流量仪表技术.ppt

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202X
流量仪表技术
一、流量的基本概念
流量定义：
流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的量。这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量（qv），简称体积流量；用流量的质量来表示称为瞬时质量流量（qm），简称质量流量。
流量计量：
对在一定通道内流动的流体的流量进行测量统称为流量计量。流量测量的流体是多样化的，如测量对象有气体、液体、混合流体；流体的温度、压力、流量均有较大的差异，要求的测量准确度也各不相同。因此，流量测量的任务就是根据测量目的，被测流体的种类、流动状态、测量场所等测量条件，研究各种相应的测量方法，并保证流量量值的正确传递。
流量计量中常用的物性参数
在流量测量和计算中，要使用到一些流体的物理性质（流体物性），它们对流量测量的准确度及流量计的选用都有很大影响。
流体的密度： 单位体积流体的质量，流体密度与温度和压力有关。
流体的粘度：流体本身阻滞其质点相对滑动的性质称为流体的粘性。同一流体的粘度随流体的温度和压力而变化。通常温度上升，液体的粘度下降，而气体粘度上升。液体粘度只在很高压力下才需进行压力修正，而气体的粘度与压力、温度的关系十分密切。
热膨胀率：指流体温度变化1℃时其体积的相对变化率
压缩系数：指当流体温度不变，所受压力变化时，其体积的变化率 。
雷诺数：是流体惯性力与粘性力之比，如雷诺数小，粘性力占主要地位，粘性对整个流场的影响都是重要的。如雷诺数很大，则惯性力是主要的，粘性对流动的影响只有在附面层内或速度梯度较大的区域才是重要的。
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流量测量方法
流量测量方法大致可以归纳为以下几类：
利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号来反映流量的差压式流量测量法；
通过直接测量流体流速来得出流量的速度式流量测量法；
利用标准小容积来连续测量流量的容积式测量；
以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法。
类 别
工作原理
仪表名称
可测流体种类
适用管径mm
测量精度％
安装要求、特点
体积流量计
差流
压量式计
流体流过通管道中的阻力件时产生的压力差与流量之间有确定关系，通过测量差压值求得流量
节流式
孔板
液、气、蒸汽
50～1000
±1～2
需直管段，压损大
喷嘴
50～500
需直管段，压损中等
文丘里管
100～1200
需直管段，压损小
均速管
液、气、蒸汽
25～9000
±1
需直管段，压损小
转子流量计
液、气
4～150
±2
垂直安装
靶式流量计
液、气、蒸汽
15～200
±1～4
需直管段，
弯管流量计
液、气
±～5
需直管段，无压损
容流积量式计
直接对仪表排出的定量流体计数确定流量
椭园齿轮流量计
液
10～400
±～
无直管段要求，需装过滤器，压损中等
腰轮流量计
液、气
刮板流量计
液
±
无直管段要求，压损小
流量仪表的分类
速流
度量
式计
通过测量管道截面上流体平均流速来测量流量
涡轮流量计
液、气
4～600
±～
需直管段，装过滤器
涡街流量计
液、气
150～1000
±～1
需直管段
电磁流量计
导电液体
6～2000
±～
直管段要求不高，无压损
超声波流量计
液
＞10
±1
需直管段，无压损
直
接
式
直接检测与质量流量成比例的量来质量流量
热式质量流量计
气
±1
冲量式质量流量计
固体粉料
±～2
科氏质量流量计
液、气
±
间
接
式
同时测体积流量和流体密度来计算质量流量
体积流量经密度补偿
液、气
±
温度、压力补偿
体
积
流
量
计
质
量
流
量
计
流量范围 ：流量范围指流量计可测的最大流量与最小流量的范围。
量程和量程比 ：流量范围内最大流量与最小流量值之差称为流量计的量程。最大流量与最小流量的比值称为量程比，亦称流量计的范围度。
允许误差和精度等级 ：流量仪表在规定的正常工作条件下允许的最大误差，称为该流量仪表的允许误差，一般用最大相对误差和引用误差来表示。流量仪表的精度等级是根据允许误差的大小来划分的，其精度等级有：、、、、、、、。
压力损失：压力损失的大小是流量仪表选型的一个重要技术指标。压力损失小，流体能消耗小，输运流体的动力要求小，测量成本低。反之则能耗大，经济效益相应降低。故希望流量计的压力损失愈小愈好。
流量仪表的主要技术参数
目前已投入使用的流量计已超过100种。从不同的角度出发，流量计有不同的分类方法。常用的分类方法有两种，一是按流量计采用的测量原理进行归纳分类：二是按流量计的结构原理进行分类。
一、按测量原理分类
    (1)力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。
    (2)电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。
    (3)声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式．声学式(冲击波式)等。
    (4)热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。
    (5)光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。
    (6)原子物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表．
    (7)其它原理：有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。
流量计的类型
流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型：
按流量计结构原理分类
流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。根据回转体形状不同，目前生产的产品分：适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等．
流量计
流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约±2％，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为±0．2％一0．5％。
流量计
3．差压式流量计(变压降式流量计)
    差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示．差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表．差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的70％。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。
4．变面积式流量计(等压降式流量计)
    放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量减去它所受流体的浮力)相平衡时，俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等，因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子(浮子)流量计。