化工测量仪表课件流量.ppt

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1、中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第三篇第三篇 流量测量流量测量概概 述述第一章第一章 容积式流量计容积式流量计第二章第二章 节流式流量计节流式流量计第三章第三章 动压式流量计动压式流量计第四章第四章 变面积式流量计变面积式流量计第五章第五章 流体振动式流量计流体振动式流量计第六章第六章 其它流量计其它流量计第七章第七章 质量流量计质量流量计本本 篇篇 小小 结结10/27/20221中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院概概 述述流量流量流经管道（或设备）某一截面的流体数量。流经管道（或设备）某一截面的流体数量。一、瞬时流量一、瞬时流量

2、1.1.体积流量体积流量 单位时间流过某一有效截面的流体体积。单位时间流过某一有效截面的流体体积。qv=uA 2.2.质量流量质量流量 单位时间流经某一有效截面的流体质量。单位时间流经某一有效截面的流体质量。qm=qv=uAm3/h、L/ht/h、kg/h二、累积流量二、累积流量(总量总量)m3、L、t、kg返回返回下一页下一页单位时间内流经某一有效截面的流体数量。单位时间内流经某一有效截面的流体数量。某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。10/27/20222中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院按测量原理分类方法如图按测量

3、原理分类方法如图3-0-13-0-1、2 2所示。所示。返回上一页 下一页10/27/20223中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院三、气体体积流量计量三、气体体积流量计量三、气体体积流量计量三、气体体积流量计量物理标准状态：物理标准状态：0，工业标准状态：工业标准状态：20，qv00=qv2020由理想气体定律：由理想气体定律：qv0=qv20上一页返回10/27/20224中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院（1）流速的分类 低流速:小于1m/s 普通流速:25m/s 高流速:大于10m/s（2）管道的分类 小管径:450mm 中管径

4、:50150mm 大管径:150mm以上（3）流量的分类 微流量:小于60l/h 小流量:60l/h20m3/h 一般流量:20100m3/h 大流量:100m3/h以上10/27/20225中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第一章第一章 容积式流量计容积式流量计返回第一节第一节 测量原理测量原理第二节第二节 容积式流量计的特容积式流量计的特性性第三节第三节 容积式流量计的容积式流量计的 选型、安装、使用选型、安装、使用 精度高（比速度式），主要用作计量精度高（比速度式），主要用作计量10/27/20226中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管

5、道学院 容积式流量计主要用来测量不含固体杂质的液体，如油类、冷凝液、树脂和液态食品等粘稠流体的流量对于高粘度介质的流量，其他流量计很难测量，而容积式流量计却能精确测量，精度可达0.2%。常用的容积式流量计有椭圆齿轮流量计、腰轮（罗茨）流量计、活塞式流量计、刮板式流量计、圆盘式流量计、湿式气体流量计及皮囊式流量计可用来测量气体流量。10/27/20227中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第一节第一节 测量原理测量原理 经测量元件将流体连续不断地分割成经测量元件将流体连续不断地分割成固定体积的单元流固定体积的单元流体体，根据测量元件的动作次数得到总量。即，根据测量元件

6、的动作次数得到总量。即容积分界法容积分界法。V V0 0 固定体积固定体积;N N 测量元件的转数测量元件的转数;k k 与流量计结构有关的系数。与流量计结构有关的系数。返回转子式容积流量计转子式容积流量计刮板式容积流量计刮板式容积流量计活塞式容积流量计活塞式容积流量计其他：膜式、湿式其他：膜式、湿式10/27/20228中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院返回一、转子式容积流量计一、转子式容积流量计(根据转子的不根据转子的不同同)返回1、椭圆齿轮流量计（用在小管径）、椭圆齿轮流量计（用在小管径）椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计下一页 适合中、小流量测量，测量范围为适合

7、中、小流量测量，测量范围为3 3l540 M3/h,口径口径为为1010250mm250mm。可测液体，可测液体，准确度准确度 。图图a位置，位置，P1 P2，A为主动轮，为主动轮，B为从动轮；为从动轮；图图b位置，位置，A、B均为主动轮；均为主动轮；图图c位置，位置，B为主动轮，为主动轮，A为从动轮；为从动轮；10/27/20229中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院 允许微小颗粒通过，测量范围允许微小颗粒通过，测量范围2500 m3h；口径为；口径为16500mm。可测液体或气体。可测液体或气体。体积大、笨重，维修不便，压损较大，运行中有震动。体积大、笨重，维修

8、不便，压损较大，运行中有震动。返回上一页 下一页准确度可达准确度可达 ，可作为标准流量计。，可作为标准流量计。2 2、腰轮流量计（中、大管径）、腰轮流量计（中、大管径）、腰轮流量计（中、大管径）、腰轮流量计（中、大管径）10/27/202210中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院3 3 3 3、双转子流量计、双转子流量计、双转子流量计、双转子流量计返回上一页 在压差作用下，三齿转子与四齿转子产生旋转运动，被在压差作用下，三齿转子与四齿转子产生旋转运动，被测流体被分割成测流体被分割成“螺旋状液块螺旋状液块”体积，随转子转动经计数体积，随转子转动经计数后排出计量室。后排

9、出计量室。因为安装于两转子轴上齿轮的啮合转动使转子之间始终因为安装于两转子轴上齿轮的啮合转动使转子之间始终保持适当间隙，则转子能平稳同步转动。保持适当间隙，则转子能平稳同步转动。适适用用:-29232、动动力力粘粘度度1000mPaS的的大大流流量量（142000M3/h，口口径径40400mm，一一般般在在80口口径径、40M3/h以以上上使用）使用）液体计量，准确度为、级。液体计量，准确度为、级。下一页10/27/202211中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院4 4 4 4、螺杆流量计、螺杆流量计、螺杆流量计、螺杆流量计适用液体计量。动力粘度适用液体计量。动力

10、粘度200200mPaS、250 250 M3/h流量范流量范围，口径围，口径4040150mm150mm，准确度为、级。，准确度为、级。返回上一页10/27/202212中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院二、刮板式容积流量计二、刮板式容积流量计(比转子式精度高比转子式精度高)东北管线东北管线返回1 1、凸轮式刮板流量计、凸轮式刮板流量计（长输管线原油）下一页10/27/202213中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院2 2 2 2、凹线式刮板流量计、凹线式刮板流量计、凹线式刮板流量计、凹线式刮板流量计返回3 3、弹性刮板流量计、弹性刮

11、板流量计上一页10/27/202214中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院三、活塞式容积流量计三、活塞式容积流量计（长输管线上没有）（长输管线上没有）返回10/27/202215中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第三节第三节 流量计的选型、流量计的选型、安装和使用安装和使用返回流量计的选型流量计的选型流量计的安装和使用流量计的安装和使用10/27/202216中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院一、流量计的选型一、流量计的选型返回一般一般 qcom=50 80%qmax 1.根据被测介质的性质根据被测介质的性

12、质(气、液体，腐蚀性、粘度等）和气、液体，腐蚀性、粘度等）和工作条件（温度、压力等）选择流量计的材质和类型；工作条件（温度、压力等）选择流量计的材质和类型；对于原油、高温水或化学液体，一般用不锈钢材质；原油的石油产品用对于原油、高温水或化学液体，一般用不锈钢材质；原油的石油产品用铸钢、铸铁；轻微腐蚀的介质采用铜合金。铸钢、铸铁；轻微腐蚀的介质采用铜合金。500平方平方mm/s 运动粘度运动粘度 米平方秒、毫米平方秒米平方秒、毫米平方秒 动力粘度动力粘度 帕斯卡每秒、毫帕每秒帕斯卡每秒、毫帕每秒低于一定黏度，测量不准确。低于一定黏度，测量不准确。2.流量范围的选择流量范围的选择 根据被测流量大小

13、（不是按管径）根据被测流量大小（不是按管径）,选择流量计的测量范围和量程比选择流量计的测量范围和量程比;10/27/202217中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院3.3.压力和温度压力和温度压力和温度压力和温度温度升高，若超过使用温度，热膨胀，卡死温度升高，若超过使用温度，热膨胀，卡死温度升高，若超过使用温度，热膨胀，卡死温度升高，若超过使用温度，热膨胀，卡死 实测最大流量为上限流量的实测最大流量为上限流量的80，留有余量，延长仪表的使，留有余量，延长仪表的使用寿命。用寿命。基本产品（不是耐高温的）一般基本产品（不是耐高温的）一般120，。，。厂家会根据使用材料的

14、不同给出使用温度。厂家会根据使用材料的不同给出使用温度。10/27/202218中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院二、容积式流量计的安装和使用二、容积式流量计的安装和使用返回1.可水平或垂直（大口径不宜）安装，要设旁路；可水平或垂直（大口径不宜）安装，要设旁路；2.流量计前须加装过滤器流量计前须加装过滤器，不需直管段不需直管段;3.扫除介质中杂质，要求单相介质；扫除介质中杂质，要求单相介质；4.过滤器底部有排污阀，定期打开排污过滤器底部有排污阀，定期打开排污。3.气液两相流体，入口前应安装消气器进行气液分离气液两相流体，入口前应安装消气器进行气液分离；4.介质为液

15、体，加装消气器；气体，加水吸收器。介质为液体，加装消气器；气体，加水吸收器。4.注意流向正确注意流向正确；5.安装之前，管线应清扫。（安装之前，管线应清扫。（新安装的和维修以后的管线新安装的和维修以后的管线）因为容积式流量计要求介质清洁，有杂质易卡死，尤其因为容积式流量计要求介质清洁，有杂质易卡死，尤其是转子式的。是转子式的。蒸汽扫线时，严禁经过表体。蒸汽扫线时，严禁经过表体。10/27/202219中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院容积式流量计一般都是体积比较大，比较笨重，安装在水平容积式流量计一般都是体积比较大，比较笨重，安装在水平管线上。管线上。过滤器、集气

16、器，安装在流量计的上游。过滤器、集气器，安装在流量计的上游。检修时打开旁路，生产不停。但走旁路时流量不能测了，现在很多检修时打开旁路，生产不停。但走旁路时流量不能测了，现在很多用计量撬，几路并联，不影响测量。用计量撬，几路并联，不影响测量。10/27/202220中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院少数口径较小的也允许安装少数口径较小的也允许安装少数口径较小的也允许安装少数口径较小的也允许安装在垂直管线上，在垂直管线上，在垂直管线上，在垂直管线上，流向从下往上，流向从下往上，流向从下往上，流向从下往上，且安装在旁路管，且安装在旁路管，且安装在旁路管，且安装在旁路管，

17、防止主管道上杂质进入流量防止主管道上杂质进入流量防止主管道上杂质进入流量防止主管道上杂质进入流量计。计。计。计。10/27/202221中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院6.定期维护，如过滤器的情况定期维护，如过滤器的情况 由于介质的不同，可能定期清洗前发生堵塞。由于介质的不同，可能定期清洗前发生堵塞。采取的方法：在过滤器前后安装两个压力表，当前后差压超过一定采取的方法：在过滤器前后安装两个压力表，当前后差压超过一定值时，判断是否需清洗。值时，判断是否需清洗。或者安装差压计，直接测差压或者安装差压计，直接测差压.差压正常时不会很大，在过滤器堵死时，前后差压很大，差

18、压正常时不会很大，在过滤器堵死时，前后差压很大，则差压计超量程了，因此用差压计按理说和安装两个压力表则差压计超量程了，因此用差压计按理说和安装两个压力表同原理，但实际不保险。同原理，但实际不保险。10/27/202222中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第二章第二章 节流式流量计节流式流量计返回概述概述第一节第一节 测量原理测量原理第二节第二节 标准节流装置标准节流装置10/27/202223中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院概概 述述返回一、组成一、组成1.节流装置节流装置 （节流元件、取压装置）（节流元件、取压装置）2.引压管路引

19、压管路q PP差压计差压计3.差压计（差压变送器）差压计（差压变送器）测得测得P二、流量计设计标准二、流量计设计标准原用标准：原用标准：GB2624 81现用标准：现用标准：GB/T2624 93流量测量节流装置的设计安装和使用流量测量节流装置的设计安装和使用 国家仪器仪表工业总局上海自动化仪表研究所国家仪器仪表工业总局上海自动化仪表研究所10/27/202224中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第一节第一节 测量原理测量原理测量原理测量原理 流量方程流量方程返回10/27/202225中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院一、测量原理一

20、、测量原理返回动压能（流速）与静压能（压动压能（流速）与静压能（压力）转换的原理。力）转换的原理。流体流经节流元件将流体流经节流元件将q P，通过测量，通过测量P来进行流量测量。来进行流量测量。流体流经节流元件压力变化流体流经节流元件压力变化10/27/202226中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院D 管道直径；管道直径；d 节流元件开孔直径。节流元件开孔直径。据质量流量的定义，令据质量流量的定义，令 二、流量方程二、流量方程下一页返回对理想流体，由能量守恒方程：对理想流体，由能量守恒方程：根据流体连续性方程可得根据流体连续性方程可得（3-2-7）1.1.不可压缩

21、流体不可压缩流体（一）（一）理论方程理论方程10/27/202227中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院能量守恒（能量守恒（伯努力）方程：伯努力）方程：等熵指数。等熵指数。2.2.2.2.可压缩流体可压缩流体可压缩流体可压缩流体下一页上一页返回经整理得：经整理得：（3-2-12）（3-2-15）流体密度与压力的关系：流体密度与压力的关系：可膨胀性系数可膨胀性系数1 1 节流元节流元件前流体密度。件前流体密度。10/27/202228中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院（二）（二）（二）（二）实际流量公式实际流量公式实际流量公式实际流量公式

22、引入引入C值修正实际流量与理论流量的差异，则流量公式为：值修正实际流量与理论流量的差异，则流量公式为：下一页上一页返回C流出系数流出系数。无量纲数，由实验方法按下式得到：。无量纲数，由实验方法按下式得到：雷诺数雷诺数Red 临界值临界值Rek，C趋于常数。趋于常数。Rek 测量时必须保证流量计工作在大于测量时必须保证流量计工作在大于Rek的区域。的区域。1.1.实际流量公式实际流量公式1 1 节流元件前的流体密度节流元件前的流体密度流出系数流出系数不同节流元件和不同取压方式其不同节流元件和不同取压方式其C C值不同值不同。10/27/202229中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院

23、中国石油管道学院同理可得体积流量实用公式：同理可得体积流量实用公式：2.2.实用流量公式实用流量公式实用流量公式实用流量公式上一页返回实际工程应用时，将流量公式采用下列形式：实际工程应用时，将流量公式采用下列形式：kg/hd mm;P Pa;1 1 kg/m3(3-2-25a)(3-2-26a)流量系数流量系数m3/h10/27/202230中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第二节第二节 标准节流装置标准节流装置 标准节流元件标准节流元件取压方式取压方式标准节流装置的管道、标准节流装置的管道、安装和使用条件安装和使用条件压力损失压力损失返回10/27/202231

24、中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院一、标准节流元件一、标准节流元件1、孔板孔板2、喷嘴喷嘴3、文丘里管文丘里管返回标准节流装置：标准节流装置：按标准条件和数据设计、加工、按标准条件和数据设计、加工、制造和制造和安装的节流装置，无需进行标定，可直接用于流量测量，安装的节流装置，无需进行标定，可直接用于流量测量，其误差不会超出规定的流量不确定度。其误差不会超出规定的流量不确定度。标准节流装置包括标准节流装置包括节流元件和取压装置节流元件和取压装置。10/27/202232中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院返回孔板孔板10/27/20223

25、3中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院ISA 1932喷嘴喷嘴下一页返回10/27/202234中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院长径喷嘴长径喷嘴上一页返回10/27/202235中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院文丘里管文丘里管下一页返回 上、下游取压口应做成单独管壁取压口形式，由均压环上、下游取压口应做成单独管壁取压口形式，由均压环将几个取压口连接起来。将几个取压口连接起来。10/27/202236中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院文丘里喷嘴文丘里喷嘴上一页返回 上游取压位

26、置必须是角接取压，下游的喉部取压，由上游取压位置必须是角接取压，下游的喉部取压，由引到均压环的至少四个单独钻孔取压口组成。引到均压环的至少四个单独钻孔取压口组成。10/27/202237中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院1.角接取压角接取压紧贴节流元件前后端面取压。紧贴节流元件前后端面取压。适用于适用于孔板、孔板、ISA1932喷嘴喷嘴。2.法兰取压法兰取压（1）环室：用于）环室：用于400mm以下以下 管径管径（2）单独钻孔：）单独钻孔：距离孔板前后端面各距离孔板前后端面各1吋处取压。吋处取压。3.D-D/2取压取压（径距取压）（径距取压）距离节流元件前端面各距

27、离节流元件前端面各D和和D/2处取压。处取压。返回适用于适用于孔板、长径喷嘴孔板、长径喷嘴。二、取压方式二、取压方式仅适用于仅适用于孔板孔板。10/27/202238中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院角接取压角接取压返回10/27/202239中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院法兰取压法兰取压返回下一页10/27/202240中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院（1）孔板采用）孔板采用角接取压，法兰取压，角接取压，法兰取压，D-D/2取压取压三种方式。三种方式。（2）ISA 1932喷嘴和文丘里喷嘴上游采用

28、角接取压，下游喷嘴和文丘里喷嘴上游采用角接取压，下游则各有不同；长径喷嘴采用则各有不同；长径喷嘴采用D-D/2取压。取压。（3）文丘里管的取压方式另有规定。）文丘里管的取压方式另有规定。返回 各种取压方式，水平管路各种取压方式，水平管路取压位置均如图取压位置均如图3-2-53所示所示。归纳归纳上一页10/27/202241中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院可测可压缩或不可压缩流体；流体须是可测可压缩或不可压缩流体；流体须是牛顿牛顿、单相流体单相流体。安装示意图安装示意图（1）直管段长度。经验数据，前）直管段长度。经验数据，前8后后5（表表3-2-3、4）（2）管束

29、式流动调整器（）管束式流动调整器（图图3-2-19）三、标准节流装置的管道、安装和使用条件三、标准节流装置的管道、安装和使用条件返回1.1.对流体和流动状态的要求对流体和流动状态的要求2.管道条件管道条件保证管内流体达到保证管内流体达到紊流紊流状态。状态。流体要流体要充满管道充满管道；不适合脉动流测量；对可压缩流体，；不适合脉动流测量；对可压缩流体，节流元件前后压力比应满足节流元件前后压力比应满足 。10/27/202242中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院安装示意图安装示意图返回下一页10/27/202243中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石

30、油管道学院第三章第三章 动压式流量计动压式流量计返回概述概述第一节第一节 靶式流量计靶式流量计第二节第二节 皮托管和均压管皮托管和均压管10/27/202244中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院流体在管道中流动时，根据能量守恒定律，有：流体在管道中流动时，根据能量守恒定律，有：为为动压力动压力。测出动压力或者作用在阻力体上的。测出动压力或者作用在阻力体上的作用力，可知流速，则得到流量。作用力，可知流速，则得到流量。动压式流量计动压式流量计的种类有：的种类有：靶式流量计、挡板流量计、动压管流量计、皮托管靶式流量计、挡板流量计、动压管流量计、皮托管等。等。概概 述述返

31、回10/27/202245中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第四章第四章 变面积式流量计变面积式流量计返回概述概述第一节第一节 测量原理测量原理第二节第二节 工作特性及刻度换算工作特性及刻度换算10/27/202246中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院概概 述述返回10/27/202247中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第一节第一节 测量原理测量原理工作原理工作原理远传式转子流量计远传式转子流量计返回10/27/202248中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院流体作用在浮子上

32、有流体作用在浮子上有3个力：个力：流体的流体的动压力动压力Vf、Af、f分别为浮子体积、分别为浮子体积、最大截面积、密度。最大截面积、密度。当浮子处于平衡时：当浮子处于平衡时：一、工作原理一、工作原理下一页返回浮子本身的浮子本身的重力重力浮力浮力10/27/202249中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院通过环形面积的流速为通过环形面积的流速为：设环形流通面积为设环形流通面积为A0 流量系数。流量系数。A0与高度与高度h之间的关系为之间的关系为：上一页（3-4-9）返回工作原理工作原理10/27/202250中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管

33、道学院二、远传式转子流量计二、远传式转子流量计 采用不锈钢锥管，利用采用不锈钢锥管，利用磁耦合特性磁耦合特性，将转子高度，将转子高度变化转换为标准信号。变化转换为标准信号。远传式转子流量计远传式转子流量计返回10/27/202251中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第五章第五章 流体振动式流量计流体振动式流量计返回第一节第一节 涡街流量计涡街流量计第二节第二节 旋进漩涡流量计旋进漩涡流量计第三节第三节 特点及使用特点及使用10/27/202252中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第一节第一节 涡街流量计涡街流量计测量原理测量原理频率的

34、检测方法频率的检测方法返回10/27/202253中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院 St 斯特罗哈尔斯特罗哈尔(Strouhal)系数；系数；u发生体两侧平均流速；发生体两侧平均流速；d旋涡发生体的迎流面最大宽度旋涡发生体的迎流面最大宽度。一、测量原理一、测量原理返回下一页 垂直于流体方向插入垂直于流体方向插入非流线形非流线形柱状物柱状物，流速达到某一数值时，流速达到某一数值时，其下游两侧会交替产生方向相反其下游两侧会交替产生方向相反的漩涡，称的漩涡，称涡街涡街(Vortex Street)。当满足当满足 时，涡街保持稳定。时，涡街保持稳定。单侧漩涡频率与流速的

35、关系：单侧漩涡频率与流速的关系：流体自然振动。流体自然振动。10/27/202254中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院K流量计系数，脉冲数流量计系数，脉冲数/m3漩涡发生体 当管道和旋涡发生体尺寸一定，当管道和旋涡发生体尺寸一定，K为常数，测得旋涡为常数，测得旋涡频率频率f，即可知流量。即可知流量。返回上一页对于圆柱发生体，对于圆柱发生体，dD时，流通截面积可近似为时，流通截面积可近似为（3-7-43-7-4）10/27/202255中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院二、频率的检测方法二、频率的检测方法漩涡发生体返回 因产生旋涡一侧的

36、静压因产生旋涡一侧的静压大于不产生旋涡一侧的静大于不产生旋涡一侧的静压，两侧形成压，两侧形成PP ，经导，经导压孔引起检测器空腔内流压孔引起检测器空腔内流体移动，交替对热电阻丝体移动，交替对热电阻丝产生冷却作用，改变其阻产生冷却作用，改变其阻值。电阻的变化与旋涡频值。电阻的变化与旋涡频率相对应。率相对应。10/27/202256中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第六章第六章 其它流量计其它流量计返回第二节第二节 叶轮式流量计叶轮式流量计第三节第三节 电磁流量计电磁流量计第四节第四节 超声波流量计超声波流量计10/27/202257中国石油管道学院中国石油管道学院中

37、国石油管道学院中国石油管道学院第二节第二节 叶轮式流量计叶轮式流量计测量原理测量原理涡轮流量计涡轮流量计特点及使用特点及使用返回10/27/202258中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院测量原理测量原理返回动量矩守恒：动量矩守恒：管路内安装一个可绕轴转动的阻力体，流管路内安装一个可绕轴转动的阻力体，流体通过与阻力体时产生碰撞，形成动量矩使阻力体转动，体通过与阻力体时产生碰撞，形成动量矩使阻力体转动，转动角速度随流量大小而变。转动角速度随流量大小而变。有有切线式切线式和和轴流式轴流式两种结构：两种结构：10/27/202259中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油

38、管道学院中国石油管道学院涡轮流量计是一种速度式流量仪表它具有测量精度高涡轮流量计是一种速度式流量仪表它具有测量精度高涡轮流量计是一种速度式流量仪表它具有测量精度高涡轮流量计是一种速度式流量仪表它具有测量精度高,反应快及耐压高等特点。反应快及耐压高等特点。反应快及耐压高等特点。反应快及耐压高等特点。一、涡轮流量计一、涡轮流量计1.1.结构结构涡轮：涡轮：叶片由高导磁材料制成；叶片由高导磁材料制成；导流器：导流器：流体到达涡轮前先导流体到达涡轮前先导 直，支承涡轮；直，支承涡轮；磁电感应转换器：磁电感应转换器：产生与叶片产生与叶片 转速成正比的电信号；转速成正比的电信号；壳体：壳体：非导磁材料制成

39、；非导磁材料制成；前置放大器：前置放大器：放大磁电感应转放大磁电感应转 换器输出的微弱电信号。换器输出的微弱电信号。下一页上一页返回10/27/202260中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院2.2.2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理J J涡轮的转动惯量；涡轮的转动惯量；d/dtd/dt涡轮角加速度；涡轮角加速度；T T推动转动的旋转力矩；推动转动的旋转力矩；T Ti i阻碍旋转的各种阻力矩。阻碍旋转的各种阻力矩。（3-6-13-6-1）下一页上一页阻力矩：阻力矩：流体阻力矩流体阻力矩T T1 1 机械摩擦阻力矩机械摩擦阻力矩T T2 2 电磁系统阻力矩电磁系

40、统阻力矩T T3 3由由动量矩守恒动量矩守恒原理，涡轮的运动方程为原理，涡轮的运动方程为即即:流量恒定时流量恒定时:d/dt=0，则，则 T=T1+T2+T3涡轮以角速度涡轮以角速度作匀速旋转。作匀速旋转。流量变化时流量变化时:d/dt0，涡轮作，涡轮作加速或减速旋转加速或减速旋转。经一段时间又会出现新稳态。经一段时间又会出现新稳态。稳态方程稳态方程返回10/27/202261中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院 根据各阻力矩、旋转力矩的理论计算及实验证明，带入根据各阻力矩、旋转力矩的理论计算及实验证明，带入稳态方程可得流量与角速度的关系：稳态方程可得流量与角速度的

41、关系：（3-6-10）1 1 与电磁力矩与电磁力矩T T3 3有关的系数；有关的系数；2 与机械摩擦阻力矩与机械摩擦阻力矩T1、T2有关的系数；有关的系数；流量系数，与仪表结构、介质流动状态、粘度等有关，一定范围流量系数，与仪表结构、介质流动状态、粘度等有关，一定范围 内为常数。内为常数。上一页当当qv大于某值后，因大于某值后，因1、2均较小，可近似线性均较小，可近似线性（3-6-11）流量与脉冲频率的关系为：流量与脉冲频率的关系为：下一页测量原理测量原理返回=2f/ZZ叶片数叶片数因为因为10/27/202262中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院二、特点及使用二

42、、特点及使用（一）特点（一）特点1 1.精确度高，精确度高，0.5%0.5%。可作准确计量仪表。可作准确计量仪表。2 2反应迅速，可测脉动流量，线性反应迅速，可测脉动流量，线性。3 3输出频率信号，抗干扰能力强输出频率信号，抗干扰能力强。（二）使用注意事项（二）使用注意事项成本高、寿命短成本高、寿命短。适用于低粘度介质的流适用于低粘度介质的流量测量（轻质油、气体）量测量（轻质油、气体）原油管线上看不到，成原油管线上看不到，成品油和输气管线品油和输气管线上一页 1 1.要求流体洁净，流量计前应加过滤装置，设旁路。要求流体洁净，流量计前应加过滤装置，设旁路。2 2应水平安装。前、后直管段应应水平安

43、装。前、后直管段应10D10D、5D5D以上。以上。3切忌引入高速气体切忌引入高速气体。返回西气东输管线，测气体，用的涡轮流量计和超声波流量，西气东输管线，测气体，用的涡轮流量计和超声波流量，涡轮流量计比超声波流量计精度高，但涡轮的有磨损，涡轮流量计比超声波流量计精度高，但涡轮的有磨损，2年的使用寿命，轴需定期润滑年的使用寿命，轴需定期润滑。4.测量范围宽，测量范围宽，10：140：1中中大口径，大口径，6：15：1小口径。小口径。10/27/202263中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院三、涡轮流量计的安装三、涡轮流量计的安装（1 1）涡轮流量计应水平安装）涡轮

44、流量计应水平安装,进出口处前后直管段应不小于进出口处前后直管段应不小于15D15D和和D D。变送器与前置放大器之间的距离不超过变送器与前置放大器之间的距离不超过3m3m。流量计的表体上有箭头，安装方向与流向一致。流量计的表体上有箭头，安装方向与流向一致。（2 2）变送器应安装在不受外界电磁场影响的地方）变送器应安装在不受外界电磁场影响的地方,否则在变送器否则在变送器的磁电感应转换上加设屏蔽罩。的磁电感应转换上加设屏蔽罩。（3 3）新装或维修后的管线，必须扫线后安装流量计。扫线时要将）新装或维修后的管线，必须扫线后安装流量计。扫线时要将流量计摘掉，安一段直短管，替代流量计的小段。流量计摘掉，安

45、一段直短管，替代流量计的小段。西气东输，安装急，扫线没扫干净，过滤器堵塞，差压计测时被打坏，应摘掉西气东输，安装急，扫线没扫干净，过滤器堵塞，差压计测时被打坏，应摘掉流量计重新扫。流量计重新扫。（4 4）定期润滑。有免润滑的涡轮流量计，成本高。实际现场管线）定期润滑。有免润滑的涡轮流量计，成本高。实际现场管线上都需要润滑，按说明书定期用润滑油，注入轴与轴承之间。上都需要润滑，按说明书定期用润滑油，注入轴与轴承之间。10/27/202264中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第三节第三节 电磁流量计电磁流量计测量原理测量原理特点及使用特点及使用返回10/27/2022

46、65中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院一、测量原理一、测量原理返回电磁感应。电磁感应。E Ex x感应电势；感应电势；B B磁感应强度；磁感应强度；D D管道内径；管道内径；u u垂直于磁力线方向的液体流速；垂直于磁力线方向的液体流速；CC比例系数，即单位换算系数。比例系数，即单位换算系数。k仪表常数。仪表常数。磁场励磁方式磁场励磁方式：直流励磁、交流励磁或方波励磁等。直流励磁、交流励磁或方波励磁等。10/27/202266中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院二、特点及使用二、特点及使用 要求被测液体的电导率要求被测液体的电导率510-

47、6 Scm，不宜测量气体、，不宜测量气体、蒸气以及石油制品等电导率很小的液体流量。蒸气以及石油制品等电导率很小的液体流量。1.压损小压损小,可测含固体颗粒、悬浮物或腐蚀性等介质；可测含固体颗粒、悬浮物或腐蚀性等介质；2.输出与流量线性关系输出与流量线性关系,且不受液体物理性质影响；且不受液体物理性质影响；3.测量范围宽。量程比可达测量范围宽。量程比可达100:1，口径，口径12000mm，精，精 度可达级；度可达级；4.反应速度快，可测量脉动流和正、反两向流。反应速度快，可测量脉动流和正、反两向流。缺点：缺点：使用温度为使用温度为0 020O20O，压力，压力；返回上一页易受外界电磁场干扰的影

48、响，易受外界电磁场干扰的影响，必须有良好的屏蔽措施。必须有良好的屏蔽措施。10/27/202267中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院第四节第四节 超声波流量计超声波流量计传播速度法传播速度法多普勒法多普勒法特点特点返回精度上不占优势，但可实现非接触测量精度上不占优势，但可实现非接触测量 国外国外6070年代成批年代成批量投入工业使用，量投入工业使用，国内起步晚，国内起步晚，90年年代。代。10/27/202268中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院超声波流量计 可用于测量任何液体流量,尤其适用于测量腐蚀性液体,高粘度液体和非导电液体的流

49、量。同时,也可用于测量大口径管道的水流量或各种水渠,河流,海水的流速和流量。10/27/202269中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院一、传播速度法一、传播速度法返回流体静止与流动流体静止与流动时超声波的时超声波的传播速度不同传播速度不同，与流速有关。，与流速有关。声波从发射器声波从发射器T1、T2到接受器到接受器R1、R2所需的时间分别为所需的时间分别为因为因为c2 u2测量超声波脉冲顺流和逆流传播的时间差。测量超声波脉冲顺流和逆流传播的时间差。当超声波传播方向与管道轴线成当超声波传播方向与管道轴线成角时角时下一页时差法时差法数量级数量级10-5S，灵敏度低。，

50、灵敏度低。10/27/202270中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院返回10/27/202271中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院三、特点三、特点 非接触式测量不干扰流场，无压损；不受介质特性的影非接触式测量不干扰流场，无压损；不受介质特性的影响，可用于各种介质测量；夹持式可作移动测量；尤其适响，可用于各种介质测量；夹持式可作移动测量；尤其适用大管径用大管径 。测量精度测量精度3)%（测量值）。（测量值）。返回10/27/202272中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院中国石油管道学院四、超声波流量计的安装及使用注意事项四