學員計量裝置培訓文件

1、1.1. 差壓式流量計差壓式流量計2.2. 渦街流量計渦街流量計3.3. 插入式流量計插入式流量計4.4. 電磁流量計電磁流量計5.5. 容積式流量計容積式流量計6.6. 熱式流量計熱式流量計7.7. 科氏力質量流量計科氏力質量流量計8.8. 超聲流量計超聲流量計 差壓式流量計差壓式流量計 優(yōu)異的穩(wěn)定性、可靠性和抗振動能力；優(yōu)異的穩(wěn)定性、可靠性和抗振動能力； 對高溫、高壓、低靜壓、低流速、低密度流體對高溫、高壓、低靜壓、低流速、低密度流體 的適應性；的適應性； 口徑從小到大，系列齊全；口徑從小到大，系列齊全； 變更量程方便；變更量程方便； 只要按照標準設計、制造、安裝和使用，無需只要按照標準設

2、計、制造、安裝和使用，無需 實流標定就能獲得規(guī)定的準確度，因而為用實流標定就能獲得規(guī)定的準確度，因而為用 戶帶來方便。戶帶來方便。（2 2）非標差壓式流量計）非標差壓式流量計 低雷諾數用：低雷諾數用：1/41/4圓孔板，錐形入口孔板，圓孔板，錐形入口孔板， 雙重孔板，雙斜孔板，半圓孔板等；雙重孔板，雙斜孔板，半圓孔板等； 臟污介質用：圓缺孔板，偏心孔板，環(huán)狀臟污介質用：圓缺孔板，偏心孔板，環(huán)狀 孔板，楔形孔板，彎管節(jié)流件等；孔板，楔形孔板，彎管節(jié)流件等； 低壓損用：羅洛斯管，道爾管，道爾孔板，低壓損用：羅洛斯管，道爾管，道爾孔板， 雙重文丘里噴嘴，通用文丘里管，雙重文丘里噴嘴，通用文丘里管，V

3、asyVasy管等；管等； 小管徑用：整體（內藏）孔板；小管徑用：整體（內藏）孔板； 端頭節(jié)流裝置：端頭孔板，端頭噴嘴，端頭節(jié)流裝置：端頭孔板，端頭噴嘴，BordaBorda 管等；管等； 毛細管節(jié)流件：層流流量計；毛細管節(jié)流件：層流流量計； 臨界流節(jié)流裝置：音速文丘里噴嘴；臨界流節(jié)流裝置：音速文丘里噴嘴； 流道式，多孔節(jié)流裝置，機翼式流道式，多孔節(jié)流裝置，機翼式 插入式差壓流量計插入式差壓流量計: :圓形截面檢測桿；棱圓形截面檢測桿；棱形截面檢測桿；形截面檢測桿；T T形截面檢測桿；彈頭形形截面檢測桿；彈頭形截面檢測桿。截面檢測桿。 標準節(jié)流裝置：標準節(jié)流裝置： 只要按照標準設計、制造、安裝

4、和使用，只要按照標準設計、制造、安裝和使用，無須實流標定就能獲得規(guī)定的準確度。所無須實流標定就能獲得規(guī)定的準確度。所以標準節(jié)流裝只須幾何檢驗法檢驗。以標準節(jié)流裝只須幾何檢驗法檢驗。 非標節(jié)流裝置非標節(jié)流裝置 必須經實流標定才能保證準確度。必須經實流標定才能保證準確度。 差差 壓壓 式式 流流 量量 計計 有有 相關的相關的 標標 準準1. GBT 2624-2006 用安裝在圓形截面管道中的差用安裝在圓形截面管道中的差 壓裝置測量滿管流體流量（等同翻譯壓裝置測量滿管流體流量（等同翻譯ISO5167 ：2003）2. GBT 21188-2007 用臨界流文丘里噴嘴測量氣用臨界流文丘里噴嘴測量氣

5、 體流量（等同翻譯體流量（等同翻譯 ISO 9300：2005）3. GBT 21446 用標準孔板流量計測量天然氣流量用標準孔板流量計測量天然氣流量4. JBT 2274-91 流量顯示儀表流量顯示儀表 5. JJG 640 差壓式流量計檢定規(guī)程差壓式流量計檢定規(guī)程 6. JJG 1003-2005 流量積算儀檢定規(guī)程流量積算儀檢定規(guī)程 1. 差壓式流量計基本關系式差壓式流量計基本關系式1214241pdCqm 式中式中 qm 質量流量，質量流量，kg / s； C 流出系數；流出系數； 直徑比，直徑比，= d / D； D 管道內徑，管道內徑，m； 1 節(jié)流件正端取壓口平面上的可膨脹性系數

6、；節(jié)流件正端取壓口平面上的可膨脹性系數； d 工作條件下節(jié)流件的開孔直徑，工作條件下節(jié)流件的開孔直徑，m； p 差壓，差壓，Pa； 1 節(jié)流件正端取壓口平面上的流體密度，節(jié)流件正端取壓口平面上的流體密度，kg / m3。 流出系數流出系數C的的R/G公式：公式：7 . 0682)Re/10(000521. 0216. 00261. 05961. 0DC)1/()11. 01)(123. 0080. 0043. 0(4417110AeeLL3 . 065 . 3)Re/10()0063. 00188. 0(DA3 . 11 . 122)8 . 0(031. 0MM當當D71.12mm時，應加以下

7、一項：時，應加以下一項：)4 .25/8 . 2)(75. 0(011. 0D如按全部數據庫計算，當如按全部數據庫計算，當ReD4000時：時：R/G公式的標準偏差公式的標準偏差0.259%；R/G公式的標準偏差公式的標準偏差=0.245%如在如在Stolz公式所包括的范圍內比較：公式所包括的范圍內比較： 當試驗流體為不可壓縮流體時，當試驗流體為不可壓縮流體時，1 1=1=1m1241qP2d41cm124qP2d41c對于角接和對于角接和D DD/2D/2（徑距）取壓的孔板：（徑距）取壓的孔板：d12.5mm； 50mmD1000mm； 0.10.75；對于對于0.10. 5時時；ReD40

8、00；對于對于0.5的孔板的孔板；ReD160002對于法蘭取壓的孔板對于法蘭取壓的孔板：d12.5mm； 50mmD1000mm； 0.10.75； ReD5000和和ReD 1702D； 式中式中D的單位是的單位是mm。 當管徑當管徑D150mm時，必須計算孔板上游管道的相對粗時，必須計算孔板上游管道的相對粗糙度糙度Ra/D，該，該Ra/D值在上游值在上游10D的長度范圍內都應滿足下表的長度范圍內都應滿足下表（104Ra/D的最大值）的要求（此粗糙度要求與孔板配件和的最大值）的要求（此粗糙度要求與孔板配件和上游管道有關。對孔板下游管道粗糙度無要求）。上游管道有關。對孔板下游管道粗糙度無要求

9、）。 標標 準準 孔孔 板板 的的 使使 用用 條條 件件 4 對孔板上下游所要求的最小直管段長度提出全新及更對孔板上下游所要求的最小直管段長度提出全新及更長的要求長的要求Ra為偏離被測輪廓平均線的算術平均偏差。為偏離被測輪廓平均線的算術平均偏差。/KRa式中：式中：K為等效絕對粗糙度，以長度單位表示。為等效絕對粗糙度，以長度單位表示。ReD10431041053105106310610731071080.201515151515151515150.301515151515151514130.401515107.24.13.53.53.12.70.50117.74.93.31.61.31.31

10、.10.90.605.64.02.51.60.70.60.60.50.40.654.23.01.91.20.60.40.40.30.3當管徑當管徑D大于或等于大于或等于150mm時，在以下不同時，在以下不同情況下，情況下， 應滿足以下的粗糙度應滿足以下的粗糙度Ra的要求：的要求：當當0.6并且并且ReD5107時，時， 1mRa6m；當當0.6并且并且ReD1.5107時，時， 1.5mRa6m。式中：式中：C 流出系數流出系數; ; 直徑比，直徑比，= dD； d 喉部內徑，喉部內徑，m； D 管道內徑，管道內徑，m； ReD 與與D有關的雷諾數。有關的雷諾數。1.15D615. 421 .

11、 4)Re100033. 000175. 02262. 09900. 0C）（0.5D65 . 0)Re1000653. 09965. 0C（長長 徑徑 噴噴 嘴嘴 的的 流流 出出 系系 數數式中：式中：C 流出系數流出系數; ; 直徑比，直徑比，= dD； d 喉部內徑，喉部內徑，m； D 管道內徑，管道內徑，m； ReD 與與D有關的雷諾數。有關的雷諾數。式中式中 ： 流量系數；流量系數； C 流出系數；流出系數； 漸近系數；漸近系數； 直徑比。直徑比。 在流量計中，都有一個流量系數，它是描述流量計輸在流量計中，都有一個流量系數，它是描述流量計輸出與輸入關系的一個術語。出與輸入關系的一個

12、術語。 在標準差壓式流量計中，流量系數為在標準差壓式流量計中，流量系數為121m4P2d4q1c41 流出系數的定義及流出系數的定義及與流出系數的關系與流出系數的關系q q在在0-100% 0-100% 范圍內變化時，范圍內變化時， ReReD D變化幅值很變化幅值很大，大，所以所以 C C有明顯變化有明顯變化例例 ： ReReD D= = 時，時，C =0.6043C =0.6043 ReReD D = = 時，時，C =0.6080C =0.6080 這就意味著百分率流量越小，示值偏低越嚴這就意味著百分率流量越小，示值偏低越嚴重。重。 標準差壓裝置輸出的差壓等于正端取壓口壓力標準差壓裝置輸

13、出的差壓等于正端取壓口壓力P1P1與負與負端取壓口壓力端取壓口壓力P2P2之差。由于差壓從管壁取出，所以受磁場之差。由于差壓從管壁取出，所以受磁場影響。影響。 ReD大時，管壁取壓得到的流速與管道大時，管壁取壓得到的流速與管道 內平均流速很接近。內平均流速很接近。 ReReD D小時，管中心流速比管壁附近流小時，管中心流速比管壁附近流 速高很多，所以管壁測得的流速速高很多，所以管壁測得的流速 比管道內平均流速低得多。比管道內平均流速低得多。 C = fC = f（ReReD D) )公式就是對這一現象做公式就是對這一現象做 數學描述。數學描述。 均速流量計采用多點取壓，均速流量計采用多點取壓，

14、C C不受不受 ReReD D影響。影響。圖圖1.2 1.2 層流和湍流的速度分布層流和湍流的速度分布 可可 膨膨 脹脹 性性 系系 數數 差壓式流量計（孔板、噴嘴、文丘里管等）在用差壓式流量計（孔板、噴嘴、文丘里管等）在用來測氣體和蒸汽流量時，流體流過節(jié)流裝置，在節(jié)流來測氣體和蒸汽流量時，流體流過節(jié)流裝置，在節(jié)流件兩邊都要產生一定的壓差，節(jié)流件的下游靜壓降低，件兩邊都要產生一定的壓差，節(jié)流件的下游靜壓降低，因而出現流束膨脹，流束的這種膨脹使得節(jié)流裝置的因而出現流束膨脹，流束的這種膨脹使得節(jié)流裝置的輸出（差壓）輸出（差壓）- -輸入（流量）關系同不可壓縮流體之輸入（流量）關系同不可壓縮流體之間

15、存在一定的偏差，如果不對這種偏差進行校正將會間存在一定的偏差，如果不對這種偏差進行校正將會導致流量示值偏高千分之幾到百分之幾，在導致流量示值偏高千分之幾到百分之幾，在和和p pp p1 1均較大的情況下甚至可達均較大的情況下甚至可達10%10%。可膨脹性系數?？膳蛎浶韵禂?expansibility (expansibility factor)factor)就是為修正此偏差而引入就是為修正此偏差而引入的變量。的變量。q q在在0-100%0-100%內變化，相應內變化，相應pp也在也在0-100%0-100%范圍內范圍內變化，不同的變化，不同的q q對應不同的對應不同的1 1。q q變化范圍越

16、大，變化范圍越大，對應的對應的1 1值差異越大，若仍將其當常數看待，值差異越大，若仍將其當常數看待，引入的不確定度相應增大。引入的不確定度相應增大。百分率流量越小，百分率流量越小，pp越小，越小，1 1越大，流量示值越大，流量示值偏低越嚴重。偏低越嚴重。在流量標準裝置上的驗證：在流量標準裝置上的驗證： 不進行不進行C補償和補償和1的補償，量程比能達到的補償，量程比能達到 3:1 進行進行C補償和補償和1的補償，量程比能達到的補償，量程比能達到 10:1 進行進行C補償和補償和1的補償，并引入低量程差壓的補償，并引入低量程差壓 變送器，能達到變送器，能達到 30:1。標標 準準 孔孔 板板 的的

17、 不不 確確 定定 度度 EcEc1.1.角接取壓孔板，角接取壓孔板， D-D D-D2 2取壓孔板取壓孔板 0.10.5 0.10.5時，時， Re ReD D400040000.50.5時，時，ReReD D16000160002. 2. 法蘭取壓孔板法蘭取壓孔板 ReReD D40004000 Re ReD D1701702 2D D （D D：mmmm） 0.10.20.10.2， EcEc = = （0.7- 0.7- ） 0.20.60.20.6， EcEc = 0.5 = 0.50.60.750.60.75， EcEc = = （1.667-0.51.667-0.5）噴噴 嘴嘴

18、的的 不不 確確 定定 度度 EcEc1.1. ISA1932ISA1932噴嘴噴嘴 0.300.44 0.300.44時，時， 7 710104 4ReReD D10107 7 0.440.80 0.440.80時，時， 2 210104 4ReReD D10107 72. 2. 長徑噴嘴長徑噴嘴 10 104 4 ReReD D10107 7 0.60.6， EcEc = 0.8 = 0.8 0.60.6， EcEc = = （2-0.42-0.4）EcEc = 2.0 = 2.0差差 壓壓 式式 流流 量量 計計 系系 統統 不不 確確 定定 度度 的的 計計 算算（3）由由6 6個因素

19、決定的系統誤差個因素決定的系統誤差 采用方和根的方法計算系統誤差。采用方和根的方法計算系統誤差。 差壓式流量計的不確定度表達式：差壓式流量計的不確定度表達式：224422mm12qqDDCC2222441pp41dd12%10021 關關 于于 差差 壓壓 信信 號號 傳傳 遞遞 失失 真真 問問 題題 防止差壓信號傳遞失真的重要性防止差壓信號傳遞失真的重要性 現場既有的差壓式流量計中，差壓信號傳現場既有的差壓式流量計中，差壓信號傳遞失真現象普遍存在。遞失真現象普遍存在。 實例如下：實例如下： A. 制制 造造 中中 的的 問問 題題1.1 制造中的問題制造中的問題a aa. a. 節(jié)流裝置導

20、壓管切斷閥未采用直通閥節(jié)流裝置導壓管切斷閥未采用直通閥孔板切斷閥冷凝器針形閥易堵，一旦流路被堵，則無法運行。針形閥易堵，一旦流路被堵，則無法運行。汽液交換不暢導致小流量時示值頻繁波動汽液交換不暢導致小流量時示值頻繁波動。 正確的導管連接正確的導管連接 不正確的導管連接不正確的導管連接 引起負壓管冷凝器內的液面升高，導致差壓減小引起負壓管冷凝器內的液面升高，導致差壓減小約約165Pa165Pa。 流流 裝裝 置置 導導 壓壓 管管 不不 合合 理理 安安 裝裝 問問 題題a.a.取壓點不合理取壓點不合理 所獲得的密度值與所獲得的密度值與1不一致，從而引起流量測量誤差。不一致，從而引起流量測量誤差

21、。p1p2孔板附近的壓力分布孔板附近的壓力分布 D/2 D 安裝不合理的問題安裝不合理的問題所謂差壓信號的傳遞失真，就是差壓變送器測量到的所謂差壓信號的傳遞失真，就是差壓變送器測量到的差壓與節(jié)流裝置產生的差壓不一致。差壓與節(jié)流裝置產生的差壓不一致。 qm安裝問題引起差壓誤差安裝問題引起差壓誤差ABAB兩點水平距離兩點水平距離1m，高度之差即轉化為液柱差，高度之差即轉化為液柱差AB差差 壓壓 信信 號號 傳傳 遞遞 失失 真真 使得兩個冷凝器中的液面很難做到一樣高。使得兩個冷凝器中的液面很難做到一樣高。b. 引引 壓壓 管管 從從 45方方 向向 引引 出出 引引 壓壓 管管 從從 45方方 向

22、向 引引 出出正負壓管內冷凝水溫度不同，引正負壓管內冷凝水溫度不同，引起密度差，進而產生差壓。起密度差，進而產生差壓。dp = (- -）H Hg g例如：正壓管溫度為例如：正壓管溫度為4040，負，負 壓管為壓管為30 30 ，H=6000H=6000 mmmm 則則= 992.2 kg/m3, - - = 995.7 kg/m3 dp = 206 Pa溫度差引起的差壓失真溫度差引起的差壓失真 引引 壓壓 管管 伴伴 熱熱 保保 溫溫 不不 對對 稱稱H 一一 體體 化化 節(jié)節(jié) 流流 式式 差差 壓壓 式式 流流 量量 計計所有流量儀表都具有一體式和分離式兩種。所有流量儀表都具有一體式和分離

23、式兩種。 長期以來，差壓式流量計以分離式為唯一形式。連接檢測長期以來，差壓式流量計以分離式為唯一形式。連接檢測 件與差壓變送器的引壓管線，是流量計最薄弱的環(huán)節(jié)，易件與差壓變送器的引壓管線，是流量計最薄弱的環(huán)節(jié)，易 產生泄漏、堵塞、凍結及差壓信號的傳遞失真等故障。產生泄漏、堵塞、凍結及差壓信號的傳遞失真等故障。 安裝大大簡化，維護工作量減小。安裝大大簡化，維護工作量減小。 零點穩(wěn)定性極佳。零點穩(wěn)定性極佳。 測量蒸汽流量時，伴熱保溫，也變得簡單。測量蒸汽流量時，伴熱保溫，也變得簡單。 被測流體為蒸汽或氣體時，儀表自帶壓力變送器及溫度傳被測流體為蒸汽或氣體時，儀表自帶壓力變送器及溫度傳 感器，自己完

24、成溫壓補償（一般在流量顯示裝置中完成）。感器，自己完成溫壓補償（一般在流量顯示裝置中完成）。差差 壓壓 式式 流流 量量 計計 改改 進進 除了除了Gilflo之外的所有差壓流量計都有一個很大的弱之外的所有差壓流量計都有一個很大的弱點，即在相對流量較小時，差壓信號很小。即點，即在相對流量較小時，差壓信號很小。即 例如流量為滿度流量的例如流量為滿度流量的10%時，差壓只有滿量程差時，差壓只有滿量程差壓的壓的1%。 引入低量程差壓變送器只能提高測量精度但無法消引入低量程差壓變送器只能提高測量精度但無法消除差壓信號的傳遞失真。除差壓信號的傳遞失真。pkqm用雙量程取代單量程用雙量程取代單量程提高差壓

25、測量精度提高差壓測量精度l 提高差壓變送器的精度等級提高差壓變送器的精度等級 如現在的如現在的0.0650.065級，級，0.040.04級級l 增設一個低量程差壓變送器增設一個低量程差壓變送器 例如一臺差壓式流量計，例如一臺差壓式流量計，0 0100t/h100t/h對應對應0 0100kPa,100kPa, 增設一臺增設一臺0 03kPa3kPa低量程差壓變送器（對應流量范圍低量程差壓變送器（對應流量范圍 為為0 017.3t/h17.3t/h），從引用誤差的概念來計算，小流），從引用誤差的概念來計算，小流 量時的差壓測量精度提高量時的差壓測量精度提高3333倍。倍。其其 他他 因因 素素

26、 的的 對對 策策 按規(guī)定的數學模型對密度按規(guī)定的數學模型對密度 ，流出系數，流出系數C C的非線性的非線性 和可膨脹性系數和可膨脹性系數 ，的變化進行在線補償。，的變化進行在線補償。 防止差壓信號的傳遞失真防止差壓信號的傳遞失真 切斷閥的不合理選型、過長的導壓管、導壓管中冷切斷閥的不合理選型、過長的導壓管、導壓管中冷 凝液溫度有差異等，都會引起差壓信號的傳遞失真。凝液溫度有差異等，都會引起差壓信號的傳遞失真。11雙量程一體化節(jié)流式流量計雙量程一體化節(jié)流式流量計 這種結構也并非全部是優(yōu)點，因為節(jié)流裝置如果安裝位置較高，操作三閥組時，需登高作業(yè)。高高 低低 量量 程程 的的 合合 理理 選選 定

27、定1-53a. 在壓損允許的前提下，將高量程的差壓上限盡量選得大一在壓損允許的前提下，將高量程的差壓上限盡量選得大一些。些。 這樣，最小流量所對應的差壓值可相應大一些這樣，最小流量所對應的差壓值可相應大一些,以減小各種干以減小各種干 擾因素對小流量測量精度的影響。擾因素對小流量測量精度的影響。b. 使高低量程所覆蓋的范圍度大致相等。使高低量程所覆蓋的范圍度大致相等。 例如：低量程保證精度范圍為（例如：低量程保證精度范圍為（317.32）%， 對應量程比為對應量程比為5.77； 高量程保證精度范圍為（高量程保證精度范圍為（17.32100）%， 對應量程比為對應量程比為5.77。高低量程的切換在

28、流量二次表中完成。高低量程的切換在流量二次表中完成。 當開平方運算在流量二次表內完成時，當開平方運算在流量二次表內完成時， （ 100%） （ 100%） 當開平方運算在差壓變送器內完成時，當開平方運算在差壓變送器內完成時， （ 100%） （ 100%）式中：式中： 未經補償的流量，單位由未經補償的流量，單位由FS定；定； 低量程變送器輸出信號，低量程變送器輸出信號，0100%； 高量程變送器輸出信號，高量程變送器輸出信號，0100%； 低量程滿度流量，低量程滿度流量，kg/h、t/h或或Nm3/h等；等； 高量程滿度流量，高量程滿度流量，kg/h、t/h或或Nm3/h等。等。LiLfFSA

29、qHiHfFSAq量量 程程 切切 換換fqiLAiHALFSHFSiLAiLAiLAiLALiLfFSAqHiHfFSAq旋渦流量計旋渦流量計dD卡曼卡曼旋渦旋渦 在流體中設置旋渦發(fā)生體（阻流件），在旋渦發(fā)生體兩側在流體中設置旋渦發(fā)生體（阻流件），在旋渦發(fā)生體兩側交替地產生有規(guī)則的渦列，這種渦列稱為卡曼渦街。交替地產生有規(guī)則的渦列，這種渦列稱為卡曼渦街。 旋渦剝離頻率與發(fā)聲體處的平均流速成正比。旋渦剝離頻率與發(fā)聲體處的平均流速成正比。2 2渦渦 街街 流流 量量 計計 工工 作作 原原 理理式中式中 f 發(fā)生體一側產生的卡曼渦街頻率；發(fā)生體一側產生的卡曼渦街頻率； Sr 斯特羅哈爾數（無量綱

30、數）；斯特羅哈爾數（無量綱數）； V 旋渦發(fā)生體處的流速；旋渦發(fā)生體處的流速； d 旋渦發(fā)生體的寬度。旋渦發(fā)生體的寬度。dSrfSrSr 與與 雷雷 諾諾 數數 的的 關關 系系Sr斯特羅哈爾數與雷諾數的關系510321047106可能測量范圍0.10.20.3正常測量范圍 旋渦流量計與節(jié)流式差壓流量計性能比較旋渦流量計與節(jié)流式差壓流量計性能比較旋渦流量計的優(yōu)點（與節(jié)流式差壓流量計相比）旋渦流量計的優(yōu)點（與節(jié)流式差壓流量計相比） 結構簡單、牢固、安裝維護方便。無需導壓管和三閥組等，結構簡單、牢固、安裝維護方便。無需導壓管和三閥組等，減少泄漏、堵塞和凍結等。減少泄漏、堵塞和凍結等。精確度較高，一

31、般為精確度較高，一般為（1 11.51.5）%R%R。測量范圍寬，合理確定口徑，范圍度可達測量范圍寬，合理確定口徑，范圍度可達20:1.20:1.壓損小，約為節(jié)流式差壓流量計的壓損小，約為節(jié)流式差壓流量計的1/41/4 1/21/2。輸出與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移。輸出與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移。在一定雷諾數范圍內，輸出頻率不受流體物性（密度、粘度）在一定雷諾數范圍內，輸出頻率不受流體物性（密度、粘度）和組成的影響，即儀表系數僅與旋渦發(fā)生體及管道的形和組成的影響，即儀表系數僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀、尺寸有關。狀、尺寸有關。 旋渦流量計與節(jié)流式差壓流量計性能比較旋渦流量計與節(jié)流

32、式差壓流量計性能比較旋渦流量計的局限性旋渦流量計的局限性對管道機械振動較敏感，不宜用于強振動場所。對管道機械振動較敏感，不宜用于強振動場所。口徑越大，分辨率越低，一般滿管式流量計用于口徑越大，分辨率越低，一般滿管式流量計用于DN400DN400以下。以下。流體溫度太高時，傳感器還有困難，一般流體溫流體溫度太高時，傳感器還有困難，一般流體溫度度420420。當流體有壓力脈動或流量脈動時，示值大幅度偏當流體有壓力脈動或流量脈動時，示值大幅度偏高，影響較大，因此不適用于脈動流。高，影響較大，因此不適用于脈動流。節(jié)節(jié) 流流 式式 差差 壓壓 流流 量量 計計 的的 優(yōu)優(yōu) 點點 節(jié)流式差壓流量計中的標準

33、孔板結構易于復節(jié)流式差壓流量計中的標準孔板結構易于復制，簡單牢固，性能穩(wěn)定可靠，價格低廉。制，簡單牢固，性能穩(wěn)定可靠，價格低廉。無需實流校準就可使用，這在流量計中是少無需實流校準就可使用，這在流量計中是少有的。有的。 適用范圍廣泛。既適用于全部單相流體，也適用范圍廣泛。既適用于全部單相流體，也可測量部分混相流，如氣固、氣液、固液等。可測量部分混相流，如氣固、氣液、固液等。 高溫高壓大口徑和小流量均適用。高溫高壓大口徑和小流量均適用。 對振動不敏感，抗干擾能力特別優(yōu)越對振動不敏感，抗干擾能力特別優(yōu)越。節(jié)節(jié) 流流 式式 差差 壓壓 流流 量量 計計 的的 局局 限限 性性測量精確度在流量計中屬中等

34、水平。由于眾多因測量精確度在流量計中屬中等水平。由于眾多因素的影響錯綜復雜，精確度難以提高。素的影響錯綜復雜，精確度難以提高。范圍度窄，由于儀表信號（差壓）與流量為平方范圍度窄，由于儀表信號（差壓）與流量為平方關系，一般范圍度較小。關系，一般范圍度較小。節(jié)流裝置與差壓顯示儀表之間引壓管線為薄弱環(huán)節(jié)流裝置與差壓顯示儀表之間引壓管線為薄弱環(huán)節(jié)，易產生泄漏，堵塞及凍結、信號失真等節(jié)，易產生泄漏，堵塞及凍結、信號失真等故障。故障。 測量液體流量，不確定度：測量液體流量，不確定度：1%R1%R；0.75%R0.75%R 測量氣體、蒸汽流量，不確定度：測量氣體、蒸汽流量，不確定度： 1%R1%R（V35

35、V35 m/sm/s ）；）； 1.5%R1.5%R（V V35 35 m/sm/s ）。）。 流速流速 發(fā)生前后壓差發(fā)生前后壓差 發(fā)生體后壓力發(fā)生體后壓力 流體體積膨脹流體體積膨脹 示值偏高。示值偏高。 實際達到的范圍度與口徑和工況等有關實際達到的范圍度與口徑和工況等有關 旋渦流量計產生穩(wěn)定的渦列并有接近常數的流量系旋渦流量計產生穩(wěn)定的渦列并有接近常數的流量系 數的條件：數的條件： 式中式中 ReD 雷諾數；雷諾數； vDD=ReReReD D2000020000 流體動力粘度。流體動力粘度。 D D 管道內徑；管道內徑； 流體密度；流體密度；v v 流體流速；流體流速； 實際達到的范圍度與

36、口徑和工況等有關實際達到的范圍度與口徑和工況等有關被測介質確定后，被測介質確定后，為定值；為定值； 工況確定后，工況確定后，為定值；為定值； 欲滿足欲滿足ReReD D2000020000要求，要求，DvDv（只能犧牲可測最（只能犧牲可測最 小流速）小流速） 被測介質確定后，被測介質確定后，為定值；為定值； 儀表口徑選定后，儀表口徑選定后，D D為定值；為定值； 由于由于ReReD D2000020000的約束，的約束，vv（流體密度?。黧w密度小 時，可測最小流速小不了）時，可測最小流速小不了） 工況壓力下飽和蒸汽的可測量流量范圍工況壓力下飽和蒸汽的可測量流量范圍旋渦流量計在下列工況下的范圍

37、度旋渦流量計在下列工況下的范圍度工工 況況 壓壓 力力 下下 飽飽 和和 蒸蒸 汽汽 的的 理理 論論 范范 圍圍 度度說明：最大流速說明：最大流速 80m/s80m/s，壓力為表壓，壓力為表壓(1) (1) 理想范圍度理想范圍度 可測（或線性流量）最小流量：受可測（或線性流量）最小流量：受ReReD D2000020000（或（或4000040000） 制約的流量。制約的流量。 可測最大流量：受可測最大流量：受v v80 80 m/sm/s最高流速的制約。最高流速的制約。(2)(2) 實際范圍度實際范圍度 當一臺旋渦流量計的口徑（當一臺旋渦流量計的口徑（DNDN）選定后，其實際上限流速）選定

38、后，其實際上限流速 就定下來。就定下來。實際范圍度與理想范圍度的關系實際范圍度與理想范圍度的關系smqqvVV/80=maxsmqqvmm/80=max或 式中式中v 實際流速，實際流速，m/s； qv 實際流量；實際流量；Nm3/h; qm 實際流量，實際流量，kg/h； Qv max 可測最大流量，可測最大流量，Nm3/h; qmmax 可測最大流量，可測最大流量， kg/h。 實際范圍度實際范圍度 q qv v / / 可測最小流量可測最小流量. . 或或q qm m / / 可測最小流量可測最小流量. . 低靜壓、低流速、大管徑的測量對象（如煤氣）低靜壓、低流速、大管徑的測量對象（如煤

39、氣） 往往不能用縮小管徑的方法提高流速。往往不能用縮小管徑的方法提高流速。 低密度流體（如含氫量較高的流體）低密度流體（如含氫量較高的流體） 因對旋渦探頭推力小，所以信號幅值小。選型時應做密度驗算。因對旋渦探頭推力小，所以信號幅值小。選型時應做密度驗算。 高粘度流體因雷諾數較小，旋渦不容易產生。高粘度流體因雷諾數較小，旋渦不容易產生。 旋渦流量計：旋渦流量計： ReReD D 20000 20000； 內錐型差壓流量計：內錐型差壓流量計： ReReD D 8000 8000； 標準孔板差壓式流量計：標準孔板差壓式流量計： ReReD D 4000 4000； 圓噴嘴：圓噴嘴：250 Re250

40、 ReD D10105 5 旋渦流量計耐振性指標旋渦流量計耐振性指標 壓電晶體傳感器：壓電晶體傳感器：0.2g0.2g（有些產品，（有些產品，DNDN越大，耐振性越差）；越大，耐振性越差）； 電容式傳感器：電容式傳感器：1g1g； 引入引入SSPSSP技術的傳感器，耐振性更好一些。技術的傳感器，耐振性更好一些。 電磁波干擾引入旋渦流量計，使之示值升高電磁波干擾引入旋渦流量計，使之示值升高 電磁波干擾；電磁波干擾； 射頻干擾（行車駛近；機動車火花塞干擾等）。射頻干擾（行車駛近；機動車火花塞干擾等）。 穩(wěn)定性要求高的場合（如過程控制），差壓式流量穩(wěn)定性要求高的場合（如過程控制），差壓式流量 計更穩(wěn)

41、定計更穩(wěn)定測量濕蒸汽時，節(jié)流式差壓流量計具有較好的適應性測量濕蒸汽時，節(jié)流式差壓流量計具有較好的適應性A. A. 飽和蒸汽一般都帶有液態(tài)水，成為濕蒸汽。飽和蒸汽一般都帶有液態(tài)水，成為濕蒸汽。 B. B. 蒸汽的干度蒸汽的干度 9595，可將蒸汽當作干蒸汽看待，對旋渦流，可將蒸汽當作干蒸汽看待，對旋渦流 量計和差壓式流量計均無明顯影響。量計和差壓式流量計均無明顯影響。C. C. 干度更低時，會導致旋渦流量計的干度更低時，會導致旋渦流量計的“漏脈沖漏脈沖”現象。現象。D. D. 帶水嚴重時，旋渦流量計完全無脈沖輸出。帶水嚴重時，旋渦流量計完全無脈沖輸出。E. E. 干度更低時，部分水滴在水平管道中

42、作分層流動，如果節(jié)流件干度更低時，部分水滴在水平管道中作分層流動，如果節(jié)流件 未開排水孔，節(jié)流件前易積水。未開排水孔，節(jié)流件前易積水。F. F. 內錐型差壓流量計，由于結構原因，節(jié)流件前完全不會積水。內錐型差壓流量計，由于結構原因，節(jié)流件前完全不會積水。 流動脈動應流動脈動應避免選用旋渦流量計避免選用旋渦流量計 流動脈動對差壓式流量計也有影響，但不明顯流動脈動對差壓式流量計也有影響，但不明顯 影響途徑：影響途徑： 平方根誤差；平方根誤差； 慣性影響；慣性影響； 對流出系對流出系 數的影響。數的影響。 影響方向：略微偏高。影響方向：略微偏高。流量計與減壓閥的相互位置圖 裝在蒸汽減壓閥后面的旋渦流

43、量計常因流動脈動裝在蒸汽減壓閥后面的旋渦流量計常因流動脈動 而嚴重偏高而嚴重偏高減壓閥振蕩對其上游的渦街流量計也減壓閥振蕩對其上游的渦街流量計也有影響有影響上海金茂大廈洗衣房蒸汽流量計與減壓系統上海金茂大廈洗衣房蒸汽流量計與減壓系統 PTPTFTFTFC6000FC6000P PV V5 5V V6 6V V7 7V V4 4V V3 3V V2 2V V1 1分配器分配器去洗衣房去洗衣房旋旋 渦渦 流流 量量 計計 的的 漏漏 脈脈 沖沖 現現 象象 漏脈沖現象：在蒸汽流速平穩(wěn)的情況下，渦街漏脈沖現象：在蒸汽流速平穩(wěn)的情況下，渦街 流量計的輸出脈沖在時間坐標上的分布應近似流量計的輸出脈沖在時

44、間坐標上的分布應近似 均勻，但在蒸汽嚴重帶水時，脈沖卻在某處少均勻，但在蒸汽嚴重帶水時，脈沖卻在某處少 了一個，嚴重時竟少了很多脈沖。了一個，嚴重時竟少了很多脈沖。圖圖 5 示波器記錄到的波形示波器記錄到的波形 分布不均勻的、體積較大的液滴分布不均勻的、體積較大的液滴 撞擊在旋渦發(fā)生體上，抑制了渦撞擊在旋渦發(fā)生體上，抑制了渦 列的形成。列的形成。 但無進一步的實驗數據。但無進一步的實驗數據。漏漏 脈脈 沖沖 的的 實實 質質“漏脈沖漏脈沖”現象的實例現象的實例鍋鍋 爐爐減溫減減溫減壓系統壓系統PITIV1FTFC6000PTTEV2（穿越馬路段）（穿越馬路段）低壓蒸汽低壓蒸汽去用戶去用戶FIQ

45、303中壓過熱蒸汽去用戶中壓過熱蒸汽去用戶2.5MPa 300低壓蒸汽流量測量系統圖低壓蒸汽流量測量系統圖 “漏脈沖漏脈沖”現象的實例現象的實例鍋爐供汽系統圖鍋爐供汽系統圖去用戶去用戶 鍋鍋 爐爐0.7MPa FIQ01FIQ02DN150 DN100 31只只 2.5t/h2km斷續(xù)顯示斷續(xù)顯示（1） 根據管徑確定儀表通徑：根據管徑確定儀表通徑： 存在問題：存在問題： 儀表通徑普遍選得太大?？蓽y最儀表通徑普遍選得太大?？蓽y最 小流量相應增大。小流量相應增大。（2） 對小信號切除值合理調試，可使最小可測流對小信號切除值合理調試，可使最小可測流 量適當減小。量適當減小。 條件：管道無明顯振動。條

46、件：管道無明顯振動。 方法：將渦街流量計中的小信號切除值調小。方法：將渦街流量計中的小信號切除值調小。 將流體密度設定值減小，切除值下限可將流體密度設定值減小，切除值下限可 進一步減小。進一步減小。應應 用用 中中 存存 在在 的的 問問 題題插入式流量計工作原理及應用插入式流量計工作原理及應用 插插 入入 式式 流流 量量 計計 的的 結結 構構 分分 類類插入式流量計的結構分類插入式流量計的結構分類（1 1）點流速型：插入式渦街、插入式渦輪、）點流速型：插入式渦街、插入式渦輪、 插入式電磁、畢托管差壓流量計等。插入式電磁、畢托管差壓流量計等。（2 2）徑流速型：差壓式均速管流量傳感器）徑流

47、速型：差壓式均速管流量傳感器 （圓形斷面、菱形斷面、子彈頭斷面、（圓形斷面、菱形斷面、子彈頭斷面、T T 形斷面）、熱式均速管流量傳感器等。形斷面）、熱式均速管流量傳感器等。 與滿管式流量計相比，插入式流量計有很與滿管式流量計相比，插入式流量計有很多優(yōu)點：多優(yōu)點： 價格便宜，只及滿管式的幾分之一到幾十價格便宜，只及滿管式的幾分之一到幾十分之一。分之一。 體積小、重量輕，易于安裝和維修。體積小、重量輕，易于安裝和維修。 帶配套球閥的，可實現不斷流拆裝帶配套球閥的，可實現不斷流拆裝。 壓損?。姶攀匠猓簱p?。姶攀匠猓y量頭：其結構實際上就是一臺流量傳感器，測量頭：其結構實際上就是一臺流量傳

48、感器，不過這里作為局部流速測量的流速計使用。不過這里作為局部流速測量的流速計使用。插入桿：支撐測量頭的一根支桿。插入桿：支撐測量頭的一根支桿。插入機構：由連接法蘭、插入桿提升機構及球插入機構：由連接法蘭、插入桿提升機構及球閥組成?？稍诓粩嗔鞯那闆r下將測量頭由管道閥組成?？稍诓粩嗔鞯那闆r下將測量頭由管道內提升到表體外，以便檢查維修。內提升到表體外，以便檢查維修。轉換器：測量頭信號輸出轉換的電子部件。轉換器：測量頭信號輸出轉換的電子部件。儀表表體：對于大口徑一般都不帶儀表表體，儀表表體：對于大口徑一般都不帶儀表表體，而是利用工藝管道的一段作為測量管。而是利用工藝管道的一段作為測量管。點流速計型插入

49、式流量傳感器點流速計型插入式流量傳感器差壓式均速管流量傳感器差壓式均速管流量傳感器 點點 流流 速速 型型 工工 作作 原原 理理 測量頭插于管道中特定位置（一般為管道軸線測量頭插于管道中特定位置（一般為管道軸線或管道平均流速處），測量該處局部流速，然或管道平均流速處），測量該處局部流速，然后根據管道內流速分布和傳感器的幾何尺寸等后根據管道內流速分布和傳感器的幾何尺寸等推算管道內的流量。推算管道內的流量。 脈沖一頻率型測量脈沖一頻率型測量 AKfKfqv0式中式中 qvqv 體積流量，體積流量，m m3 3/s/s； f f 流量計的頻率信號，流量計的頻率信號，HZHZ； K K 流量計的儀表

50、系數，流量計的儀表系數，P/mP/m3 3； K K0 0 測量頭的儀表系數，測量頭的儀表系數，P/mP/m； 速度分布系數；速度分布系數； 阻塞系數；阻塞系數； 干擾系數；干擾系數； A A 儀表表體（測量管道）橫截面之面積，儀表表體（測量管道）橫截面之面積，m m2 2。式中式中 q qv v 體積流量，體積流量，m m3 3/s/s； 速度分布系數；速度分布系數； 阻塞系數；阻塞系數； 干擾系數；干擾系數； KvKv 測量頭流速儀表系數；測量頭流速儀表系數； A A 測量管道橫截面之面積，測量管道橫截面之面積，m m2 2； pp 流量計差壓信號，流量計差壓信號，Pa Pa ； 流體密度

51、，流體密度，kg/mkg/m3 3。pAKqvv2式中：式中：E E 測量頭感應電動勢，測量頭感應電動勢，V V； 其余符號同前。其余符號同前。EKAqvv3.4.1 3.4.1 速度分布系數速度分布系數的確定的確定 速度分布系數定義：管道平均流速與測量頭所處位置速度分布系數定義：管道平均流速與測量頭所處位置局部流速的比值。局部流速的比值。 （1 1）測量頭插于管道軸線處）測量頭插于管道軸線處 式中式中 速度分布系數速度分布系數 ； ReReD D 管道雷諾數管道雷諾數 ： D D 管道內徑，管道內徑，mm mm ； 管壁粗糙度，管壁粗糙度，mm mm 。19 . 0Re74. 52703.

52、0lg72. 01DD（2 2）插）插 于于 管管 道道 平平 均均 流流 速速 處處 的的 值值 測量頭插于管道平均流速處時測量頭插于管道平均流速處時= =1 1 式中式中 y y 平均流速處至管壁的距離平均流速處至管壁的距離 ； R R 管道半徑。管道半徑。Ry013. 0242. 0 粗糙度和雷諾數對粗糙度和雷諾數對影響影響從上式可知，從上式可知，是是/D /D 和和ReReD D的函數的函數, ,測量時流測量時流量大小的變化將引起量大小的變化將引起的變化。的變化。 設設/D=0.001/D=0.001，ReReD D從從2 210104 43 310105 5， 約變化約變化2.8%2

53、.8%； 設設ReReD D=3=310105 5，/D/D從從0.0010.0020.0010.002， 約變化約變化1.4%1.4%。 阻阻 塞塞 系系 數數 阻塞系數的定義：修正由于插入桿、插入機構及測量頭引阻塞系數的定義：修正由于插入桿、插入機構及測量頭引起的管道流通面積減小及速度分布畸變所產生影響的系數。起的管道流通面積減小及速度分布畸變所產生影響的系數。 (1)(1)測量頭插于管道軸線處時測量頭插于管道軸線處時 式中式中 S S 阻塞率阻塞率 ； B B 流量計插入桿直徑，流量計插入桿直徑，mm mm ； d d 測量頭直徑，測量頭直徑，mm mm ； D D 管道內徑，管道內徑，

54、mm mm 。 122424DdDBdS 測測 量量 頭頭 插插 入入 深深 度度 h h 式中：式中：h h 插入深度，插入深度，mm mm ； S S 阻擋率；阻擋率； B B 流量計插入桿直徑，流量計插入桿直徑，mmmm； d d 測量頭直徑，測量頭直徑，mmmm； D D 管道內徑，管道內徑，mmmm。12244DhBdS 流 量 計 阻 塞 系 數流 量 計 阻 塞 系 數 與 阻 塞 率與 阻 塞 率 S S 的 關 系的 關 系 S S0.020.02時，時，=1=1 0.02 0.02S0.06S0.06時，時，=1=10.125S0.125S S S0.060.06時，時，=

55、1=1CSCS C C值依管徑大小而定，需經實流校驗確定。值依管徑大小而定，需經實流校驗確定。 干擾系數的定義：干擾系數的定義： 流量計所處管段前后阻流件之間直管段長流量計所處管段前后阻流件之間直管段長度不足所引起的儀表系數變化的修正系數。度不足所引起的儀表系數變化的修正系數。 干擾系數是非充分發(fā)展管流的修正系數，干擾系數是非充分發(fā)展管流的修正系數，目前還缺乏成熟的實驗數據目前還缺乏成熟的實驗數據 。管道橫截面面積管道橫截面面積A A可通過實測管道內徑或管道外周長推算。可通過實測管道內徑或管道外周長推算。由管道外周長推算橫截面面積按下式計算：由管道外周長推算橫截面面積按下式計算：L L 管道外

56、周長，管道外周長，m m； e e 管壁厚度，管壁厚度，m m； a a 管道外表面局部突出高度，管道外表面局部突出高度，m m； D D 管道內徑，管道內徑，m m。224eLLADaaL383.7.1 3.7.1 差壓式均速管流量傳感器差壓式均速管流量傳感器 它由一根橫貫管道直徑的中空金屬桿及引它由一根橫貫管道直徑的中空金屬桿及引 壓管件組成。中空金屬桿迎流面有多點測壓管件組成。中空金屬桿迎流面有多點測 壓孔測量總壓，背流面有一點或多點測壓壓孔測量總壓，背流面有一點或多點測壓 孔測量靜壓。由總壓與靜壓的差值（差孔測量靜壓。由總壓與靜壓的差值（差 壓）反映流量值。壓）反映流量值。 差差 壓壓

57、 式式 均均 速速 管管 流流 量量 計計 計計 算算 式式式中：式中：q qm m 質量流量，質量流量，kg/skg/s； q qv v 體積流量，體積流量，m m3 3/s/s； 流量系數；流量系數； 可膨脹性系數；可膨脹性系數； A A 管道橫截面面積，管道橫截面面積，m m2 2； 被測介質密度，被測介質密度，kg/mkg/m3 3； p p 均速管輸出差壓，均速管輸出差壓，PaPa。 212pAqm3.8.1 3.8.1 圓形斷面均速管圓形斷面均速管 這是差壓式均速管的早期斷面形狀。是在畢托這是差壓式均速管的早期斷面形狀。是在畢托 管基礎上發(fā)展起來的。管基礎上發(fā)展起來的。 由于它的迎

58、流面有多個（一般為由于它的迎流面有多個（一般為4 4個）總壓測壓個）總壓測壓 孔，每一個孔代表一定比例（孔，每一個孔代表一定比例（1/41/4）的流通截面）的流通截面 的平均流速，因此，基本不受流速分布和管壁的平均流速，因此，基本不受流速分布和管壁 粗糙度影響。粗糙度影響。 如果測量管有一個如果測量管有一個9090彎，而且檢測桿與彎，而且檢測桿與9090 彎在同一個平面內，則流場的不對稱也不影響彎在同一個平面內，則流場的不對稱也不影響 測量。測量。合 理 確 定 安 裝 方 向 可 降 低 直 管 段 的 要 求合 理 確 定 安 裝 方 向 可 降 低 直 管 段 的 要 求差壓變送器差壓變

59、送器導管（導管（d10d10）閘閥閘閥3.8.2 3.8.2 菱菱 形形 斷斷 面面 均均 速速 管管 圓形斷面均速管的流量系數圓形斷面均速管的流量系數K K受雷諾數的影響較大，受雷諾數的影響較大， 當當ReReD D10105 5時，時，K K基本不變；基本不變； 10105 5ReReD D10106 6時，時，K K增大，而且不穩(wěn)定。離散度增大，而且不穩(wěn)定。離散度 約為約為10%10%。 原因：流體流過圓管時，分離點位置不固定。原因：流體流過圓管時，分離點位置不固定。 菱形斷面的均速管是對圓形斷面的改進。菱形斷面的均速管是對圓形斷面的改進。 在菱形斷面均速管中，流體分離點不再隨在菱形斷面

60、均速管中，流體分離點不再隨ReReD D變化而變化而 固定在菱形兩側尖銳的拐點上。所以流量系數受固定在菱形兩側尖銳的拐點上。所以流量系數受ReReD D 影響減小到影響減小到1%1%。 美國美國ALDEMALDEM研究實驗室，研究實驗室，NELNEL國家工程試驗室，國家工程試驗室，CEESI CEESI 和科羅拉多州工程試驗室氣體試驗站等都做過這方和科羅拉多州工程試驗室氣體試驗站等都做過這方 面的實驗，結論相同。面的實驗，結論相同。 費列德費列德古德針對菱形檢測桿信號脈動大、低壓側古德針對菱形檢測桿信號脈動大、低壓側 易堵塞等缺點，在大量實驗的基礎上，推出了彈頭易堵塞等缺點，在大量實驗的基礎上