常用能源计量装置工作原理及应用.ppt

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1、常用能源计量装置工作原理及应用常用能源计量装置工作原理及应用纪纪 纲纲 中国机械工业技术培训中心中国机械工业技术培训中心提提 纲纲1.1.差压式流量计的工作原理及应用差压式流量计的工作原理及应用2.2.涡街流量计的工作原理及应用涡街流量计的工作原理及应用3.3.插入式流量计的工作原理及应用插入式流量计的工作原理及应用4.4.电磁流量计的工作原理及应用电磁流量计的工作原理及应用5.5.容积式流量计的工作原理及应用容积式流量计的工作原理及应用6.6.热式流量计的工作原理及应用热式流量计的工作原理及应用7.7.科氏力质量流量计的工作原理及应用科氏力质量流量计的工作原理及应用8.8.超声流量计的工作原

2、理及应用超声流量计的工作原理及应用9.9.天然气流量的测量天然气流量的测量1.差压式流量计工作原理及应用差压式流量计工作原理及应用1.1 1.1 差差 压压 式式 流流 量量 计计 的的 优优 势势 优异的稳定性、可靠性和抗振动能力；优异的稳定性、可靠性和抗振动能力；对高温、高压、低静压、低流速、低密度流体对高温、高压、低静压、低流速、低密度流体 的适应性；的适应性；口径从小到大，系列齐全；口径从小到大，系列齐全；变更量程方便；变更量程方便；只要按照标准设计、制造、安装和使用，无需只要按照标准设计、制造、安装和使用，无需 实流标定就能获得规定的准确度，因而为用实流标定就能获得规定的准确度，因而

3、为用 户带来方便。户带来方便。1-01差差 压压 式式 流流 量量 计计 的的 理理 论论 基基 础础 差压式流量计是基于流体的质量守恒定律差压式流量计是基于流体的质量守恒定律和能量守恒定律开发的一种流量计和能量守恒定律开发的一种流量计质量守恒定律质量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律1-021.2 1.2 差差 压压 式式 流流 量量 计计 的的 分分 类类（1）已实现标准化的差压流量计：）已实现标准化的差压流量计：ISO 5167标标 准中所列的几种节流装置准中所列的几种节流装置 标准孔板标准孔板 喷嘴喷嘴 文丘里管文丘里管1-03差差 压压 式式 流流 量量 计计 的的 分分 类类（2 2

4、）非标差压式流量计）非标差压式流量计 低雷诺数用：低雷诺数用：1/41/4圆孔板，锥形入口孔板，圆孔板，锥形入口孔板，双重孔板，双斜孔板，半圆孔板等；双重孔板，双斜孔板，半圆孔板等；脏污介质用：圆缺孔板，偏心孔板，环状脏污介质用：圆缺孔板，偏心孔板，环状 孔板，楔形孔板，弯管节流件等；孔板，楔形孔板，弯管节流件等；低压损用：罗洛斯管，道尔管，道尔孔板，低压损用：罗洛斯管，道尔管，道尔孔板，双重文丘里喷嘴，通用文丘里管，双重文丘里喷嘴，通用文丘里管，VasyVasy管等；管等；小管径用：整体（内藏）孔板；小管径用：整体（内藏）孔板；端头节流装置：端头孔板，端头喷嘴，端头节流装置：端头孔板，端头喷

5、嘴，BordaBorda 管等；管等；1-04 宽宽 范范 围围 度度 节节 流流 装装 置置宽范围度节流装置：弹性加载可变面积可宽范围度节流装置：弹性加载可变面积可变压头流量计（线性孔板）；变压头流量计（线性孔板）；毛细管节流件：层流流量计；毛细管节流件：层流流量计；临界流节流装置：音速文丘里喷嘴；临界流节流装置：音速文丘里喷嘴；流道式，多孔节流装置，机翼式流道式，多孔节流装置，机翼式插入式差压流量计插入式差压流量计:圆形截面检测杆；棱形圆形截面检测杆；棱形截面检测杆；截面检测杆；T T形截面检测杆；弹头形截面形截面检测杆；弹头形截面检测杆。检测杆。1-05标准节流装置与非标节流装置主要差别

6、标准节流装置与非标节流装置主要差别标准节流装置：标准节流装置：只要按照标准设计、制造、安装和使用，只要按照标准设计、制造、安装和使用，无须实流标定就能获得规定的准确度。所无须实流标定就能获得规定的准确度。所以标准节流装只须几何检验法检验。以标准节流装只须几何检验法检验。非标节流装置非标节流装置 必须经实流标定才能保证准确度。必须经实流标定才能保证准确度。1-06与与差差压压式式流流量量计计有有关关的的标标准准1.GBT 2624-2006 用安装在圆形截面管道中的差用安装在圆形截面管道中的差 压装置测量满管流体流量（等同翻译压装置测量满管流体流量（等同翻译ISO5167：2003）1-072.

7、GBT 21188-2007 用临界流文丘里喷嘴测量气用临界流文丘里喷嘴测量气 体流量（等同翻译体流量（等同翻译 ISO 9300：2005）3.GBT 21446 用标准孔板流量计测量天然气流量用标准孔板流量计测量天然气流量4.JBT 2274-91 流量显示仪表流量显示仪表 5.JJG 640 差压式流量计检定规程差压式流量计检定规程 6.JJG 1003-2005 流量积算仪检定规程流量积算仪检定规程 1.3 1.3 差差 压压 式式 流流 量量 计计 工工 作作 原原 理理1.差压式流量计基本关系式差压式流量计基本关系式1-08 式中式中qm质量流量，质量流量，kg/s；C流出系数；流

8、出系数；直径比，直径比，=d/D；D管道内径，管道内径，m；1节流件正端取压口平面上的可膨胀性系数；节流件正端取压口平面上的可膨胀性系数；d工作条件下节流件的开孔直径，工作条件下节流件的开孔直径，m；p差压，差压，Pa；1节流件正端取压口平面上的流体密度，节流件正端取压口平面上的流体密度，kg/m3。流出系数流出系数C的的R/G公式：公式：当当D时，应加以下一项：时，应加以下一项：1-09关于标准孔板流出系数关于标准孔板流出系数C C的的R/GR/G公式（一）公式（一）1-10 工况下孔径与管径之比工况下孔径与管径之比，=d/D；符号定义：式中符号定义：式中D的单位：的单位：mm；ReD 管道

9、雷诺数管道雷诺数；孔板上游端面到上游取压口的距离孔板上游端面到上游取压口的距离 孔板下游端面到下游取压口的距离孔板下游端面到下游取压口的距离 孔板上游端面到下游取压口的距离孔板上游端面到下游取压口的距离对于对于D-D/2取压法取压法：L1=1，L2对于角接取压法：对于角接取压法：L1=L2=0对于法兰取压法：对于法兰取压法：L1=L2，D的单位的单位：mmR/G公式是根据公式是根据16522个数据点回归出来的个数据点回归出来的。关于标准孔板流出系数关于标准孔板流出系数C C的的R/GR/G公式（二）公式（二）如按全部数据库计算，当如按全部数据库计算，当ReD4000时：时：R/G公式的标准偏差

10、公式的标准偏差0.259%；R/G公式的标准偏差公式的标准偏差=0.245%如在如在Stolz公式所包括的范围内比较：公式所包括的范围内比较：Stolz ISO 5167公式的标准偏差公式的标准偏差 =0.390%；1-11采用新老公式时，数据的标准偏差采用新老公式时，数据的标准偏差RG公公式式是是怎怎样样得得到到的的1-12 国际上对差压式流量计的研究已经进行几十年。国际上对差压式流量计的研究已经进行几十年。许多国际上著名的实验室都做了大量试验研究工作，许多国际上著名的实验室都做了大量试验研究工作，并获得大量实验数据。并获得大量实验数据。NELNEL（英国国家工程实验室）资深研究员（英国国家

11、工程实验室）资深研究员READER-READER-HARRIS HARRIS 对对16522个数据点做了分析和回归，得到著名个数据点做了分析和回归，得到著名的的RG公式，故标准孔板的技术又提高了一步。公式，故标准孔板的技术又提高了一步。1-13 当试验流体为不可压缩流体时，当试验流体为不可压缩流体时，1 1=1=1用用实实验验室室的的方方法法求求得得流流出出系系数数C1-14对于角接和对于角接和D DD/2D/2（径距）取压的孔板：（径距）取压的孔板：；50mmD1000mm；对于对于0.10.5时时；ReD4000；对于对于的孔板的孔板；ReD160002对于法兰取压的孔板对于法兰取压的孔板

12、：；50mmD1000mm；ReD5000和和ReD 1702D；式中式中D的单位是的单位是mm。当管径当管径D150mm时，必须计算孔板上游管道的相对粗时，必须计算孔板上游管道的相对粗糙度糙度Ra/D，该，该Ra/D值在上游值在上游10D的长度范围内都应满足下表的长度范围内都应满足下表（104Ra/D的最大值）的要求（此粗糙度要求与孔板配件和的最大值）的要求（此粗糙度要求与孔板配件和上游管道有关。对孔板下游管道粗糙度无要求）。上游管道有关。对孔板下游管道粗糙度无要求）。标标准准孔孔板板的的使使用用条条件件对于三种取压方式的孔板，计算介质可膨对于三种取压方式的孔板，计算介质可膨胀胀性系数性系数

13、的经验公式如下：的经验公式如下：适用于各种气体，空气，蒸汽，天然气等。适用于各种气体，空气，蒸汽，天然气等。此公式的适用范围此公式的适用范围：（：（p2/p1），1-15采用新公式来计算孔板的介质可膨胀系数采用新公式来计算孔板的介质可膨胀系数（一）（一）4对孔板上下游所要求的最小直管段长度提出全新及更长的要求对孔板上下游所要求的最小直管段长度提出全新及更长的要求表中表中A栏的长度是指栏的长度是指“零附加不确定度零附加不确定度”的。的。B栏的长度是指栏的长度是指“0.5%附加不确定度附加不确定度”的。的。1-164对孔板上下游所要求的最小直管段长度提出全新及更对孔板上下游所要求的最小直管段长度提

14、出全新及更长的要求长的要求单单个个90度度弯弯头头对对孔孔板板流流出出系系数数的的影影响响单个单个90度弯头对孔板流出系数的影响度弯头对孔板流出系数的影响单个单个90度弯头（无流动调整器）对的孔板流量计的影响度弯头（无流动调整器）对的孔板流量计的影响1-17孔板上游管道相对粗糙度的上限值孔板上游管道相对粗糙度的上限值104Ra/DRa为偏离被测轮廓平均线的算术平均偏差。为偏离被测轮廓平均线的算术平均偏差。1-18式中：式中：K为等效绝对粗糙度，以长度单位表示。为等效绝对粗糙度，以长度单位表示。ReD10431041053105106310610731071080.201515151515151

15、515150.301515151515151514130.401515107.24.13.53.53.12.70.50117.74.93.31.61.31.31.10.90.605.64.02.51.60.70.60.60.50.40.654.23.01.91.20.60.40.40.30.3D150mm时时的的粗粗糙糙度度要要求求1-19当管径当管径D大于或等于大于或等于150mm时，在以下不同时，在以下不同情况下，情况下，应满足以下的粗糙度应满足以下的粗糙度Ra的要求：的要求：当并且当并且ReD5107时，时，1mRa6m；当当并且并且ReD1.5107时，时，1.5mRa6m。管道内壁粗

16、糙度对孔板流出系数的影响管道内壁粗糙度对孔板流出系数的影响1-201-21式中：式中：C 流出系数流出系数;直径比，直径比，=dD；d 喉部内径，喉部内径，m；D 管道内径，管道内径，m；ReD 与与D有关的雷诺数。有关的雷诺数。ISA1932喷喷嘴嘴的的流流出出系系数数1-22长长径径喷喷嘴嘴的的流流出出系系数数式中：式中：C 流出系数流出系数;直径比，直径比，=dD；d 喉部内径，喉部内径，m；D 管道内径，管道内径，m；ReD 与与D有关的雷诺数。有关的雷诺数。1-23式中式中 ：流量系数；流量系数；C 流出系数；流出系数；渐近系数；渐近系数；直径比。直径比。在流量计中，都有一个流量系数

17、，它是描述流量计输在流量计中，都有一个流量系数，它是描述流量计输出与输入关系的一个术语。出与输入关系的一个术语。在标准差压式流量计中，流量系数为在标准差压式流量计中，流量系数为流出系数的定义及流出系数的定义及与流出系数的关系与流出系数的关系C=f（ReD)关关系系的的形形象象化化描描述述图图1.1 C=f1.1 C=f（ReReD D）关系曲线）关系曲线1-24流流出出系系数数在在低低雷雷诺诺数数时时变变化化较较大大对对C进行实时计算或用折线进行补偿，能使低流量进行实时计算或用折线进行补偿，能使低流量段精度得到提高。段精度得到提高。q q在在0-100%0-100%范围内变化时，范围内变化时，

18、ReReD D变化幅值很大，变化幅值很大，所以所以 C C有明显变化有明显变化例例 （见图）：（见图）：ReReD D=时，时，Re ReD D =时，时，这就意味着百分率流量越小，示值偏低越严重。这就意味着百分率流量越小，示值偏低越严重。6105101-251-26 标准差压装置输出的差压等于正端取压口压力标准差压装置输出的差压等于正端取压口压力P1P1与负与负端取压口压力端取压口压力P2P2之差。由于差压从管壁取出，所以受磁场之差。由于差压从管壁取出，所以受磁场影响。影响。ReD大时，管壁取压得到的流速与管道大时，管壁取压得到的流速与管道 内平均流速很接近。内平均流速很接近。Re ReD

19、D小时，管中心流速比管壁附近流小时，管中心流速比管壁附近流 速高很多，所以管壁测得的流速速高很多，所以管壁测得的流速 比管道内平均流速低得多。比管道内平均流速低得多。C=fC=f（ReReD D)公式就是对这一现象做公式就是对这一现象做 数学描述。数学描述。均速流量计采用多点取压，均速流量计采用多点取压，C C不受不受图图1.2 1.2 层流和湍流的速度分布层流和湍流的速度分布 C为什么受（为什么受（ReD）影响影响 ReReD D影响。影响。C非非线线性性校校正正的的影影响响幅幅值值qm maxReDCk10203040506070809010099 043198 087297 130396

20、 173495 217594 260693 303792 347891 390990 4330.606 290 0000.604 938 3300.604 418 2880.604 134 3930.603 952 7140.603 825 2610.603 730 2960.603 656 4550.603 597 1870.603 548 4301.004 521.002 301.001 441.000 971.000 671.000 461.000 301.000 181.000 081.000 00C 及及 k数数 据据 表表1-27可可膨膨胀胀性性系系数数定定义义1-28 差压式流量

21、计（孔板、喷嘴、文丘里管等）在用差压式流量计（孔板、喷嘴、文丘里管等）在用来测气体和蒸汽流量时，流体流过节流装置，在节流来测气体和蒸汽流量时，流体流过节流装置，在节流件两边都要产生一定的压差，节流件的下游静压降低，件两边都要产生一定的压差，节流件的下游静压降低，因而出现流束膨胀，流束的这种膨胀使得节流装置的因而出现流束膨胀，流束的这种膨胀使得节流装置的输出（差压）输出（差压）-输入（流量）关系同不可压缩流体之输入（流量）关系同不可压缩流体之间存在一定的偏差，如果不对这种偏差进行校正将会间存在一定的偏差，如果不对这种偏差进行校正将会导致流量示值偏高千分之几到百分之几，在导致流量示值偏高千分之几到

22、百分之几，在和和p pp p1 1均较大的情况下甚至可达均较大的情况下甚至可达10%10%。可膨胀性系数。可膨胀性系数(expansibility factor)(expansibility factor)就是为修正此偏差而引入就是为修正此偏差而引入的变量。的变量。1 1 变变 化化 对对 流流 量量 示示 值值 的的 影影 响响q q在在0-100%0-100%内变化，相应内变化，相应pp也在也在0-100%0-100%范围内范围内变化，不同的变化，不同的q q对应不同的对应不同的1 1。q q变化范围越大，变化范围越大，对应的对应的1 1值差异越大，若仍将其当常数看待，值差异越大，若仍将其

23、当常数看待，引入的不确定度相应增大。引入的不确定度相应增大。百分率流量越小，百分率流量越小，pp越小，越小，1 1越大，流量示值越大，流量示值偏低越严重。偏低越严重。对对1 1进行在线计算，从而实现进行在线计算，从而实现1 1的校正，提高的校正，提高全量程的精度。全量程的精度。1-29标准差压式流量计如何保证准确度标准差压式流量计如何保证准确度偏离常用工况后，偏离常用工况后，的变化进行密度补偿的变化进行密度补偿偏离常用流量后，偏离常用流量后，C的变化用的变化用C=f（，ReD）补偿，）补偿，的变化用的变化用=f（，,）校正。）校正。流量小于流量小于20%FS后，引入低量程差压变送器提高差压后，

24、引入低量程差压变送器提高差压测量精度。测量精度。1-30在流量标准装置上的验证：在流量标准装置上的验证：a.不进行不进行C补偿和补偿和1的补偿，量程比能达到的补偿，量程比能达到 3:1b.进行进行C补偿和补偿和1的补偿，量程比能达到的补偿，量程比能达到 10:1c.进行进行C补偿和补偿和1的补偿，并引入低量程差压的补偿，并引入低量程差压 变送器，能达到变送器，能达到 30:1。不同的处理方法得到不同的量程比不同的处理方法得到不同的量程比1-31喷喷 嘴嘴 的的 可可 膨膨 胀胀 性性 系系 数数 式中式中 可膨胀性系数；可膨胀性系数；直径比；直径比；等熵指数；等熵指数；压力比，压力比，p2p1

25、 p2 喷嘴负端取压口压力，喷嘴负端取压口压力，Pa；p1 喷嘴正端取压口压力，喷嘴正端取压口压力，Pa。1-32标标 准准 孔孔 板板 的的 不不 确确 定定 度度 EcEc1.1.角接取压孔板，角接取压孔板，D-D D-D2 2取压孔板取压孔板时，时，Re ReD D40004000时，时，ReReD D16000160002.2.法兰取压孔板法兰取压孔板 ReReD D40004000 Re ReD D1701702 2D D （D D：mmmm），Ec=Ec=（0.7-0.7-），Ec=Ec=（）（）1-33喷喷 嘴嘴 的的 不不 确确 定定 度度 EcEc1.1.ISA1932ISA

26、1932喷嘴喷嘴时，时，710 7104 4ReReD D10107 7时，时，210 2104 4ReReD D10107 72.2.长径喷嘴长径喷嘴 10 104 4 ReReD D10107 7 ，Ec=Ec=（）（）1-341-35差差压压式式流流量量计计系系统统不不确确定定度度的的计计算算（3）由由6 6个因素决定的系统误差个因素决定的系统误差 采用方和根的方法计算系统误差。采用方和根的方法计算系统误差。差压式流量计的不确定度表达式：差压式流量计的不确定度表达式：1.4 1.4 关关 于于 差差 压压 信信 号号 传传 递递 失失 真真 问问 题题 防止差压信号传递失真的重要性防止差

27、压信号传递失真的重要性 现场既有的差压式流量计中，差压信号传现场既有的差压式流量计中，差压信号传递失真现象普遍存在。递失真现象普遍存在。实例如下：实例如下：1-36A.制制造造中中的的问问题题a.a.节流装置导压管切断阀未采用直通阀节流装置导压管切断阀未采用直通阀 针形阀易堵，一旦流路被堵，则无法运行。针形阀易堵，一旦流路被堵，则无法运行。汽液交换不畅导致小流量时示值频繁波动。汽液交换不畅导致小流量时示值频繁波动。1-37 正确的导管连接正确的导管连接 不正确的导管连接不正确的导管连接 引起负压管冷凝器内的液面升高，导致差压减小引起负压管冷凝器内的液面升高，导致差压减小约约165Pa165Pa

28、。b.节节流流装装置置导导压压管管不不合合理理1-38B.安安装装中中的的问问题题a.a.取压点不合理取压点不合理 所获得的密度值与所获得的密度值与1不一致，从而引起流量测量误差。不一致，从而引起流量测量误差。p1p2孔板附近的压力分布孔板附近的压力分布GB 2624GB 2624和和ISO 5167ISO 5167强调强调1 1为孔板正压端取压平面上的流体密为孔板正压端取压平面上的流体密 度。因此，度。因此，1 1只能是正压端取压口平面上的压力。只能是正压端取压口平面上的压力。1-39 上海某石化厂的例子上海某石化厂的例子坡坡度度不不合合理理，造造成成流流量量示示值值偏偏低低6kPa6kPa

29、所对应的数值。所对应的数值。D/2 D 青岛某电厂的例子青岛某电厂的例子1-40b.径距取压节流装置安装不合理引出的问题径距取压节流装置安装不合理引出的问题所谓差压信号的传递失真，就是差压变送器测量到的所谓差压信号的传递失真，就是差压变送器测量到的差压与节流装置产生的差压不一致。差压与节流装置产生的差压不一致。a.a.水平管上的差压式流量计采用径距取压由于两个取压口之水平管上的差压式流量计采用径距取压由于两个取压口之间有的距离，两个冷凝器内液面高度不易做到一致。间有的距离，两个冷凝器内液面高度不易做到一致。正端取压口正端取压口负端取压口负端取压口节流件节流件qm1-41安装不良引起差压信号传递

30、失真的例子安装不良引起差压信号传递失真的例子1-42北京某公司的一体化差压式流量计结构北京某公司的一体化差压式流量计结构 由于导压管的根部阀采用针形阀，导致管内积水，使得差压由于导压管的根部阀采用针形阀，导致管内积水，使得差压 信号传递失真信号传递失真 冷凝罐内充（乙二醇）防冻液，正冷凝罐内充（乙二醇）防冻液，正 负压罐内防冻液稀释速率不一致，负压罐内防冻液稀释速率不一致，引起差压信号传递失真数值随时间引起差压信号传递失真数值随时间 变化变化1-43ABAB两点水平距离两点水平距离1m，高度之差即转化为液柱差，高度之差即转化为液柱差AB差差压压信信号号传传递递失失真真的的例例子子使得两个冷凝器

31、中的液面很难做到一样高。使得两个冷凝器中的液面很难做到一样高。去差压变送器去差压变送器1-44b.引引压压管管从从45方方向向引引出出b.引引压压管管从从45方方 向向 引引 出出正负压管内冷凝水温度不同，引正负压管内冷凝水温度不同，引起密度差，进而产生差压。起密度差，进而产生差压。dp=(-）H Hg g例如：正压管温度为例如：正压管温度为4040，负，负 压管为压管为30 30，H=6000H=6000 mmmm 则则=992.2 kg/m3,-=995.7 kg/m3 dp=206 Pa温度差引起的差压失真温度差引起的差压失真1-45c.引引压压管管伴伴热热保保温温不不对对称称H差差压压

32、式式流流量量计计缺缺点点的的改改进进用一体化结构代替分体式结构用一体化结构代替分体式结构1-46一一体体化化节节流流式式差差压压式式流流量量计计 所有流量仪表都具有一体式和分离式两种。所有流量仪表都具有一体式和分离式两种。长期以来，差压式流量计以分离式为唯一形式。连接检测长期以来，差压式流量计以分离式为唯一形式。连接检测 件与差压变送器的引压管线，是流量计最薄弱的环节，易件与差压变送器的引压管线，是流量计最薄弱的环节，易 产生泄漏、堵塞、冻结及差压信号的传递失真等故障。产生泄漏、堵塞、冻结及差压信号的传递失真等故障。安装大大简化，维护工作量减小。安装大大简化，维护工作量减小。零点稳定性极佳。零

33、点稳定性极佳。测量蒸汽流量时，伴热保温，也变得简单。测量蒸汽流量时，伴热保温，也变得简单。被测流体为蒸汽或气体时，仪表自带压力变送器及温度传被测流体为蒸汽或气体时，仪表自带压力变送器及温度传 感器，自己完成温压补偿（一般在流量显示装置中完成）。感器，自己完成温压补偿（一般在流量显示装置中完成）。1-471.5 1.5 差差 压压 式式 流流 量量 计计 缺缺 点点 的的 改改 进进除了除了Gilflo之外的所有差压流量计都有一个很大的弱之外的所有差压流量计都有一个很大的弱点，即在相对流量较小时，差压信号很小。即点，即在相对流量较小时，差压信号很小。即 例如流量为满度流量的例如流量为满度流量的1

34、0%时，差压只有满量程差时，差压只有满量程差压的压的1%。引入低量程差压变送器只能提高测量精度但无法消除引入低量程差压变送器只能提高测量精度但无法消除差压信号的传递失真。差压信号的传递失真。用双量程取代单量程用双量程取代单量程1-48约束差压式流量计范围度的主要因素约束差压式流量计范围度的主要因素1-49 约束差压式流量计范围度的主要因素为什么是差压变送器约束差压式流量计范围度的主要因素为什么是差压变送器在测量低端的精度？在测量低端的精度？因差压变送器精度是用引用误差表示的，差压相对值越小，因差压变送器精度是用引用误差表示的，差压相对值越小，其不确定度其不确定度 越大。越大。qm(%)P(%)

35、如何提高小流量时的差压测量精度如何提高小流量时的差压测量精度1-50l 提高差压变送器的精度等级提高差压变送器的精度等级 如现在的如现在的级，级，级级l 增设一个低量程差压变送器增设一个低量程差压变送器 例如一台差压式流量计，例如一台差压式流量计，0 0100t/h100t/h对应对应0 0100kPa,100kPa,增设一台增设一台0 03kPa3kPa低量程差压变送器（对应流量范围低量程差压变送器（对应流量范围 为为0 0），从引用误差的概念来计算，小流），从引用误差的概念来计算，小流 量时的差压测量精度提高量时的差压测量精度提高3333倍。倍。其其他他因因素素的的对对策策1-51 按规定

36、的数学模型对密度按规定的数学模型对密度 ，流出系数，流出系数C C的非线性的非线性 和可膨胀性系数和可膨胀性系数 ，的变化进行在线补偿。，的变化进行在线补偿。防止差压信号的传递失真防止差压信号的传递失真 切断阀的不合理选型、过长的导压管、导压管中冷切断阀的不合理选型、过长的导压管、导压管中冷 凝液温度有差异等，都会引起差压信号的传递失真。凝液温度有差异等，都会引起差压信号的传递失真。典型双量程一体化节流式流量计的结构典型双量程一体化节流式流量计的结构1-52 这种结构也并非全部是优点，因为节流装置如果安装位置较高，操作三阀组时，需登高作业。高高低低量量程程的的合合理理选选定定1-53a.在压损

37、允许的前提下，将高量程的差压上限尽量选得大一些。在压损允许的前提下，将高量程的差压上限尽量选得大一些。这样，最小流量所对应的差压值可相应大一些这样，最小流量所对应的差压值可相应大一些,以减小各种干以减小各种干 扰因素对小流量测量精度的影响。扰因素对小流量测量精度的影响。b.使高低量程所覆盖的范围度大致相等。使高低量程所覆盖的范围度大致相等。例如：低量程保证精度范围为（例如：低量程保证精度范围为（3）%，对应量程比为对应量程比为；高量程保证精度范围为（高量程保证精度范围为（100）%，对应量程比为对应量程比为。高低量程的切换在流量二次表中完成。高低量程的切换在流量二次表中完成。当开平方运算在流量

38、二次表内完成时，当开平方运算在流量二次表内完成时，（100%）（100%）当开平方运算在差压变送器内完成时，当开平方运算在差压变送器内完成时，（100%）（100%）式中：式中：未经补偿的流量，单位由未经补偿的流量，单位由FS定；定；低量程变送器输出信号，低量程变送器输出信号，0100%；高量程变送器输出信号，高量程变送器输出信号，0100%；低量程满度流量，低量程满度流量，kg/h、t/h或或Nm3/h等；等；高量程满度流量，高量程满度流量，kg/h、t/h或或Nm3/h等。等。高高 低低 量量 程程 的的 切切 换换1-54技技 术术 指指 标标1-55 系统精度：系统精度：蒸汽和（组份稳

39、定的）气体：蒸汽和（组份稳定的）气体：1.5%液体：液体：1.0%保证精度范围：保证精度范围：3 100%可测范围：可测范围：1 100%FS 介质：各种高、中、低压，温度介质：各种高、中、低压，温度560的的 各种介质各种介质。双量程节流式流量计运行曲线例双量程节流式流量计运行曲线例1-56双双 量量 程程 节节 流流 式式 流流 量量 计计 外外 形形 图图1-57单边引压的双量程节流式流量计单边引压的双量程节流式流量计1-58单向引压垂直布置单向引压垂直布置水平布置的双量程节流式流量计水平布置的双量程节流式流量计1-59双向引压水平布置双向引压水平布置2.涡街流量计工作原理及应用涡街流量

40、计工作原理及应用2.1 2.1 涡涡 街街 流流 量量 计计 工工 作作 原原 理（一）理（一）dD卡曼涡街卡曼涡街 在流体中设置旋涡发生体（阻流件），在旋涡发生体两侧交在流体中设置旋涡发生体（阻流件），在旋涡发生体两侧交替地产生有规则的涡列，这种涡列称为卡曼涡街。替地产生有规则的涡列，这种涡列称为卡曼涡街。旋涡剥离频率与发声体处的平均流速成正比。旋涡剥离频率与发声体处的平均流速成正比。2-012.1 2.1 涡涡 街街 流流 量量 计计 工工 作作 原原 理（二）理（二）式中式中 f 发生体一侧产生的卡曼涡街频率；发生体一侧产生的卡曼涡街频率；Sr 斯特罗哈尔数（无量纲数）；斯特罗哈尔数（无

41、量纲数）；V 旋涡发生体处的流速；旋涡发生体处的流速；d 旋涡发生体的宽度。旋涡发生体的宽度。2-02Sr Sr 与与 雷雷 诺诺 数数 的的 关关 系系Sr斯特罗哈尔数与雷诺数的关系510321047106可能测量范围0.10.20.3正常测量范围2-032.2旋涡流量计与节流式差压流量计性能比较（一）旋涡流量计与节流式差压流量计性能比较（一）（1 1）旋涡流量计的优点（与节流式差压流量计相比）旋涡流量计的优点（与节流式差压流量计相比）结构简单、牢固、安装维护方便。无需导压管和三阀组等，结构简单、牢固、安装维护方便。无需导压管和三阀组等，减少泄漏、堵塞和冻结等。减少泄漏、堵塞和冻结等。精确度

42、较高，一般为精确度较高，一般为（1 1）%R%R。测量范围宽，合理确定口径，范围度可达测量范围宽，合理确定口径，范围度可达20:1.20:1.压损小，约为节流式差压流量计的压损小，约为节流式差压流量计的1/41/4 1/21/2。输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。在一定雷诺数范围内，输出频率不受流体物性（密度、粘在一定雷诺数范围内，输出频率不受流体物性（密度、粘度）和组成的影响，即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的度）和组成的影响，即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状、尺寸有关。形状、尺寸有关。2-042.2旋涡流量计与节流式差压流量计性能比较（一）旋

43、涡流量计与节流式差压流量计性能比较（一）（2 2）旋涡流量计的局限性）旋涡流量计的局限性对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所。对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所。口径越大，分辨率越低，一般满管式流量计用口径越大，分辨率越低，一般满管式流量计用于于DN400DN400以下。以下。流体温度太高时，传感器还有困难，一般流体流体温度太高时，传感器还有困难，一般流体温度温度420420。当流体有压力脉动或流量脉动时，示值大幅度当流体有压力脉动或流量脉动时，示值大幅度偏高，影响较大，因此不适用于脉动流。偏高，影响较大，因此不适用于脉动流。2-05节节 流流 式式 差差 压压 流流 量量 计计 的

44、的 优优 点点节流式差压流量计中的标准孔板结构易于复制，节流式差压流量计中的标准孔板结构易于复制，简单牢固，性能稳定可靠，价格低廉。无需实简单牢固，性能稳定可靠，价格低廉。无需实流校准就可使用，这在流量计中是少有的。流校准就可使用，这在流量计中是少有的。适用范围广泛。既适用于全部单相流体，也可适用范围广泛。既适用于全部单相流体，也可测量部分混相流，如气固、气液、固液等。测量部分混相流，如气固、气液、固液等。高温高压大口径和小流量均适用。高温高压大口径和小流量均适用。对振动不敏感，抗干扰能力特别优越。对振动不敏感，抗干扰能力特别优越。2-06节节 流流 式式 差差 压压 流流 量量 计计 的的

45、局局 限限 性性测量精确度在流量计中属中等水平。由于众多测量精确度在流量计中属中等水平。由于众多因素的影响错综复杂，精确度难以提高。因素的影响错综复杂，精确度难以提高。范围度窄，由于仪表信号（差压）与流量为平范围度窄，由于仪表信号（差压）与流量为平方关系，一般范围度较小。方关系，一般范围度较小。现场安装条件要求较高，如需较长的直管段现场安装条件要求较高，如需较长的直管段（指孔板、喷嘴）。（指孔板、喷嘴）。节流装置与差压显示仪表之间引压管线为薄弱节流装置与差压显示仪表之间引压管线为薄弱环节，易产生泄漏，堵塞及冻结、信号失真等环节，易产生泄漏，堵塞及冻结、信号失真等故障。故障。2-07旋涡流量计的

46、测量精确度与被测介质的种类和流速有关旋涡流量计的测量精确度与被测介质的种类和流速有关 测量液体流量，不确定度：测量液体流量，不确定度：1%R1%R；0.75%R0.75%R 测量气体、蒸汽流量，不确定度：测量气体、蒸汽流量，不确定度：1%R1%R（V35 m/s V35 m/s）；）；1.5%R1.5%R（V V35 m/s 35 m/s）。）。流速流速 发生前后压差发生前后压差 发生体后压力发生体后压力 流体体积膨胀流体体积膨胀 示值偏高。示值偏高。2-082.4实际达到的范围度与口径和工况等有关（一）实际达到的范围度与口径和工况等有关（一）旋涡流量计产生稳定的涡列并有接近常数的流量系旋涡流

47、量计产生稳定的涡列并有接近常数的流量系 数的条件：数的条件：式中式中 ReD 雷诺数；雷诺数；ReReD D2000020000 流体动力粘度。流体动力粘度。D D 管道内径；管道内径；流体密度；流体密度；v v 流体流速；流体流速；2-09实际达到的范围度与口径和工况等有关（二）实际达到的范围度与口径和工况等有关（二）被测介质确定后，被测介质确定后，为定值；为定值；工况确定后，工况确定后，为定值；为定值；欲满足欲满足ReReD D2000020000要求，要求，DvDv（只能牺牲可测最（只能牺牲可测最 小流速）小流速）被测介质确定后，被测介质确定后，为定值；为定值；仪表口径选定后，仪表口径选

48、定后，D D为定值；为定值；由于由于ReReD D2000020000的约束，的约束，vv（流体密度小（流体密度小 时，可测最小流速小不了）时，可测最小流速小不了）2-10典型旋涡流量计在下列工况下的可测流量（一）典型旋涡流量计在下列工况下的可测流量（一）（DY型流量计测量饱和蒸汽流量）工况压力下饱和蒸汽的可测量流量范围工况压力下饱和蒸汽的可测量流量范围2-11典型旋涡流量计在下列工况下的范围度（二）典型旋涡流量计在下列工况下的范围度（二）（DYDY型流量计测量饱和蒸汽流量）型流量计测量饱和蒸汽流量）工工 况况 压压 力力 下下 饱饱 和和 蒸蒸 汽汽 的的 理理 论论 范范 围围 度度说明：

49、最大流速说明：最大流速 80m/s80m/s，压力为表压，压力为表压2-12(1)(1)理想范围度理想范围度 可测（或线性流量）最小流量：受可测（或线性流量）最小流量：受ReReD D2000020000（或（或4000040000）制约的流量。制约的流量。可测最大流量：受可测最大流量：受v v80 m/s80 m/s最高流速的制约。最高流速的制约。(2)(2)实际范围度实际范围度 当一台旋涡流量计的口径（当一台旋涡流量计的口径（DNDN）选定后，其实际上限流速）选定后，其实际上限流速 就定下来。就定下来。实际范围度与理想范围度的关系实际范围度与理想范围度的关系或式中式中v实际流速，实际流速，

50、m/s；qv实际流量；实际流量；Nm3/h;qm实际流量，实际流量，kg/h；Qvmax可测最大流量，可测最大流量，Nm3/h;qmmax可测最大流量，可测最大流量，kg/h。实际范围度实际范围度 q qv v/可测最小流量可测最小流量.或或q qm m/可测最小流量可测最小流量.2-13振动和干扰较强的场所、稳定性要求高的场合慎用旋涡流量计振动和干扰较强的场所、稳定性要求高的场合慎用旋涡流量计A.A.旋涡流量计耐振性指标旋涡流量计耐振性指标 压电晶体传感器：压电晶体传感器：（有些产品，（有些产品，DNDN越大，越大，耐振性越差）；耐振性越差）；电容式传感器：电容式传感器：1g1g；引入引入S