管道流量表测量的使用方法

‘壹’ 管道式电磁流量计的安装使用

1、管道式电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律的速度式电磁流量计。在阐述电磁流量计测量原理的基础上，设计了一种基于MSP430F149单片机的LDB型电磁流量计，电路以MSP430F149单片机为核心，从而简化了外围硬件电路的设计，实现了液体流量的测量和累积。文中给出了设计的总体框图，部分硬件电路和控制软件流程图。本文设计的LDB型电磁流量计已经投入生产，经实际应用表明，该设计具有高精度，低功耗和可靠性强等特点，基本满足设计要求。
2、电磁流量计能有效避开强电力设备，高频设备，强电源开关设备；避开高温热源和辐射源的影响，避开强烈震动场所和强腐蚀环境等，同时要考虑安装维修方便。
3、管道式电磁流量计具有保存每天24小时的流量数据、停电时间、零流量时间等多种数据及报警等功能。每天，只需一次、二次短信息就能获得一个测量点的一天24小时的测量数据，它也能根据用户的需求设定。采用电磁旋涡流量计和gsm网络相结合的技术，建立水流量监测系统的前期投资只是采用无线电台方式的1/3到1/5，系统建立后的运行费用每个点每天只是一到二次短信息的费用。省去了频率的使用费及使用中的电费及维护费用。
4、流量检测仪表的显示方式、通讯方式和数据存储是仪表的重要组成部分。传统电磁流量计在显示方式上一般采用LED 或段式LCD，只能显示数字、字母、汉字和一些粗糙的图案； 在数据存储方面，信息存储一般以二进制方式存储，不具有通用性且存储容量小；在通讯方式上，一般采用RS232 或RS485，其开放性不高。
5．传感器在垂直管道的安装
测量气体流量时，传感器可以安装在垂直管道上，流向不限。若被测气体中含有少量的液体，
气体流向应由下向上。
测量液体流量时，液体流向应由下向上：这样不会将液体重量额外附加在探头上。
6、传感器在水平管道的侧装
无论测量何种流体，传感器可以在水平管道上侧装，特别是测量过热蒸汽，饱和蒸汽和低温液体，
若条件允许最好采用侧装，这样流体的温度对放大器的影响较小。
7．传感器在水平管道的倒装
一般情况下不推荐用此安装方法。此安装方法不适用于测量一般气体、过热蒸汽。可用于测量饱和蒸汽，适用于测量
高温液体或需经常清洗管道的情况。
8．传感器在有保温层管道上的安装
测量高温蒸汽时，保温层最多不能超过支架高度的三分之一。
9．为了解决了上述不足，采用32 位的ARM 处理器和嵌入式Linux 操作系统研制出了具有信息化、图形化和网络化的电磁流量计。它采用T FT 彩色液晶屏显示方式，不仅可以显示流量数据还可以显示流量曲线，提高了显示的质量和内容； 通过JFFS2 文件系统采用文件的方式进行数据存储，且存储容量可达1MB。

‘贰’ 流量计的正确安装方法

01、电磁流量计

电磁流量计的测量原理不依赖流量的特性，如果管路内有一定的湍流与漩涡产生在非测量区内则与测量无关。

安装要点

A、安装地点不能有大的振动源，并应采取加固措施来稳定仪表附近的管道；

B、不能安装在大型变压器、电动机、机泵等产生较大磁场的设备附近，以免受到电磁场的干扰；

C、传感器与管道连接时应保证满管运行，最好垂直安装；

D、变送器外壳接地与就近接地网连接即可；屏蔽电缆（分体式）按说明书连接，信号电缆（至系统）进行屏蔽层系统处单端接地；测量传感器与管道连接的短路环需要接地，接地电阻应小于10欧姆，不能与电气接地共用；

E、流量计传感器上游也应该有一定的直管段，一般在5D~10D。

安装详解如下：

如果在测量区内有稳态的涡流则会影响测量的稳定性和测量的精度，这时可以增加前后直管段的长度、采用一个流量稳定器或减少测量点的截面以稳定流速分布。

流量计可以水平和垂直安装，但是应该确保避免沉积物和气泡对测量电极的影响，电极轴向保持水平为好。垂直安装时，流体应自下而上流动。
传感器不能安装在管道的最高位置，这个位置容易积聚气泡。

确保流量传感器在测量时，管道中充满被测流体，不能出现非满管状态。

如管道存在非满管或是出口有放空状态，传感器应安装在一根虹吸管上。

电磁流量计的常规直管段要求是前10D后5D，在有弯管、阀门的情况分别有不同的要求。
电磁流量计接地的原因：

电磁流量计内的测量电极处于一个直流或交流电场内，如果其环境不能有效地被屏蔽于一个无干扰的条件下，对测量有严重干扰。

传感器外壳接地与否，直接关系到测量的精度和稳定性，接地导线必须不传任何干扰电压，因此电磁流量计要求有非常可靠的接地，要做好接地屏蔽，否则就会产生干扰电流。

电磁流量计接地的好处：

若连接流量计的管道是（相对于被测介质）绝缘的则要用接地环，它的材质应根据被测介质的腐蚀性选用。

如果是聚四氟乙烯内衬的测量传感器，为了保测量传感器能正常工作，要选用接地环。

02、超声波流量计

超声波流量计也是比较常见的流量计，它的安装在所有流量计的安装中是最简单便捷的，只要选择一个合适的测量点，把测量点处的管道参数输入到流量计中，然后把探头固定在管道上即可。

安装要点

1、选择充满流体的材质均匀质密、易于超声波传输的管段，如垂直管段或水平管段。

2、安装距离应选择上游大于10倍直管径、下游大于5倍直管径以内无任何阀门、弯头、变径等均匀的直管段，安装点应充分远离阀门、泵、高压电和变频器等干扰源。

3、避免安装在管道系统的最高点或带有自由出口的竖直管道上。

4、对于开口或半满管的管道，流量计应安装在U型管段处。

03、涡街流量计

涡街流量计主要安装要求是对于直管段的要求及管道振动要求，涡街流量传感器的上游侧和下游侧应有较长的直管段；管道不能有振动，如有振动，则需对流量计两侧加固定装置。

安装要点

对于涡街流量计来说，测量气体流量时，若被测气体含有少量的液体，流量计应安装在管线的较高处。

测量液体时，若被测液体中含有少量的气体，流量计应安装在管线的较低处。

‘叁’ 　管路计算与流量测量

一、管路计算

管路分简单管路和复杂管路两种。简单管路系指由一种管径所组成的单一管路；而复杂管路则是由不同管径的管子连接而成的串联管路，或由几个简单管路并联组成的并联管路和分支管路。复杂管路的计算是以简单管路的计算为基础。本节只讨论简单管路计算。

管路计算实际上是连续性方程式、柏努利方程式与能量损失计算式的具体运用，由于已知量与未知量情况不同，计算方法亦随之而改变。在实际工作中常遇到的管路计算问题，归纳起来有以下三种情况：

（1）已知管径、管长、管件和阀门的设置及流体的输送量，求流体通过管路系统的能量损失，以便进一步确定输送设备的输出功率、设备内的压强或设备间的相对位置等。这一类的计算比较容易，前面已讨论过。

（2）已知管径、管长、管件和阀门的设置及允许的能量损失，求流体的流速或流量。

（3）已知管长、管件和阀门的当量长度、流体的流量及允许的能量损失，求管径。

后两种情况都存在着共同性问题，即流速v或管径d为未知，因此不能计算雷诺数Re值，则无法判断流体的流型，所以也不能确定摩擦系数μ。在这种情况下，工程计算中常采用试差法或其他方法来求解。下面通过例题介绍试差法的应用。

例1-6如本题附图所示，水从水塔引至车间，管路为φ114×4mm的钢管，共长150m（包括管件及阀门的当量长度，但不包括进出口损失的当量长度）。水塔由水面维持恒定，并高于排水口12m，问水温为12℃时，此管路的输水量为若干m³/h。

例题1-6示图

解：以塔内水面为上游截面1-1′，排水管出口外侧为下游截面2-2′，并通过排水管出口中心作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即

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式中z₁＝12mz₂＝0

v₁＝0v₂＝0

p₁＝p₂

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将以上各值代入柏努利方程式，整理得出管内水的流速为：

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而

上两式中虽只有两个未知数μ与v，但还不能对v进行求解。由于式（b）的具体函数关系与流体的流型有关，现v为未知，故不能计算Re值，也就无法判断流型，而且在一些生产中对于粘性不大的流体在管内流动时多为湍流。在湍流情况下，雷诺数Re范围不同，式（b）的具体关系也不同，即使可推测出雷诺数Re的大致范围，将相应的式（b）具体关系代入式（a），又往往得到难解的复杂方程式，故经常采用试差法求算v_。即假设一个μ值，代入式（a）算出v值。利用此v值计算Re。根据算出的Re值及

从图1-15查出μ值。若查得的μ值与假设值相符或接近，则假设的数值可以接受。如不相符，需另设一μ值，重复上面计算，直至所设μ值与查出的μ值相符或接近为止。

设μ＝0.02代入式（a）得：

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从有关资料查得12℃时水的粘度为1.236×10^-3Pa·s，于是

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取管壁的绝对粗糙度ε为0.2mm，ε/d＝0.2/106＝0.00189

根据Re及ε/d从图1-15查得μ＝0.024。查出的μ值与假设的μ值不相等，故应进行第二次试算。

重设μ＝0.024，代入式（a）解得v＝2.58m/s。由此v值算出Re＝2.2×10⁵，在图1-15中查得μ＝0.0241。查出的μ值与所设μ值基本相符，故根据第二次试算的结果知v＝2.58m/s。

输入量

上面用试差法求算流速时，也可先假设v值而由式（a）算出μ值。再以所假设的v算出Re值。并根据Re及ε/d从图1-15查出μ值。此值与由式（a）解出的μ值相比较，从而判断所设之v值是否合适。

二、流量的测量

在生产过程中输送流体时，流体的流量往往是操作中必需测量、调节与控制的一个重要技术量。测量流量的方法很多，本节只介绍几种以柏努利方程式作为测量原理的孔板流量计、文氏流量计、转子流量计。

（一）孔板式流量计

在管道里插入一片带有圆孔的金属板的装置，孔板的中心位于管道的中心线上，图1-16所示，这样构成的装置叫做孔板流量计。

图1-16孔板流量计

当管内流体流过孔口时，因流道截面突然缩小，使流速较管内平均流速增大，动压头增大，与此同时，静压头下降，即孔口下游的压强比上游低。流体流经孔口后，流动截面并不立即扩大到与管截面相等，而是继续收缩，经一定距离后，才逐渐恢复到整个管截面。根据流体流经截面最小处的压强和孔板前压强的差值，可以算出管内流体的流量，这个压强差是通过外接压差计来测定的。

对孔口前截面1-1′与孔板孔口截面2-2′列出柏努利方程式，式中暂不计损失压头，得

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或

在孔板流量计上安装U型管液柱压差计，是为了求得式中的压强差（p₁-p₂）。但测压孔并不是开在如图例1-5中1-1′和2-2′截面处。而一般都在紧靠孔口的前后，所以实际的测得压强差并非（p₁-p₂）。以孔口前后的压强差代替式中的（p₁-p₂）时，上式必须校正。设U型管压差计中的读数为R，指示液密度为ρ_示，管中流体的密度为ρ，则孔口前后的压强差为

R（ρ_示-ρ）g

同时，由于流体收缩处的截面A₂难以知道，而小孔的截面积A₀是可以测定的，所以需用小孔处的流速v₀来代替v₂。此外，流体流经孔板时还有一定的损失压头。综合考虑上述三方面的影响，引入校正系数C，将v₀、实测压差代入

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根据连续方程式，得

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代入上式，整理得

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并令

称为孔流系数]]

若孔口面积为A₀，则流体在管道中的流量

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孔流系数C₀的数值一般由实验测定。实验结果如图1-17所示。图中的横坐标Re值是按管道内径进行计算的。由图1-17可见，Re为定值时，A₀/A值越大，则C₀即为常数。孔板流量计的使用范围，应该是C₀为定值的区域里，如

，应用于Re＞2×10⁵流动情况。

在实际应用中，安装在管径小于50mm管道上的孔板，应先用实验方法求得该孔板的q_v,s-R关系，而后再使用。安装在管径大于50mm管道上的孔板，因所测流量较大，不易测定q_v,s-R曲线，此时，应采用标准孔板，其系列规格可查阅有关手册。

孔板流量计安装位置的上下游都要有一段内径不变的直管，以保证流体通过孔板之前的速度分布稳定。通常要求上游直管长度为50d，下游直管长度为10d。若

较小，则这段长度可缩短些。

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孔板式流量计构造简单，制造、安装方便，应用很广。但流体流经孔板时，因突然收缩和扩大，损失压力较大。此项损失压头随d₀/d₁的减少而增大，当d₀/d₁＝0.5或更大时，其值约为所测得的压强差的90%。所以孔板式流量多用于测定气体和牛顿流体（不含任何固相成分）的流量。

（二）文丘里流量计

孔板流量计的主要缺点在于流体流经孔板时流速突然改变，损失大量压头。为了减少能量的损失，用一段渐缩、渐扩管代替孔板，这样构成的流量计，称为文丘里（文氏）流量计，其结构如图1-18所示。

图1-18文丘里流量计

为了避免流量计长度过大，基于前述原因，收缩角可取得大些，通常为15°～25°，扩大角仍须取得小些，一般为5°～7°。

与孔板流量计相似，文氏管流量计亦可根据柏努利方程式得出流量计算式

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式中C_文——文氏管流量计的流量系数，在湍流时，一般取0.98；

A₂——文氏管的最小截面（m²）。

文氏管流量计的阻力较小，流体的损失压头约为所测得压强差的10%，但其结构不如孔板紧凑，加工也较麻烦。常用于测定压力管道内的工业流体流量。

（三）转子流量计

转子流量计构造如图1-19所示。在一个截面积自下向上逐渐扩大的垂直锥形玻璃管1内，装有一个能旋转自如的，由金属或其他材质制成的转子2（或称浮子）。管中无流体通过时，转子将沉于管底部。当被测流体以一定的流量通过流量计时，流体在转子与管壁间环隙中的速度要增大，则静压强下降，于是在转子的上下端形成一个压差，转子将浮起。随转子的上浮环隙面积逐渐增大，环隙中流速将减少，转子两端的压差随之降低。当转子上浮至某一高度，转子上下端压差造成的升力恰等于转子的重量时，转子不再上升，悬浮于该高度上。

当流量增大，转子两端的压差也随之增大，转子原来的力平衡被破坏，转子将上升至另一高度达到新的力平衡。当流量减少，转子将下降至另一高度，达到新的力平衡。在玻璃管外表面刻有读数，根据转子停留的位置，即可读出被测流体的流量。

转子流量计与孔板流量计不同的地方是转子流量计的环隙截面是可变的，而转子上下方的压强差都不随流量而变，所以有时称转子流量计为恒压降流量计。

图1-19转子流量计

1-锥形玻璃管；2-转子；3-刻度

转子流量计出厂时其刻度常针对某特定流体而刻制。如果把适用于某一流体的转子流量计用来测量其他流体的流量时，刻度就需校正，校正式如下：

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式中qv₁——出厂流量计上针对“1”流体体积流量刻度值；

qv₂——流量计用于流体“2”时，qv₁刻度的实际体积流量；

ρ₁——流体“1”的密度；

ρ₂——流体“2”的密度；

ρ——转子材料的密度。

转子流量计能直接观察到流体的流动，损失压头较小，安装时在流量计的前后不需要维持一定长度的直管段，因此在实验室和工业生产上得到广泛应用，尤其是用在直径小于50mm的管道中测量流量，能适应于腐蚀性流体的测量，但它不能经受高温（一般不能过120℃）和高压（一般不能超过4～5kg/cm²），再者也不适于混浊液体的流量测量。当用它们来测量粘度较大的流体，或者在流体中混有固体颗粒时，容易使测压口堵塞或使转子卡死，结果造成测量误差或使测量工作无法进行，此时可采用其他流量计，如靶式流量计等，关于这些流量计在此不再一一叙述，如需要时，可查仪表手册。

‘肆’ 流速较低的清洁流体的流量的测量方法

各种流量计原理及分类
利用容积积分原理的流量计：（容积式）
这类流量计的测量原理和使用一个小量杯经过多次测量得到大容器内液体的容量相类似.它是通过使流体在流动过程中进入一个固定大小的空间,并推动这个空间沿流体运动方向运动到一定位置后流出.当这个过程连续进行时,统计通过的空间的数量即可得到流量.
根据这个原理工作的流量计有：椭圆齿轮流量计,腰轮（罗茨）流量计,刮板（凸轮、凹线）流量计,旋转活塞流量计,圆盘流量计.湿式流量计,皮囊流量计
利用动压能和静压能转换原理的流量计：（节流式）
在同一根密闭管道中,当流体流动流速加快,其静压能会转化为动压能.所以在同一根密闭管道中,流速越快的位置静压越低.在流体通路中设置一个节流元件,使流过节流元件的流体流速加快,则节流元件前后会形成压力不同的静压区,其压力差（差压）的平方与流量成正比,通过测量差压并加以开方则可以得到流量值
根据这个原理工作的流量计有：孔板流量计,喷嘴流量计,1/4圆喷嘴流量计,文丘利管流量计,V塞管流量计,层流流量计,堰式流量计
利用流体动压原理的流量计：
运动中的流体保持其流动的能量称动压能.流体所具有的动压能和流速相关,改变流体的运动状态时流体的动压能会转化为动压力作用于改变流体的运动状态的物体上,检测这个物体所受的力或者直接测量动压力就能得到流速,并进而获得流量值.
根据这个原理工作的流量计有：靶式流量计,挡板流量计,皮托管流量计,匀速管（阿牛巴 笛形管）流量计,动压管流量计
利用流体离心力原理的流量计：
物体在做圆周运动时会产生离心力,在物体质量和圆周半径一定的情况下,离心力的大小与物体的速度相对应,对于流体同样如此.使流体经过一段圆形弯道,并测量其对弯道内外侧的压力差,可得到流速,并进而获得流量值.
根据这个原理工作的流量计有：弯管流量计,环形管流量计
利用流体动量力矩原理的流量计：（涡轮式）
流体在遇到与流向呈一定角度的阻挡面时,其动压能会在阻挡面上形成一个和流体流动方向呈一定角度的力.将一组与流向呈一定角度的叶片固定在一个转轴上形成一个涡轮（旋翼）时,在流体作用下涡轮（旋翼）将获得一个转动力矩并发生旋转,其转速与流速基本呈比例.测定转速可得到流速,并进而获得流量值.
根据这个原理工作的流量计有：涡轮流量计,旋翼流量计
利用改变流通面积原理的流量计：（面积式）
管道中的流体在流动遇到阻档时,会在阻挡物前后形成一个压力差,这个压力差的大小与流体受到阻挡时的流通面积以及流速相关,利用这个压力差来推动一个可移动的阻挡物随流量变化而移动并改变流通面积,使阻挡物前后的压力差保持一个常数,这时阻挡物所处的位置与流速相关,由此可得到流速,并进而获得流量值.
根据这个原理工作的流量计有三种形式：
1、在锥形管道中放置浮子,浮子上升改变浮子与管道间的环形面积,是为浮子式转子流量计；
2、在直管中设一孔板,孔板中心放置一锥形浮子,浮子上升时改变浮子与孔板间的环形面积,是为冲塞式（锥形浮子形如塞子）转子流量计；
3、浮子为一活塞,在流体推动下克服活塞另一端的弹簧力移动的同时,改变管道（活塞套）一侧缺口的流通面积,是为活塞流量计.

‘伍’ 流量计的使用问题

使用中如孔板流量计管道前后不同心，测量使用时就会一直有流量输出，导致测量不准确，重新配管才能正常运行。
假如如果孔板流量计被安装于管道的高点位置，测量管中就会聚集一些气泡，导致测量误差。宏沛仪表为了正常运行便要改位置。首次使用时应加上截止阀门，以防止打开装置之后其零点校正会出现的误差。

‘陆’ 流量计主要有哪几种分类测量原理分别是什么

目前流量测量的方法很多， 测量原理和流量传感器（或称流量计）也各不相同。

一、差压式流量计的基本构成和原理：
差压式流量传感器又称节流式流量传感器， 主要由节流装置和差压传感器 (或差压变送器)组成。 它是利用管路内的节流装置， 将管道中流体的瞬时流量转换成节流装置前后的压力差， 然后用差压传感器将差压信号转换成电信号， 或直接用差压变送器把差压信号转换为与流量对应的标准电流信号或电压信号， 以供测量、 显示、 记录或控制。
节流装置的作用是把被测流体的流量转换成压差信号。 当被测流体流过节流元件时，流体受到局部阻力， 在节流元件前后产生压力差， 就像电流流过电阻元件产生电压差那样。
二、 容积式流量计又称排量流量计(positive displacement flowmeter), 简称PD流量计或PDF, 在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分, 根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。PD流量计一般不具有时间基准, 为得到瞬时流量值需要另外附加测量时间的装置。
容积式流量计的分类： 1. 椭圆齿轮流量计 2. 腰轮流量计(又称罗茨流量计)
3. 活塞式式流量计活塞受被测介质推动在气缸中往复运动, 每往复一次送出一定量介质, 主要用于测量较低粘度的油类, 可以测量很小的流量。 4. 刮板式流量计在它的偏心转子上安装有刮板, 在转子旋转时由刮板与外壳间构成固定容积将介质送出流量计,再根据转子的转数确定总量。
三、 速度流量计——叶轮式流量计
通过叶轮盒的分配作用，将多束水流从叶轮盒的进水口切向冲击叶轮使之旋转，然后通过齿轮减速机构连续记录叶轮的转数，从而记录流经水表的累积流量。
四、振动式流量计
根据流体受阻后产生振动漩涡的原理制成的流量传感器，又称漩涡式流量计（俗称涡接流量计）。流体在流动过程中遇到某种阻碍后在它的下游会产生一系列自激振荡的漩涡，测量流量漩涡的振动频率就可推算出流量值。该进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响。
五、 电磁式流量计
流量传感器是把流过管道内的导电液体的体积流量转换为线性电信号。其转换原理就是着名的法拉第电磁感应定律，即导体通过磁场，切割电磁线，产生电动势。
六、质量流量计
科里奥利流量计 ：利用振动流体管产生与质量流量相应的偏转来进行测量。科里奥利流量计可用于液体、浆体、气体或蒸汽的质量流量的测量。精确度高。但要对管道壁进行定期的维护，防止腐蚀。

‘柒’ 流体测量的基本原理和方法。

流量测量方法
名词与术语
 瞬时流量：单位时间内流过管道横截面的流体量（m3/h、t/h）。
 累计流量：在一段时间内流过管道横截面的流体总量（m3、t）。
 流量计：用于测量管道中流量的计量器具称为流量计。
主要的质量指标
 流量范围：最大与最小可测范围，该范围内误差不超过容许值。
 量程和量程比：量程是最大流量与最小流量之差；量程比是最大流量与最小流量之比，又称范围度。
测量误差
基本误差：

准确度：流量计示值接近被测流量真值的能力，称为流量计的准确度。
准确度等级有：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0级。
 重复性：流量计在同一工作条件下，多次重复测量，其示值一致性的程度，反映仪表随机性误差的大小。
按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;
按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和流量计。
按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。

流量计简介

流量测量方法和仪表的种类繁多。工业用的流量仪表种类达100多种。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。

本文按照目前最流行、最广泛的分类法,分别介绍各种流量计的原理、特点、应用概况及国内外的发展情况。

序号 流量计种类 全球产量
百分比
1 差压式流量计（孔板、文丘里） 45～55％
2 浮子流量计（又称玻璃转子流量计） 13～16％
3 容积式流量计（椭圆、腰轮、螺旋） 12～14％
4 涡轮流量计 9～11％
5 电磁流量计 5～6％
6 流体振荡流量计（涡街、旋进） 2.2～3％
7 超声流量计（时差式、多普勒） 1.6～2.2％
8 热式流量计 2～2.5％
9 科里奥利质量流量计 0.9～1.2％
10 其他流量计（插入式流量计 1.6～2.2％

1.1差压式流量计
差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。
差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。
二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。
差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。
检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。
所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。
非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。
差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是最重要的一类流量计。
优点:
(1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;
(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;
(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。
缺点:
(1)测量精度普遍偏低;
(2)范围度窄,一般仅3:1~4:1;
(3)现场安装条件要求高;
(4)压损大(指孔板、喷嘴等)。
应用概况:
差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用,如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面:从几mm到几m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的1/4~1/3。
1.2 浮子流量计
浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。
浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围最宽广的一类流量计,特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。
80年代中期,日本、西欧、美国的销售金额占流量仪表的15%~20%。我国产量1990年估计在12~14万台,其中95%以上为玻璃锥管浮子流量计。
特点:
(1)玻璃锥管浮子流量计结构简单,使用方便,缺点是耐压力低,有玻璃管易碎的较大风险;
(2)适用于小管径和低流速;
(3)压力损失较低。
1.3容积式流量计
原理
结构 容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。

特点 (1)计量精度高;
(2)安装管道条件对计量精度没有影响;
(3)可用于高粘度液体的测量;
(4)范围度宽;
(5)直读式仪表无需外部能源可直接获得累计,总量,清晰明了,操作简便。
缺点:
(1)结果复杂,体积庞大;
(2)被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大;
(3)不适用于高、低温场合;
(4)大部分仪表只适用于洁净单相流体;
(5)产生噪声及振动。

应用 容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计并列为三类使用量最大的流量计,常应用于昂贵介质(油品、天然气等)的总量测量。
工业发达国家近年PD流量计(不包括家用煤气表和家用水表)的销售金额占流量仪表的13%~23%;我国约占20%,1990年产量(不包括家用煤气表)估计为34万台,其中椭圆齿轮式和腰轮式分别约占70%和20%。

优点:
应用概况:
1.4 涡轮流量计
涡轮流量计,是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而且推导出流量或总量的仪表。
一般它由传感器和显示仪两部分组成,也可做成整体式。
涡轮流量计和容积式流量计、科里奥利质量流量计称为流量计中三类重复性、精度最佳的产品,作为十大类型流量计之一,其产品已发展为多品种、多系列批量生产的规模。
优点:
(1)高精度,在所有流量计中,属于最精确的流量计;
(2)重复性好;
(3)元零点漂移,抗干扰能力好;
(4)范围度宽;
(5)结构紧凑。
缺点:
(1)不能长期保持校准特性;
(2)流体物性对流量特性有较大影响。
应用概况:
涡轮流量计在以下一些测量对象获得广泛应用:石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体统在欧洲和美国,涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的天然计量仪表,仅荷兰在天然气管线上就采用了2600多台各种尺寸,压力从0.8~6.5MPa的气体涡轮流量计,它们已成为优良的天然气计量仪表。
1.5电磁流量计
电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。
电磁流量计有一系列优良特性,可以解决其它流量计不易应用的问题,如脏污流、腐蚀流的测量。
70、80年代电磁流量在技术上有重大突破,使它成为应用广泛的一类流量计,在流量仪表中其使用量百分数不断上升。
优点:
(1)测量通道是段光滑直管,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等;
(2)不产生流量检测所造成的压力损失,节能效果好;
(3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响;
(4)流量范围大,口径范围宽;
(5)可应用腐蚀性流体。
缺点:
(1)不能测量电导率很低的液体,如石油制品;
(2)不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体;
(3)不能用于较高温度。
应用概况:
电磁流量计应用领域广泛,大口径仪表较多应用于给排水工程;中小口径常用于高要求或难测场合,如钢铁工业高炉风口冷却水控制,造纸工业测量纸浆液和黑液,化学工业的强腐蚀液,有色冶金工业的矿浆;小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。
1.6 涡街流量计
涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体,流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交错排列的游涡的仪表。
涡街流量计按频率检出方式可分为:应力式、应变式、电容式、热敏式、振动体式、光电式及超声式等。
涡街流量计是属于最年轻的一类流量计,但其发展迅速,目前已成为通用的一类流量计。
优点:
(1)结构简单牢固;
(2)适用流体种类多;
(3)精度较高;
(4)范围度宽;
(5)压损小。
缺点:
(1)不适用于低雷诺数测量;
(2)需较长直管段;
(3)仪表系数较低(与涡轮流量计相比);
(4)仪表在脉动流、多相流中尚缺乏应用经验。
1.7 超声流量计
超声流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。
根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。
超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。
优点:
(1)可做非接触式测量;
(2)为无流动阻挠测量,无压力损失;
(3)可测量非导电性液体,对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。
缺点:
(1)传播时间法只能用于清洁液体和气体;而多普勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体;
(2)多普勒法测量精度不高。
应用概况:
(1)传播时间法应用于清洁、单相液体和气体。典型应用有工厂排放液、:怪液、液化天然气等;
(2)气体应用方面在高压天然气领域已有使用良好的经验;
(3)多普勒法适用于异相含量不太高的双相流体,例如:未处理污水、工厂排放液、脏流程液;通常不适用于非常清洁的液体。
1.8 科里奥利质量流量计
科里奥利质量流量计(以下简称CMF)是利用流体在振动管中流动时,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。
我国CMF的应用起步较晚,近年已有几家制造厂(如太行仪表厂)自行开发供应市场;还有几家制造厂组建合资企业或引用国外技术生产系列仪表。
1.9明渠流量计
与前述几种不同,它是在非满管状敞开渠道测量自由表面自然流的流量仪表。
非满管态流动的水路称作明渠,测量明渠中水流流量的称作明渠流量计(open channel flowmeter)。
明渠流量计除圆形外,还有U字形、梯形、矩形等多种形状。
明渠流量计应用场所有城市供水引水渠;火电厂引水和排水渠、污水治理流入和排放渠;工矿企业水排放以及水利工程和农业灌溉用渠道。有人估计1995台,约占流量仪表整体的1.6%,但是国内应用尚无估计数据。
2 新工作原理流量仪表的研究和开发
2.1 静电流量计(electrostatic flowmeter)
日本东京技术学院研制适用于石油输送管线低导电液体流量测量的静电流量计。
静电流量计的金属测量管绝缘地与管系连接,测量电容器上静电荷便可知道测量管内的电荷。他们分别作了内径4~8mm铜、不锈钢等金属和塑料测量管仪表的实流试验,试验表明流量与电荷之间接近于线性。
2.2 复合效应流量仪表(combined effects meter)
该仪表的工作原理是基于流体的动量和压力作用于仪表腔体产生的变形,测量复合效应的变形求取流量。本仪表由美国GMI工程和管理学院开发,已申请两项专利。
2.3 转速表式流量传感器(tachmetric flowrate sensor)
它是由俄罗斯科学工程中心工业仪表公司开发，是基于悬浮效应理论研制的。该仪表已在若干现场成功的应用(例如在核电站安装2000余台测量热水流量，连续使用8年),且还在改进以扩大应用领域。
3 几种流量仪表应用和发展动向
3.1 科里奥利质量流量计(CMF)
国外CMF已发展30余系列，各系列开发在技术上着眼点在于:流量检测测量管结构上设计创新;提高仪表零点稳定性和精确度等性能;增加测量管挠度,提高灵敏度;改善测量管应力分布,降低疲劳损坏,加强抗振动干扰能力等。
3.2 电磁流量计(EMF)
EMF从50年代初进入工业应用以来,使用领域日益扩展,80年代后期起在各国流量仪表销售金额中已占16%~20%。
我国近年发展迅速,1994年销售估计为6500~7500台。国内已生产最大口径为2~6m的ENF,并有实流校验口径3m的设备能力。
3.3 涡街流量计(USF)
USF在60年代后期进入工业应用,80年代后期起在各国流量仪表销售金额中已占4%~6%。1992年世界范围估计销售量为3.54.8万台,同期国内产品估计在8000~9000台。
4 结论
由上述可知,流量计发展到今天虽然已日趋成熟,但其种类仍然极其繁多,至今尚无一种对于任何场合都适用的流量计。
每种流量计都有其适用范围,也都有局限性。这就要求我们:
(1)在选择仪表时,一定要熟悉仪表和被测对象两方面的情况,并要兼顾考虑其它因素,这样测量才会准确;
(2)努力研制新型仪表,使其在现有的基础上更加完善。

流量相关的物性参数
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。我们对这些物性参数只作基本概念及一些简单计算式的介绍，详细数据资料需到有关手册去查询。
1．流体的密度
流体的密度由下式定义

ρ—流体密度，kg/m3；
m—流体的质量，kg；
V—流体的体积，m3。
（1） 液体的密度
压力不变时，液体密度计算式为：

ρ—温度t时液体的密度，kg/m3；
ρ20—20℃时液体的密度，kg/m3；
μ—液体的体积膨胀系数，1/℃；
t—液体的温度，℃。
温度不变时，液体密度计算式为：

ρ1—压力P1时液体的密度，kg/m3；
ρ0—压力P0时液体的密度，；kg/m3；
β—液体的体积压缩系数1/Mpa；
P0、P1——液体的压力，Mpa。
通常压力的变化对液体密度的影响很小，在5Mpa以下可以忽略不计，但是对于碳氢化合物，即使在较低压力下，亦应进行压力修正。
（2） 气体的密度
工作状态下干气体的密度计算式为：

ρ—工作状态下干气体的密度，kg/m3；
ρn—标准状态下（293.15k，101.325kPa）干气体的密度，kg/m3；
p—工作状态下气体的绝对压力，kPa；
pn—标准状态下绝对压力，101.325kPa；
T—工作状态下气体的绝对温度，K；
Tn—标准状态下绝对温度，293.15K；
Zn—标准状态下气体的压缩系数；
Z—工作状态下气体的压缩系数。
2．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。流体粘性的大小用粘度来度量。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。表征流体粘度常用有如下二种：
（1）动力粘度

η——流体动力粘度，Pa•s；
τ—单位面积上的内摩擦力，Pa；
—速度梯度，1/s；
u —流体流速，m/s；
h —两流体层间距离，m。
（3）运动粘度 流体的动力粘度与其密度的比值称为运动粘度。

v——运动粘度m2/s 。
3．热膨胀率
热膨胀率是指流体温度变化1ºC时其体积的相对变化率，即：

β—流体的热膨胀率，1/℃；
V —流体原有体积，m3；
∆V—流体因温度变化膨胀的体积，m3；
∆T—流体温度变化值，℃。
4．压缩系数
压缩系数是指当流体温度不变，所受压力变化时，其体积的变化率，即：

k—流体的压缩系数，1/Pa；
∆V—压力为p时的流体体积m3；
∆p—压力增加∆p时流体体积的变化量，m3。
5．雷诺数
雷诺数是一个表征流体惯性力与粘性力之比的无量纲量，其定义为：

V—流体的平均速度，m/s；
L—流速的特征长度，如在圆管中取管内径值，m；
ν—流体的运动粘度，m2/s。
雷诺数的大小可以判断流动的状态，一般管道雷诺数Re＜2300为层流状态，Re＝2000～4000为过渡状态，Re＞4000为湍流（紊流）状态。

希望能用上。

‘捌’ 微型流量计怎么安装及使用

安装与使用：
⑴
流量计安装前，表前管道应仔细清除杂物，只有当流量计接至管道时，才能去除流量计进出口上的封塞，以防止杂物进入；
⑵
壳体上箭头方向应与液体流动方向一致；
⑶
流量计前应安装过滤器，以防止流量计应杂物轧住而堵塞，过滤器应定期清洗；
⑷
流量计应安装在泵的输出端；为便于清洗，应设置旁路或截止阀；
⑸
流量计使用时应使表内充满液体；不应混有气体，否则安装气体分离器；
⑹
流量计周围不应有影响仪表工作的强磁场存在；
⑺
管道中流量不应急剧增加或减少，避免管道振动、水力冲击和压力急剧波动等现象；
⑻
压力损失与液体流量的平方成正比，液体粘度增加，压力损失也增大；
⑼
理论上介质粘度的变化不会影响测量精度，但测量室内壁与转子间的间隙所产生的泄漏量受液体粘度影响而变化，在小流量（小于10%满量程时）液体粘度越小，测量误差越大。
⑽
仪表流量系数K1是出厂时用柴油在室温下标定得出，即K=P/L，P为脉冲数，L为容量升。该值标注在铭牌上，并已设定在流量积算仪中（建议选用我公司配套积算仪）；
⑾
由于实际使用介质的温度、成份、粘度等与标定介质的不同，这可能会导致测量误差。对于远传式，可以通过修改积算仪中的流量系数K1进行修正：
K1新=K1旧
除以
实际测量值
再乘
仪表显示值
其中：实际测量值----用户通过某种方法（如标准容器）得到的真实值；
仪表显示值----以上真实值的介质流过流量计，流量计所显示的值。

‘玖’ 怎么测水的流速，用什么工具。怎么计算水的流量。

测量水的流速，要用专门的流速仪（转子流量器），流速乘以截面积就是水的流量。

转子流量计是根据节流原理测量流体流量的，但是它是改变流体的流通面积来保持转子上下的差压恒定，故又称为变流通面积恒差压流量计，也称为浮子流量计。转子流量计是工业上和实验室最常用的一种流量计。它具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点。

转子流量计适用于测量通过管道直 径D<150mm的小流量，也可以测量腐蚀性介质的流量。使用时流量计一般安装在垂直走向的管段上，流体介质自下而上地通过转子流量计，经特殊设计的转子流量计可以水平安装或上进底出垂直安装。

(9)管道流量表测量的使用方法扩展阅读：

转子流量计的工作原理：

转子流量计由两个部件组成，转子流量计一件是从下向上逐渐扩大的锥形管；转子流量计另一件是置于锥形管中且可以沿管的中心线上下自由移动的转子。

转子流量计当测量流体的流量时，被测流体从锥形管下端流入，流体的流动冲击着转子，并对它产生一个作用力（这个力的大小随流量大小而变化），当流量足够大时，所产生的作用力将转子托起，并使之升高。

同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的环形断面，这时作用在转子上的力有三个:流体对转子的动压力、转子在流体中的浮力和转子自身的重力。 流量计垂直安装时，转子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子上的三个力都沿平行于管轴的方向。

当这三个力达到平衡时，转子就平稳地浮在锥管内某一位置上。对于给定的转子流量计，转子大小和形状己经确定，因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流体对浮子的动压力是随来流流速的大小而变化的。

因此当来流流速变大或变小时，转子将作向上或向下的移动，相应位置的流动截面积也发生变化，直到流速变成平衡时对应的速度，转子就在新的位置上稳定。对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中的位置与流体流经锥管的流量的大小成一一对应关系。

为了使转子在在锥形管的中心线上下移动时不碰到管壁，通常采用两种方法：

1、在转子中心装有一根导向芯棒，以保持转子在锥形管的中心线作上下运动。

2、在转子圆盘边缘开有一道道斜槽，当流体自下而上流过转子时，一面绕过转子，同时又穿过斜槽产生一反推力，使转子绕中心线不停地旋转，就可保持转子在工作时不致碰到管壁。转子流量计的转子材料可用不锈钢、铝、青铜等制成。

‘拾’ 在大直径管道中测量流量,有哪些要求和方法

能够满足以上所有条件的方法极少,现介绍一些国内外正在研究,并有希望得到满意解决的测量方法: 以标记为基础的测量方法 a.以各种示踪物注入法(放射性或无放射性)测量其传输时间或稀释程度(I 502975),其中稀释法不能用于连续测量。 b.以外加磁场或以其它方法使被测流体中形成某种特殊标记,再测其传输时间(如核磁共振法)。 c.利用原来存在于流体中某种特殊信息的随机扰动(如压力、温度‘电导率、电容等的瞬时脉动)用相关法测其传输时间以求出流量。此法国内已有样机,测量准确度约士3%一士5%。 分流或溯量截面平均流速点流速的方法 分流式流量计可以用小尺寸的流量计测量大管道流量,能够大大节约投资,流量计可以是涡轮,水表或转子流量计等现有仪表型式,其工作原理是使主管流量Q与通过分流计量计的流量q之比为一常数,即Q=......(本文共计1页) 如何获取本文>>