一、概述
工业生产过程中另一个重要参数就是流量。流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示。其单位分别用m3/h、L/h和kg/h等。
流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的流量值；计量表（总量表）是指测量流体总量的仪表，它能累计某段时间间隔内流体的总量，即各瞬时流量的累加和，如水表、煤气表等等。
工业上常用的流量仪表可分为两大类。
（1）速度式流量计
以测量流全在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。如差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计、漩涡流量计、冲量式流量计、激光流量计、堰式流量计和叶轮水表等。
（2）容积式流量计 它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据，如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、乔板式流量计和活塞式流量计等等。
常用流量计的性能比较见表2-1-18。
二、差压式流量计
节流装置与差压变送器配套测量流体的流量，仍是目前炼油、化工生产中使用最广的一种流量测量仪表。
目前工业生产中应用有各种各样的节流装置，如图2-1-15所示。
[table=98%][tr][td]
上图所示的节流装置中，应用最多的是孔板、喷嘴、文丘里管和文丘利喷嘴。这四种节流元件历史悠久，试验数据完整，产品已标准化，所以称它们为“标准节流装置”。其他形式的节流元件，如双重孔板、圆缺孔板等等，由于开头特殊，形容尚不深透，缺乏足够的实验数据，所以尚未标准化，故称它们为特殊节流装置。这类特殊装置设计制造后，必须先进行标定，然后才能使用。
节流元件具有结构简单，便于加工制造，工作可靠，适应性强，使用寿命长等优点。
1．
测量原理
在管道中流动的流体具有动能和位能，在一定条件 下这两种能量可以相互转换，但参加转换的能量总和是不变的，奕用节流元件测量流量就是利用这个原理来实现的。
根据能量守恒定律及流体连续性原理，节流装置的流量公式可以写成：
体积流量 （2-1-11）
质量流量 （2-1-12）
式中M—质量流量，kg/s;
Q—体积流量，m3/s
α—流量系数；
ε—流束膨胀系数；
F0—节流装置开孔截面积，m2；
ρ1—流体流经节流元件前的密度，kg/m3;
Δp—节流元件前后压力差，即Δp=p1-p2,pa。
在计算时，根据我国现用单位的习惯，如果Q的单位为m3/h，M为kg/ h，F为mm2，Δp为pa，ρ为kg/m3单位时，则上述流量公式可换算为衫流量计算公式，即：
[table=98%][tr][td]（2-1-13）
（2-1-14）
式中d为节流元件的开孔直径， 。
我国自1993年8月1日起采用GB/T2624—93标准，代替GB2624—81标准。本标准适用于角接取压、法兰取压、D和D/2取压的孔板、喷嘴和文丘利管的节流装置；同时也只适用于管道公称通径为50~1200mm的流量测量和管道雷诺数大于3150的场合。
GB/T2624—93新标准采用流出系数C来代替过去的流量系数α。两者的换算关系如下；
C=α/E
式中E—渐近速度系数，并由下式确定：
2．节流装置的取压方式
节流装置的取压方式，就孔板而言有五种，如图2-1-16所示；就喷嘴而言只有角接取压和径距取压两种。
[table=98%][tr][td]
（1）角接取压 上、下游侧取压孔轴心线与孔板（喷嘴）前后端面的间距各等于取压孔直径的一半或等于取压环隙宽度的一半，因而取压孔穿透处与孔板端面正好相平。角接取压包括环室取压和单独钻孔取压，如图中1-1。
（2）法兰取压 上、下游侧取压孔中心至孔板前后端面的间距均为(25.4±0.8)mm，如图2-2。
（3）径距取压 上游侧取压孔中心与孔板（喷嘴）前端面的距离为1D，下游侧取压孔中心与孔板（喷嘴）后端面的距离为1/2D，如图中3-3。
（4）理论取压法 上游侧的取压孔中心至孔板中心至孔板前端面的距离为1D±0.1D;下游侧的取压孔中心线至孔板后端面的距离随 的值大小而异详见表2-1-19
[table][tr][td=1,1,142]
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[table=98%][tr][td]
（5）管接取压 上游侧取压孔的中心线距孔板前端面为2.5D，下
游侧取压孔中心线距孔板后端面为8D，如图中5-5所示。
以下五种取压方式中，角接取压方式用得最多，其次是法兰取压
院 法。
3．标准孔板
标准孔板的基本结构如图2-1-17所示。
标准孔板各部分的加工要求如下：孔板前端面A不允许有明显的
划痕，其加工表面粗糙度要求：50mm≤D≤500mm时，为Ra3.2μm;500
≤D≤750mm时,为Ra6.3μm; 750mm≤D≤1000mm时，为Ra12.5μm;
孔板的后端面B应与A平行,其表面粗糙度可适当降低.上游侧入口边
缘G和圆筒形下游侧出口边缘Ⅰ应无刀痕和毛刺,入口边缘G要求十
分尖锐。
标准孔板各部分的尺寸要求如下：孔板开孔圆筒形的长度e要求0.005D≤e≤0.02D,表面粗糙度不能低于Ra1.6μm,其出口边缘无毛刺.孔板的厚度E应为e≤E≤0.05D,当管道直径为50~100mm之间时,允许E=3mm.随着管道直径D的增加,E也要适当加厚.当E>e时，其斜面倾角F应为30骸蹻≤45海?砻娲植诙任�Ra3.2μm，孔板的不平度在1%以内。孔板开孔直径d的加工要求非常精确，当β≤0.67时,d的公差为±0.001d;当β≥0.67时, d±0.005 d.
[table=98%][tr][td]
图2-1-18的上半部分为环室取压,p1由前环室取出,p2由后环室取出,前环室宽度c≤0.2D,后环室宽度c’≤0.5D,环室壁厚f≤2a(a为环缝隙的宽度),环腔横截面积gh至少为50mm2,g、h均不得小于6mm，取压孔应是圆形的，直径为4mm≤ф≤10mm。
图2-1-18的下部分为单独钻孔取压方式示意图。孔板上游侧的静压力p1由前夹紧环取出，p2由后夹紧环取出。取压孔应为圆筒形，与孔板前后端面的夹角应小于或等于3�。
[table=98%][tr][td]
两种取压孔的直径ф规定如下：
β≤0.65时,0.005D≤ф≤0.03D
β>0.65时,0.01D≤ф≤0.02D
(2)法兰取压标准孔板
图2-1-19为标准孔板使用
法兰取压的安装图.从图中知法兰取压孔在法兰盘上,上
下游取压孔的中心线距孔板的两个端面的距离均为(25.4
±0.8)mm,并垂直于管道的轴线, 取压孔直径d≤0.08D
.最好取d为6~12mm之间.
法兰取压标准孔板可适用于管径D=50~750mm和直径
比β=0.1~0.75的范围内.
4.差压变送器
由节流元件、连接管路和差压变送器组成一体，统称
为差压式流量计。目前国内生产的定型的差压变送器的主
要技术性能见表2-1-20。
图2-1-20为DDZ-Ⅱ差压变送器结构示意图。
由图2-1-20看出，差压变送器由两部分组成，下半
部分为测量部分，上半部分为转换部分。测量部分包括测
量室、测量元件（膜盒）等，转换部分包括主杠杆、矢量
机构、副杠杆、差动变压器、反馈机构、调零装置和放大
器等。
被测差压信号由高、低压室引入，在膜盒3上转换为
中力Fi(Fi=ΔpiA,Δpi=p1-p2,A为膜盒有效面积)。此力作
用于主杠杆5的下端，使主杠杆以轴封膜片4为支点偏转，并以力Fi沿水平方向推动矢量机构8。矢量机构8将推力Fi分解成F2和F3。F3沿矢量板方向作用，被固定于基座上的矢量板平衡掉。F2使矢量机构的推板向上移动，并通过连接簧片带动副杠杆14以M为支点逆时针转动，使固定在副杠杆上的差动变压器的检测片（衔铁）12靠近差动变压器13，使两者间的气隙减小，这时差动变压器的输出增加，并通过放大器15放大为4~20mA的输出电流I0。当输出电流流过反馈动圈16时，产生电磁反馈力Ff，使副杠杆向顺时针方向偏转。当反馈力Ff所产生的力矩与Fi产生的力矩相等时，变送器便达到一个新的稳定状态，此时放大器输出电流即为变送器的输出电流，它与被测差压信号成正比。
[table=98%][tr][td=2,1,75]
[/td][td=1,1,86]测量差压
上限pa
[/td][td=1,1,74]工作压力Mpa
[/td][td=1,1,58]环境温
度
℃
[/td][td=1,1,44]精度
[/td][td=1,1,55]输 出
信 号
[/td][td=1,1,127]特点
[/td][td=1,1,99]主要生产厂家
[/td][/tr][tr][td=2,1,75]
[/td][td=1,1,86]100~600
1000~4000
6000~25000
[/td][td=1,1,74]0.16,6.4
16
32
[/td][td=1,1,58]-10~150
[/td][td=1,1,44]2.5
1.5
[/td][td=1,1,55]0~10mA
0~30mV
[/td][td=1,2,127]
[/td][td=1,1,99]杭州压力表厂
[/td][/tr][tr][td=2,1,75]
[/td][td=1,1,86]6000~25000
最大迁移量
-16000~10000
10000~16000
[/td][td=1,1,74]2．5
6．4
10
16
[/td][td=1,1,58]-10~+60
[/td][td=1,1,44]1
[/td][td=1,1,55]0~10mA
0~30mV
0~20mA
[/td][td=1,1,99]杭州压力表厂，上海自动化仪表一厂，四川仪表十六厂等
[/td][/tr][tr][td=2,1,75]
[/td][td=1,1,86]100~1600000
最大迁移量
±100%
[/td][td=1,1,74]0.01
0.05
2.5,6.4
16,32
[/td][td=1,1,58]-10~+60
[/td][td=1,1,44]1
1.5
[/td][td=1,1,55]0．02
~
0.1Mpa
[/td][td=1,1,127]有耐腐型,其正负室材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢，膜盒材料为Cr18Ni12200mm时)
六、超声波流量计
利用超声波测量流体的流速、流量的技术，不仅仅用于工业计量，而且也广泛地应用在医疗、海洋观测、河流等各种计量测试中。
[table=98%][tr][td]
超声波流量计的主要特点是：流体中不插入任何元件，对流束无影响，也没有压力损失；能用于任何特别是具有高粘度、强腐蚀，非导电性等性能的液体的流量测量，也能测量气体流量；对于大口径管道的流量测量，不会因管径大而增加投资；量程比较宽，可达5：1；输出与流量之间呈线性等优点。超声波流量计的缺点是：当被测液体中含有气泡或有杂音时，将会影响声的传播，降低测量精度；超声波流量计实际测定的流体流速，当流速分布不同时，将会影响测量精度，故要求变送器前后分别应有10D和5D的直管段；此外，它的结构较复杂，成本较高。
1．
测量原理
设静止流体中的声速为c，流体流动的速度为u，传播距离为L，
如图2-1-27所示。当声波与流体流动方向一致时（即顺流方向），其
传播速度为(c+u)；而声波传播方向与流体流动方向相反（即逆流方
向）时，其传播速度为(c-u)。在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器与接收器（T1、R1）和（T2、R2），当T1顺方向，T2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器R1、R2所需要的时间分别为t1和t2:
（2-1-21）
（2-1-22）
由于在工业管道中，流体的流速比声速小得多，即c籾，因此两者的时差为：
（2-1-23）
由式（2-1-23）可知，当声波在流体中的传播速度C已知，只要测出时差Δt便可求出流速u，进而就能求出流量Q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法，此外还可以用相差法、频差法等。
相差法的测量原理：如果超声波发生器发射连续超声脉冲或周期较长的脉冲列，则在顺流和逆流发射时所接收到的信号之间便要产生相位差Δψ，即：
（2-1-24）
式中：ω—超声波的角频率。
由式（2-1-24）可知，当测得Δψ后，即可求出u，进而求得流量Q。此法用测量相差Δψ代替了测量微小时差Δt有利于提高测量精度。但存在着声速c对测量结果的影响。
频差法的测量原理：为了消除声速c的影响，常采用频差法。由前可知，上、下游接收器接收到的超声波的频率之差Δf可用下式表示：
（2-1-25）
由上式（2-1-25）可知，只要测得Δf就可求得流量Q，并且此法与声速无关。
2．
SP-2系列智能型超声波流量计简介
SP-2系列智能型超声波流量计是参照当前世界上最先进的超声波流量计的原理，结合我国的实际情况而设计生产的一种高级超声波流量计。它具有以下特点：
①采用了最先进的数学模式作为设计指导思想，所的公式全由微机自动选择调整。
②为提高测量精度，仪表不仅具有严密的温度补偿，还可对不同管道、不同流速、不同粘度的各种介质进行自动的雷诺数补偿。
③采用人机对话开式，各种参数均由按键输入。
④不同管道所需的不同参数均由软件自动调整。
⑤具有保证仪表安装到正确位置的指示装置。
⑥充分发挥了仪表软件功能。仪表具有灵敏度自动跟踪的“学习机能”和智能化的抗干扰功能，以保证仪表能长期稳定可靠地工作。
⑦有完备的显示和打印功能，可随时显示和定时打出时间、流速、瞬时流量、累计流量以及流量差值等参数。
⑧可输出4~20mADC标准信号，以便远传。
⑨可在管外或管内安装，这种流量计可在ф=100~200㎜的管道上测t=0~50℃，流速为±0~9m/s，不含过多杂质和气泡，能充满管道的水及其粘度不过大的介质流量。此种仪表安装时，一般上游有10D以上，下游5D以上的直管段。
七、转子流量计
转子汉量计又称面积式流量计或恒压降式流量计，它也是以流体流动时的节流原理为基础的一种流量测量仪表。
转子流量计的特点是：可测多种介质的流量，特别适用于测量中小管径雷诺数较低的中上流量，压力损失小且稳定；反应灵敏，量程较宽（约10：1），示值清晰，近似线性刻度；
结构简单，价格便宜，使用维护方便；还可测有腐蚀性的介质流量。但转子流量计的精度
[table=98%][tr][td]
受测量介质的温度、密度和粘度的影响，而且仪表必须垂直安装等。
1．
转子流量计的工作原理
转子流量计是由一段向上扩大的圆锥形管子1和密度大于被测
介质密度，且能随被测介质流量大小上下浮动的转子2组成，如图
2-1-28所示。
从图2-1-28可知，当流体自下而上流过锥形管之间的环形流通
面积增大，流体流速减低，冲击作用减弱，直到流体作用在转子上向
上的推力与转子在流体中的重力相平衡。此时，转子停留在锥形管中
某一高度上。如果流体的流量再增大，则平衡时转子所处的位置更高
；反之则相反。因此，根据转子悬浮的高低应酬中测知流体流量的大
小。
从上可知，平衡流体的作用力是利用改变流通面积的方法来实现的，因此称它为面积式流量计。此外，无论转子处于哪个平衡位置，转子前后的压力差总是相同的。这就是转子流量计又称为恒压降式流量计的缘故，它的流量方程式为：
（2-1-26）
[table=98%][tr][td]
式中r—转子的最大半径；
--锥形管的倾斜角；
V—转子的体积；
--转子在流体中的质量；
ρf—转子材质密度；
ρ—流体的密度；
F—转子的最大截面积；
a—
与转子几何形状和雷诺数有关的流量系数。
由式中（2-1-26）可见：
①Q与h之间并非线性关系，但因 很小，可
以视作线性，所以被引入测量误差，故精度较低
（±2.5%）。
②影响测量精度的主要因素是流体的密度ρ的
变化，因此在使用之前必须进行修正。
2．转子流量计的种类及结构
转子流量计一般按锥形管材料的不同，可分为玻璃管转子流量计和金属管转子流量计两大类。前者一般为就地指示型，后者一般制成流量变送器。金属管转子流量计按转换器不同又可分为气远传、电远传、指示型、报警型、带积算等；按其变送器的结构和用途又可分为基型、夹套保温型、耐腐蚀型、高温型、高压型等等。
图2-1-29所示为电远传金属管转子流量计工作原理图，当流体流过仪表时，转子上升，其位移通过封镶在转子上部的磁钢与外面的双面磁钢耦合传出，由平衡杆带动两套四连杆机构，分别实现现场指示和使铁芯相对于差动变压器产生位移，从而使差动变压器的次级绕组产生不平衡电势，经整流后，输出0~10mA或0~50mV的电压信号，如要输出标准电流信号，则可将整流后的电信号再经功率放大等，最后输出0~10mA或4~20mA的标准直流电信号，便于远传进行指示，记录或调节等等。
3．LZD型电远传转子流量计
LZD型电远传转子流量计可用于测量连续封闭管道中液体、气体和蒸汽的体积流量。它一般采用不锈钢（1Cr18Ni9Ti）制造（基型），还有双层壳体（夹套保温型）和内衬耐腐蚀材料（耐腐型）。4~20mADC（二线制）输出的电远传转换器结构分不防爆和防爆（dⅡBT3）两种。具体型号规格编码见表2-1-26。
表2-1-26LZD型电远传转子流量计型号规格编号一览表
[table=98%][tr][td]
注：1。耐腐型只有一种口径：DN25。
2．空气流量范围上限值约为表中值的30倍（20℃，101.325kpa标准状态）。
举例：LZDY-2741621402表示公称通径80㎜ ，公称压力为2.5Mpa,法兰连接,+24V直流电源二线制供电,输出4~20mADC,传感器壳体,法兰均为不锈钢,流量范围上限值2.5×10m3/h基型,隔爆等级为dⅡBT3的电远传转子流量计(测液体)。
八、冲板式流量计
随着工业生产日趋复杂和生产过程自动化水平的不断提高，固体流量测量显得越来越重要。固体流量仪表种类很多，如电容式流量计、电导率式流量计、冲板式流量计及皮带秤等等。
冲板式流量计是一种用于测量自由落下的粉粒状介质的固体流量计。它利用被测介质在检测板上的冲击力，通过转换和放大输出与瞬时质量流量成比例的标准电信号或气信号，它可与种种显示仪表、调节仪表配套使用，以实现固体流量的指示、积算、记录和控制报警等。 |
发表于 2012-7-12 07:47:43
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
千斤顶
显身卡