1、第四章第四章 流量測量流量測量第一節第一節 概述概述一、基本概念一、基本概念 l 流量（瞬時流量）流量（瞬時流量） 質量流量質量流量 體積流量體積流量 l 累積流量累積流量 第一節第一節 概述概述二、流量測量的主要方法和分類二、流量測量的主要方法和分類l 差壓式：節流變壓降式：孔板差壓式：節流變壓降式：孔板 噴嘴噴嘴 節流變截面：浮子節流變截面：浮子 靶式靶式 動壓管式：畢托管動壓管式：畢托管 均速管）均速管）l 速度式：速度式：渦輪式渦輪式 渦街式渦街式 電磁式電磁式 超聲波式超聲波式l 容積式：容積式：橢圓齒輪式橢圓齒輪式 腰輪式腰輪式 刮板式刮板式 l 質量式：科氏力質量式：科氏力第二節

2、第二節 差壓式流量測量差壓式流量測量一、節流變壓降式流量計一、節流變壓降式流量計二、標準節流裝置二、標準節流裝置三、其他差壓式流量計三、其他差壓式流量計 一、節流變壓降式流量計一、節流變壓降式流量計 節流測量原理節流測量原理： 對于一定形狀和尺寸的阻力件，一對于一定形狀和尺寸的阻力件，一定的測壓位置和前后直管段，在一定的定的測壓位置和前后直管段，在一定的流體參數情況下，阻力件前后的差壓與流體參數情況下，阻力件前后的差壓與體積流量之間有一定的函數關系體積流量之間有一定的函數關系1：節流裝置：節流裝置2：壓力信號傳輸管：壓力信號傳輸管3：差壓儀表：差壓儀表一、節流變壓降式流量計一、節流變壓降式流量

3、計 測量系統組成：測量系統組成： G節流裝置節流裝置壓力信號管路壓力信號管路差壓計差壓計流量顯示流量顯示I流量信號流量信號壓力壓力信號信號P1、P2壓力壓力信號信號PP1、P2一、節流變壓降式流量計一、節流變壓降式流量計 流量公式推導： 設流經水平管道的流體為不可壓縮性流體，并忽略流動阻力損失，對截面1、2寫出下列伯努利方程：22222211vpvp 根據流體的連續性方程，有221244vdvD224vdqv流體流經截面2的體積流量為： 得體積流量：)(24)(112124ppdDdqv存在的問題：一、節流變壓降式流量計一、節流變壓降式流量計 流量公式：流量公式： Ddpdapdaqv2424

4、222 流量系數 與下列因素有關： 節流件的形式、值、雷諾數、管道粗糙度及取壓方式等 對于可壓縮流體 流量公式：pDapdaqv122122424pDapdaqm122122424 流量測量的溫度壓力補償流量測量的溫度壓力補償 為什么要進行補償？二、標準節流裝置二、標準節流裝置 流體和管道條件流體和管道條件: : 只適用于測量圓形截面管道中的單相、只適用于測量圓形截面管道中的單相、均質流體的流量，流體流經節流件前應均質流體的流量，流體流經節流件前應達到充分紊流，流速為亞音速。達到充分紊流，流速為亞音速。二、標準節流裝置標準節流裝置 組組 成：標準節流件取壓裝置直管段成：標準節流件取壓裝置直管段

5、1上游側第二個局部阻力件；上游側第二個局部阻力件；2上游側第一個局部阻力件上游側第一個局部阻力件3節流件；節流件；4下游側第一個局部阻力件下游側第一個局部阻力件二、標準節流裝置標準節流裝置1標準節流件標準節流件 標準孔板標準孔板 標準噴嘴標準噴嘴 標準孔板標準孔板75. 02 . 0E=0.020.05De=0.0050.02Dd=12.5mmmmDmm10005075. 02 . 0 標準噴嘴標準噴嘴 圓弧形的收縮部分和圓筒形的喉部組成 標準孔板和標準噴嘴性能比較標準孔板和標準噴嘴性能比較 ： 1 1）標準孔板比標準噴嘴加工方便、安裝）標準孔板比標準噴嘴加工方便、安裝容易、省料、造價低；容易

6、、省料、造價低； 2 2）測量高溫高壓蒸汽或具有腐蝕性流體）測量高溫高壓蒸汽或具有腐蝕性流體時，噴嘴較孔板合適；時，噴嘴較孔板合適； 3 3）孔板測量誤差較噴嘴大，壓力損失也）孔板測量誤差較噴嘴大，壓力損失也比標準噴嘴大。比標準噴嘴大。 二、標準節流裝置標準節流裝置2 2取壓方式和取壓裝置取壓方式和取壓裝置 取壓方式取壓方式 標準取壓裝置標準取壓裝置 1) 角接取壓裝置角接取壓裝置 2) 法蘭取壓裝置法蘭取壓裝置 二、標準節流裝置二、標準節流裝置3節流件前后的直管段節流件前后的直管段 由局部阻力件形式、節流件類型以及由局部阻力件形式、節流件類型以及直徑比決定。直徑比決定。三、其他差壓式流量計三

7、、其他差壓式流量計 皮托管皮托管 均速管均速管 浮子（轉子）流量計（恒壓降浮子（轉子）流量計（恒壓降變截面流量計、變面積流量測變截面流量計、變面積流量測量、面積流量測量）量、面積流量測量）第三節第三節 速度式流量測量速度式流量測量一、渦輪流量計一、渦輪流量計二、渦街（漩渦）流量計二、渦街（漩渦）流量計三、電磁流量計三、電磁流量計四、超聲波流量計四、超聲波流量計 一、渦輪流量計一、渦輪流量計 測量原理與結構測量原理與結構 利用置于流體中的渦輪的旋轉利用置于流體中的渦輪的旋轉角速度與流體速度成比例的關系，角速度與流體速度成比例的關系，通過測量渦輪的轉速來反映通過管通過測量渦輪的轉速來反映通過管道的

8、體積流量道的體積流量rvtgAvqvvvkqqrAZtgf2k儀表常數，由實驗標定 特點特點 1 1）精度較高（）精度較高（0.5%0.5%）；）；2 2）測量范圍寬）測量范圍寬, ,量程比大（量程比大（qmax/qmin=6=61010）；）；3 3）慣性小，響應快（）慣性小，響應快（1 15050ms）；）；4 4）耐高壓，壓力損失小；）耐高壓，壓力損失小；5 5）安裝檢修方便，耐腐蝕，適用流體多；）安裝檢修方便，耐腐蝕，適用流體多； 缺點缺點 1 1）要求流體的清潔度高，不能夾雜物或固體顆粒；）要求流體的清潔度高，不能夾雜物或固體顆粒；2 2）不適于測量粘度過大的液體的流量。）不適于測量

9、粘度過大的液體的流量。4 4安裝安裝 二、渦街流量計二、渦街流量計 測量原理測量原理 在流體中放置一個有對稱形狀的在流體中放置一個有對稱形狀的非流線型阻流體（漩渦發生體）時，非流線型阻流體（漩渦發生體）時，從阻流體下游兩側就會交替產生兩列從阻流體下游兩側就會交替產生兩列有規則的漩渦（卡門渦街）。有規則的漩渦（卡門渦街）。 在一定的流量范圍內漩渦分離在一定的流量范圍內漩渦分離的頻率與管道內的平均流速成正比，的頻率與管道內的平均流速成正比，與阻流體的寬度成反比。與阻流體的寬度成反比。 kfmdfsDvDqtv4422vmdsft三角柱漩渦流量計框圖三角柱漩渦流量計框圖 特點：特點： 1 1）精確度

10、比較高（）精確度比較高（1%1%2%2%）2 2）測量范圍寬（量程比）測量范圍寬（量程比1010：1 1或或2020：1 1）3 3）無可動部件，可靠性高，壓損小）無可動部件，可靠性高，壓損小 4 4）結構簡單牢固，安裝維護方便費用較低；）結構簡單牢固，安裝維護方便費用較低；5 5）適用流體種類多，可適用液體、氣體、蒸）適用流體種類多，可適用液體、氣體、蒸氣和部分混相流體的流量測量。氣和部分混相流體的流量測量。 安裝：對直管段要求高安裝：對直管段要求高三、電磁流量計三、電磁流量計 測量原理測量原理 導電的流體介質在磁場中作垂直導電的流體介質在磁場中作垂直方向流動而切割磁力線時，會在管道方向流動

11、而切割磁力線時，會在管道兩邊的電極上產生感應電動勢兩邊的電極上產生感應電動勢vBDE EBDvDqv4422三、電磁流量計三、電磁流量計 組成組成 變送器變送器將流速（流量）信號轉變為感將流速（流量）信號轉變為感應電動勢；應電動勢；轉換器轉換器將變送器送來的電壓信號放將變送器送來的電壓信號放大，并且線性地轉換成標準電信號輸出。大，并且線性地轉換成標準電信號輸出。 特點：特點：1）無機械慣性，反應靈敏，可測瞬時脈動流量；）無機械慣性，反應靈敏，可測瞬時脈動流量；2）無可動部件，也無插入管道的阻力件，故壓力損失小；）無可動部件，也無插入管道的阻力件，故壓力損失小；3）可測量具有一定電導率的酸、堿、

12、鹽溶液，臟污介質、）可測量具有一定電導率的酸、堿、鹽溶液，臟污介質、腐蝕性介質以及含有固體顆粒（泥漿、礦漿等）懸濁性液腐蝕性介質以及含有固體顆粒（泥漿、礦漿等）懸濁性液固兩相流的液體流量；固兩相流的液體流量；4）測量范圍寬。）測量范圍寬。 缺點：缺點：1）被測流體必須是導電的，不能測量氣體、蒸汽和石油制）被測流體必須是導電的，不能測量氣體、蒸汽和石油制品等含有大量氣體和電導率很低的液體流量；品等含有大量氣體和電導率很低的液體流量；2）由于測量管內襯里材料和電氣絕緣材料的限制，不能用）由于測量管內襯里材料和電氣絕緣材料的限制，不能用于測量高溫介質的流量；于測量高溫介質的流量；3）易受外界電磁干擾

13、的影響。）易受外界電磁干擾的影響。四、超聲波流量計四、超聲波流量計四、超聲波流量計四、超聲波流量計 傳播時間法：傳播時間法：（時差法、相差法、頻差法）（時差法、相差法、頻差法） 根據流體的流速不同，從而超聲波傳播的根據流體的流速不同，從而超聲波傳播的速度不同來測量流速的。速度不同來測量流速的。四、超聲波流量計四、超聲波流量計 多普勒法多普勒法 利用流體中固體微粒或氣泡對超利用流體中固體微粒或氣泡對超聲波的散射所產生的多普勒頻移來確聲波的散射所產生的多普勒頻移來確定流體速度定流體速度便攜式便攜式一體式標準管段式一體式標準管段式手持式手持式 特點特點1）可安裝在管道外壁上，實現不接觸測量；）可安裝

14、在管道外壁上，實現不接觸測量；2）能用于任何液體，特別是具有高粘度、強腐蝕性、非）能用于任何液體，特別是具有高粘度、強腐蝕性、非導電性、放射性流體的流量測量；導電性、放射性流體的流量測量；3）價格不會隨管道口徑變化，特別適合大口徑管道的液）價格不會隨管道口徑變化，特別適合大口徑管道的液體流量測量。體流量測量。 缺點：缺點：1）只能用于清潔液體和氣體，不能測量懸浮顆粒和氣泡）只能用于清潔液體和氣體，不能測量懸浮顆粒和氣泡超過某一范圍的液體，會影響聲傳播；超過某一范圍的液體，會影響聲傳播； 2）準確度不高，在）準確度不高，在2左右；流體的聲速是溫度的函數，左右；流體的聲速是溫度的函數，流體的溫度變化會引起測量誤差；流速沿管道的分布情流體的溫度變化會引起測量誤差；流速沿管道的分布情況會影響測量結果，需要進行修正。況會影響測量結果，需要進行修正。第四節第四節 容積式流量測量容積式流量測量 讓被測流體充滿具有一定容積讓被測流體充滿具有一定容積的空間，然后再把這部分流體從出的空間，然后再把這部分流體從出口排出，根據單位時間內排出的流口排出，根據單位時間內排出的流體體積可直接確定體積流量體體積可直接確定體積流量 測量原理：測量原理：