关于流量仪表技术知识培训;一、流量的基本概念;流量计量中常用的物性参数;流量测量方法;类 别;速度式流量 计;流量仪表的主要技术参数 ;流量计的类型;二、按流量计结构原理分类 ??? 按当前流量计产品的真实的情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型： ??? 1．容积式流量计 ??? 容积式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最简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。根据回转体形状不相同，目前生产的产品分：适用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；适用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． ??? 2．叶轮式流量计 ??? 叶轮式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，其结构可以是物理运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％，但结构相对比较简单，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％。;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远长久，很成熟，世界各国一般都用在较为重要的场合，约占各种流量测量方式的70％。???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。;5．动量式流量计 ??? 利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计．由于流动流体的动量P与流体的密度 及流速v的平方成正比，即p v2，当通流截面确定时，v与容积流量Q成正比，故p Q2。设比例系数为A，则Q＝A 因此，测得P，即可反映流量Q．这种型式的流量计，大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等，然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。 6．冲量式流量计 ??? 利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计，多用于测量颗粒状固体介质的流量，还用来测泥浆、结晶型液体和研磨料等的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计，其测量原理是当被测介质从一定高度h自由下落到有倾斜角 的检测板上产生一个冲力，冲力的水平分力与质量流量成正比，故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。按信号(九)的检测方式，该型流量计分位移检测型和直接测力型。;7．电磁流量计 ??? 电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势，而感应电动势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m，而且压损极小。但导电率低的介质，如气体、蒸汽等则不可以应用。 ??? 电磁流量计造价较高，且信号易受外磁场干扰，影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此，产品在一直在改进更新，向微机化发展． 8．超声波流量计 超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在70年代才出现，但由于它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力，所以很受欢迎，是一种很有发展前途的流量计。 ??? 利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计近年来得到普遍的关注，被认为是非接触测量双相流的理想仪表。;9．流体振荡式流量计 ??? 流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡，且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的．当通流截面一定时，流速与导容积流量成正比。因此，测量振荡频率即可测得流量．这种流量计是70年代开发和发展起来的．由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点，很有发展前途。目前典型的产品有涡街流量计、旋进旋涡流量计。 10．质量流量计 ??? 由于流体的容积受温度、压力等参数的影响，用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数一直在变化的情况下，往往难以达到这一要求，而造成仪表显示值失真。因此，质量流量计就得到普遍的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理做测量，目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。;差压式流量计;孔板附近的流速和压力分布图 ;差压式流量计的分类;标准节流元件的结构及形式; 目前广泛采用的是角接取压法，其次是法兰取压法。角接取压法比较简便，容易实现环室取压，测量精度较高。法兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取压法低些。 ;2. 标准喷嘴;节流式差压流量计的主要特征 ;选用考虑要点 ;安装需要注意的几点 ; 3)差压信号管路的安装 根据被测介质和节流装置与差压变送器（或差压计）的相对位置，差压信号管路有以下几种安装方法。被测流体为清洁液体时，信号管路的安装方法如图所示。 ;被测流体为清洁干气体时，信号管路的安装凡是如下图所示。 ;被测流体为水蒸气时，信号管路的安装方法如下图所示。 ;被测流体为清洁湿气体时，信号管路的安装方法如下图所示 ;差压流量计维护;容积式流量仪表;椭圆齿轮流量计工作示意图 ;3．旋转活塞式容积流量计 ??? 获至宝旋转活塞式(也称为摆动活塞式)容积流量计的结构与工作原理可如图所示．旋转活塞位于固定的内外圈3，4之间，活塞的轴6靠着导辊5滚动，中间隔板1将计量空间分成两部分，活塞2的上缺口和隔板1咬合，当活塞依箭头方向运动时与隔板1成直线运动．活塞在进出口流体压力差的作用下，始终与内外圆桶壁紧密接触旋转，交替不断地将活塞与内外圆筒之???的流体排出，通过计算活塞旋转次数可得到流过的流体量． ??? 旋转活塞式容积流量计具有通流能力较大的优点．它的不足是在工作过程会有一定的泄漏，所以准确度较低．;腰轮流量计的构造框图如图2所示。流量由测量部和积算部两大部分组成，必要时可附加自动温度补偿器、自动压力补偿器、发信器和高温延伸（散热）件等。1） 计量室 腰轮流量计由一对腰轮和壳体构成，两腰轮是有互为共轭曲线的转子，与腰轮同轴装有驱动齿轮，被测流量推动转子旋转，转子间由驱动齿轮相互驱动。腰轮、计量室壳体一般由铸铁、铸钢或不锈钢制成，要根据流体腐蚀性及其工作所承受的压力、温度选用。计量室也有单独制成，与仪表外壳分离，这样计量室就不承受静压，没有静压引起变形的附加误差。 2） 传动机构 传动机构包括磁性联轴器（或机械密封装置）和减速变速机构。变速调整机构由齿轮对组合而成。3） 积算器和指示表头 类型较多，有指针式指示和数字式指示；有不带复位计数器和带复位计数器；也由带瞬时流量指示，带打印机，带设定部，等等。4） 自动温度补偿器 对被测介质气温变化影响进行连续自动补偿，有机械式、也有电气电子式。5） 自动压力补偿器 对被测介质静压变化影响作自动修正。6） 发信器 发信器有多种形式，有接触式和非接触式。 ;第三十二页，共六十六页，2022年，8月28日;容积式流量计的选择 ??? 根据被测介质和测量范围的不同，选择正真适合的流量计．对于高粘度的油类，可考虑采用刮板式容积流量计．对于低粘度的油类以及水的测量，可考虑采用椭圆齿轮式、腰轮式等容积式流量计，对于准确度要求不高的场合，也可采用旋转活塞式或刮扳式容积流量计． ??? 对于气体流量的测量，一般可采用转筒式或旋转活塞式容积流量计．在煤气的测量中，较常用的是皮膜式容积式流量计．在一些准确度要求比较高的测量中，齿轮型气体容积流量计也被采用． ??? 容积式流量计的量限确定，一般会用这样的方法：下限流量qmin，是根据流量计误差特性来决定．即该最小流量时的误差必须在允许误差范围以内；上限流量qmax，是考虑流量计运动部件的磨损情况而决定．流量过大，会导致流量计运动部件加速磨损而引起泄漏量增加，误差增加．—般的选择为qmax≈5—10qmin．;容积式流量计的优点和缺点;容积式流量计的安装要点 ??? ? 容积式流景计有一个很大的优点，不需要有较长的前后直管段来形成管内稳定流速分布．这是因为它直接对流体容积进行计量，而不是经过测量流速来得到流量．因此，对管内的速度分布没有要求，这给现场安装带来很大方便。 ??? ? 但是容积式流量计的动静部件之间的间隙很小，为保证测量的精度，一般不允许有磨损产生．所以，容积式流量计对介质的清洁度有—定要求，不能有大量固体微粒进入流量计．在测量含有固体微粒的流体(如河水等)时，必须在流量计前加装介质过滤装置． ??? ? 对测量含有气泡的介质时，应该在流量计前安装气体分离装置，以免气体体积被计量在内，而影响液体流量的测量准确度．;使用需要注意的几点;浮子流量计; 口径15-40mm透明锥形管浮子流量计典型结构如图2所示。透明锥形管4用得最普遍是由硼硅玻璃制成，习惯简称玻璃管浮子流量计。流量分度直接刻在锥管4外壁上，也有在锥管旁另装分度标尺。锥管内腔有圆锥体平滑面和带导向棱筋（或平面）两种。浮子在锥管内自由移动，或在锥管棱筋导向下移动，较大口平滑面内壁仪表还有采用导杆导向。 图3是直角型安装方法金属管浮子流量计典型结构，通常适用于口径15-40mm以上仪表。锥管5和浮子4组成流量检测元件。套管（图3未表示）内有导杆3的延伸部分，通过磁钢耦合等方式，将浮子的位???传给套管外的转换部分。转换部分有就地指示和远传信号输出两大类型。除直角安装方法结构外还有进出口中线与锥管同心的直通型结构，通常用于口径小于10-15mm的仪表。;第三十九页，共六十六页，2022年，8月28日;浮子流量计的优点和缺点 ;浮子流量计的分类 ;浮子流量计的选用 ;2、 按实际使用介质密度选择仪表流量范围??? 这里所谓实际使用状态介质密度，液体是指使用时的密度，气体指使用状态下的密度。 3、示值分度、精确度和范围度??? 直读型仪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种。Dt/d比分度是以浮子直径ｄ与相应锥管内径Dt的比值表示，国内产品甚少采用；百分率分度是以满度流量作为100％，??? 浮子流量计为低中等精确度仪表。通用型玻璃浮子流量计的基本误差，口径小于6mm为2.5％-5％FS，10-15mm为2.5％FS，25mm以上为1-％-2.5％FS；金属管浮子流量计就地指示型为1％-2.5％FS，远传型为1％-4％FS。耐腐型仪表的精确度还要低些。有些特殊结构仪表，例如表尺长度只有2-3倍浮子直径的短型玻璃管浮子流量计和高压型吹流型金属管浮子流量计精确度低至5-10级。玻璃管浮子流量计范围度大部分为10：1，短管型仪表口径100mm则为5：1；金属管浮子流量计为（5：1）-（10：1）。4、材质选择 应根据测量介质腐蚀特性、温度及相应防腐知识及材料耐温范围选用相应材料，如测量管材质、浮子材质。;安装使用需要注意的几点 ;涡街流量计;涡街流量计的工作原理;;涡街流量计的结构;⑵?检测元件 ?流量计检测旋涡信号有5种方式。 ?1）?用设置在旋涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧差压； ?2）?旋涡发生体上开设导压孔，在导压孔中安装检测元件检测发生体两侧差压； ?3）?检测旋涡发生体周围交变环流； ?4）?检测旋涡发生体背面交变差压； ?5）?检测尾流中旋涡列。 ?根据这5种检测方式，采用不一样的检测技术（热敏、超声、应力、应变、电容、电磁、光电、光纤等）可以构成不一样的VSF，;涡街流量计的优点和缺点 ;涡街流量计的分类;;涡街流量计选用要点;3、适用的情况 ?VSF不适用于测量低雷诺数（ReD≤2×104）流体。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，流体粘度高会明显影响甚至阻碍旋涡的产生，选型的一个限制条件是不可以使用于界限雷诺数之下。? ?VSF适用的流体较为广泛，但对于流体的脏污性质要注??。含固体微粒的流体对旋涡发生体的冲刷会产生噪声，磨损旋涡发生体。若含有的短纤维缠绕在旋涡发生体上将改变仪表系数。 ?VSF在混相流体中的应用经验还少，一般可用于含分散、均匀的微小气泡，但容积含气率应小于7%～10%的气、液两相流，若超出2%就应对仪表系数进行修正。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。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VSF产生严重影响。如果脉动频率与涡街频率频带合拍可能会导致谐振破坏正常工作和设备， 4.?经济性 ?在众多的流量计中，VSF的经济性较好，是一种经济实惠的流量计。VSF的基本性能处于中等偏上水平，购置费低于质量式、电磁式、容积式等，而安装、运行、维护费低于节流式、容积式、涡轮式等，如仅作为控制管理系统检验测试仪表可采用干校方式节省周期校验费用。? ;涡街流量计的安装使用需要注意的几点;3.?安装需要注意的几点 ?VSF属于对管道流速分布畸变、旋转流和流动脉动等敏感的流量计，因此，对现场管道安装条件应充分重视，遵照生产厂使用说明书的要求执行。 ?VSF可安装在室内或室外。如果安装在地井里，有水淹的可能，要选用涎水型传感器。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，安装的地方要注意，如图所示。;二.?使用需要注意的几点? ?（1）现场安装好通电和通流前的检查 ?1）主管和旁通管上各法兰、阀门、测压孔、测温孔及接头应无渗漏现象；? ?2）管道振动情况是不是满足说明书规定； ?3）传感器安装是不是正确？各部分电气连接是否良好？? ?????? （2）接通电源静态调试 ?在通电不通流时转换器应无输出，瞬时流量指示为零，累积流量无变化，否则首先检查是不是因信号线屏蔽或接地不良，或管道震动强烈而引入干扰信号。如确认不是上述原因时，可调整转换器内电位器，降低放大器增益或提高整形电路触发电平，直至输出为零 ????? （3）通流动态调试 ?关旁通阀，打开上下游阀门，流动稳定后转换器输出连续的脉宽均匀的脉冲，流量指示稳定无跳变，调阀门开度，输出随之改变。否则应细致检查并调整电位器直至仪表输出既无误触发又无漏脉冲为止。如仪表有故障可参照表7解决。 ?（4）仪表系数修正 ?VSF的仪表系数是在实验室条件下校验的，现场使用时工作条件偏离实验室条件应对仪表系数进行修正 :KVO=f/qv?脉冲数/m3?(16) KV=EtEREDKVOKV--分别为实验室条件和现场工作条件下的仪表系数； Et--温度修正系数；?ER--雷诺数修正系数； ED--管径修正系数。温度修正系数Et  ?Et=1/[1+(2αb+αx)(t-to)]? 式中?αb，αx--分别为传感器表体和旋涡发生体的材料线线胀系数，（oC?mm-1； ???t，to--分别为工作时候的温度和校验温度，oC?雷诺数修正系数ER ?。 在扩大测量范围使用时，当测量超出规定的下限雷诺数时，应对仪表系数进行雷诺数修正.;三、故障现象、原因及排除方法 ?VSF有多种检测方式，传感器和测量电路差别也较大，但仪表常见的故障有共性，现列举若干仪表故障及其对策如表所示。;;;电磁流量计; EMF由流量传感器和转换器二大部分所组成。传感器典型结构示意如图1.2，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。;第六十三页，共六十六页，2022年，8月28日;第六十四页，共六十六页，2022年，8月28日;电磁流量计的

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