、单组分或固定比例混合、洁净的气体测量；不适用于多相流体及双向流体的测量；需要较大的直管段长度；热式质量流量计的基本原理是利用外部热源对管道内的被测流体加热，热能随流体一起流动，通过测量因流体流动而造成的热量（温度）变化来反映出流体的质量流量。如图4所示，在管道中安装一个加热器对流体加热，并在加热器前后的对称点上检测温度。设cp为流体的定压比热，∆T为测得的两点温度差，则根据传热规律，对流体的加热功率P与两点间温差的关系可表示为：中科（广东）炼化有限公司由上式可写出质量流量的方程式：中科（广东）炼化有限公司

当流体成分确定时，流体的定压比热为已知常数。因此由上式可知，若保持加热功率P恒定，则测出温差∆T便可求出质量流量；若采用恒定温差法，即保持两点温差∆T不变，则通过测量加热的功率P也可以求出质量流量。由于恒定温差法较为简单、易实现，所以实际应用较多。这种流量计多用于较大气体流量的测量。为避免测温和加热元件因与被测流体直接接触而被流体玷污和腐蚀，可采用非接触式测量方法，即将加热器和测温元件安装在薄壁管外部，而流体由薄壁管内部通过。非接触式测量方法，适用于小口径管道的微小流量测量。当用于大流量测量时，可采用分流的方法，即仅测量分流部分流量，再求得总流量，以扩大量程范围。中科（广东）炼化有限公司图七为热式质量流量计的外观图。中科（广东）炼化有限公司图七热式质量流量计3.科里奥利质量流量计选型原则：宜用于液体、高密度气体、浆料及多相流体的贸易计量或高精度计量，可同时输出质量流量、密度及温度值；可测双向流体和微小流量；可选用计量级和控制级；在测量易结晶、冷凝、凝固的流体时，宜选用带蒸汽夹套伴热的科里奥利流量计；最大压损应符合工艺允许最大压降；一般不需要温压及密度补偿，也不需要直管段。科里奥利质量流量计（简称科氏力流量计）是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。科氏力流量计结构有多种形式，一般由振动管与转换器组成。主要敏感元件是振动管。

科氏力流量计能直接测得气体、液体和浆液的质量流量，也可以用于多相流测量，且不受被测介质物理参数的影响。测量精度较高，量程比可达l00：1。中科（广东）炼化有限公司

图九为科里奥利质量流量计的外观图。

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图九科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计的优缺点：优点：①直接测量真正质量流量，测量准确度高。②可测量液体范围广，包括高粘度的各种液体，含有固形物的浆液，含有少量均匀分布气体的液体，有足够密度的气体(压力较高的气体)。③测量管的振幅小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件或活动件。④对迎流流速分布不敏感，因而无上下流直管段要求。⑤测量值对流体粘度不敏感，流体密度对流量值的影响极微。⑥可作多参数测量，如同期测量密度。中科（广东）炼化有限公司缺点①大部分型号的科里奥利质量流量计不能用于测量低密度介质，如低压气体，液体中含气量超过某一界限会显著影响测量值。②对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号的科里奥利质量流量传感器安装要求较高。③压力损失较大，与容积式仪表相当，有些型号的科里奥利质量流量计甚至比容积式仪表大100%。④大部分型号的科里奥利质量流量计的重量和体积较大。中科（广东）炼化有限公司四、速度式流量计（以电磁流量计、涡街流量计为例）（一）电磁流量计中科（广东）炼化有限公司图十为电磁流量计外观图。图十电磁流量计选型要求：1.适用于测量电导率不低于5us/cm的导电介质，包括碱液、盐液、氨水、纸浆、渣液、矿浆、水煤浆等，以及除脱盐水和凝液之外的水和其他水溶液；2.可用于测量强腐蚀、脏污、粘稠和含气体的液体，也可测量双向流体；3.对于无腐蚀介质的流速范围宜为0.5m/s~10m/s,有腐蚀性介质的最大流速应小于3.5m/s；4.电极材质应根据被测介质的腐蚀性及温度选择316LSS、哈氏C、铂、钛、钽等合金。5.衬里材质应根据被测介质的腐蚀性及温度选择PFA、PTFE、ETFE、聚氨酯、氯丁橡胶、天然橡胶及工业陶瓷等绝缘材料。中科（广东）炼化有限公司6.电磁流量计应有良好的接地，对于金属管道应采用内置接地电极接地，对于非金属管道或带内衬的金属管道宜采用接地环接地。7.用电磁流量计测流量时，应使液体充满管道，以保证电极浸入液体

原理与机构：基本原理是法拉第电磁感应定律，即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势，电动势的方向按“弗来明右手规则”。电磁流量计由流量传感器和转换器两大部分组成。测量管上下装有激磁线圈，通激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，送到转换器。激磁电流则由转换器提供。中科（广东）炼化有限公司优点：电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因不易阻塞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、泥浆和污水等。不会产生因检测流量所形成的压力损失，仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力，节能效果显著，对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合。所测得的体积流量，实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率（只要在某阈值以上）变化明显的影响。与其他大部分流量仪表相比，前置直管段要求较低。测量范围度大，通常为20：1～50：1，可选流量范围宽。满度值液体流速可在0.5～10m/s内选定。可测正反双向流量，也可测脉动流量，只要脉动频率低于激磁频率很多。仪表输出本质上是线性的。易于选择与流体接触件的材料品种，可应用于腐蚀性流体。中科（广东）炼化有限公司缺点:

电磁流量计不能测量电导率很低的液体，如石油制品和有机溶剂等。不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。通用型电磁流量计由于衬里材料和电气绝缘材料限制，不能用于较高温度的液体；有些型号仪表用于过低于室温的液体，因测量管外凝露（或霜）而破坏绝缘。

中科（广东）炼化有限公司精度等级与功能：市场上通用型电磁流量计的性能有较大差别，测量精度有高低之分，0.5、1.5、2.5级等，价格相悬殊。因此测量准确度要求不高的场所（例如非贸易核算仅以控制为目的，只要求高可靠性和优良重复性的场所）选用高准确度仪表在经济上是不合算的。有些型号仪表声称有更高的准确度，准确度等级可达到0.2级，但有严格的安装要求和参比条件，例如环境温度20～22℃，前后置直管段长度要求分别大于10D,3D（通常为5D,2D）甚至提出流量传感器要与前后置直管组成一体在流量标准装置上作实流校准，以减少夹装不善的影响。因此在多种型号选择比较时不要单纯只看高指标，要详细阅读制造厂样本或说明书做综合分析。功能差别也很大，简单的就只是测量单向流量，只输出模拟信号带动后位仪表。中科（广东）炼化有限公司中科（广东）炼化有限公司精度等级与功能：多功能仪表有测双向流、量程切换、上下限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、流量显示和总量计算、自动核对和故障自诊断、与上位机通信和运动组态等。有些型号仪表的串行数字通信功能可选多种通信接口和专用芯片（ASIC），以连接HART协议系统、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF现场总线等。液体电导率：使用EMF的前提是被测液体必须是导电的，不能低于阈值（即下限值）。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用，超过阈值即使变化也可以测量，示值误差变化不大，通用型EMF的阈值在10-4～（5×10-6）S/cm之间，视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容，制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。非接触电容耦合大面积电极的仪表则可测电导率低至5×10-8S/cm的液体。

工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm，酸、碱、盐液的电导率在10-4～10-1S/cm之间，使用不存在问题，低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。石油制品和有机溶剂电导率过低就不能使用。表1列出若干液体的电导率。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低，认为不能使用，然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的实例，这类杂质对增加电导率有利。对于水溶液，资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的，实际使用的水溶液可能用工业用水配比，电导率将比查得的要高，也有利于流量测量。中科（广东）炼化有限公司中科（广东）炼化有限公司安装使用注意事项使用时注意的一般事项：液体应具有测量所需的电导率，并要求电导率分布大体上均匀。因此流量传感器安装要避开容易产生电导率不均匀场所，例如其上游附近加入药液，加液点最好设于传感器下游。使用时传感器测量管必须充满液体（非满管型例外）。有混合时，其分布应大体均匀。液体应与地同电位，必须接地。如工艺管道用塑料等绝缘材料时，输送液体产生摩檫静电等原因，造成液体与地间有电位差。流量计安装注意事项：1.传感器外壳防护等极为IP65（防尘防喷水级），对安装场所有以下要求。中科（广东）炼化有限公司a）测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；测量双组分液体时，避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游；b）尽可能避免测量管内变成负压；c）选择震动小的场所，特别对一体型仪表；d）避免附近有大电机、大变压器等，以免引起电磁场干扰；e）易于实现传感器单独接地的场所；f）尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；g）环境温度在-25/-10～50/600℃范围内，一体形结构温度还受制于电子元器件，范围要窄些；h）环境相对湿度在10%～90%范围内；中科（广东）炼化有限公司中科（广东）炼化有限公司i）尽可能避免受阳光直照；j）避免雨水浸淋，不会被水浸没。如果防护等级是IP67（防尘防浸水级）或IP68（防尘防潜水级），则无需上述h）、j）两项要求。2.直管段长度要求为获得正常测量精确度，电磁流量传感器上游也要有一定长度直管段，但其长度与大部分其它流量仪表相比要求较低。弯头、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线（不是传感器进口端连接面）5倍直径（5D）长度的直管段，不同开度的阀则需10D；下游直管段为（2～3）D或无要求；但要防止蝶阀阀片伸入到传感器测量管内。各标准或检定规程所提出上下游直管段长度亦不一致，仪表精度高，直管段要求比通常要求高。这是由于为保证达到高精度等级的要求。（二）涡街流量计在特定的流动条件下，一部分流体动能会转化为流体振动，其振动频率与流速(流量)有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。目前流体振动流量计有三类：涡街流量计、旋进(旋涡进动)流量计和射流流量计。1.涡街流量计具有以下一些特点①输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实际体积流量成正比，不受流体组分、密度、压力、温度的影响;②测量范围宽，一般范围度可达10：1以上;③准确度为中上水平;④无可动部件，可靠性高;中科（广东）炼化有限公司⑤结构简单牢固，安装方便，维护费较低;⑥应用范围广泛，可适用液体、气体和蒸汽。中科（广东）炼化有限公司2.涡街流量计选型要求

对于单相、洁净、无脉动及无振动的流体，且雷诺数在1×104~7×106之间、黏度小于20mPa.s、液体测量精度要求不高于1.0级及气体和蒸汽测量精度不高于1.5级时，宜选用涡街流量计；对于大管径的流量测理，当精确度要求不高时，可选用插入式涡街流量计；当配管不能满足直管段长度要求时，可选用旋进式涡街流量计；涡街流量计的传感器宜采用压电式或电容式，对于大口径测量，也可采用超声波式；测量振动场合的流体流量应选用抗振型涡街流量计，其抗振强度不易低于2g。3.涡街流量计的工作原理在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街（如图十一），旋涡列旋涡发生体下游非对称地排列。中科（广东）炼化有限公司图十一卡曼涡街漩涡列根据卡曼涡街原理，有如下关系式：式中：

m为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比；D为表体通径；

d为旋涡发生体迎面宽度；

f为旋涡的发生频率；

U1为旋涡发生体两侧平均流速；

Sr为斯特劳哈尔数；

U为被测介质流的平均速度。中科（广东）炼化有限公司管道内体积流量qv为：当测量气体流量时，涡街流量计的流量计算式为：式中：

qvn、qV分别为标准状态下(20℃，101.325kPa)和工况下的体积流量；

Pn、P分别为标准状态下和工况下的绝对压力；

Tn、T分别为标准状态下和工况下的热力学温度；

Zn、Z分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。中科（广东）炼化有限公司4.涡街流量计的组成涡街流量计由传感器和转换器两部分组成。传感器包括旋涡发生体(阻流体)、检测元件、仪表表体等;转换器包括前置放大器、滤波整形电路、DAC、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还把微处理器、显示通信及其他功能模块装在转换器内。中科（广东）炼化有限公司5.应用

涡街流量计适用的流体比较广泛，但不适用于低雷诺数(ReD≤2×104)流体。因为在低雷诺数时，斯特劳哈尔数随着雷诺数而变，仪表线性度变差。同时，含固体微粒的流体对旋涡发生体的冲刷会产生噪声，其含有的短纤维若缠绕在旋涡发生体上将改变仪表系数。涡街流量计在混相流体中的应用如下：①可用于含分散、均匀的微小气泡，但容积含气率应小于7%～10%的气、液两相流，若容积含气率超出2%就应对仪表系数进行修正。②可用于含分散、均匀的固体微粒，含量不大于2%的气固、液固两相流。③可用于互不溶解的液液(如油和水)两组分流等。脉动流和旋转流会对涡街流量计产生严重影响。如果脉动频率与涡街频率频带合拍可能引起谐振，破坏正常工作和设备，使涡街信号产生“锁定(Lock-in)”现象，这时信号会固定于某一频率。“锁定”与脉动幅值、旋涡发生体形状及堵塞比等有关。中科（广东）炼化有限公司

涡街流量计的准确度对于液体大致在±0.5%R～±2%R之间，对于气体在±l%R～±2%R之间，重复性一般为0.2%～0.5%。由于涡街流量计的仪表系数较低，频率分辨率低，口径愈大准确度愈低，故仪表口径不宜过大(DN300以下)。范围度宽是涡街流量计的特点，但重要的一点是量程下限的流量数值。一般液体平均流速下限为0.5m/s，气体为4～5m/s。涡街流量计的正常流量最好在正常测量范围的1/2～2/3处。中科（广东）炼化有限公司6.安装

涡街流量计可安装在室内或室外。如果安装在地井里，为防止被水淹没，应选用潜水型传感器。传感器在管道上可以水平、垂直或倾斜安装，但测量液体和气体时为防止气泡和液滴的干扰，要注意安装位置。中科（广东）炼化有限公司涡街流量计必须保证上、下游直管段有必要的长度。

在上图中，a为一个90°弯头，b为同心扩管，c为同心收缩全开阀门，d为不同平面两个90°弯头，e为调节阀半开阀门，f为同一平面两个90°弯头。中科（广东）炼化有限公司五、差压式流量仪表（孔板流量计为例）（一）孔板流量计1.孔板流量计的结构组成及其测量原理

1.1结构组成

节流装置组成1)节流件：标准孔板；2)取压装置：环室、取压法兰、夹持环、导压管等；3)连接法兰(国家标准、各种标准及其它设计部门的法兰)、紧固件。4)测量管。

充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。它是根据流体力学中的伯努利方程和流体连续性方程式推导求得流量。其基本公式如下：1.2工作原理中科（广东）炼化有限公司式中：α—流量系数，它与节流装置的结构、取压方式、孔口截面积与管道截面积之比m、雷诺数Re、孔口边缘锐度、管壁粗糙度等因素有关；ε—膨胀校正系数，它与孔板前后压力的相对变化量、介质的等熵指数、孔口截面积与管道截面积之比等因素有关。应用时可查阅有关手册而得。但对不可压缩的液体来说，常取ε=1；F0—节流装置的开孔截面积；ΔΡ—节流装置前后实际测得的压力差；ρ—节流装置前的流体密度。中科（广东）炼化有限公司2.标准节流装置

标准孔板对尺寸和公差、粗糙度等都有详细的规定。我国国家规定的标准节流装置取压方法为两种，即角接取压法和法兰取压法。标准孔板两种方法均可采用。所谓角接取压法，就是在孔板前后两端面与管壁的夹角处取压。角接取压法可以通过环室或单独钻孔结构来实现。

环室结构单独钻孔结构1—管道法兰；2—环室；3—孔板；4—夹紧环中科（广东）炼化有限公司所谓法兰取压，就是在孔板上下游侧取压中心至孔板前后端面的间距均为25.4±0.8mm或叫做“1英寸法兰取压法”。

孔板最大的缺点是流体经过孔板后压力损失大，当工艺管道上不允许有较大的压力损失时，便不宜采用。中科（广东）炼化有限公司标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50㎜，雷诺数在104～105以上的流体，而且流体应清洁，充满全部管道，不发生相变。此外，为保证流体在节流装置前后为稳定的流动状态，在节流装置的上、下游必须配置一定长度的直管段。3.孔板流量计的测量误差①被测流体工作状态的变动；②节流装置安装不正确在安装节流装置时，特别要注意节流装置的安装方向。一般地说，节流装置露出部分所标注的“＋”号一侧，应当是液体的入口方向。当用孔板作为节流装置时，应使液体从孔板90°锐口的一侧流入；③孔板入口边缘的磨损；④导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象；中科（广东）炼化有限公司

⑤差压计安装或使用不正确。■测量液体流量时的连接图导压管不能垂直安装时要有一定的倾角取压点水平且节流装置在下，须装贮气罐1—节流装置2—引压导管3—放空阀4—平衡阀5—差压变送器6—贮气罐7—切断阀中科（广东）炼化有限公司■测量气体时的连接方法差压计必须安装在节流装置之下时，须加贮液罐和排放阀1—节流装置2—引压导管3—差压变送器4—贮液罐5—排放阀中科（广东）炼化有限公司■测量蒸汽时的连接方法1—节流装置2—凝液罐3—引压导管4—排放阀5—差压变送器6—平衡阀

必须解决蒸汽冷凝液的等液位问题，以消除冷凝液液位的高低对测量准确度的影响。中科（广东）炼化有限公司■差压计阀组安装和使用差压计阀组安装示意图1，2—切断阀；3—平衡阀使用：开差压计：开3开1，2关3关差压计：开3关1，2关3●应正确使用平衡阀：启用差压计时，先开平衡阀3，使正、负压室连通，受压相同，然后再开正、负压侧切断阀1、2，最后关闭平衡阀，差压计即投人运行；当正、负压侧切断阀关闭时，打开平衡阀，即可进行仪表的零点校验；差压计停止运行时，先开平衡阀3，再关闭正、负侧切断阀1、2，最后关闭平衡阀3。

中科（广东）炼化有限公司■测量腐蚀性介质流量时，必须采取隔离措施。ρ1—被测介质密度；ρ1′—隔离液的密度。

最常用的方法是用某种与被测介质不互溶且不起化学变化的中性液体作为隔离液，同时起传递压力的作用。中科（广东）炼化有限公司六、流量计应用的几点建议（一）液体石油产品贸易交接与关联交易计量设备贸易交接是企业计量工作的重要任务，要确保计量设备准确可靠；关联交易计量设备的配备要重视，确实无法配备计量设备的，交接双方要签订计量协议。

1.原料油计量原料油可通过体积与密度、含水、温度、压力等参数的测量仪表配套间接计量，剔除含水后计算出交接质量。温度计分度值为0.1℃或0.2℃，密度计刻度误差一般不大于±0.0003g/cm3；计量综合误差应不大于±0.3%。要求使用自动采样器采样。中科（广东）炼化有限公司原料油管输可选用准确度等级不低于0.2级的刮板、双转子等容积式流量计或质量流量计。水路运输可用岸罐计量，国内贸易要尽量避免舱容计量。铁路、公路运输可选用静态衡或储罐，槽车计量。2.成品油计量优化进出厂计量方式，推广应用质量流量计。随着技术进步，上下游企业间越来越多地使用质量流量计进行贸易交接与关联交易，这一准确、方便的计量交接设备被广泛接受并认可。上下游企业要加强沟通，规范操作、公开透明，进一步提高质量流量计用于贸易交接的比例。当流量计管径大于DN50、操作压力与校准压力差较大时，要根据工艺与流量计性能，考虑动态或静态压力补偿，以消除附加的压力误差。产品管输、水路出厂应使用质量流量计进行贸易交接；也可用容积式流量计作同等准确度的间接测量。中科（广东）炼化有限公司

铁路出厂目前可用槽车检尺、轨道衡计量；要创造条件，逐步提高流量计交接的比例，推荐应用定量装车系统，提高计量交接工作的质量与效率。公路出厂选用汽车衡或质量流量计进行计量交接。推荐应用静态衡定量装车。3.罐区计量油品进出厂暂时采用储罐计量的，量油尺最小分度值为1mm，密度、含水、温度、压力等参数的测量仪表要求同原油计量要求。液态烃类产品容易气化，罐中介质的气相质量缺乏统一计算标准，误差太大，不宜用储罐做进出厂交接用计量器具。中科（广东）炼化有限公司

为确保油品进出厂计量准确，储罐计量时应配备自动液位计及实时液位采集装置，用作监督手段，以便溯源。测量原油、渣油等高粘度重质油品液位,推荐选用计量级雷达液位计，液态烃等带压储罐推荐选用计量级伺服液位计，汽油等轻质石油产品可选用计量级伺服液位计或同等准确度的其他液位计；可在储罐底部配套高精度压力变送器测量总的储液压强，获取整个储液平均密度，构成混合式储罐计量系统（HTMS），求出高准确度的储液质量等各种数据。油罐计量时，禁止罐壁监视用双金属温度计数据用作结算依据。企业内部中间储罐计量，可选控制级液位计，仪表类型与进出厂相同。4.进出厂计量选用刮板、双转子等高准确度容积式流量计间接测量时，或用立式、卧式、球形金属罐，以及罐车、船舶液货计量舱等间接测量时，应注意密度、温度测量的准确性和分析样本的代表性，要进行测量不确定度评价，确定误差合成后的计量准确度。中科（广东）炼化有限公司（二）能源计量设备1.蒸汽计量蒸汽计量难度较大。完善蒸汽计量要综合考虑装置工艺、节能与安装条件，慎重选型。蒸汽计量仪表的选型原则是：温度高于300℃、工艺管径大于DN200时，可选用标准喷嘴、毕托巴、孔板流量计；温度低于300℃、工艺管径小于DN200时可选用宽量程一体化标准喷嘴流量计、数字式涡街流量计；高温、高压可选用均速管或孔板流量计；在系统管网末端和DN150以下的管线上，小口径节流件压损较大，将会影响蒸汽流通量，可选用分体式涡街与弯管流量计。选用涡街流量计必须考虑缩径管道的直管段长度和温压补偿。对温度压力变化大的过热蒸汽计量点，必须实施温度、压力在线补偿；对饱和蒸汽进行在线压力补偿，以提高蒸汽计量的准确度。中科（广东）炼化有限公司

目前，各企业蒸汽主要计量手段还是孔板，多数孔板没有进行温压补偿。低压蒸汽用户多、管线复杂，温度压力波动明显，有的超过10%甚至更大，对准确测量乃至节能管理的影响非常明显。因此，要根据温度、压力波动情况进行温压补偿或采用流量计算机动态补偿，提高计量准确度；对于量程范围不合适的孔板要重新设计，择机更换。炼油与化工生产中，常有一条管道蒸汽双向输送现象，造成了计量以及装置经济技术指标核算的困难。可选用楔型流量计、不切斜角的双向平口孔板或用弯管流量计配套流向识别装置，测量蒸汽双向流。选用的仪表其计算应符合相应的国家标准，对标准节流件应符合GB/T2624-2006。对标准节流件以外的其他仪表，应实液校验后使用。中科（广东）炼化有限公司2水计量新鲜水进出厂计量可选用超声波流量计、电磁流量计等，以便信息远传。对远离操作室的计量点，可选用与短信技术结合、电池供电的超声波流量计，以提高数据质量。小管径、小流量的新鲜水可以选用旋翼式水表，以降低仪表成本，但要考虑信号远传功能（下同），以适应MES系统；而且要加强巡检管理与维护。进出装置等重要的水计量点，可选用超声波流量计和电磁流量计。新鲜水、除氧水等干净水质可以配备旋翼式水表、超声波流量计。脱盐水、化学水不宜选用电磁流量计。循环水由于水质脏、部分计量点温度高，不宜选用旋翼式水表。完善循环水计量，优选电磁流量计；现用普通旋翼式水表要通过更新，尽快退出。处理后排放的污水，可选用不满管电磁流量计、多声道不满管超声波流量计，以及明渠流量计等进行计量。外夹式超声波流量计测量准确度受多种因素影响，不宜作为固定计量设备使用。中科（广东）炼化有限公司3.燃料计量燃料占能耗比重较大，要重视计量。燃料油的温压与燃料气的组分变化波动均较大，孔板流量计计量准确性差。燃料油、燃料气进装置总管可选用经济型质量流量计计量，以确保准确。装置内单台加热炉用燃料油，可用孔板流量计；燃料气可用孔板或涡街、气体超声波流量计；高温燃料油可选楔型流量计计量。4.适当提高氮气、风的计量设备配备水平在氮气、风用量大的主要装置配备涡街、孔板流量计，并配套压力补偿；对于流量变化大的计量点可以考虑配备宽量程孔板（喷嘴）流量计、毕托巴流量计，以提高计量准确度。

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（三）流量测量仪表配备应注意的问题1.体积计量时的介质密度修正用差压式、速度式、容积式流量计测量视密度受温度、压力影响明显的介质，在工况压力或温度变化大时，应进行工况温压补偿，即介质密度修正。如，蒸汽测量时的温压补偿，其他气体的压力补偿，高温油品的温度补偿等，以提高测量准确度，也有助于装置能源物料的标定与平衡。蒸汽流量计量二次仪表的密度计算应按《国际单位制的水和水