流量儀表技術(shù)知識培訓(xùn)

關(guān)于流量儀表技術(shù)知識培訓(xùn)一、流量的基本概念流量定義：

流量就是在單位時間內(nèi)流體通過一定截面積的量。這個量用流體的體積來表示稱為瞬時體積流量（qv），簡稱體積流量；用流量的質(zhì)量來表示稱為瞬時質(zhì)量流量（qm），簡稱質(zhì)量流量。流量計量：對在一定通道內(nèi)流動的流體的流量進(jìn)行測量統(tǒng)稱為流量計量。流量測量的流體是多樣化的，如測量對象有氣體、液體、混合流體；流體的溫度、壓力、流量均有較大的差異，要求的測量準(zhǔn)確度也各不相同。因此，流量測量的任務(wù)就是根據(jù)測量目的，被測流體的種類、流動狀態(tài)、測量場所等測量條件，研究各種相應(yīng)的測量方法，并保證流量量值的正確傳遞。

第2頁,共66頁，2024年2月25日，星期天流量計量中常用的物性參數(shù)在流量測量和計算中，要使用到一些流體的物理性質(zhì)（流體物性），它們對流量測量的準(zhǔn)確度及流量計的選用都有很大影響。

1）流體的密度：

單位體積流體的質(zhì)量，流體密度與溫度和壓力有關(guān)。

2）流體的粘度：流體本身阻滯其質(zhì)點(diǎn)相對滑動的性質(zhì)稱為流體的粘性。同一流體的粘度隨流體的溫度和壓力而變化。通常溫度上升，液體的粘度下降，而氣體粘度上升。液體粘度只在很高壓力下才需進(jìn)行壓力修正，而氣體的粘度與壓力、溫度的關(guān)系十分密切。

3）熱膨脹率：指流體溫度變化1℃時其體積的相對變化率

4）壓縮系數(shù)：指當(dāng)流體溫度不變，所受壓力變化時，其體積的變化率。

5）雷諾數(shù)：是流體慣性力與粘性力之比，如雷諾數(shù)小，粘性力占主要地位，粘性對整個流場的影響都是重要的。如雷諾數(shù)很大，則慣性力是主要的，粘性對流動的影響只有在附面層內(nèi)或速度梯度較大的區(qū)域才是重要的。

第3頁,共66頁，2024年2月25日，星期天流量測量方法流量測量方法大致可以歸納為以下幾類：(1)利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信號來反映流量的差壓式流量測量法；(2)通過直接測量流體流速來得出流量的速度式流量測量法；(3)利用標(biāo)準(zhǔn)小容積來連續(xù)測量流量的容積式測量；(4)以測量流體質(zhì)量流量為目的的質(zhì)量流量測量法。第4頁,共66頁，2024年2月25日，星期天類別工作原理儀表名稱可測流體種類適用管徑mm測量精度％安裝要求、特點(diǎn)體積流量計差流壓量式計流體流過通管道中的阻力件時產(chǎn)生的壓力差與流量之間有確定關(guān)系，通過測量差壓值求得流量節(jié)流式孔板液、氣、蒸汽50～1000±1～2需直管段，壓損大噴嘴50～500需直管段，壓損中等文丘里管100～1200需直管段，壓損小均速管液、氣、蒸汽25～9000±1需直管段，壓損小轉(zhuǎn)子流量計液、氣4～150±2垂直安裝靶式流量計液、氣、蒸汽15～200±1～4需直管段，彎管流量計液、氣±0.5～5需直管段，無壓損容流積量式計直接對儀表排出的定量流體計數(shù)確定流量橢圓齒輪流量計液10～400±0.2～0.5無直管段要求，需裝過濾器，壓損中等腰輪流量計液、氣刮板流量計液±0.2無直管段要求，壓損小流量儀表的分類第5頁,共66頁，2024年2月25日，星期天速度式流量計通過測量管道截面上流體平均流速來測量流量渦輪流量計液、氣4～600±0.1～0.5需直管段，裝過濾器渦街流量計液、氣150～1000±0.5～1需直管段電磁流量計導(dǎo)電液體6～2000±0.5～1.5直管段要求不高，無壓損超聲波流量計液＞10±1需直管段，無壓損直接式直接檢測與質(zhì)量流量成比例的量來質(zhì)量流量熱式質(zhì)量流量計氣±1沖量式質(zhì)量流量計固體粉料±0.2～2科氏質(zhì)量流量計液、氣±0.15間接式同時測體積流量和流體密度來計算質(zhì)量流量體積流量經(jīng)密度補(bǔ)償液、氣±0.5溫度、壓力補(bǔ)償體積流量計質(zhì)量流量計第6頁,共66頁，2024年2月25日，星期天流量儀表的主要技術(shù)參數(shù)流量范圍：流量范圍指流量計可測的最大流量與最小流量的范圍。量程和量程比：流量范圍內(nèi)最大流量與最小流量值之差稱為流量計的量程。最大流量與最小流量的比值稱為量程比，亦稱流量計的范圍度。允許誤差和精度等級：流量儀表在規(guī)定的正常工作條件下允許的最大誤差，稱為該流量儀表的允許誤差，一般用最大相對誤差和引用誤差來表示。流量儀表的精度等級是根據(jù)允許誤差的大小來劃分的，其精度等級有：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。壓力損失：壓力損失的大小是流量儀表選型的一個重要技術(shù)指標(biāo)。壓力損失小，流體能消耗小，輸運(yùn)流體的動力要求小，測量成本低。反之則能耗大，經(jīng)濟(jì)效益相應(yīng)降低。故希望流量計的壓力損失愈小愈好。

第7頁,共66頁，2024年2月25日，星期天流量計的類型目前已投入使用的流量計已超過100種。從不同的角度出發(fā)，流量計有不同的分類方法。常用的分類方法有兩種，一是按流量計采用的測量原理進(jìn)行歸納分類：二是按流量計的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分類。一、按測量原理分類

(1)力學(xué)原理：屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式；利用動量定理的沖量式、可動管式；利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式；利用流體動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪式；利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式；利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。

(2)電學(xué)原理：用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。

(3)聲學(xué)原理：利用聲學(xué)原理進(jìn)行流量測量的有超聲波式．聲學(xué)式(沖擊波式)等。

(4)熱學(xué)原理：利用熱學(xué)原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。

(5)光學(xué)原理：激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。

(6)原子物理原理：核磁共振式、核幅射式等是屬于此類原理的儀表．

(7)其它原理：有標(biāo)記原理(示蹤原理、核磁共振原理)、相關(guān)原理等。

第8頁,共66頁，2024年2月25日，星期天二、按流量計結(jié)構(gòu)原理分類

按當(dāng)前流量計產(chǎn)品的實(shí)際情況，根據(jù)流量計的結(jié)構(gòu)原理，大致上可歸納為以下幾種類型：

1．容積式流量計

容積式流量計相當(dāng)于一個標(biāo)準(zhǔn)容積的容器，它接連不斷地對流動介質(zhì)進(jìn)行度量。流量越大，度量的次數(shù)越多，輸出的頻率越高。容積式流量計的原理比較簡單，適于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。根據(jù)回轉(zhuǎn)體形狀不同，目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分：適于測量液體流量的橢圓齒輪流量計、腰輪流量計(羅茨流量計)、旋轉(zhuǎn)活塞和刮板式流量計；適于測量氣體流量的伺服式容積流量計、皮膜式和轉(zhuǎn)簡流量計等．

2．葉輪式流量計

葉輪式流量計的工作原理是將葉輪置于被測流體中，受流體流動的沖擊而旋轉(zhuǎn)，以葉輪旋轉(zhuǎn)的快慢來反映流量的大小。典型的葉輪式流量計是水表和渦輪流量計，其結(jié)構(gòu)可以是機(jī)械傳動輸出式或電脈沖輸出式。一般機(jī)械式傳動輸出的水表準(zhǔn)確度較低，誤差約±2％，但結(jié)構(gòu)簡單，造價低，國內(nèi)已批量生產(chǎn)，并標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準(zhǔn)確度較高，一般誤差為±0．2％一0．5％。第9頁,共66頁，2024年2月25日，星期天3．差壓式流量計(變壓降式流量計)

差壓式流量計由一次裝置和二次裝置組成．一次裝置稱流量測量元件，它安裝在被測流體的管道中，產(chǎn)生與流量(流速)成比例的壓力差，供二次裝置進(jìn)行流量顯示。二次裝置稱顯示儀表。它接收測量元件產(chǎn)生的差壓信號，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的流量進(jìn)行顯示．差壓流量計的一次裝置常為節(jié)流裝置或動壓測定裝置(皮托管、均速管等)。二次裝置為各種機(jī)械式、電子式、組合式差壓計配以流量顯示儀表．差壓計的差壓敏感元件多為彈性元件。由于差壓和流量呈平方根關(guān)系，故流量顯示儀表都配有開平方裝置，以使流量刻度線性化。多數(shù)儀表還設(shè)有流量積算裝置，以顯示累積流量，以便經(jīng)濟(jì)核算。這種利用差壓測量流量的方法歷史悠久，比較成熟，世界各國一般都用在比較重要的場合，約占各種流量測量方式的70％。發(fā)電廠主蒸汽、給水、凝結(jié)水等的流量測量都采用這種表計。4．變面積式流量計(等壓降式流量計)

放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動的流體的作用力而移動。當(dāng)此作用力與浮子的“顯示重量”(浮子本身的重量減去它所受流體的浮力)相平衡時，俘子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。由于流量計的通流截面積隨浮子高度不同而異，而浮子穩(wěn)定不動時上下部分的壓力差相等，因此該型流量計稱變面積式流量計或等壓降式流量計。該式流量計的典型儀表是轉(zhuǎn)子(浮子)流量計。第10頁,共66頁，2024年2月25日，星期天5．動量式流量計

利用測量流體的動量來反映流量大小的流量計稱動量式流量計．由于流動流體的動量P與流體的密度及流速v的平方成正比，即pv2，當(dāng)通流截面確定時，v與容積流量Q成正比，故pQ2。設(shè)比例系數(shù)為A，則Q＝A因此，測得P，即可反映流量Q．這種型式的流量計，大多利用檢測元件把動量轉(zhuǎn)換為壓力、位移或力等，然后測量流量。這種流量計的典型儀表是靶式和轉(zhuǎn)動翼板式流量計。

6．沖量式流量計

利用沖量定理測量流量的流量計稱沖量式流量計，多用于測量顆粒狀固體介質(zhì)的流量，還用來測泥漿、結(jié)晶型液體和研磨料等的流量。流量測量范圍從每小時幾公斤到近萬噸。典型的儀表是水平分力式?jīng)_量流量計，其測量原理是當(dāng)被測介質(zhì)從一定高度h自由下落到有傾斜角的檢測板上產(chǎn)生一個沖力，沖力的水平分力與質(zhì)量流量成正比，故測量這個水平分力即可反映質(zhì)量流量的大小。按信號(九)的檢測方式，該型流量計分位移檢測型和直接測力型。第11頁,共66頁，2024年2月25日，星期天7．電磁流量計

電磁流量計是應(yīng)用導(dǎo)電體在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而感應(yīng)電動勢又和流量大小成正比，通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測量水、礦漿等介質(zhì)的流量?？蓽y最大管徑達(dá)2m，而且壓損極小。但導(dǎo)電率低的介質(zhì)，如氣體、蒸汽等則不能應(yīng)用。

電磁流量計造價較高，且信號易受外磁場干擾，影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應(yīng)用。為此，產(chǎn)品在不斷改進(jìn)更新，向微機(jī)化發(fā)展．

8．超聲波流量計超聲波流量計是基于超聲波在流動介質(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設(shè)計的。它也是由測流速來反映流量大小的。超聲波流量計雖然在70年代才出現(xiàn)，但由于它可以制成非接觸型式，并可與超聲波水位計聯(lián)動進(jìn)行開口流量測量，對流體又不產(chǎn)生擾動和阻力，所以很受歡迎，是一種很有發(fā)展前途的流量計。

利用多普勒效應(yīng)制造的超聲多普勒流量計近年來得到廣泛的關(guān)注，被認(rèn)為是非接觸測量雙相流的理想儀表。第12頁,共66頁，2024年2月25日，星期天9．流體振蕩式流量計

流體振蕩式流量計是利用流體在特定流道條件下流動時將產(chǎn)生振蕩，且振蕩的頻率與流速成比例這一原理設(shè)計的．當(dāng)通流截面一定時，流速與導(dǎo)容積流量成正比。因此，測量振蕩頻率即可測得流量．這種流量計是70年代開發(fā)和發(fā)展起來的．由于它兼有無轉(zhuǎn)動部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點(diǎn)，很有發(fā)展前途。目前典型的產(chǎn)品有渦街流量計、旋進(jìn)旋渦流量計。10．質(zhì)量流量計

由于流體的容積受溫度、壓力等參數(shù)的影響，用容積流量表示流量大小時需給出介質(zhì)的參數(shù)。在介質(zhì)參數(shù)不斷變化的情況下，往往難以達(dá)到這一要求，而造成儀表顯示值失真。因此，質(zhì)量流量計就得到廣泛的應(yīng)用和重視。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理進(jìn)行測量，目前常用的有量熱式、角動量式、振動陀螺式、馬格努斯效應(yīng)式和科里奧利力式等質(zhì)量流量計。間接式質(zhì)量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質(zhì)量流量的。第13頁,共66頁，2024年2月25日，星期天差壓式流量計一、概述差壓式流量計(以下簡稱DPF或流量計)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。DPF由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件的型式對DPF分類，如孔扳流量計、文丘里管流量計及均速管流量計等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計，差壓變送器和流量顯示及計算儀表，它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的種類規(guī)格龐雜的一大類儀表。差壓計既可用于測量流量參數(shù)，也可測量其他參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。

DPF按其檢測件的作用原理可分為節(jié)流式、動壓頭式、水力阻力式、離心式、動壓增益式和射流式等幾大類，其中以節(jié)流式和動壓頭式應(yīng)用最為廣泛。二、工作原理充滿管道的流體，當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時，如下圖所示，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關(guān)，例如當(dāng)節(jié)流裝置形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)(密度、粘度)不同時，在同樣大小的流量下產(chǎn)生的壓差也是不同的。

第14頁,共66頁，2024年2月25日，星期天孔板附近的流速和壓力分布圖第15頁,共66頁，2024年2月25日，星期天差壓式流量計的分類1）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置；2）低雷諾數(shù)節(jié)流裝置；3）臟污流節(jié)流裝置；4）低壓損節(jié)流裝置；5）小管徑節(jié)流裝置；6）寬范圍度節(jié)流裝置；7）臨界流節(jié)流裝置；按用途分類1）標(biāo)準(zhǔn)孔板；2）標(biāo)準(zhǔn)噴嘴；3）經(jīng)典文丘里管；4）文丘里噴嘴；5）錐形入口孔板；6）1/4圓孔板；7）圓缺孔板；8）偏心孔板；9）楔形孔板；10）整體（內(nèi)藏）孔板；11）線性孔板；12）環(huán)形孔板；13）道爾管；14）羅洛斯管；15）彎管；16）可換孔板節(jié)流裝置；17）臨界流節(jié)流裝置按結(jié)構(gòu)形式分類1）節(jié)流式；2）動壓頭式；3）水力阻力式；4）離心式；5）動壓增益式；6）射流式按產(chǎn)生差壓的作用原理分類分類類型分類原則第16頁,共66頁，2024年2月25日，星期天標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式1、標(biāo)準(zhǔn)孔板

標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊具有與管道同心圓形開孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴(kuò)散的錐形?？装彘_孔的上游側(cè)邊緣應(yīng)是銳利的直角。標(biāo)準(zhǔn)孔板有三種取壓方式：角接、法蘭及D-D/2取壓。為從兩個方向的任一個方向測量流量，可采用對稱孔板，節(jié)流孔的兩個邊緣均符合直角邊緣孔板上游邊緣的特性，且孔板全部厚度不超過節(jié)流孔的厚度。結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，價格便宜壓力損失較大，測量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測量大管徑高溫高壓介質(zhì)時，孔板易變形。

標(biāo)準(zhǔn)孔板第17頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

目前廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡便，容易實(shí)現(xiàn)環(huán)室取壓，測量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡單，容易裝配，計算也方便，但精度較角接取壓法低些。第18頁,共66頁，2024年2月25日，星期天2.標(biāo)準(zhǔn)噴嘴

標(biāo)準(zhǔn)噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對稱體，主要由入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成，有ISAl932噴嘴和長徑噴嘴兩種型式。ISA1932噴嘴長徑噴嘴3、文丘里管文丘里管有兩種標(biāo)準(zhǔn)型式：經(jīng)典文丘里管與文丘里噴嘴。文丘里管壓力損失最低，有較高的測量精度，對流體中的懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)的流量測量，在大管徑流量測量方面應(yīng)用的較多。但尺寸大、笨重，加工困難，成本高，一般用在有特殊要求的場合。第19頁,共66頁，2024年2月25日，星期天節(jié)流式差壓流量計的主要特點(diǎn)

節(jié)流件標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡單，牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用期限長，價格低廉。

節(jié)流式DPF應(yīng)用范圍極廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比。全部單相流體，包括液、氣、蒸汽皆可測量，部分混相流，如氣固、氣液、液固等亦可應(yīng)用，一般生產(chǎn)過程的管徑、工作狀態(tài)(壓力，溫度)皆有產(chǎn)品。

節(jié)流式DPF主要存在以下缺點(diǎn)：

1)測量的重復(fù)性、精確度在流量計中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯綜復(fù)雜，精確度難以提高。

2)范圍度窄，由于儀表信號(差壓)與流量為平方關(guān)系，一般范圍度僅3:1-4:1。

3)現(xiàn)場安裝條件要求較高，如需較長的直管段(指孔板，噴嘴)，一般難以滿足。

4)檢測件與差壓顯示儀表之間引壓管線為薄弱環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生泄漏、堵塞、凍結(jié)及信號失真等故障。

5)壓損大(指孔板，噴嘴)。第20頁,共66頁，2024年2月25日，星期天選用考慮要點(diǎn)

選用考慮因素的五個方面為儀表性能、流體特性、安裝條件、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)因素。1、儀表性能方面

（1）精確度、重復(fù)性、線性度、流量范圍和范圍度；（2）壓力損失：DPF壓力損失大是它的一個弱點(diǎn)，DPF各類節(jié)流裝置中孔板和噴嘴是壓損較大的節(jié)流件，各種流量管（文丘里管、道爾管、羅洛斯管、通用文丘里管等）則是低壓損的節(jié)流裝置，它們壓損僅為孔板的20%，甚至低達(dá)5%-10%。動壓頭式DPF（均速管流量計）則以低壓損著稱。

2、流體特性方面

（1）流體物性參數(shù)的確定：流體物性參數(shù)包括密度、粘度、等熵指數(shù)、濕度等。（2）流體的腐蝕、磨蝕、結(jié)垢、臟污等；

3、安裝條件方面

主要考慮直管段（前10D，后5D）4、環(huán)境條件方面

DPF的差壓變送器和流量顯示儀兩部分有微處理器和電子元器件，它們對環(huán)境條件的要求與一般電子儀表是一樣的。5、經(jīng)濟(jì)因素方面

經(jīng)濟(jì)因素包括購置費(fèi)、安裝費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)、維護(hù)費(fèi)和備品備件。第21頁,共66頁，2024年2月25日，星期天安裝注意事項(xiàng)1安裝注意事項(xiàng)

節(jié)流式DPF的安裝要求包括管道條件、管道連接情況、取壓口結(jié)構(gòu)、節(jié)流裝置上下游直管段長度以及差壓信號管路的敷設(shè)情況等。

安裝要求必須按規(guī)范施工，偏離要求產(chǎn)生的測量誤差，雖然有些可以修正，但大部分是無法定量確定的，因此現(xiàn)場的安裝應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行，否則產(chǎn)生的測量誤差甚至無法定性確定。

⑴測量管及其安裝

測量管是指節(jié)流件上下游直管段，包括節(jié)流件夾持環(huán)及流動調(diào)整器(如果使用時)，典型的測量管如圖所示。測量管是節(jié)流裝置的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)及幾何尺寸對進(jìn)入節(jié)流件流體的流動狀態(tài)有重要影響，所以在標(biāo)準(zhǔn)中對測量管的結(jié)構(gòu)尺寸及安裝有詳細(xì)的規(guī)定。對于測量管及其安裝應(yīng)注意以下內(nèi)容：1)直管段管道內(nèi)徑的確定方法；2)直管段的直度和圓度；3)直管段的內(nèi)表面狀況；4)直管段的必要長度；5)節(jié)流件夾持環(huán)；6)流動調(diào)整器。

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3)差壓信號管路的安裝根據(jù)被測介質(zhì)和節(jié)流裝置與差壓變送器（或差壓計）的相對位置，差壓信號管路有以下幾種安裝方式。

被測流體為清潔液體時，信號管路的安裝方式如圖所示。

被測流體為清潔液體是，信號管路安裝示意

（a）儀表在管道下方；（b）儀表在管道上方；（c）垂直管道，被測流體為高溫液體第23頁,共66頁，2024年2月25日，星期天被測流體為清潔干氣體時，信號管路的安裝凡是如下圖所示。被測流體為清潔干氣體時，信號管路安裝示意

（a）儀表在管道下方；（b）儀表在管道上方；（c）垂直管道，儀表在取壓口上方；（d）垂直管道，儀表在取壓口下方第24頁,共66頁，2024年2月25日，星期天被測流體為水蒸氣時，信號管路的安裝方式如下圖所示。圖被測流體為水蒸氣時，信號管路安裝示意

（a）儀表在管道下方；（b）儀表在管道上方；（c）垂直管道，儀表在取壓口下方；（d）儀表在管道下方，同（a）圖，僅冷凝器安裝方式不同，可任意選用第25頁,共66頁，2024年2月25日，星期天被測流體為清潔濕氣體時，信號管路的安裝方式如下圖所示被測流體為濕氣體時，信號管路安裝示意第26頁,共66頁，2024年2月25日，星期天差壓流量計維護(hù)導(dǎo)壓系統(tǒng)維護(hù)：跑冒滴漏檢測回路檢查：變送器配電、回路電阻、接線端子變送器定期校驗(yàn)：每年校驗(yàn)一次；節(jié)流裝置的檢查：定期更換密封墊片，檢查節(jié)流裝置磨損情況第27頁,共66頁，2024年2月25日，星期天容積式流量儀表容積式流量測量是采用固定的小容積來反復(fù)計量通過流量計的流體體積．所以，在容積式流量計內(nèi)部必須具有構(gòu)成一個標(biāo)準(zhǔn)體積的空間，通常稱其為容積式流量計的“計量空間”或“計量室”．這個空間由儀表殼的內(nèi)壁和流量計轉(zhuǎn)動部件一起構(gòu)成．容積式流量計的工作原理為：流體通過流量計，就會在流量計進(jìn)出口之間產(chǎn)生一定的壓力差．流量計的轉(zhuǎn)動部件(簡稱轉(zhuǎn)子)在這個壓力差作用下特產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并將流體由入口排向出口．在這個過程中，流體一次次地充滿流量計的“計量空間”，然后又不斷地被送往出口．在給定流量計條件下，該計量空間的體積是確定的，只要測得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動次數(shù)．就可以得到通過流量計的流體體積的累積值．常見的容積式流量計有齒輪型、刮板型和旋轉(zhuǎn)活塞型等三種型式。

1．齒輪型容積式流量計

這種流量計的殼體內(nèi)裝有兩個轉(zhuǎn)子，直接或間接地相互嚙合，在流量計進(jìn)口與出口之間的壓差作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動．通過齒輪的旋轉(zhuǎn)，不斷地將充滿在齒輪與殼體之間的“計量空間”中的流體排出．通過測量齒輪轉(zhuǎn)動次數(shù)，可得到通過流量計的流體量．下圖給出橢圓齒輪型容積流量計(也稱奧巴爾容積流量計)的示意圖。齒輪的轉(zhuǎn)動通過磁性密封聯(lián)軸器及傳動減速機(jī)構(gòu)傳遞給計數(shù)器直接指示出流經(jīng)流量計的總量。若附加發(fā)信裝置后，再配以電顯示儀表可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳只是瞬時流量或累積流量。

第28頁,共66頁，2024年2月25日，星期天橢圓齒輪流量計工作示意圖

齒輪流量計可用于各種液體流量的測量，尤其是用于油流量的準(zhǔn)確測量．在高壓力、大流量的氣體流量測量中，這類流量計也有應(yīng)用．由于橢圓齒輪容積流量計直接依靠測量輪嚙合，因此對介質(zhì)的清潔要求較高，不允許有固體顆粒雜質(zhì)通過流量計．

2．刮板式容積流量計

刮板式流量計也是一種較常見的容積式流量計．在這種流量計的轉(zhuǎn)子上裝有兩對可以徑向內(nèi)外滑動的刮板，轉(zhuǎn)子在流量計進(jìn)、出口差壓作用下轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)動一周排出四份“計量空間”的流體體積．與前一類流量計相同，只要測出轉(zhuǎn)動次數(shù)，就可以計算出排出流體的體積量．第29頁,共66頁，2024年2月25日，星期天3．旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計

獲至寶旋轉(zhuǎn)活塞式(也稱為擺動活塞式)容積流量計的結(jié)構(gòu)與工作原理可如圖所示．旋轉(zhuǎn)活塞位于固定的內(nèi)外圈3，4之間，活塞的軸6靠著導(dǎo)輥5滾動，中間隔板1將計量空間分成兩部分，活塞2的上缺口和隔板1咬合，當(dāng)活塞依箭頭方向運(yùn)動時與隔板1成直線運(yùn)動．活塞在進(jìn)出口流體壓力差的作用下，始終與內(nèi)外圓桶壁緊密接觸旋轉(zhuǎn)，交替不斷地將活塞與內(nèi)外圓筒之間的流體排出，通過計算活塞旋轉(zhuǎn)次數(shù)可得到流過的流體量．

旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計具有通流能力較大的優(yōu)點(diǎn)．它的不足是在工作過程會有一定的泄漏，所以準(zhǔn)確度較低．第30頁,共66頁，2024年2月25日，星期天腰輪流量計的構(gòu)造框圖如圖2所示。流量由測量部和積算部兩大部分組成，必要時可附加自動溫度補(bǔ)償器、自動壓力補(bǔ)償器、發(fā)信器和高溫延伸（散熱）件等。

1）計量室腰輪流量計由一對腰輪和殼體構(gòu)成，兩腰輪是有互為共軛曲線的轉(zhuǎn)子，與腰輪同軸裝有驅(qū)動齒輪，被測流量推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子間由驅(qū)動齒輪相互驅(qū)動。腰輪、計量室殼體一般由鑄鐵、鑄鋼或不銹鋼制成，要根據(jù)流體腐蝕性及其工作壓力、溫度選用。計量室也有單獨(dú)制成，與儀表外殼分離，這樣計量室就不承受靜壓，沒有靜壓引起變形的附加誤差。2）傳動機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)包括磁性聯(lián)軸器（或機(jī)械密封裝置）和減速變速機(jī)構(gòu)。變速調(diào)整機(jī)構(gòu)由"齒輪對"組合而成。

3）積算器和指示表頭類型較多，有指針式指示和數(shù)字式指示；有不帶復(fù)位計數(shù)器和帶復(fù)位計數(shù)器；也由帶瞬時流量指示，帶打印機(jī)，帶設(shè)定部，等等。

4）自動溫度補(bǔ)償器對被測介質(zhì)溫度變化影響進(jìn)行連續(xù)自動補(bǔ)償，有機(jī)械式、也有電氣電子式。

5）自動壓力補(bǔ)償器對被測介質(zhì)靜壓變化影響作自動修正。

6）發(fā)信器發(fā)信器有多種形式，有接觸式和非接觸式。

第31頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共66頁，2024年2月25日，星期天容積式流量計的選擇

根據(jù)被測介質(zhì)和測量范圍的不同，選擇合適的流量計．對于高粘度的油類，可考慮采用刮板式容積流量計．對于低粘度的油類以及水的測量，可考慮采用橢圓齒輪式、腰輪式等容積式流量計，對于準(zhǔn)確度要求不高的場合，也可采用旋轉(zhuǎn)活塞式或刮扳式容積流量計．

對于氣體流量的測量，一般可采用轉(zhuǎn)筒式或旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計．在煤氣的測量中，較常用的是皮膜式容積式流量計．在一些準(zhǔn)確度要求較高的測量中，齒輪型氣體容積流量計也被采用．

容積式流量計的量限確定，通常采用這樣的方法：下限流量qmin，是根據(jù)流量計誤差特性來決定．即該最小流量時的誤差必須在允許誤差范圍之內(nèi)；上限流量qmax，是考慮流量計運(yùn)動部件的磨損情況而決定．流量過大，會導(dǎo)致流量計運(yùn)動部件加速磨損而引起泄漏量增加，誤差增加．—般的選擇為qmax≈5—10qmin．第33頁,共66頁，2024年2月25日，星期天容積式流量計的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)一、優(yōu)點(diǎn)：

1、PDF計量精度高，基本誤差一般為±0.5％R，特殊的可達(dá)±0.2％R或更高。通常在昂貴介質(zhì)或需要精確計量的場合使用。

2、PDF在旋轉(zhuǎn)流和管道阻流件流速場畸變時對計量精確度沒有影響，沒有前置直管段要求。這一點(diǎn)在現(xiàn)場使用中有重要的意義。

3、PDF可用于高粘度流體的測量。范圍度寬，一般為10：1到5：1，特殊的可達(dá)30：1或更大。

4、PDF是直讀式儀表，無需外部能源，可直接獲得累計總量，清晰明了，操作簡便。

5、在以體積流量計組合的間接法質(zhì)量流量測量中，PDF與速度式等推導(dǎo)體積流量計相比，所的體積是直接幾何量，體積量的影響因素要單純些。在不適合采取密度計測量的高壓天然氣測量中，不易處理的氣體壓縮系數(shù)，用PDF可間接求得。二、缺點(diǎn)：

1、PDF結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，笨重，尤其較大口徑PDF體積龐大，故一般只適用于中小口徑。與其他幾類通用流量計（如差壓式、浮子式、電磁式）相比，PDF的被測介質(zhì)種類、介質(zhì)工況（溫度、壓力）、口徑局限性較大，適應(yīng)范圍窄。

2、由于高溫下零件熱膨脹、變形，低溫下材質(zhì)變脆等問題，PDF一般不適用于高低溫場合。目前可使用溫度范圍大致在-30～+160℃，壓力最高為10MPa。

3、大部分PDF儀表只適用潔凈單相流體，含有顆粒、臟污物時上游需裝過濾器，既增加壓損，又增加維護(hù)工作；如測量含有氣體的液體必須裝設(shè)氣體分離器。

4、PDF安全性差，如檢測活動件卡死，流體就無法通過，斷流管系就不能應(yīng)用。但有些結(jié)構(gòu)設(shè)計（如Instromet公司腰輪流量計）在殼體內(nèi)置一旁路，當(dāng)檢測活動元件卡死，流體可從旁路通過。

5、部分形式PDF儀表（如橢圓齒輪式、腰輪式、旋轉(zhuǎn)活塞式等）在測量過程中會給流動帶來脈動，較大口徑儀表還會產(chǎn)生噪聲，甚至是管道產(chǎn)生振動。

第34頁,共66頁，2024年2月25日，星期天容積式流量計的安裝要點(diǎn)

容積式流景計有一個很大的優(yōu)點(diǎn)，不需要有較長的前后直管段來形成管內(nèi)穩(wěn)定流速分布．這是因?yàn)樗苯訉α黧w容積進(jìn)行計量，而不是通過測量流速來得到流量．因此，對管內(nèi)的速度分布沒有要求，這給現(xiàn)場安裝帶來很大方便。

但是容積式流量計的動靜部件之間的間隙很小，為保證測量的精度，一般不允許有磨損產(chǎn)生．所以，容積式流量計對介質(zhì)的清潔度有—定要求，不能有大量固體微粒進(jìn)入流量計．在測量含有固體微粒的流體(如河水等)時，必須在流量計前加裝介質(zhì)過濾裝置．

對測量含有氣泡的介質(zhì)時，應(yīng)該在流量計前安裝氣體分離裝置，以免氣體體積被計量在內(nèi)，而影響液體流量的測量準(zhǔn)確度．第35頁,共66頁，2024年2月25日，星期天使用注意事項(xiàng)

1)清洗管線新投管線運(yùn)行前要清掃，往往隨后還要用實(shí)流沖洗，以去除殘留焊屑垢皮等。此時先應(yīng)關(guān)閉儀表前后截止閥，讓液流從旁路管流過；若無旁路管，儀表位置應(yīng)裝短管代替。

2)排盡氣體通常實(shí)液掃線后，管道內(nèi)還殘留較多空氣，隨著加壓運(yùn)行，空氣以較高流速流過PDF，活動測量元件可能過速運(yùn)轉(zhuǎn)，損傷軸和軸承。因此開始時要緩慢增加流量，使空氣漸漸外逸。

3)旁路管切換順序液流從旁路管轉(zhuǎn)入儀表時，啟閉要緩慢，特別在高溫高壓管線上更應(yīng)注意。啟用時第1步徐徐開啟A閥，液體先在旁路管流動一段時間；第2步徐徐開啟B閥；第3步徐徐開啟C閥；第4步徐徐關(guān)閉A閥。關(guān)閉時按上述逆順序動作操作。

啟動后通過最低位指針或字輪和秒表，確認(rèn)未達(dá)過度流動，最佳流量應(yīng)控制在(70～80)%最大流量，以保證儀表使用壽命。

4)監(jiān)查過濾器新線啟動過濾器網(wǎng)最易被打破，試運(yùn)行后要及時檢查網(wǎng)是否完好。同時過濾網(wǎng)清潔無污物時記錄下常用流量下的壓力損失這兩個參數(shù)，今后不必卸下檢查網(wǎng)堵塞狀況，即以壓力損失增加程度判斷是是否要清洗。

5)測量高粘度液體用于高粘度液體，一般均加熱后使之流動。當(dāng)儀表停用后，其內(nèi)部液體冷卻而變稠，再啟用時必須先加熱待液體粘度降低后才讓液體流過儀表，否則會咬住活動測量元件使儀表損壞。

6)加潤滑油氣體用等PDF啟用前必須加潤滑油，日常運(yùn)行也經(jīng)常檢查潤滑油存量的液位計。

7)避免急劇流量變化使用氣體腰輪流量計時，應(yīng)注意不能有急劇的流量變化(如使用快開閥)，因腰輪的慣性作用，急劇流量變化將產(chǎn)生較大附加慣性力，使轉(zhuǎn)子損壞。用作控制系統(tǒng)的檢測儀表時，若下游控制突然截止流動，轉(zhuǎn)子一時停不下來，產(chǎn)生壓氣機(jī)效應(yīng)，下游壓力升高，然后倒流，發(fā)出錯誤信號。

8)沖洗管道用蒸汽禁止通過PDF。第36頁,共66頁，2024年2月25日，星期天浮子流量計

浮子流量計是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來進(jìn)行測量的體積流量儀表，又稱轉(zhuǎn)子流量計。

浮子流量計的流量檢測元件是由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐形管和一個沿著錐管軸上下移動的浮子組所組成。工作原理如圖1所示，被測流體從下向上經(jīng)過錐管1和浮子2形成的環(huán)隙3時，浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力，當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時，浮子便上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重量時，浮子便穩(wěn)定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過的流量有對應(yīng)關(guān)系。第37頁,共66頁，2024年2月25日，星期天

口徑15-40mm透明錐形管浮子流量計典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。透明錐形管4用得最普遍是由硼硅玻璃制成，習(xí)慣簡稱玻璃管浮子流量計。流量分度直接刻在錐管4外壁上，也有在錐管旁另裝分度標(biāo)尺。錐管內(nèi)腔有圓錐體平滑面和帶導(dǎo)向棱筋（或平面）兩種。浮子在錐管內(nèi)自由移動，或在錐管棱筋導(dǎo)向下移動，較大口平滑面內(nèi)壁儀表還有采用導(dǎo)桿導(dǎo)向。圖3是直角型安裝方式金屬管浮子流量計典型結(jié)構(gòu)，通常適用于口徑15-40mm以上儀表。錐管5和浮子4組成流量檢測元件。套管（圖3未表示）內(nèi)有導(dǎo)桿3的延伸部分，通過磁鋼耦合等方式，將浮子的位移傳給套管外的轉(zhuǎn)換部分。轉(zhuǎn)換部分有就地指示和遠(yuǎn)傳信號輸出兩大類型。除直角安裝方式結(jié)構(gòu)外還有進(jìn)出口中線與錐管同心的直通型結(jié)構(gòu)，通常用于口徑小于10-15mm的儀表。

第38頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共66頁，2024年2月25日，星期天浮子流量計的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

一、優(yōu)點(diǎn)1、浮子流量計使用于小管徑和低流速。常用儀表口徑40-50mm以下，最小口徑做到1.5-4mm。適用于測量低流速小流量，以液體為例，口徑10mm以下玻璃管浮子流量計滿度流量的名義管徑，流速只在0.2-0.6m/s之間，甚至低于0.1m/s；金屬管浮子流量計和口徑大于15mm的玻璃管浮子流量計稍高些，流速在0.5-1.5m/s之間。

2、浮子流量計可用于較低雷諾數(shù)，選用粘度不敏感形狀的浮子，流通環(huán)隙處雷諾數(shù)只要大于40或500，雷諾數(shù)變化流量系數(shù)即保持常數(shù)，亦即流體粘度變化不影響流量系數(shù)。這數(shù)值遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)孔板等節(jié)流差壓式儀表最低雷諾數(shù)104-105的要求。

大部分浮子流量計沒有上游直管段要求，或者說對上游直管段要求不高。

3、浮子流量計有較寬的流量范圍度，一般為10：1，最低為5：1，最高為25：1。流量檢測元件的輸出接近于線性。壓力損失較低。

4、玻璃管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。只要在現(xiàn)場指示流量者使用方便，缺點(diǎn)是有玻璃管易碎的風(fēng)險，尤其是無導(dǎo)向結(jié)構(gòu)浮子用于氣體。

5、金屬管浮子流量計無錐管破裂的風(fēng)險。與玻璃管浮子流量計相比，使用溫度和壓力范圍寬。二、缺點(diǎn)：

1、大部分結(jié)構(gòu)浮子流量計只能用于自下向上垂直流的管道安裝。

2、浮子流量計應(yīng)用局限于中小管徑，普通全流型浮子流量計不能用于大管徑，玻璃管浮子流量計最大口徑100mm，金屬管浮子流量計為150mm，更大管徑只能用分流型儀表。

3、使用流體和出廠標(biāo)定流體不同時，要作流量示值修正。液體用浮子流量計通常以水標(biāo)定，氣體用空氣標(biāo)定，如實(shí)際使用流體密度、粘度與之不同，流量要偏離原分度值，要作換算修正。第40頁,共66頁，2024年2月25日，星期天浮子流量計的分類

1、按錐形管材料分類類型

（1）透明錐形管浮子流量計

透明錐形管材料用得最多的是玻璃，無導(dǎo)向結(jié)構(gòu)儀表測量氣體時操作不慎，玻璃管易被擊碎；還有用透明工程塑料如聚苯乙烯、聚碳酸酯、有機(jī)玻璃等制成，具有不易擊碎之優(yōu)點(diǎn)。

（2）金屬管錐形管浮子流量計

與透明錐形管浮子流量計相比，可用于較高的介質(zhì)溫度和壓力，且無玻璃管浮子流量計錐管被擊碎的潛在危險。圖3所示典型結(jié)構(gòu)是錐形管與殼體制成一體結(jié)構(gòu)，也有錐管套入殼體的分離結(jié)構(gòu)，改變流量規(guī)格只要調(diào)換不同圓錐角的錐管，使用較為靈便。

2、按有否遠(yuǎn)傳信號輸出分類類型

（1）就地指示型浮子流量計

有些透明管浮子流量計以就地指示為主，裝有接近開關(guān)，作流量上下限報警信號輸出。

有些就地指示型金屬管浮子流量計外形與遠(yuǎn)傳信號輸出相同，只是將浮子位移通過磁耦合傳出，經(jīng)連桿凸輪等線性化機(jī)構(gòu)處理后就地指示。

（2）遠(yuǎn)傳信號輸出型浮子流量計

遠(yuǎn)傳信號輸出型儀表的轉(zhuǎn)換部分將浮子位移量轉(zhuǎn)換成電流或氣壓模擬量信號輸出，分別成為電遠(yuǎn)傳浮子流量計和氣遠(yuǎn)傳浮子流量計。第41頁,共66頁，2024年2月25日，星期天浮子流量計的選用

浮子流量計作為直觀流動指示或測量精確度要求不高的現(xiàn)場指示儀表，占浮子流量計應(yīng)用的90％以上，被廣泛地用在電力、石化、化工、冶金、醫(yī)藥等流程工業(yè)和污水處理等公用事業(yè)。1、類型和結(jié)構(gòu)選擇

浮子流量計主要測量對象是單相液體或氣體，液體中含有微粒固體或氣體中含有液滴通常不適用。因?yàn)楦∽釉谝毫髦懈街⒘；蛭⑿馀菥鶗绊憸y量值，例如微流量儀表使用一段時期后浮子附著肉眼不出的附著層，也會改變流量示值百分之幾。

如只要現(xiàn)場指示，首先考慮價廉的玻璃管浮子流量計，如溫度、壓力不能勝任則選用就地指示金屬管浮子流量計。玻璃管浮子流量計應(yīng)選帶有透明防護(hù)罩，一旦玻璃錐管破裂，可擋住流體正向散濺，以作緊急處理。用于氣體時應(yīng)選用導(dǎo)桿或帶棱筋導(dǎo)向的儀表，以避免操作不慎浮子擊碎錐管。如需要遠(yuǎn)傳輸出信號作總量積算或流量控制，一般選用電信號輸出的金屬管浮子流量計。如環(huán)境氣氛有防爆要求而現(xiàn)場又有控制儀表用氣源，則優(yōu)先考慮氣遠(yuǎn)傳金屬浮子流量計，若選用電遠(yuǎn)傳儀表則必須是防爆型。

測量不透明液體時選擇金屬管浮子流量計較為普遍，但也可選擇帶棱筋錐形管的玻璃管浮子流量計，借助浮子最大直徑與棱筋接觸的痕跡，以判讀浮子的位置。

測量溫度高于環(huán)境溫度的高粘度液體和降溫易析出結(jié)晶或易凝固的液體，應(yīng)選用帶夾套的金屬管浮子流量計。

第42頁,共66頁，2024年2月25日，星期天2、按實(shí)際使用介質(zhì)密度選擇儀表流量范圍

這里所謂實(shí)際使用狀態(tài)介質(zhì)密度，液體是指使用時的密度，氣體指使用狀態(tài)下的密度。3、示值分度、精確度和范圍度

直讀型儀表的流量示值分度有Dt/d比分度、百分比分度、直接流量分度和毫米分度四種。Dt/d比分度是以浮子直徑ｄ與相應(yīng)錐管內(nèi)徑Dt的比值表示，國內(nèi)產(chǎn)品甚少采用；百分率分度是以滿度流量作為100％，

浮子流量計為低中等精確度儀表。通用型玻璃浮子流量計的基本誤差，口徑小于6mm為2.5％-5％FS，10-15mm為2.5％FS，25mm以上為1-％-2.5％FS；金屬管浮子流量計就地指示型為1％-2.5％FS，遠(yuǎn)傳型為1％-4％FS。耐腐型儀表的精確度還要低些。有些特殊結(jié)構(gòu)儀表，例如表尺長度只有2-3倍浮子直徑的短型玻璃管浮子流量計和高壓型吹流型金屬管浮子流量計精確度低至5-10級。

玻璃管浮子流量計范圍度大部分為10：1，短管型儀表口徑100mm則為5：1；金屬管浮子流量計為（5：1）-（10：1）。

4、材質(zhì)選擇

應(yīng)根據(jù)測量介質(zhì)腐蝕特性、溫度及相應(yīng)防腐知識及材料耐溫范圍選用相應(yīng)材料，如測量管材質(zhì)、浮子材質(zhì)。第43頁,共66頁，2024年2月25日，星期天安裝使用注意事項(xiàng)

1、儀表安裝方向

絕大部分浮子流量計必須垂直安裝在無振動的管道上，不應(yīng)有明顯的傾斜，流體自下而上流過儀表。2用于污臟流體的安裝

應(yīng)在儀表上游裝過濾器。帶有磁性耦合的金屬管浮子流量計用于可能含鐵磁性雜質(zhì)流體時，應(yīng)在儀表前裝磁過濾器。3、脈動流的安裝

流動本身的脈動，如擬裝儀表位置的上游有往復(fù)泵或調(diào)節(jié)閥，或下游有大負(fù)荷變化等，應(yīng)改換測量位置或在管道系統(tǒng)予以補(bǔ)救改進(jìn)，如加裝緩沖罐；若是儀表自身的振蕩，如測量時氣體壓力過低，儀表上游閥門未全開，調(diào)節(jié)閥未裝在儀表下游等原因，應(yīng)針對性改進(jìn)克服，或改選用有阻尼裝置的儀表。4、要排盡液體用儀表內(nèi)氣體

進(jìn)出口不在直線的角型金屬浮子流量計，用于液體時注意外傳浮子位移的引申套管內(nèi)是否殘留空氣，必須排盡；若液體含有微小氣泡流動時極易積聚在套管內(nèi)，更應(yīng)定時排氣。這點(diǎn)對小口徑儀表更為重要，否則影響流量示值明顯。5、定期清洗保持浮子流量計測量管及浮子清潔第44頁,共66頁，2024年2月25日，星期天渦街流量計

渦街流量計是根據(jù)卡門渦街理論進(jìn)行工作的,.在流體(液體,氣體或蒸汽)中插入一個柱形擋體(漩渦發(fā)生體),擋體兩側(cè)就會交替產(chǎn)生漩渦,漩渦頻率與流速有關(guān).采用壓電傳感器或差動電容傳感器檢測出漩渦頻率,對頻率信號進(jìn)行調(diào)理后,送單片機(jī)作運(yùn)算處理,可作出液體的流量和累積總量的現(xiàn)場顯示,并可輸出與流量成比例的脈沖信號,電流信號,RS—485通信信號或其它通信方式的信號.可用于測量液體、氣體和蒸汽的流量

渦街流量計的特點(diǎn)：

1）輸出為脈沖頻率，其頻率與被測流體的實(shí)際體積流量成正比，它不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響；

2）測量范圍寬，一般范圍度可達(dá)10：1以上；

3）精確度為中上水平；

4）無可動部件，可靠性高；

5）結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝方便，維護(hù)費(fèi)較低；

6）應(yīng)用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。第45頁,共66頁，2024年2月25日，星期天渦街流量計的工作原理

渦街流量計作為一種新型流量計，80年代中期以來發(fā)展較快，它在流量測量方面有著諸多的優(yōu)點(diǎn)和長處，在現(xiàn)代流量測量中應(yīng)用越來越廣泛。渦街流量計是基于流體振動發(fā)展起來的，根據(jù)旋渦的不同，檢測方式從熱絲式、熱敏式逐漸發(fā)展了應(yīng)力式、磁敏式及差動開關(guān)電容式、超聲波式等。渦街流量計幾乎可用于一切可形成旋渦列的場合，不僅可用于封閉的管道，還可用于開放的溝槽。與渦輪流量計相比，渦街流量計沒有可動的機(jī)械部件，維護(hù)工作量小，儀表常數(shù)穩(wěn)定；與孔板式流量計相比，渦街流量計測量范圍大，壓力損失小，準(zhǔn)確度高，安裝與維護(hù)簡單。但渦街流量計的環(huán)境相關(guān)參數(shù)較多，容易在使用現(xiàn)場被忽略而影響流量計性能的正確發(fā)揮。

渦街流量計是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：f＝Stv／d

在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)來流的平均速度為U，旋渦發(fā)生體迎面寬度為d，表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式第46頁,共66頁，2024年2月25日，星期天式中

qVn，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；

Pn，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的絕對壓力，Pa；

Tn，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；

Zn，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。

由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。

第47頁,共66頁，2024年2月25日，星期天渦街流量計的結(jié)構(gòu)第48頁,共66頁，2024年2月25日，星期天⑵

檢測元件

流量計檢測旋渦信號有5種方式。

1）

用設(shè)置在旋渦發(fā)生體內(nèi)的檢測元件直接檢測發(fā)生體兩側(cè)差壓；

2）

旋渦發(fā)生體上開設(shè)導(dǎo)壓孔，在導(dǎo)壓孔中安裝檢測元件檢測發(fā)生體兩側(cè)差壓；

3）

檢測旋渦發(fā)生體周圍交變環(huán)流；

4）

檢測旋渦發(fā)生體背面交變差壓；

5）

檢測尾流中旋渦列。

根據(jù)這5種檢測方式，采用不同的檢測技術(shù)（熱敏、超聲、應(yīng)力、應(yīng)變、電容、電磁、光電、光纖等）可以構(gòu)成不同類型的VSF，⑶

轉(zhuǎn)換器

檢測元件把渦街信號轉(zhuǎn)換成電信號，該信號既微弱又含有不同成分的噪聲，必須進(jìn)行放大、濾波、整形等處理才能得出與流量成比例的脈沖信號。第49頁,共66頁，2024年2月25日，星期天渦街流量計的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

1、優(yōu)點(diǎn)：

1）VSF結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護(hù)方便（與節(jié)流式差壓流量計相比較，無需導(dǎo)壓管和三閥組等，減少泄漏、堵塞和凍結(jié)等）。

2）適用流體種類多，如液體、氣體、蒸氣和部分混相流體。

3）精確度較高（與差壓式，浮子式流量計比較），一般為測量值的（

±1%～±2%）R。

4）范圍寬度，可達(dá)10：1或20：1。

5）壓損小（約為孔板流量計1/4～1/2）。

6）輸出與流量成正比的脈沖信號，適用于總量計量，無零點(diǎn)漂移；

7）在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出頻率信號不受流體物性（密度，粘度）和組分的影響，即儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸有關(guān)，只需在一種典型介質(zhì)中校驗(yàn)而適用于各種介質(zhì)。

8）可根據(jù)測量對象選擇相應(yīng)的檢測方式，儀表的適應(yīng)性強(qiáng)。

2、缺點(diǎn)：

1）VSF不適用于低雷諾數(shù)測量（ReD≥2×104），故在高粘度、低流速、小口徑情況下應(yīng)用受到限制。

2）旋渦分離的穩(wěn)定性受流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流的影響，應(yīng)根據(jù)上游側(cè)不同形式的阻流件配置足夠長的直管段或裝設(shè)流動調(diào)整器（整流器），一般可借鑒節(jié)流式差壓流量計的直管段長度要求安裝。

3）力敏檢測法VSF對管道機(jī)械振動較敏感，不宜用于強(qiáng)振動場所。

4）與渦輪流量計相比儀表系數(shù)較低，分辨率低，口徑愈大愈低，一般滿管式流量計用于

DN300以下。

5）儀表在脈動流、混相流中尚欠缺理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

第50頁,共66頁，2024年2月25日，星期天渦街流量計的分類

渦街流量計可按下述原則分類。

1）按傳感器連接方式分為法蘭型和夾裝型。

2）按檢測方式分為熱敏式、應(yīng)力式、電容式、應(yīng)變式、超聲式、振動體式、光電式和光纖式等。

3）按用途分為普通型、防爆型、高溫型、耐腐型、低溫型、插入式和汽車專用型等。

4）按傳感器與轉(zhuǎn)換器組成分為一體型和分離型。

5）按測量原理分為體積流量計、質(zhì)量流量計。

各類渦街流量計性能比較如下表所示。

第51頁,共66頁，2024年2月25日，星期天第52頁,共66頁，2024年2月25日，星期天渦街流量計選用要點(diǎn)1、VSF的口徑選擇

VSF的儀表口徑及規(guī)格選擇很重要，它類似于差壓流量計節(jié)流裝置的設(shè)計計算，要遵循一些原則進(jìn)行選擇。儀表口徑選擇步驟如下。

首先必須明確以下工作參數(shù)。

1）流體名稱，組分；

2）工作狀態(tài)的最大、常用、最小流量；

3）最高、常用、最低工作壓力和工作溫度；

4）工作狀態(tài)介質(zhì)的粘度。2.

VSF的精確度

VSF的精確度對于液體大致在±0.5%R～±2%，對于氣體在±l%R～±2%，重復(fù)性一般為0.2%～0.5%。由于VSF的儀表系數(shù)較低，頻率分辨率低，口徑愈大愈低，故儀表口徑不宜過大（DN300以下）。

范圍度寬是VSF的特點(diǎn)，但重要的是下限流量為多少。一般液體平均流速下限0.5m/s，氣體為4～5m／s。VSF的正常流量最好在正常測量范圍的1/2～2/3處。

氣體和液體的密度差別很大，旋渦分離時產(chǎn)生的信號強(qiáng)度與密度成正比。因此信號強(qiáng)度差別亦很大，液、氣放大器電路的增益，觸發(fā)靈敏度等皆不一樣，壓電電荷差別大，

電荷放大器的參數(shù)也不同。即使同為氣體（或液體、蒸汽）隨著介質(zhì)壓力、溫度不同，密度不同，使用的流量范圍不同，信號強(qiáng)度亦不同，電路參數(shù)同樣要改變。因此一臺VSF不經(jīng)硬件或軟件修改，改變使用介質(zhì)或改變儀表口徑是不可行的。

第53頁,共66頁，2024年2月25日，星期天3、適用的情況

VSF不適用于測量低雷諾數(shù)（ReD≤2×104）流體。低雷諾數(shù)時斯特勞哈爾數(shù)隨著雷諾數(shù)而變，儀表線性度變差，流體粘度高會顯著影響甚至阻礙旋渦的產(chǎn)生，選型的一個限制條件是不能使用于界限雷諾數(shù)之下。

VSF適用的流體比較廣泛，但對于流體的臟污性質(zhì)要注意。含固體微粒的流體對旋渦發(fā)生體的沖刷會產(chǎn)生噪聲，磨損旋渦發(fā)生體。若含有的短纖維纏繞在旋渦發(fā)生體上將改變儀表系數(shù)。

VSF在混相流體中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)還少，一般可用于含分散、均勻的微小氣泡，但容積含氣率應(yīng)小于7%～10%的氣、液兩相流，若超出2%就應(yīng)對儀表系數(shù)進(jìn)行修正?？捎糜诤稚?、均勻的固體微粒，含量不大于2%的氣固、液固兩相流?？捎糜诨ゲ蝗芙獾囊阂海ㄈ缬秃退﹥山M分流等。

脈動流和旋轉(zhuǎn)流會對VSF產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如果脈動頻率與渦街頻率頻帶合拍可能引起諧振破壞正常工作和設(shè)備，4.

經(jīng)濟(jì)性

在眾多的流量計中，VSF的經(jīng)濟(jì)性較好，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的流量計。VSF的基本性能處于中等偏上水平，購置費(fèi)低于質(zhì)量式、電磁式、容積式等，而安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)低于節(jié)流式、容積式、渦輪式等，如僅作為控制系統(tǒng)檢測儀表可采用干校方式節(jié)省周期校驗(yàn)費(fèi)用。

第54頁,共66頁，2024年2月25日，星期天渦街流量計的安裝使用注意事項(xiàng)1、安裝指導(dǎo)

盡可能裝在振動和沖擊小的場所，如果測量管路中有振動，則應(yīng)采取加固管道等減振措施

若流量計受到生產(chǎn)設(shè)備的熱輻射較強(qiáng)，則應(yīng)采取隔熱和通風(fēng)措施

流量計安裝地點(diǎn)周圍應(yīng)有充裕的空間，以便安裝和維護(hù)

流量計可垂直、水平或傾斜安裝。測量液體時，測量點(diǎn)必須充滿液體，垂直安裝時，液體流向必須自下而上

一般情況下，把流量計安裝在閥門的下游

應(yīng)保證流量計前后有足夠長度的直管段。2、直管段長度要求：彎管：在流量計上游應(yīng)保證10D的直管段長度，下游應(yīng)保證5D的直管段長度

縮、擴(kuò)徑管：流量計上游應(yīng)保證10D的直管段長度，下游應(yīng)保證5D的直管段長度

流量計上游有全開閥門時，直管長度應(yīng)保證20D：有半開閥門時，直管長度應(yīng)保證40D

其他：測壓點(diǎn)應(yīng)取在流量計下游2D-7D間（D：測量管內(nèi)徑）測溫點(diǎn)應(yīng)取在流量計下游1D-第55頁,共66頁，2024年2月25日，星期天3.

安裝注意事項(xiàng)

VSF屬于對管道流速分布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動脈動等敏感的流量計，因此，對現(xiàn)場管道安裝條件應(yīng)充分重視，遵照生產(chǎn)廠使用說明書的要求執(zhí)行。

VSF可安裝在室內(nèi)或室外。如果安裝在地井里，有水淹的可能，要選用涎水型傳感器。傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝，但測量液體和氣體時為防止氣泡和液滴的干擾，安裝位置要注意，如圖所示。圖16

混相流體的安裝

（a）

測量含液體的氣體流量儀表安裝；

（b）

測量含氣液體流量儀表安

圖17

渦街流量計對上、下游直管段長度的要求

（a）一個90o彎頭；（b）同心擴(kuò)管；（c）同心收縮全開閥門；（d）不同平面兩個90o彎頭；（e）調(diào)節(jié)閥半開閥門；（f）同一平面兩個90o彎頭VSF必須保證上、下游直管段有必要的長度，如圖所示。需斷流檢查與清洗傳感器，應(yīng)設(shè)置旁通管道如圖所示。

旁通管道示意圖第