差压式流量
差压式流量计
1 概述
差压式流量计(以下简称DPF或流量计)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测量流量的仪表。DPF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。通常以检测件的型式对DPF分类，如孔扳流量计、文丘里管流量计及均速管流量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计，差压变送器和流量显示及计算仪表，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。差压计既可用于测量流量参数，也可测量其他参数(如压力、物位、密度等)。
DPF按其检测件的作用原理可分为节流式、动压头式、水力阻力式、离心式、动压增益式和射流式等几大类，其中以节流式和动压头式应用最为广泛。
节流式DPF的检测件按其标准化程度分为标准型和非标准型两大类。所谓标准节流装置是指按照标准文件设计、制造、安装和使用，无须经实流校准即可确定其流量值并估算流量测量误差，非标准节流装置是成熟程度较差，尚未列入标准文件中的检测件。
标准型节流式DPF的发展经过漫长的过程，早在20世纪20年代，美国和欧洲即开始进行大规模的节流装置试验研究。用得最普遍的节流装置--孔板和喷嘴开始标准化。现在标准喷嘴的一种型式ISA l932喷嘴，其几何形状就是30年代标准化的，而标准孔板亦曾称为ISA l932孔板。节流装置结构形式的标准化有很深远的意义，因为只有节流装置结构形式标准化了，才有可能把国际上众多研究成果汇集到一起，它促进检测件的理论和实践向深度和广度拓展，这是其他流量计所不及的。1980年ISO(国际标准化组织)正式通过国际标准ISO 5167，至此流量测量节流装置第一个国际标准诞生了。ISO 5167总结了几十年来国际上对为数有限的几种节流装置(孔板、喷嘴和文丘里管)的理论与试验的研究成果，反映了此类检测件的当代科学与生产的技术水平。但是从ISO 5167正式颁布之日起，它就暴露出许多亟待解决的问题，这些问题主要有以下几个方面。
1)ISO 5167试验数据的陈旧性ISO 5167中采用的数据大多是30年代的试验结果，今天无论节流装置制造技术，流量试验设备及实验技术都有巨大的进步，重新进行系统地试验以获得更高精确度及更可靠的数据是必要的。进入80年代美国和欧洲都进行大规模的试验，为修订ISO 5167打下基础。
2) ISO 5167中关于直管段长度规定的问题在ISO投票通过ISO 5167时，美国投了反对票，其主要原因是对直管段长度的规定有不同意见，这个问题应是ISO 5167修订的主要问题之一。
3) ISO 5167中各项规定的科学性问题影响节流装置流出系数的因素特别多，主要有孔径与管径的比值β、取压装置、雷诺数、节流件安装偏心度、前后阻流件类型及直管段长度、孔板入口边缘尖锐度、管壁粗糙度、流体流动湍流度等，众多因素影响错综复杂，有的参数难以直接测量，因此标准中有些规定并非科学地确定，而是为了取得一致，不得不人为地确定。著名流量专家斯宾塞(E．A．Spencer)提出一系列应重新检讨的问题，如孔板平直度、同心度、直角边缘尖锐度、管道粗糙度、上游流速分布及流动调整器的作用等。
4)关于节流式DPF测量精确度提高的问题鉴于节流式DPF在流量计中占有重要地位，提高其测量精确度意义重大。历次国际学术会议认为必须使流量测量工作者、流体力学与计算机技术工作者紧密合作共同攻关才能解决此问题。
20世纪80年代美国和欧洲开始进行大规模的孔板流量计试验研究，欧洲为欧共体实验计划(EEC Experimental Program)，美国为API实验计划(API Experimental Program)。试
验的目的是用现代最新测试设备及试验数据的统计处理技术进行新一轮的范围广泛的试验研究，为修订ISO 5167打下技术基础。1999年ISO发出ISO 5167的修订稿(ISO／CD 5167-1-4)，该文件为委员会草案，它在技术内容与编辑上都有很大改动，是一份全新的标准。本来预定于1999年7月在美国丹佛举行的ISO／TC30／SC2会议上审查通过为DIS(标准草案)，但是会议认为尚有细节问题应再商榷而未能通过。新的ISO 5167标准何时正式颁布尚不得而知。ISO 5167新标准在标准的两个核心内容皆有实质性变化，一是孔板的流出系数公式，用Reader-Harris/Gallagher计算式(R-G式)代替Stolz计算式，另一为节流装置上游侧直管段长度的规定以及流动调整器的使用等。
我们通常称ISO 5167(GB／T2624)中所列节流装置为标准节流装置，其他的都称为非标准节流装置，应该指出，非标准节流装置不仅是指那些节流装置结构与标难节流装置相异的，如果标准节流装置在偏离标准条件下工作亦应称为非标准节流装置，例如，标准孔板在混相流或标准文丘里喷嘴在临界流下工作的都是。
目前非标准节流装置大致有以下一些种类：
1)低雷诺数用1／4圆孔板，锥形入口孔板，双重孔板，双斜孔板，半圆孔板等；
2)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；
3)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，Vasy管等；
4)小管径用整体(内藏)孔板；
5)端头节流装置端头孔板，端头喷嘴，Borda管等；
6)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)；
7)毛细管节流件层流流量计；
8)脉动流节流装置；
9)临界流节流装置音速文丘里喷嘴；
10)混相流节流装置。
节流式DPF现场应用的不断拓展必然提出发展非标准节流装置的要求，十余年来ISO 亦在不断制订有关非标准节流装置的技术文件，在它们不能成为正式标准之前作为技术报告发表。可以预见，今后有可能若干较为成熟的非标准节流装置会晋升为标准型的。
20世纪90年代中后期世界范围内各式DPF销售量在流量仪表总量中台数占50％-60％(每年约百万台)，金额占30％左右。我国销售台数约占流量仪表总量(不包括家用燃气表和家用水表及玻璃管浮子流量计)的35％-42％(每年6万-7万台)。
2 工作原理
2.1 基本原理
充满管道的流体，当它流经管道内的节流件时，如图4.1所示，流速将在节流件处形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的大小。这种测量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础的。压差的大小不仅与流量还与其他许多因素有关，例如当节流装置形式或管道内流体的物理性质(密度、粘度)不同时，在同样大小的流量下产生的压差也是不同的。
图4.1 孔板附近的流速和压力分布
2.2 流量方程
式中q m--质量流量，kg/s;
q v--体积流量，m3/s;
C--流出系数；
ε--可膨胀性系数；
β--直径比，β=d/D;
d--工作条件下节流件的孔径，m；
D--工作条件下上游管道内径，m；
△P--差压，Pa；
ρl--上游流体密度，kg/m3。
由上式可见，流量为C、ε、d、ρ、△P、β(D)6个参数的函数，此6个参数可分为实测量[d，ρ，△P，β(D)]和统计量(C、ε)两类。
(1)实测量
1)d、D 式(4．1)中d与流量为平方关系，其精确度对流量总精度影响较大，误差值一般应控制在±0．05％左右，还应计及工作温度对材料热膨胀的影响。标准规定管道内径D 必须实测，需在上游管段的几个截面上进行多次测量求其平均值，误差不应大于±0．3％。除对数值测量精度要求较高外，还应考虑内径偏差会对节流件上游通道造成不正常节流现象所带来的严重影响。因此，当不是成套供应节流装置时，在现场配管应充分注意这个问题。
2)ρ ρ在流量方程中与△P是处于同等位置，亦就是说，当追求差压变送器高精度等级时，绝不要忘记ρ的测量精度亦应与之相匹配。否则△P的提高将会被ρ的降低所抵消。
3)△P 差压△P的精确测量不应只限于选用一台高精度差压变送器。实际上差压变送器能否接受到真实的差压值还决定于一系列因素，其中正确的取压孔及引压管线的制造、安装及使用是保证获得真实差压值的关键，这些影响因素很多是难以定量或定性确定的，只有加强制造及安装的规范化工作才能达到目的。
(2) C统计量
1)C 统计量C是无法实测的量(指按标准设计制造安装，不经校准使用)，在现场使用时最复杂的情况出现在实际的C值与标准确定的C值不相符合。它们的偏离是由设计、制造、安装及使用一系列因素造成的。应该明确，上述各环节全部严格遵循标准的规定，其实际值才会与标准确定的值相符合，现场是难以完全满足这种要求的。
应该指出，与标准条件的偏离，有的可定量估算(可进行修正)，有的只能定性估计(不确定度的幅值与方向)。但是在现实中，有时不仅是一个条件偏离，这就带来非常复杂的情况，因为一般资料中只介绍某一条件偏离引起的误差。如果许多条件同时偏离，则缺少相关的资料可查。
2)ε 可膨胀性系数ε是对流体通过节流件时密度发生变化而引起的流出系数变化的修正，它的误差由两部分组成：其一为常用流量下ε的误差，即标准确定值的误差；其二为由于流量变化ε值将随之波动带来的误差。一般在低静压高差压情况，ε值有不可忽略的误差。当△P／P≤0.04时，ε的误差可忽略不计。
3 分类
差压式流量计分类如表4.1所示。
表4.1 差压式流量计分类表
3.1 按产生差压的作用原理分类
1)节流式依据流体通过节流件使部分压力能转变为动能以产生差压的原理工作，其检测件称
之为节流装置，是DPF的主要品种。
2)动压头式依据动压转变为静压的原理工作，如均速管流量计。
3)水力阻力式依据流体阻力产生的压差原理工作，检测件为毛细管束，又称层流流量计，一
般用于微小流量测量。
4)离心式依据弯曲管或环状管产生离心力原理形成的压差工作，如弯管流量计，环形管流量
计等。
5)动压增益式依据动压放大原理工作，如皮托-文丘里管。
6)射流式依据流体射流撞击产生原理工作，如射流式差压流量计
3.2 按结构形式分类
1) 标准孔板又称同心直角边缘孔板，其轴向截面如图4.2所示。孔板是一块加工成圆形同心的具有锐利直角边缘的薄板。孔板开孔的上游侧边缘应是锐利的直角。标准孔板有三种取压方式：角接、法兰及D-D/2取压；如图4.3所示。为从两个方向的任一个方向测量流量，可采用对称孔板，节流孔的两个边缘均符合直角边缘孔板上游边缘的特性，且孔板全部厚度不超过节流孔的厚度。
图4.2 标准孔板
图4.3 孔板的三种取压方式
2) 标准喷嘴有两种结构形式：ISA 1932喷嘴和长径喷嘴。
a. ISA 1932喷嘴（图4.4）上游面由垂直于轴的平面、廓形为圆周的两段弧线所确定的收缩段、圆筒形喉部和凹槽组成的喷嘴。ISA 1932喷嘴的取压方式仅角接取压一种。
图4.4 ISA 1932喷嘴
b. 长径喷嘴（图4.5）上游面由垂直于轴的平面、廓形为1/4椭圆的收缩段、圆筒形喉部和可能有的凹槽或斜角组成的喷嘴。长径喷嘴的取压方式仅
D-D/2取压一种。
3）经典文丘里管由入口圆筒段A、圆锥收缩段B、圆筒形喉部C和圆锥扩散段E组成，如图4.6 所示。根据不同的加工方法，有以下结构形式：①具有粗铸收缩段的；②具有机械加工收缩段的；③具有铁板焊接收缩段的。不同结构形式的L1、L2、R1、R2与D、d的关系如表4.2所示。
4）文丘里喷嘴由进口喷嘴、圆筒形喉部及扩散段组成，如图4.7所示。
5）锥形入口孔板锥形入口孔板与标准孔板相似，相当于一块倒装的标准孔板，其结构如图4 . 8所示，取压方式为角接取压。
注粗铸入口机械加工的入口粗焊的铁板入口1±0.25D(100mm＜D＜150mm) L1=0.5D±0.05D L1=0.5D±0.05D
2L2=1D或0.25D+250mm两个量中的
小者
L2≥D(入口直径)L2≥D(入口直径)
3R1=1.375D+20%R1＜0.25D R1=0,焊缝除外4R2=3.625d至3.8d R2＜0.25D R2=0,焊缝除外
图4.6 经典文丘里管
图4.7 文丘里喷嘴
图4.8 锥形入口孔板
1一环隙；2-夹持环；3一上游端面A；4-下游端面B；
5-轴线；6-流向；7-取压口；8-孔板；
X-带环隙的夹持环；Y-单独取压口
6)1/4圆孔板1/4圆孔板与标准孔板相比只是孔口形状不同，它的外形轮廓由一个与轴线垂直的端面，半径r为1/4圆构成的入口截面及喷嘴出口端面组成，如图4.9所示。管径小于DN40为角接取压，大于DN40为角接取压或法兰取压。
7) 圆缺孔板其开孔为一个圆的一部分(圆缺部分)，这个圆的直径为管道直径的98％，开孔的圆弧部分的圆心应精确定位，使其与管道同心，这样可保证开孔不会被连接的管道或两端的垫片所遮盖，其结构如图4.10所示。取压方式为法兰取压和缩流取压(或称理论取压)。
图4.10 圆缺孔板
8) 偏心孔板这种孔板的孔是偏心的，它与管道同心的圆相切，这个圆的直径等于管道直径的98％。安装这种孔板必须保证它的孔不会被法兰或垫片遮盖住，其结构如图4.11所示。它采用法兰取压和缩流取压。
图4.11 偏心孔板
1- 孔板开孔；2-管道内径；3-孔板开孔另一位置；4-孔板外径；5-孔板厚度E；6-上游端面A；7-下游端面B；8-孔板开孔厚度e；9-孔板轴线；10-斜角F；
11-孔板开孔轴线；12-流向；13-上游边缘G；14-下游边缘H、I
9) 楔形孔板楔形孔板的结构如图4.12所示。其检测件为V形，设计合适时节流件上下游无滞流区，不会使管道堵塞，取压方式未标准化。
图4.12 楔形流量计
1-高压取压口；2-低压取压口；3-测量管；4-楔形孔板；5-法兰
10) 整体(内藏)孔板管径小于DN50孔板可以有多种结构形式，图4.13所示为内藏孔板结构，当管径较小时孔板入口边缘锐利度及管道糙度等对流出系数有显著影响，因此按结构几何形状及尺寸难以确定流出系数，小管径孔板一般皆需个别校准才能准确确定流出系数。
图4.13 整体（内藏）孔板
(a) 直通式；（b）U形弯管式
11）线性孔板又称弹性加载可变面积可变压头孔板，如图4.14所示。其孔隙面积随流量大小而自动变化，曲面圆锥形塞子在差压和弹簧力的作用下来回移动，孔隙的变化使输出信号（差压或位移）与流量成线性关系，并极大地扩大范围度。
图4.14 线性孔板（GILFLO型节流装置）
1-稳定装置；2-纺锤形活塞；3-固定孔板；4-排气孔；5-标定和锁定蜗杆装置；6-轴支撑；7-低压侧差压检出接头；8-高张力精密弹簧；9-排水孔；10-高压侧差
压检出接头
12）环形孔板环形孔板的结构如图4.15所示。它由一个被同心固定在测量管中的圆板、三脚支架和中心轴管组成，中心轴管将上下游压力传送到差压变送器。环形孔板的优点是既能疏泄管道底部的较重物质又能使管道中气体或蒸气沿管道顶部通过。
图4.15 环形孔板
13)道尔管道尔管结构如图4.16所示。它由40o入口锥角和15o扩散管组成。流体首先碰到a上，再经短而陡的锥体，到达喉部槽两边的两个圆筒形部分，通过短的锥体后在f处，突然扩大到管道中，整个长度仅是管径的1.5-2倍，是经典文丘里管长度的17％。道尔管产生的差压比经典文丘里管大，在高差压下却有低的压损。
图4.16道尔管
14)罗洛斯管罗洛斯管结构如图4.17所示。它由入口段、入口锥管、喉部锥管、喉部和扩散管组成。入口锥管的锥角为40o，喉部锥角为7o，扩散管锥角为5o，上游取压口采用角接取压，其取压口紧靠入口锥角处，下游取压口在喉部长度的一半，即d／4处。
图4.17 低压损(Lo-Loss)管(罗洛斯管)图4.18 弯管流量传感器
15)弯管弯管结构如图4.18所示。利用管道系统弯头作检测件，无附加压损及专门安装节流件是其优点，弯管取压口开在45o或22.5o处，取压口结构与标准孔板相同，两个平面内的两个取压口对准，使其能处于同一条直线上，弯管内壁应尽量保持光滑。
16)可换孔板节流装置图4.19所示为断流取出型可换孔板节流装置。在需要检查孔板或更换孔板时，可无需拆开管道，短时间暂停管道内被测介质的流动，这时就可打开上盖，取出孔板及密封件予以检查或更换。
图4.19 可换孔板节流装置
17)临界流节流装置临界流节流装置有两种结构形式：圆环喉部文丘里喷嘴和圆筒喉部文丘里喷嘴，如图4.20所示。
a．圆环喉部文丘里喷嘴它由入口段、圆弧收缩段和扩散段组成。入口收缩段是一个喇叭形曲面，该曲面延伸至最小断面处(喉部)，并与扩散段相切。在入口平面的上游，廓形没有规定，但在每个轴向位置上，其直径都应等于或大于喇叭形扩张部分的直径。
b．圆筒形喉部文丘里喷嘴它由入口段、圆弧收缩段、圆筒形喉部及扩散段组成。其入口平面为入口轮廓相切且垂直于喷嘴中心线的平面。收缩段为1／4圆曲面，一端与入口平面相切，另一端与圆筒喉部相切。1／4圆曲面和圆筒喉部之间的连接应没有缺陷，连接要平滑。
图4.20 临界流节流装置
(a)圆环形喉部文丘里喷嘴
1一压力表；2-此处轮廓的表面粗糙度Ra不超过15×10-6d，其曲面偏差不能大于±0.001d
(b)圆筒形喉部文丘里喷嘴
1一此处轮廓的表面粗糙度Ra不超过15×10-6d，其喇叭形曲面及圆柱形的偏差不能大于±0.001d; 2-在圆锥扩散段轮廓的表面粗糙度Ra不超过10-4d
3.3 按用途分类
1)标准节流装置ISO 5167或GB／T2624中所包括的节流装置称为标准节流装置，它们是标准孔板、标准喷嘴、经典文丘里管和文丘里喷嘴。在设计、制造、安装及使用方面皆遵循标准规定，可不必个别校准而使用。
2)低雷诺数节流装置如1／4圆孔板、锥形入口孔板和双重孔板等。
3)脏污流节流装置如圆缺孔板、偏心孔板和楔形孔板等。
4)低压损节流装置如道尔管、罗洛斯管、弯管及环形管等。
5)小管径节流装置如整体(内藏)孔板和一体式流量变送器等。
6)宽范围度节流装置如线性孔板等。
7)临界流节流装置如临界流文丘里喷嘴等。
4 节流式差压流量计的主要特点
应用最普遍的节流件标准孔板结构易于复制，简单，牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉。
节流式DPF应用范围极广泛，至今尚无任何一类流量计可与之相比。全部单相流体，包括液、气、蒸汽皆可测量，部分混相流，如气固、气液、液固等亦可应用，一般生产过程的管径、工作状态(压力，温度)皆有产品。
检测件与差压显示仪表可分开不同生产厂生产，便于专业化形成规模经济生产，它们的结合非常灵活方便。
检测件，特别是标准型的，是全世界通用的，并得到国际标准组织的认可。对标准型检测件进行的试验研究是国际性的，其他流量计一般仅依靠个别厂家或研究群体进行，因此其研究的深度和广度不可同日而语。从时间上看，标准型检测件自20世纪30年代由国际标准化组织确定后再也没有改变，其研究资料及生产实践的积累极其丰富，它涉及的应用范围还没有一类流量计可比。
正是由于上述原因，标准型节流式DPF无需实流校准，即可投用，在流量计中亦是惟一的。
目前在各种类型中以节流式和动压头式应用最多。节流式已开发20余品种，并且仍有新品种开发出，较成熟的向标准型发展，ISO设有专门技术委员会负责此项工作。动压头式以均速管流量计为代表，近年有较快发展，它是插入式流量计的主要品种，其用量在迅速增加。
节流式DPF主要存在以下缺点：
1)测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难以提高。
2)范围度窄，由于仪表信号(差压)与流量为平方关系，一般范围度仅3:1-4:1。
3)现场安装条件要求较高，如需较长的直管段(指孔板，喷嘴)，一般难以满足。
4)检测件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、冻结及信号失真等故障。
5)压损大(指孔板，喷嘴)。
为了弥补上述缺点，近年仪表开发有如下一些措施。
1) 关于范围度的拓宽
节流式DPF范围度拓宽从两方面着手：1)开发线性孔板；2)采用宽量程差压变送器或多台差压变送器并用。
(2)开发定值节流件
定值节流件是指对每种通径测量管道配以有限数量的节流件，节流件的β
值(孔径)则按优先数系选用，每种通径配3-5种β值。定值节流件的应用有许多优点：改变节流件应用对号入座的缺陷；节流件生产方式由小生产作业方式转变为大批量生产；对于廓形节流件(如喷嘴，文丘里管等)采用专用加工设备实现批量生产，降低生产成本，为扩大使用创造条件；给用户带来使用的方便等等。
(3)压损问题
通常节流式DPF压损大是指检测件为孔板或喷嘴等品种，其实早已开发多种低压损节流件，如各种流量管(道尔管、罗洛斯管、通用文丘里管等)，它们未能大量应用的原因是结构笨重，价格高，如采用定值节流件可使生产成本大幅度下降，为广泛应用创造条件。
(4)一体化节流式DPF
把节流装置和差压变送器做成一体，省却引压管线，减少故障率，改善动态特性，方便安装使用，受到用户的欢迎。国外应用已相当普遍，据统计，日本在1996-1997年新建四家工厂400余台差压式流量计，一体化直接安装仪表约占三分之一。
(5)安装条件问题
经典文丘里管必要的直管段长度短(约5D-10D)，在无长直管段场合尽量采用此类节流件，它做成定值节流件，可以降低制造成本。近年国际上为解决阻流件干扰着力研究适用的流动调整器，在精度要求较高时节流装置与流动调整器配套供应，可保证测量的精确度，但也增加了压损与维护工作量。
5 选用考虑要点
DPF应用领域极其广泛，封闭管道各种测量对象都有应用：流体方面，单相、混相、洁净、脏污；工作状态方面，常压、高压、真空、常温、高温、低温；管径方面，从几毫米到几米；流动条件方面：亚音速流、临界流、脉动流。并且在上述各方面都有大量的理论和实践的资料可供参考。
20世纪50年代以前在过程控制工程中几乎是惟一的流量计，后来各种类型流量计相继登场，打破了其一统天下的局面，几十年来它占的份额一直在下降，当然绝对用量仍在增加。应该看到，DPF三个组成部分一直在更新发展着，尤其80年代以后借助微电子技术、计算机技术、新材料及先进加工技术的发展，差压转换和流量显示计算部分有突破性进展。DPF无论可靠性，精确度及功能多样化已今非昔比。近年一些创新思路，如一体式、定值节流件等的开发更使它有中兴的感觉。
DPF的关键部分--检测件是最难更新换代的部分，现在亦有了新的发展思路，即把流量测量工作者、流体力学与计算机技术工作者三方面人员的特长结合起来可以有效地攻下这个堡垒。可以预计，DPF在流量计中仍会占据重要的位置。
选用考虑因素的五个方面为仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件和经济因素，现分述如下。
5.1仪表性能方面
(1) 精确度、重复性、线性度、流量范围和范围度
表4.3所示为流量测量节流装置的主要技术参数，标准节流装置规定有严格的使用范围，包括管径、节流件孔径、直径比、雷诺数范围、管壁粗糙度等。在这些使用范围内可以应用标准文件（GB/T 2624）中提供的流出系数和可膨胀性系数，如表4.4所示。应该指出，非标准节流装置的使用范围及其计算式仅作参考，一般来说，它要可靠地应用还是实流校准为好。如果节流装置进行个别实流校准，则其使用范围不受表列参数限制，例如开封仪表厂曾实流校准管径达
DN1600的文丘里管流量计用于水流量计量，又如标准规定管径应不小于DN50，现在使用的小管径节流装置则远低于此值，但是它们必须逐台进行个别校准才能投用。由表4.4可见，标准喷嘴的流出系数的不确定度远大于标准孔板，这是由于廓形节流件的精确复制比较困难，如果标准喷嘴进行实流校准，则亦可得高精
确度。DPF的精确度在很大程度上决定于现场的使用条件，如果节流装置的制造质量符合要求，则影响因素主要为两方面：流体的物性参数的确定和流体流动特性是否符合标准要求。这两方面我们在流体特性和安装条件中再谈。
整套流量计的精确度还决定于差压变送器和流量显示仪的精确度。目前有一种倾向尽量采用高精度的差压变送器，在流量测量不确定度计算式可以看到，当其他参数的精确度不高时采用高精度差压变送器并不能起多大作用。流量显示仪的作用主要在监视运行参数的稳定性等方面，它的数据转换精度一般是无问题的。因此，要提高测量的精确度应有一个全面估计，这样才能作出技术经济性最佳方案的选择。
我们再次强调，DPF是一种从设计、制造到安装使用要求很严格的仪表，任何一个环节的失误都会产生很大的误差，反过来说，如果你严格遵循标准规定，它的精确测量是可保证的。DPF的重复性与其他流量计（电磁式，容积式，涡轮，涡街等）相比要低，其原因为输出信号为模拟值易受干扰，尤其差压引压管线这一环节易使信号产生干扰波动，正是由于重复性不高，影响到其精确度的提高。
DPF的输出信号与流量为平方关系，是非线性仪表，这是造成范围度窄的原因，实际上节流装置在广阔的雷诺数范围内其流出系数是稳定的，因此目前采用两种(或多种)量程的差压变送器可以拓宽其范围度(大于10:1以上)。近年已投用的弹性加载变面积变压头节流装置则应用其他工作原理增加其范围度(可达100:1)。
⑵压力损失
DPF压力损失大是它的一个弱点，但是若仔细分析一下这里还有一些选用时可以选择的余地。在DPF各类节流装置中孔板和喷嘴是压损较大的节流件，不过这里亦有差别。在同样的流量及β值时喷嘴的压损只为孔板压损的
30%-50%，也就是说喷嘴是较低压损的。各种流量管（文丘里管、道尔管、罗洛斯管、通用文丘里管等）则是低压损的节流装置，它们压损仅为孔板的20%，甚至低达5%-10%。这些节流装置的开发应用是今后一个努力方向。当然，另一类动压头式DPF（均速管流量计）则以低压损著称。
5.2 流体特性方面
流体特性分两方面考虑。
⑴流体物性参数的确定
流体物性参数包括密度、粘度、等熵指数、湿度等，这些参数有的直接进入流量方程，有的对流出系数、可膨胀性系数等产生影响。在这些参数中密度是最重要的。对密度的精确度与对差压的精确度有同等数量级的要求，但是密度的精确确定却遇到了困难，它是影响DPF精确度提高的一个重要原因。密度精确度不高的原因是，一般借助密度与组分、压力和温度的函数关系确定它，但是这个关系式的精确度数量往往并不明确，尤其对于混合物普遍缺乏精确的函数式。在这种情况下采用密度计测量是较好的，但是遗憾的是目前密度计品种规格不能满足实际需要，并且价格贵，可靠性不高亦阻碍其广泛使用。
粘度的精确度要求可以低些，它是用来计算雷诺数的，而雷诺数对流出系数的影响并不敏感；粘度的另一作用是确定被测介质是否为牛顿流体，目前流量测量标准都限定被测介质应为牛顿流体。而由于石油化工等工业的发展，愈来愈多非牛顿流体需要测量，因此粘度这个参数今后会引起更大的重视的。
流体物性参数的确定除混合流体外，在高参数(高压、高温、低温等)领域遇
到了困难。许多物性参数缺乏高参数下的数据。
(2)流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等
这些特性对流量计使用的可靠性造成很大的威胁。DPF是以几何尺寸来确定流量与信号的关系的，在长期使用中保持几何尺寸恒定成为保证测量精确度不变的关键因素。在使用中几何尺寸变化不易觉察，也就是说流量特性已变而不知道，这是很危险的。如何对付这个困难问题仍在探索中，例如采用可换孔板节流装置就是为了便于检查而采取的措施，另外采用并联测量管路可以定期检查清洗等等。流体的上述特性甚至用户都不一定完全掌握的，需要了解流体这些特性以便采取预防措施，在不明确的情况下有时需要进行一些试验。
5.3 安装条件方面
要应用标准文件(GB/T 2624或ISO 5167)中的流出系数和可膨胀性系数，必须令投用的节流装置与标准节流装置达到几何相似和动力学相似，现场的安装条件是达到这两个相似的重要因素，因此对节流装置的安装应给予足够的重视。
在安装条件中节流件前后的必要直管段长度往往令选用者为难，在推理式流量计中节流式DPF需要的直管段是比较长的。另外现场阻流件类型远多于标准文件包括的，尤其是所谓组合式阻流件(两种阻流件之间间隔很短)更是难以解决，按照GB/T 2624-93(或ISO 5167-1)遇到此类情况可以采用加装流动调整器解决，但是加装流动调整器所需的直管段亦是很长的(约42D)。在此情况下有以下方案可供选择：采用直管段长度要求较短的节流装置，例如经典文丘里管或其他流量管；用实流校验方法确定现场条件下的流出系数，实流校验可以是在线的或离线的。
前面我们已谈过引压管线是节流式DPF的薄弱环节，近年来一体式节流式DPF的出现较好地解决了此问题，例如我国北方冬天蒸汽流量测量往往为引压管线的保温防冻伤脑筋，一体式DPF彻底解决了它。大多数流量计都有一体式和分离式两种类型，它们的使用各有特点，要根据现场实际情况予以选用，节流式DPF亦不例外。一体式DPF的差压变送器必须适应现场的严酷环境条件，在有些情况，如管道较强振动或强电磁干扰等还是采用分离式为好。
5.4 环境条件方面
DPF的差压变送器和流量显示仪两部分有微处理器和电子元器件，它们对环境条件的要求与一般电子仪表是一样的，在本书的其他章节中已有讨论，这里就不再重述了。
5.5 经济因素方面
经济因素包括购置费、安装费、运行费、校验费、维护费和备品备件。
(1)购置费
DPF的检测件购置费相对来说较便宜，但考虑其余两部分：差压变送器和流量显示仪整套仪表就不一定便宜了。另外，它还可能需购置一些辅助设备，如冷凝器、集气器、沉降器和隔离器等亦应估计到。
(2)安装费
分离型DPF的安装比较麻烦，主要是差压信号管路及其辅助设备的安装，对于腐蚀脏污介质之类采用隔离系统，其费用还要高些。
(3)运行费
对于大口径管道测量，能耗产生的运行费可能是笔大数目，当然如选用低压损节流装置(经典文丘里管等)亦是降低费用的办法，但是节流装置的购置费又高
了，应该仔细核算一下。
(4)校验费
DPF的一个优点是可节省检测件的校验费，不但制造者，使用者亦可免去实流校验的麻烦，这点意义深远。当然DPF其余两部分校验费亦应考虑，它们相对比较方便便宜。
(5)维护费
DPF检测件维护费较少，其余两部分有一定的维护费。
(6)备品备件
DPF差压和显示仪表通用性强，对于大中型企业使用的流量仪表数量较多时可集中选用某些型号规格，以节省备品备件数量。近年推广定值节流件使节流装置摆脱对号入座的局面，检测件的购置就很方便了，可减少备品备件数量。
以上各项费用的综合计算可以比较准确地确定其经济性。
5.6 标准节流装置的选择原则
节流式DPF的首选检测件当然是标准节流装置，为了选择最合适的标准节流装置，选型时应从以下几方面考虑：
1)管径、直径比和雷诺数范围的限制条件；
2)测量精确度；
3)允许的压力损失；
4)要求的最短直管段长度；
5)对被测介质侵蚀、磨损和脏污的敏感性；
6)结构的复杂程度和价格；
7)安装的方便性；
8)使用的长期稳定性。
根据上述几方面，标准节流装置的选型原则可归纳为以下几点。
标准节流装置各种类型节流件应用的管径、直径比和雷诺数范围皆有一定的限制，在国家标准GB/T 2624-93(或国际标准ISO 5167-1)中有详细规定，例如孔板可应用于比喷嘴和文丘里喷嘴更大的管径范围，经典文丘里管各种类型之间的管径范围差别较大等等。
标准节流装置各种类型节流件的精确度在同样差压、密度测量精确度下，决定于流出系数与可膨胀性系数的不确定度。各种节流件的流出系数的不确定度差别较大，相比之下，孔板的流出系数的不确定度最小，廓形节流件(喷嘴、文丘里管)较大。廓形节流件较大的原因，是标准中给出的流出系数公式所依据的拟合的数据库质量较差。但是对廓形节流件进行个别校准，也可得到高的精确度。
在同样差压下，经典文丘里管和文丘里喷嘴的压力损失约为孔板与喷嘴的
1/4-1/6。而在同样的流量和相同的β值时喷嘴的压力损失只有孔板的30％
-50％。
在相同阻流件类型和直径比情况下，经典文丘里管的必要直管段长度比孔板与喷嘴的要小得多。
测量易使节流件沾污、磨损及变形的被测介质时，廓形节流件较孔板要优越得多。
在加工制造及安装等方面，孔板最为简单，喷嘴次之，文丘里喷嘴和经典文丘里管最复杂，其造价亦依次递增。管径愈大，这种差别愈显著。
孔板易取出检查节流件质量(采用可换孔板节流装置)，喷嘴和文丘里管则需截断流体，拆下管道才可检查，比较麻烦。
天然河流在线流量监测系统方案
天然河流在线流量监测系统方案 1. 在线监测系统概述 1.1 基本情况 流量站实时测流系统的建立。 随着国家工业发展水资源越来越紧，同时水污染加重可利用水源越发稀缺。中小河流在线流量监测重要性更显突出。 河流在线流量监测，可实时掌握可用水资源。 河流在线流量监测，可通过水闸等调配县市级流域水量。 河流在线流量监测，可了解污水走向，提供决策依据。 河流在线流量监测，在山洪和台风期间掌握各河道流量防范“天灾”。 省市县镇交界河道流量在线流量监测，可为相互“水权”提供依据。 1.2 设计目标 流量站新建全自动的流量实时在线监测方式，实现对河段断面流量流速的实时在线监测，并且将流量计算的水位信息等数据通过无线传输方式传送到水文站房。 1.3 设计原则 （1）实时性、容错性 实时采集现场中的流速、水文等信息，会同断面数据能及时获得流量信息，并将其存在业务数据库中。具有较强的实时性和较高的处理效率，对访问的响应时间要短；采集接口的实时性好，能满足其应用的需要；采集接口的采集周期在5秒到5分钟之间（可根据需要进行设定）；采集接口的实时性不能影响控制系统的性能。采集通信方式在具备条件的场合，实现冗余；采集软件要有容错处理机制；实时数据库系统具有容错能力，根据具体的硬件条件实现冗余。 （3）完整性、标准化 信息的传输与处理遵循标准化的协议，以保证信息的相对完整性与一致性。对采集方式、采集设备尽量采用统一标准和型号, 坚持系统的开放性和可扩展性。建立一个开放的、标准的、可扩充、易管理、升级的实时数据库系统。不仅仅要做到配置上的先进，更主要的是开发上和应用上的先进。
（5）安全性、可靠性 在操作上严格权限管理。系统应提供审计跟踪功能，记录所有用户操作过程，对出现的系统安全问题提供调查的依据和手段；系统应具备事务日志功能。保证在恶劣天气条件下能正常运行，确保采集通信信道畅通。 1.4 系统功能 （1）能对断面流速、水温、流向、水位等进行24小时连续在线监测。 （2）能根据实时采集的流速、水位，计算断面流量。 （3）能实现水量数据采集、流量计算、存储、传输的功能。 （4）能将采集的水位、流速、流量和测站状态信息通过通讯网络传输到接收中心。 （5）可人工设定和修改断面平均流速关系线。 2. 流量方案比选 监测方法 主要断面流量监测方法 2.1 主要断面流量 目前进行流量自动测量的方式有以下6种：缆道测流、声学多普勒流速（ADCP）、超声波时差法测流、水工建筑物（涵闸）推算流量、水位比降法推算流量、雷达水表面波流速测量再推算流量。 缆道自动测流 1、缆道自动测流 缆道测流是适合我国国情的一种测流方式，经 50多年发展，技术设备较为成熟，其中全自动缆道测流系统测流精度可达到95～98％。该方法由人工一次性启动缆道测流装置后，可自动测量全断面测点流速和垂线水深，并自动计算出断面面积和流量。由于缆道测流的测量精度较高，且不需要进行率定，在系统工程中主要是用于不规则断面的流量测量，实现对主要测流断面的流量控制。 超声波时差法测流 2、超声波时差法测流 超声波时差法测量流速国内外均有定型产品用于管道和渠道，但国内没有定型生产用于天然河流的产品。本方法能方便地解决断面不同水层的平均流速测量，充分利用电脑技术将超声波时差法测流、超声或压力水位计和预置河床断面等技术集于一体后，可构建实时在线的流量测量系统，该方法适用于断面较稳定，
各种流量计的原理
一、按测量原理分类 (1)力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。 (2)电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。 (3)声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式．声学式(冲击波式)等。 (4)热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。 (5)光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。 (6)原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表。 (7)其它原理：有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。 二、按流量计结构原理分类 按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型： 1. 容积式流量计 容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。根据回转体形状不同，目前生产的产品分：适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等． 2．叶轮式流量计 叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约±2％，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为±0．2％一0．5％。 3．差压式流量计(变压降式流量计) 差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示．差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表．差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的70％。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量
流量测量技术综述
流量测量技术综述 摘要：本文说明了流量测量技术在工业生产中的重要性，写出了流量测量方法的分类及相关概念。分析流量测量技术的发展现状及趋势，对四种常用流量计的机构及原理进行研究。介绍了流量测量技术在电厂中的应用，并写出了流量计的选型需要考虑因素。对流量测量技术进行综述。 关键字：流量测量流量计原理选型趋势 1 引言 流量测量是工业过程测量中的一个重要参数。在工业生产中承担着两类重要任务：其一为流体物资贸易核算储运管理和污水废气排放控制的总量计量；其二为流程工业提高产品质量和生产效率，降低成本以及水利工程和环境保护等作必要的流量检测和控制。 流量测量涉及广泛的应用领域。过程测量、能源计量、环境保护、交通运输等高耗能领域对流量测量的需求急速增长，为流量测量技术提出了新的要求。不仅要求流量测量仪表耐高温高压，而且能自动补偿参数变化对测量精度的影响，从节约能源、成本核算、贸易往来及医药卫生等方面的特殊要求考虑，要求流量测量精度高、压损小、可靠性高。新技术、新器件、新材料和新工艺及新软件的开发应用，使得流量计的测量准确度越来越高，流量的测量范围越来越广。同时流量计对测量介质的要求在降低，适用范围也越来越宽，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。 2 流量的测量 2.1 流量测量的概念及方法分类 介质在单位时间内通过给定的通道或管道横截面的量叫做通过该截面的流量。流量的读数可以是质量单位或容积单位。流量也是总量除以时间的商。反之，总量可以看作流量与时间的积。流量与总量都是物理量，彼此通过时间相联系。 流量测量方法大致可以归纳为以下四种：利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号来反映流量的差压式流量测量法，用这种方法制成的仪表如转子流量计、靶式流量计、弯管流量计等；通过直接测量流体流速来得出流量的速度式流量测量法，用这种方法制成的仪表如涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等；利用标准小容积来连续测量流量的容积式测量，用这种方法制成的仪表如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计等；以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法，用这种方法制成的仪表如热式质量流量计、科氏质量流量计、冲量式质量流量计等。 2.2 国内外新成果举例 2007年清华大学高晋元教授发表《参数估计法测量两相流流速》一文，提出运用模型参数估计可直接辨识随机流动噪声的渡越时间，能起到在时域对传感器信号进行预滤波的作用，推动了我国在相关流量测量技术上的进步。
仪表自动化第三章习题：流量检测
第三章流量检测 1.某差压式流量计的流量刻度上限为320m3/h ,差压上限2500Pa。当仪表指针指在160m3/h时,求相应的差压是多少 (流量计不带开方器)? 解：由流量基本方程式可知 流量是与差压的平方根成正比的。当测量的所有条件都不变时,可以认为式中的α、ε、F0、ρ1均为不变的数。如果假定上题中的 Q1 = 320m3/h ;Δp1 = 2500Pa ; Q2 = 160m3/h ;所求的差压为Δp2 ,则存在下述关系 代入上述数据,得 该例说明了差压式流量计的标尺如以差压刻度,则是均匀的,但以流量刻度时,如果不加开方器,则流量标尺刻度是不均匀的。当流量值是满刻度的1/2时,指针却指在标尺满刻度的1/4处。 2.通常认为差压式流量计是属于定节流面积变压降式流量计,而转子流量计是属于变节流面积定压降式流量计,为什么? 解：这可以从它们的工作原理上来分析。
差压式流量计在工作过程中，只要节流元件结构已定,则其尺寸是不变的,因此它是属于定节流面积的。当流量变化时，在节流元件两侧的压降也随之而改变,差压式流量计就是根据这个压降的变化来测量流量的，因此是属于变压降式的。 转子流量计在工作过程中转子是随着流量变化而上下移动的，由于锥形管上部的直径较下部的大，所以转子在锥形管内上下移动时,转子与锥形管间的环隙是变化的，即流体流通面积是变化的，因此它是属于变节流面积的。 由于转子在工作过程中截面积不变，重力也不变，而转子两端的静压差作用于转子上的力恒等于转子的重力，转子才能平衡在一定的高度上，所以在工作过程中，尽管转子随着流量的变化上下移动，但作用在转子两侧的静压差却是恒定不变的，所以它是属于定压降式流量计。 3.流量检测方法有哪些？有哪些常用的流量检测仪表？ （1）节流差压法 在管路内安装上节流元件，使流体在此处流动状态发生变化，造成节流元件的上、下游间产生压力差。由于此压力差和流量间有一定函数关系，因此，检测此压差，即可变换出流量。常用的节流元件有：孔板、喷嘴等。 （2）容积法 按一定的容积空间输送流体，容积空间的运动次数(或运动速度)与流量成正比。记录运动次数或速度，则可得出一段时间内的累积流量。容积式流量计，有椭园齿轮式流量计、膜式煤气表及旋转叶轮式水表
(推荐)管道流量测量方法
管道流量测量方法 [技术摘要]一种管道流量称及测量方法，属流量测量技术领域。用于解决测量管道内混合流体的质量流量及质量浓度的技术问题。其特别之处是：构成中包括换能器、超声波流量计、压力变送器、称量传感器、智能显示仪和称量管，称量管至少配置一个称量传感器，在称量管的两端各设有一段波纹管与其形成挠性连接，两波纹管的另一端分别连通前后固定管，前后固定管分别连通流体输送管道，前后固定管固定在基础支架上，所述压力变送器和换能器均设置在流体输送管道上，各测量元件连接智能显示仪。本发明所提供的管道流量称及测量方法，解决了管道中高温介质、粘稠液体、煤粉、水煤浆等混合流体质量流量与质量浓度的测量难题，其理论依据可靠、测量值准确、结构合理、易于实现。 气体质量流量上下游温度分布二次差动测量方法、传感器、及流量计 [技术摘要]本发明涉及一种气体质量流量上下游温度分布二次差动测量方法、传感器、及流量计。包括加温元件，对称设置在加温元件两侧的温度检测元件，即上游温度检测元件和下游温度检测元件，其特征在于所述的加温元件与恒功率源激励相连，上
游温度检测元件和下游温度检测元件分别与差动运算电路的两个信号输入端相连，所述的差动运算电路的输出端连接有中央处理单元。具有如下优点：通过对上下游温度变化差值进行二次差动运算，保证对低速段线性度影响较小；气体质量流量的流速和输出电压的关系曲线的饱和点往后推，量程扩大，提高了量程范围和线性度；测量精度高，灵敏度高；采用MEMS技术实现了低功耗、高频响，大幅降低芯片的热惯性。
[9-BG95212]联合式湿蒸汽流量、干度测量装置及其测量方法 [技术摘要]本发明公开了一种联合式湿蒸汽流量、干度测量装置及其测量方法，该装置由经过标定的标准孔板、经典文丘利管作为一次测量元件，高精度压力传感器、智能型差压变送器转换并传输标准信号，标准4～20mA信号经I/V转换成1～5V电压信号，进入高速数据采集卡，最后在中央处理器中根据压力信号调用汽、水性质的IAPWS-IF97计算公式模块计算出饱和水、饱和蒸汽的密度及比焓、汽化潜热，从而算出湿蒸汽的干度、质量流量、载热量，同时对质量流量、载热量进行累积运算，重要参数适时存储于数据库，作为历史数据以备后期调用，系统通过D/A通道输出干度、累积流量，供中央处理器使用，本发明与以往的IF-67计算公式相比计算精度提高10倍以上，且重复计算精度高，而运算速度提高4～12倍。
蒸汽流量测量
蒸汽流量测量的常用方法 提 要：叙述目前蒸汽流量测量中使用最广泛的差压式流量计和涡街流量计工作原理及应用，并对标准节流装置差压式流量 计存在的范围度较窄的缺陷进行分析，介绍一体化双量程差压流量计和线性孔板差压流量计工作原理、特点和现场使用。重点强调C 在线补偿、1ε在线校正和防止差压信号传递失真的意义。 关键词：蒸汽 流量测量 差压式流量计 双量程流量计 线性孔板 涡街流量计 蒸汽是工业生产和采暖制冷各行各业使用最为广泛的载热工质，是重要的二次能源，蒸汽流量的测量量大面广，对加强管理、公平贸易、节约能源、提高经济效益等方面都有重要意义。蒸汽流量测量方法如果按工作原理细分，可分为直接式质量流量计和推导式（也称间接式）质量流量计两大类。前者直接检测与质量流量成函数关系的变量求得质量流量；后者用体积流量计和其他变量测量仪表，或两种不同测量原理流量计组合成的仪表，经计算求得质量流量。 现在人们广泛使用的蒸汽质量流量计绝大多数仍为推导式。其中,以节流式差压流量计和涡街流量计为核心组成的蒸汽质量流量计是主流，这两种方法有各自的优点和缺点，而且具有良好的互补性。在差压式流量计中，线性孔板以其范围度广，稳定性好的优势占有一定市场份额。双量程差压流量计也因其简单、便宜，范围度得以扩展而得到推广。除此之外，科氏力质量流量计、均速管流量计、超声流量计等在蒸汽流量测量中也有应用。 1 用标准节流装置差压流量计测量蒸汽质量流量 节流式差压流量计的一般表达式为[1] （1） 式中 q m ── 质量流量，kg / s ； C ── 流出系数； β ── 直径比，β= d / D ； D ── 管道内径，m ； ε1 ── 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，m ； Δp ── 差压，P a ； ρ1 ── 节流件正端取压口平面上的流体密度，kg / m 3。 在式（1）中，β和d 为常数，因此式可简化为 （2） 从式（2）可清楚看出，仪表示值同ρ1密切相关。而蒸汽工况（温度t ，压力p ）的变化，必然使ρ1产生相应的变化。因此，差压式流量计在对差压进行测量的同时，必须对蒸汽密度进行直接或间接的测量。 在实际应用系统中，常用测量点附近的流体温度、压力，经查表和计算后求得相应的密度，再经演算求得瞬时质量流量，通常称作温度、压力补偿。由于水蒸气的性质和特点，在过热状态和饱和状态时可有不同的补偿方法。 （1）过热蒸汽质量流量测量 当流体为过热蒸汽时，ρ1取决于流体压力p 1和流体温度t 1。图1所示为测量系统图。 （2） 饱和蒸汽质量流量测量 12 14241ρπεβ??????=p d C q m p kC q m ??=11ρε
皮托管流量测量装置使用说明书
皮托管流量测量装置安装使用说明书 C M （06）渝制00000331 重庆渝润仪表有限公司
2 一、概述 本公司生产的S 形皮托管主要用于气体流量的测量，特别是如焦炉煤气、高炉煤气、水炉煤气、各种烟气等赃污介质流量的连续测量。 二、性能特点 本公司采用独特并且专业的技术，生产的S 形皮托管流量测量系统的测量精度经过有关部门实流检测，误差为±0.46％，达到0.5级精度；同时，独特设计的感压孔，长期使用不会堵塞。主要有以下特点： ▲长期运行精度高、稳定性好。 ▲无可可动部件与易损部件，使用寿命长。 三、主要技术参数 ▲测量精度： 0.5级 ▲管道覆盖面：100~5000mm 。 四、测量原理 1、 测量系统组成 流量测量系统由皮托管、差压变送器、压力变送器、温度传感器、流量积算控制仪等组成，如图一所示：
3 图一 图一是在线带温度压力补偿的流量测量，如果现场的温度压力参数比较稳定，变化不大，也可以定点设定温度压力补偿方式进行流量测量。 2、流量测量计算公式 流量测量计算公式根据国标GB 5468-91确定，具体如下： 2.1密度的计算 测试工况下湿气体密度γs 按式（1）计算； 式 中： N ——标准状态下湿气体密度，kg ／Nm 3 , ts ——测量断面内气体平均温度,℃ Ps ——测量断面内气体静压,Pa ； Ba ——大气压力，Pa 。 2.2 管道内气体流速及流量的计算 气体流速按照式（2）计算： 式中：Vs i ——测定点流速，m ／s ； Kp ——皮托管修正系数； γs ——管道内湿气密度，kg ／m 3； Pdi ——测定点气体动压，Pa 。 2.3 在测定点工况下气体流量按式（3）计算： Q=3600×F×Vs (3)
节流式流量测量原理及系统总体设计
目录 引 言 .................................................................. 1 第一章 节流式流量测量原理及系统总体设计 .. (2) 1.1 节流件测量原理 ................................................. 2 1.2 系统总体设计 ................................................... 2 第二章 标准节流件差压计及取压装置 .. (4) 2.1 标准节流件 ..................................................... 4 2.2 差压计 ......................................................... 5 2.3 取压装置 ...................................... 错误！未定义书签。 第三章 关键参数计算及检验计算 (7) 3.1已知条件 ........................................................ 7 3.2 准备计算 . (7) 3.2.1 求介质密度1 ρ、介质动力粘度及η管道材料膨胀系数D λ (7) 3.2.3 计算正常流量Re Dch 和最小流量下的雷诺数Re DMIN (8) 3.2.4 确定差压计类型及量程范围 ................ 错误！未定义书签。 第四章 重要参数的计算及校验 (8) 4.1 确定β值及节流件开孔直径 (8) 4.1.1 常用流量下的差压值ch P ? ................................... 8 4.1.2 迭代计算β值和d 值 (9) 4.1.3 迭代计算 ................................................. 9 4.2 确定压损 ...................................................... 11 4.3 确定节流件的开孔直径20d ....................................... 12 4.4 确定直管段长度对管道粗糙度的要求: ............................. 12 4.5 标准节流装置流量结果不确定度 .................................. 12 第五章 系统的安装及使用说明 . (14) 5.1流量装置和差压计的安装连接系统图 ............................... 14 5.2 元件的安装 .................................................... 14 5.3 使用说明 ...................................................... 14 结 论 ................................................................ 15 参考文献 .. (16)
流量检测-装置系统设计课程设计
专业综合课程设计 课题：流量计检测装置设计 学院：城南学院 班级：机电0701班 指导老师：陈书涵 学号：2007 学生:邹娟 一检测系统背景介绍 流量计广泛应用于工业生产和人民生活当中，但大都存在体积大、精度低、价格贵等缺点．本文设计的电子巴(靶式)智能流量计，于六十年代开始应用于工业流量测量，主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量，先后经历了气动表和电动表两大发展阶段，SBL系列智能靶式流量计是在原有应变片式靶式流量计测量原理的基础上，采用了最新型电容力传感器作为测量和敏感传递元件，同时利用了现代数字智能处理技术而研制的一种新式流量计量仪 表。其主要由测量管、受力元件(靶片)、感应元件(电容式力传感器，压力传感器，温度传感器)、传递部件、微控制器及其显示和输出部分组成．由于采用了压力工作温度补偿，大大提高了测量精度。
二检测系统设计方案 本作品是一款基于C8051F系列单片机为核心的流量计，给出了硬件组成和软件设计．设计以C8051F单片机为控制模块，选用电子靶式流量传感器，信号调理电路、通信电路、LCD显示等电路．在软件上进行了压力和温度补偿．设计的流量计精度高，抗干扰能力强，使用方便． 三检测系统硬件结构 系统的硬件电路以C8051F206单片机为控制核心，主要有信号的输入通道、微控制器及外围电路、红外通信接口和RS一485通信接口和人机交互界面等部分组成，如图1所示． 图1 以C8051F206单片机为核心的硬件框图 ① C8051F206的A／D转换模块 C8051F206的A／D转换模块是利用C8051F206的片内12位分 辨率的ADC转换模块和可编程增益放大器．当工作在100ksps 的最大采样速率时，提供真正的12位精度和±2 L SB的模数
毕托巴差压式流量计在能源计量中的应用
毕托巴差压式流量计在能源计量中的应用 齐丽萍 （辽宁毕托巴科技有限公司，铁岭，112616） 摘要：能源是一种战略性资源，是经济社会可持续发展的重要物质基础，能源安全是关系我国经济发展、社会稳定和国家安全的重大战略问题。节能减排，发展低碳环保经济，已经成为国际社会积极应对全球气候变化，实现经济发展与环境保护双赢的重要途径。 随着科学技术的不断进步和发展，能源计量计量器具的种类不断增加，能源计量器具的数字化、自动化、智能化水平不断提高，能源计量器具的准确度也得到明显提高。 近年来随着电子技术的突飞猛进，变送器、积算仪等二次仪表的准确度、灵敏度发生了质的变化，达到了极高的水平，但是几十年来传感器的检测水平始终没有重大突破，成了制约差压式流量测量系统发展的瓶颈，使得高水平的下游仪表无法发挥出应有的高效率。 本文系统的介绍了能源计量器具（毕托巴差压式流量计）的应用和技术规范等，汇集了该计量器具的测量原理、计算、选型、安装、现场调试、正确使用、维护检修、故障处理等方面的案例。 关键词：能源；毕托巴；差压式流量计；能源计量 毕托巴差压式流量计用于测量流量，它具有结构简单，使用寿命长，适应性广，并且结构标准化，测量准确度高，现在各企业中得到了广泛认可和应用。 一、毕托巴差压式流量计的测量原理 测量原理 毕托巴流量计是一种差压式流量测量仪表。毕托巴传感器长度按管道直径定制，由一对取压孔组成，将毕托巴传感器插入管道中心，全压孔对正流体的来流方向取总压P1，静压孔对正流体的去流方向取静压P2，将P1和P2分别引入差压变送器,测量出差压△P=P1-P2,差压△P即为管道中心的实测差压，再由该毕托巴的标定曲线拟合出该点的平均差 压，根距平均差压计算出流体的流量。
流量检测装置说明书
流量检测装置设计说明书 一、装置需求： 1. 100点流量差压信号的采集。用键盘输入流量系数，输入时可显 示； 2.范围0-1000l/min,采集周期0.5s,信号4-20mA，分辨力0.1%； 3.要求运用数字滤波（方法自选）； 4.计算瞬时流量（l/min）、累计流量（m3/h）,并显示； 5.操作人员可随时修改流量系数和切换显示内容（瞬时/累计流量）。 二、设计说明书要求： 1.系统构成框图及构成说明，包括主要部件的选型及依据； 2.DSP与A/D转换芯片连接的电原理图； 3.程序框图，包括主要流程； 4.采集、数字滤波、流量计算程序清单。 三、差压式流量计基本理论 1.节流装置工作原理 差压式流量计是根据伯努力方程和流体连续性原理用差压法测量流量的，其节流装置工作原理如图1所示，在横截面H处：流体的平均流速是v 1 ，密度是 ρ 1，横截面积是A 1 ；在横截面L处：流体的平均流速是v 2 ，密度是ρ 2 ，横截面 积是A 2 。
图1 差压流量计工作原理图 根据流体流动连续性原理有如下关系式： v 1·A 1·ρ1=v 2·A 2·ρ2 （1） 如果流体是液体，可认为在收缩前、后其密度不变： ρ1＝ρ2＝ρ （2） 根据瞬时流量的定义，即单位时间内流体流经管道或明渠某横截面的数量，所以液体的体积瞬时流量： 2211A v A v q v ?=?= （3） 根据伯努利方程（能量守恒定律），在水平管道上Z1＝Z2，则有如下关系式： 2 2 2 2 222 111v P v P ρρ+ =+ （4） 应用伯努利方程和流动连续性原理，在两个横截面上压力差则有如下关系式： )(2 212 221v v P P P -= -=?ρ （5） 将（3）代入（5）式，并整理，则得： 2 221 2])( 1[2 v A A P -= ?ρ （6） 由于4 2 1D A ?= π， 4 2 2d A ?= π， 定义直径比D d = β， 其中d 为工作状况下节流件的等效开孔直径，D 为管道直径，则得到： 222 4 )1(2A q P v βρ -=? （7）
差压式流量计常见故障分析
在工业自动化生产中，差压式变送器在压力、压差、流量方面的测量，得到了非常广泛应用，在自动控制系统中发挥重要的作用。由于新疆广汇150万立方/天LNG装置在连续性、安全性方面要求很高的特点，因此在自动化仪表设计、选型等各方面都将处于领先地位。装置中所选用的差压变送器是美国Rosemount公司生产的3051型差压变送器，和节流元件配合使用，组成变压式流量计，用来测量流量。如果在正常生产时，不能及时迅速解决出现的问题，就会严重影响生产的顺利进行，甚至危及生产安全。因此对LNG装置现场仪表维护人员的技术水平提出了更高要求。 一、差压式流量计组成 差压式流量计由节流元件、差压变送器、三阀组、引压管、根部阀等组成。 二、差压式流量计工作原理 通过引压管，将节流元件的差压引入差压变送器。来自正、负引压管的压力直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转化器，经过放大等处理变为标准电信号输出。 三、变压变送器在LNG装置中的流量测量应用方式 差压变送器在LNG装置中的流量测量应用方式是与节流元件相结合，利用节流元件的前后产生的差压值测量液体流量，如图1所示： 图1 差压式流量计安装示意图 节流元件采用的是标准孔板，取压方式选用的是1//法兰取压。差压变送器的安装位置高于测量介质，引压管的敷设采用坡度敷设方式，主要是为了利于将管道内的冷凝液回流到工艺管道内，防止积液。 四、差压式流量计常见故障分析 差压式流量计在测量过程中，常常会出现一些故障，故障的及时判定分析和处理，对正在进行的生产来说是至关重要的。根据日常维护中的经验，总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。 （一）引压管堵塞 1．负引压管堵塞。当流量增加而负引压管又堵塞时，流量计示值会升高。当流量降低而负引压管又堵塞时，流量计示值下降。管道中流量不变（保持原流量），则其流量计示值不变。 2．正引压管堵塞。当流量增加时，流体管道中的静压力亦相应增加，设其增加值为P0，同时，因流速增加而静压降低，设其值为P1。若P0=P1，则流量计示值不变；若P0>P1，则流量计示值增加；若P0 几种常用流量计的基础知识 流量测量是四大重要过程参数之一（其他的是温度、压力和物位）。闭合管道流量计以其采用的技术分类，如下： 差压流量计(DP) 这是最普通的流量技术，包括孔板、文丘里管和音速喷嘴。DP流量计可用于测量大多数液体、气体和蒸汽的流速。DP流量计没有移动部分，应用广泛，易于使用。但堵塞后，它会产生压力损失，影响精确度。流量测量的精确度取决于压力表的精确度。 容积流量计(PD) PD流量计用于测量液体或气体的体积流速，它将流体引入计量空间内，并计算转动次数。叶轮、齿轮、活塞或孔板等用以分流流体。PD流量计的精确度较高，是测量粘性液体的几种方法之一。但是它也会产生不可恢复的压力误差，以及需装有移动部件。 涡轮流量计 当流体流经涡轮流量计时，流体使转子旋转。转子的旋转速度与流体的速度相关。通过转子感受到的流体平均流速,推导出流量或总量。涡轮流量计可精确地测量洁净的液体和气体。像PD流量计，涡轮流量计也会产生不可恢复的压力误差，也需要移动部件。 电磁流量计 具有传导性的流体在流经电磁场时，通过测量电压可得到流体的速度。电磁流量计没有移动部件，不受流体的影响。在满管时测量导电性液体精确度很高。电磁流量计可用于测量浆状流体的流速。 超声流量计 传播时间法和多普勒效应法是超声流量计常采用的方法，用以测量流体的平均速度。像其他速度测量计一样，是测量体积流量的仪表。它是无阻碍流量计，如果超声变送器安装在管道外测，就无须插入。它适用于几乎所有的液体，包括浆体，精确度高。但管道的污浊会影响精确度。 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,游涡的速度与流体的速度成一定比例，从而计算出体积流量。涡街流量计适用与测量液体、气体或蒸汽。它没有移动部件，也没有污垢问题。涡街流量计会产生噪音，而且要求流体具有较高的流速，以产生旋涡。 热质量流量计 通过测量流体的温度的升高或热传感器降低来测量流体速度。热式质量流量计没有移动部件或孔，能精确测量气体的流量。热质量流量计是少数能测量质量流量的技术之一，也是少数用于测量大口径气体流量的技术。 科里奥利流量计 这种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。 AISE--PFS系列压差开关是AISE公司长期从事中央空调研发和工程施工的技术人员洞悉目前HVAC水系统流量控制产品的诸多弊端而开发的，它是AISE公司整套HVAC水流量控制产品的一个重要系列，它具有紧凑的外形、卓越的性能和具竞争性的价格是取代任何形式的靶式流量开关的最佳选择。 压差式流量控制原理 对于水流量的测量，可通过测量阀门、孔板等两端的压降，再通过查阀门或孔板的压降和流量曲线即可得到准确的流量，通过压降的方法得到流量目前已广泛用在HVAC的水侧系统及流量测量仪表。压差开关在HVAC系统中的应用主要是根据HVAC设备的阻力与流量曲线进行控制的，HVAC中的水侧换热器（套管式、壳管式、管板式和常用的板式换热器）、水过滤器、阀门和水泵等都有其压降与流量的性能曲线，只要将压差开关两侧的测量压差与预先设定值进行比较，就可以准确控制流量。压差开关用作HVAC中的流量控制具有流量控制准确，对水系统不再额外增加阻力，又对水管管径没有要求以及无水流扰动干扰等特性，可取代任何形式的靶式流量开关作为HVAC水系统的流量控制，相对于靶式流量开关它可以避免水泵气蚀引起的假流量，又有非常准确的复位流量和断开流量，因而可广泛应用在使用板式换热器、套管式换热器和壳管式换热器的大中小型风冷或水冷冷水机组中作水流量控制及水泵和水过滤器状态的监控。 产品特性 ?外壳防护等级：IP54 ?最大允许静压：10bar ?保存温度：-29~82℃ ?最大允许压差：5bar ?使用环境温度：-20~71℃ ?设定点重复性偏差：±1% ?使用介质温度：-20~93℃ ?电缆细节：105℃阻燃护套线2×0.75mm2,3×0.75mm2 ?输出形式：10A；125/250VAC； ?工作介质：水和空气（其它介质请在订货时说明） ?高低压侧连接口：1/4〞 SAE（7/16〞-20UNF）,1/4〞NPT等可选 外形尺寸图 《传感器技术及应用》课程设计说明书 课设题目流量检测系统班级 姓名 学号 指导教师 时间 摘要 流量是三大工业过程控制量之一，流量计量直接关系到国家利益和国计民生。电磁流量计因测量时不受被测介质的温度、粘度、密度等影响，应用领域非常广泛。因此，设计一个流量检测系统。 设计的流量检测系统以AT89C51单片机为核心，管道流量的检查采用电磁流量计，电磁流量计输入4～20mA的电流信号，通过I/A转为0～5V的电压信号，经AD转换送与单片机转换为流量数据，在液晶屏幕LCD1602中显示。 该流量检测系统可检测小口径管道流量,因不受流体材料的限制，常应用于食品工业。 关键词：电磁流量计，AT89C51单片机 目录 一、绪论 1.1课题开发的背景和现状 1.2课题开发的目的和意义 1.3课题技术性能指标 二、流量计种类选择方案 三、系统总体方案设计 四、主要器件的方案选择 4.1、HR-LDG系列电磁流量传感器 4.2、单片机的方案选择 五、模块电路的设计 5.1、MCU主控电路 5.2、LCD1602液晶显示电路 5.3、电流/电压转换电路 5.4、A/D转换电路 5.5、电源模块 六、电磁流量计安装时注意事项 七、系统软件开发流程及代码分析 八、设计总结 九、参考文献 附录 1、总电路图 2、元器件清单 一、绪论 1.1课题开发的背景和现状 工业生产中过程控制是流量测量和仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测与控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。 例如：在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量收起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中流量蠩涉及到的结算金额数字巨大，对测量和控制准确度和可靠性要求特别训。此外，在环境保护领域，流量测量仪表也分演着重要角色。人们为了控制大气的污染，必须对污染大气的烟气以及其分温室气体排放进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测理对象。同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验，流量计在现代家业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也有广泛的应用。 1.2课题开发的目的和意义 在现代工业生产过程自动化中，流量是重要的过程参数之一。流量是衡量设备的效率和经济性的重要指标；流量是生产操作和控制的依据，因为在大多数工业生产中，常用测量和控制流量来确定物料的配比与耗量，实现生产过程自动化和最优控制。同时为了进行经济核算，也必须知道如一个班组流过的介质总量。所以，流量的测量与控制是实现工业生产过程自动化的一项重要任务。 例如：由于石油是重要的能源，无论上从节约能源的角度，还是从经济性角度来看,对于流量的精确控制都是十分必要的，所产生的经济效益也是十分明显的。在自来水的监测与流量控制中，应用高精度的流量计量与控制仪表也是必须的，所带来的经济效益是十分巨大且显而易见的。 开展石油化工过程流程模拟、先进控制与过程优化技术的研究与应用具有十分重要的现实意义，是当前国内外石油化工界广泛关注的一个话题。自动化技术可以提高计量准确度、数据可靠性和及时性，为优化生产运行、核算经济效益、 多喉径流量测量装置 一、概述 多喉径流量测量装置，是一种基于伯努力方程、运用现代航空技术 ----空气动力学理论和流体力学理论，实现单点、多点高精度测量的差 压式智能流量计。它广泛适用于火电厂、钢铁厂、化工厂的大、中、小 型管道常温或高温气体（空气、蒸汽、天然气、煤气、烟气）流量测量，特别适用于火电厂一次风、二次风流量测量。 二、测量原理： 根据流体力学原理，当流体经过喉径管时，通过收缩段喉部流向扩散角。经过两侧扩散角的扩散抽吸作用，喉部的流体被整流和放大，极大的提高了喉部流速，使喉部的静压明显下降。从而使全压孔与喉部测得的静压差放大。流量越大产生的差压越大，通过测量差压的方法，就可以测的管道流量。 = ? ? ? ? =) ) ( / ( ? p t p Qm? t p K Qm K f 1 1 Pl ——测量管人口绝对静压力 K。——大管流量函数 tl ——测量管人口流体绝对温度 K1 ——仪表修正系数 Δp ——测量管人口与喉径之间的差压 f(p·t) ——温压补偿函数 多喉径流量传感器流体模拟实验图 1020mm风洞试验曲线图3000m m×4000 m m风洞试验曲线图 三、特点： 1、多点多喉径流量测量装置根据现场工艺条件的不同分为单喉径和多喉径两种。 2、压损小，管径大于φ300mm的管径其压力损失可以忽略不计，节能效果显著。 3、直管段要求低。一般情况下，前直管段长度为0.7—1.5D。 4、差压值大。小流速情况下，仍然得到一个较大的差压值。 5、信号稳定可靠，无脉动差压信号。由于采用了“多喉径”结构，使得被测介质在各节流段有一 个被“整流”的过程，最大限度的消除了涡流的影响。 6、特殊的布点结构，可以得到整个管道截面的测量数据，从而保证测量的真实性和精确性。 7、产品寿命长。产品采用316或1Crl8Ni9Ti材料，并在流体测量面均进行了耐磨处理，使用经 久耐磨。 8、采用特殊取压结构，从根本上避免堵塞。可通过防堵吹扫装置，进行在线吹扫维护。 9、体积小，安装方便。只需在管道上开孔安装即可，安装法兰随机配给。 四、技术性能： 1.适用介质：空气、蒸汽、天然气、煤气、烟气、水等介质。 2.工作压力： PN= -30kPa～16MPa。 3.工作温度：-40℃～560℃。 4.流速测量范围：0.5～60m/s。 5.精度等级：±1.0%，±1.5%。 6.公称通径： 100 mm～6000mm，100×100 mm～6000×6000mm 7.参照标准：GB/T2624-2006、GB1236-2000及JJG835-93 8.连接方式：焊接，法兰连接。 五、结构形式 多喉径流量测量装置根据其插入点数的不同分为单点多喉径流量测量装置和多点多喉径流量测量装置两种结构。结构图如下： 一、流量测量的依据 1. 流量与差压换算公式 依据流体力学公式，对于差压式流量计中流量和差压的关系式可以简化为 Q=C 其中0C 即作为本设计中流量系数，修改0C 即可以修正Q 与P ?的关系。 2. 流量与电流换算公式 本设计中流量范围为0～1000L/min ，流量计输出信号4～20mA ，依据流体力学公式和信号转换特点有如下关系式： max Q Q max P I-4 = P 16 ?? 即可得到Q 与I 的关系式： max Q Q 若假设流量为500L/min ，依据计算公式可知， 2 500I=16+4=8 mA 1000??? ??? 二、差压式流量计的结构设计 1. 整体结构框图，如图所示 2. 电容式差压传感器（差动电容） 如图所示，即为一种电容式差压传感器。当流量计的两路过程压力从测量容室的两侧施加到隔离膜片后，经硅油灌冲液传至中心膜片上，中心膜片是一个边缘张紧的膜片，在压力作用下，产生相应的位移，该位移即形成差动电容变化。 将该差动电容接入一个LC 振荡回路（或LRC 振荡回路）中，差动电容的容值变化将会导致振荡电路的振荡频率改变。 3. f-V 转换电路（频率-电压转换电路） 频率电压转换电路可实现频率到电压的转换。这里选用美国NS 公司生产的精密频率电压转换芯片LM331。LM331性能价格比高、外围电路简单、可单电源供电、低功耗的集成电路。LM331动态范围宽达100dB ，工作频率低到0.1Hz 时尚有较好的线性度，数字分辨率达12位。LM331的输出驱动器采用集电极开路形式，因此可通过选择逻辑电流和外接电阻来灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL 、DTL 和CMOS 等不同逻辑电路。LM331可工作在4.0V ～40V 之间，输出可高达40V ，而且可以防止VCC 短路。 这里假设频率范围0～10KHz 进行设计，电路图如图，转换后电压范围0～5V 。 改变Rs 的阻值可以调节转换后电压范围。（） 4. 调理电路 由于f-V 转换电路后的输出电压已经在0～5V 范围内，故暂不需要放大电路。 调理电路部分只主要考虑抗混叠滤波电路。根据设计要求总采样周期0.5s ，共采集100个点，每个点采样周期为5ms ，所以采样频率为200Hz 。 根据抗混叠滤波器设计原理: · 2s k f k f k =≥（） 某工程大学本科 毕业设计（论文） 专业：电子信息工程 题目：基于单片机的流量检测 系统的设计 某工程大学 本科毕业设计（论文）任务书 2012 届电气工程学院 电子信息工程专业 Ⅰ毕业设计（论文）题目 中文： 基于单片机的流量检测系统的设计 英文： The Design of Flow Detection System Based On MCU Ⅱ原始资料 [1] 谢维成、杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2006. [2] 梁国伟、蔡武昌.流量测量技术及仪表[M].北京：机械工业出版社，2002. [3] 徐晓光、潘伟;、徐康.基于单片机的涡轮流量检测仪设计[J].工业控制计算机，2008,08. [4] 魏颖.基于单片机的流量检测表设计[J].太原科技，2007,10. [5] 苏贝、周常柱、胡松.单片机在流量测量中的应用[J].微计算机信息杂志，2005,5. [6] 王玉巧、蔡晓艳.基于单片机的流量控制[J].科技信息，2010,9X. Ⅲ毕业设计（论文）任务内容 1、课题研究的意义 流量的测量在工业领域具有广泛的应用，随着传感器技术，微电子技术、单片机技术的发展，为流量的精确测量提供了新的手段，对流量检测技术的研究具有现实意义。对本课题的研究与设计，训练综合运用已学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作，掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测的能力。 2、本课题研究的主要内容： 由流量传感器采集流量信息，然后经过AD转换器将连续的模拟信号离散化后传给单片机。单片机在系统软件的控制作用下，对输入的数据进行分析，向外部输出控制信号，实现LED显示。LED数码管显示动态的流量，同时，若流量超过上下限范围，报警电路产生声光报警信号，提醒流量不在正常范围内，需采取相应控制。系统软件主要包括主程序，显示程序等供主程序调用的子程序。 3、提交的成果： （1）毕业设计（论文）正文； （2）硬件电路图； （3）程序源代码； （4）一篇引用的外文文献及其译文； （5）主要参考文献的题录及摘要。 指导教师（签字） 教研室主任（签字） 批准日期2012年01月 0日 接受任务书日期2012年01月 10日 完成日期2012年06月几种常用流量计的基础知识
压差式流量控制原理
流量检测系统说明书(正式版)
多喉径流量测量装置简介
差压式流量计设计说明书
基于单片机的流量检测系统毕业设计论文