流量计量基础
天然气计量教程——流量
天然气计量教程——流量天然气计量是指对天然气的流量进行测量和计算，是天然气输配系统中重要的环节之一、在天然气输配系统中，准确计量天然气的流量对于了解天然气的供应和消耗情况，掌握输配系统运行情况，保证能源的正常供应，具有重要意义。
下面将详细介绍天然气计量的相关内容。
一、天然气流量测量的类型天然气的流量测量可以分为质量流量和体积流量两种方式。
质量流量是指单位时间内通过管道横截面的质量的量，单位是千克/小时(kg/h)。
体积流量是指单位时间内通过管道横截面的体积的量，单位是立方米/小时(m³/h)。
在实际应用中，通常采用体积流量进行计量。
二、天然气流量计量的原理天然气流量计量的原理主要有：差压流量计量原理、速度流量计量原理和质量流量计量原理。
1.差压流量计量原理：差压流量计量原理是利用管道流体的两个点间的差压来测量流量。
根据伯努利原理，流体在两个不同截面之间的速度存在差异，从而产生压力差。
差压流量计根据测量截面处压力差和管道流道形状参数，计算出流量。
2.速度流量计量原理：速度流量计量原理是利用流体通过截面的速度来计算流量。
常用的速度流量计有涡轮流量计和旋涡流量计。
涡轮流量计是利用流体通过涡轮产生的旋转力矩来计算流量。
旋涡流量计是利用流体通过截面产生的旋涡频率和流体速度之间的关系来计算流量。
3.质量流量计量原理：质量流量计量原理是根据质量守恒定律来计算流量。
质量流量计直接测量天然气通过截面的质量，通过测量截面内两点的差压以及相应的温度和压力，推算出天然气的质量流量。
质量流量计适用于天然气含有湿气和多种组分的复杂情况。
三、天然气流量计量的设备天然气流量计量的设备主要有差压流量计、涡轮流量计、旋涡流量计和质量流量计等。
1.差压流量计：差压流量计是通过测量流体通过流道时的压力差来计算流量的设备。
常用的差压流量计有孔板流量计、锥形流量计和喷嘴流量计等。
2.涡轮流量计：涡轮流量计是利用流体通过转子产生的旋转力矩来计算流量的设备。
流量计量的基本概念
流量计量的基本概念
基本概念
流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的量。
这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量（q v），简称体积流量；用流量的质量来表示称为瞬时质量流量（q m），简称质量流量。
它的表达式是：
式中：q m、q v——在时间间隔?t内通过的流体质量或体积；
ρ——流体密度。
从t1到t2这一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值称为累积流量，它们的表达式是：
对在一定通道内流动的流体的流量进行测量统称为流量计量。
流量测量的流体是多样化的，如测量对象有气体、液体、混合流体；流体的温度、压力、流量均有较大的差异，要求的测量准确度也各不相同。
因此，流量测量的任务就是根据测量目的，被测流体的种类、流动状态、测量场所等测量条件，研究各种相应的测量方法，并保证流量量值的正确传递。
水表基础知识
水计量基础知识目录1水表基础知识 (2)1.1基本概念 (2)1.2水表的分类 (3)1.3各类水表的性能及优缺点比较 (5)1水表基础知识1.1基本概念流量：flow-rate通过水表的水的体积与此体积通过水表所需时间之商。
流量的单位符号以m3/h表示。
常用流量(Q3)：permanent flow-rate水表在正常工作条件即稳定或间歇流动下，最正确使用的流量。
最大流量(Q4)：overload flow-rate水表在短时间内，且无损坏情况下，最大使用的流量。
其值1.25倍于常用流量。
最小流量(Q1) minimum flow-rate在最大允许误差限之内要求水表给出示值的最低流量。
它与水表代号的数值有关。
流量范围：flow-rate range由最小流量和最大流量所限定的范围，在此范围内水表的示值不得产生超过最大允许误差的误差。
该范围由分界流量分割成“高区”和“低区”的两个区。
分界流量(Q2)：transitional flow-rate流量范围被分割成两个区处所出现的流量。
“高区”和“低区”各自由一个该区的最大允许误差来表征。
公称压力(PN)：nominal pressure水表工作压力的公称值。
通常以大写字母“PN”冠首的压力公称值的数字代号表示，例如：PN1。
最大允许工作压力(MAP)：maximum admissible working pressure在给定温度下水表能持久地经受的最大内部压力。
对于冷水水表，PN=MAP。
公称口径(DN)：nominal size水表口径的公称值。
通常以大写字母“DN”冠首的口径公称值的数字代号表示，例如：DN15。
压力损失：pressure loss在给定的流量下，管道中水表的存在所造成的压力降低。
最大允许温度(MAT)：maximum admissible temperature在给定的内部压力下，水表能持久地经受的最高温度。
1.2 水表的分类水表的品种很多，其分类方法也很多。
电磁流量计计量标准
电磁流量计计量标准
电磁流量计的计量标准主要包括以下几个方面：
1. 流量计准确度：电磁流量计的准确度是指测量结果与真实值的偏差程度，通常用百分比表示。
准确度的要求通常由国家或行业标准规定，一般需要在一定流量范围内控制在一定的误差范围内。
2. 流量计量程：流量计量程是指流量计能够测量的最小和最大流量范围。
测量范围通常由流量计的传感器和电路决定，需要满足实际使用环境的要求。
3. 流量计重复性：流量计的重复性是指在多次相同或近似的流量条件下，流量计多次测量结果的偏差程度。
重复性主要受到流量计的传感器、电路和信号处理算法等因素的影响。
4. 流量计稳定性：流量计稳定性是指测量结果在长时间使用过程中的波动程度。
流量计稳定性主要受到环境温度、压力和流体性质等因素的影响。
5. 流量计抗干扰性：电磁流量计需要具备一定的抗干扰能力，能够抵抗外部电磁场、振动、温度变化等因素的干扰。
6. 流量计响应时间：流量计响应时间是指流量计从接收到输入信号到测量结果稳定的时间。
短的响应时间可以更快地反映流量的变化，适应对流量变化要求较高的应用场景。
以上是电磁流量计的一般计量标准，具体的要求还可能根据不同的国家、行业和应用场景而有所差异。
体积流量的计量标准
体积流量的计量标准
体积流量的计量标准主要包括以下两种：
1. 方根刻度范围：满刻度读数为0~10方根。
其中，最大流量的刻度读数应在之内，正常化的流量刻度数应在~之间，最好在7。
最小流量刻度数应在3之内。
智能变送器/就地差压指示数值应在2之内。
若为了扩大测量的范围，可以运用两个变送器，组成宽量程流量测量回路，最小流量的方根读数则要在1之内。
2. 线性刻度范围：满刻度读数为0%~100%线性。
其中，最大流量的刻度数应在90%之内，正常流量的刻度读数应控制在40%~70%之间，最好则是在50%。
最小流量的刻度读数应在10%之上。
更多有关体积流量的计量标准信息，可以访问中国计量科学研究院官网或咨询相关专家获取。
第八章 流量计量
31
五 靶式流量计
靶式流量计是一种适用于测量高粘度的流量测量仪表，
例如用于测量重油、沥青、含固体颗粒的浆液及腐蚀性
介质的流量。
F k
2
u 2 AB
F—流体对靶的作用力 u—流体流速； —密度； AB—靶的受力面积。
32
靶式流量计工作原理、实物图
管道直径为D，靶直径为d，环隙通道面积为A，则可求出
60年代，国家才投资建设，开始自主研究生产制造属于
我国产权的水表。由于品种繁杂，质量低下，不能互换，
严重影响了水表的维修和发展。于是， 65年国家组织各
部门成立工作组进行统一设计，规范了水表的设计形式和 技术参数，从而结束了“万国牌”状态。
51
按安装方式可分为：
水平安装水表 立式安装水表
水平安装式水表
•流量越大，流束的局部收缩 和能量转换越显著，因此节 流装置两端的压差也越大。
一 差压式流量计
一 差压式流量计 文氏流量计的结构示意图
一 差压式流量计
一 差压式流量计
例：20℃苯在φ 133×4mm的钢管中流过，为测量苯的流量 ，在管道中安装一孔径为75mm的标准孔板流量计。当孔板 前后U形压差计的读数R为80mmHg时，试求管中苯的流量 （m3/h）（已知流量系数为0.648）。
体积流量计和密度计组合
44
3 体积流量计与差压计的组合
节流式流量计和其它体积流量计组合
45
二 直接式质量流量计
直接式质量流量计的输出信号直接反映质量流量，有许
多种型式。
1 热式质量流量计
根据传热规律： 为流体的定压比热;
两点温度差。
46
热式质量流量计示意图（托马斯流量计）
流量计基础知识
计量产品基础知识一、流量计的种类及原理一、容积式流量计种类及原理1、腰轮流量计□工作原理腰轮流量计又称罗茨或转动流量计，当气体由进口流入，在进出口压差作用下，处于图3a位置时，腰轮Ａ上的合成力矩不平衡，故腰轮Ａ不能转动。
而腰轮B上的合成力矩不平衡，故腰轮B按顺时针方向转动，同时把计量室内的气体排向出口，与此同时腰轮B转轴上的驱动齿轮带动了腰轮Ａ转轴上的驱动齿轮，使腰轮Ａ按逆时针方向转动，逐渐由图3ｂ位置到达图3ｃ位置，同样通过两腰轮上所受力矩和转动过程则形成图3ｄ位置，两腰轮如此主从交替转动，腰轮旋转一周就有四个如图中阴影部分容积的气体排出，通过腰轮的转数和齿轮减速系统，输入到指示机械从而显示出气体的总流量。
腰轮流量计主要由壳体、腰轮、驱动齿轮、出轴密封、精度修正器、计数器等组成。
特点：具有测量准确度高，量程比宽，被测气体的密度和粘度的变化对仪表示值和准确度影响小，对仪表前后直管段要求不高，但仪表传动机构复杂，制造要求高，关键件易磨损。
腰轮流量计需定期清洗和添加、更换润滑油。
2、椭圆齿轮式流量计椭圆齿轮流量计的测量部分主要由两个相互啮合的椭圆齿轮及其外壳(计量室)所构成，如下图所示：原理与腰轮流量计的工作原理类似。
椭圆齿轮流量计计量精度高，适用于高粘度介质流量的测量，但不适用于含有固体颗粒的流体(固体颗粒会将齿轮卡死，以致无法测量流量)。
如果被测液体介质中夹杂有气体时，也会引起测量误差。
3、刮板式流量计□工作原理如图所示，刮板在流体的推动下带动转子一起转动，转动过程中刮板在固定的凸轮的作用下依次伸出缩回，连续地与壳体壁形成计量腔计量流体体积，计量腔的容积是固定的，因此，转子的转数与流过流量计的流体体积成正比，通过减速机构在计数器中得到流体体积。
刮板流量计是一种容积式流量计量仪表用以测量封闭管道中流体的体积流量。
流量计可以现场显示累积流量，并有远传输出接口，与相应的光电式电脉冲转换器和流量积算仪配套使用，可进行远程测量、显示和控制。
流量计计量标准
流量计计量标准
流量计的计量标准有以下要求：
1. 在流量计的Q1≤Q≤Qmx的流量范围内，其最大允许误差应符合表1的规定。
在Qmin＜Q＜Q1的流量范围内，最大允许误差不超过表1规定的最大允许误差的2倍。
表1中，推荐了准确度等级系列。
对于气体流量计，Q1对应的流速应不大于3m/s；对于液体流量计，Q1对应的流速应不大于
0.3m/s。
2. 重复性：流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的1/5。
3. 流量计系数调整：如在检定时改变流量计系数，则应在检定证书上标明前一次的流量计系数、本次调整后的流量计系数，以及流量计系数调整量。
4. 双向测量流量计的要求：双向测量的流量计两个测量方向应分别进行检定。
5. 外夹式流量计的要求：外夹式流量计应对所有换能器进行检定，并尽量在与使用管径相同的管径下进行检定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、流量的单位
SI单位：体积流量的单位为（米3/ 秒） （m3/s）；质量流量的单位为（千克/秒） （kg/s）。 工程常用单位：体积流量：米3 /小时 （m3/h），升/小时（l / h）；质量流量： 千克/小时（kg/h），吨/小时（t / h）。
返回
2014-2-14 1 8
流量测量基础知识
2014-2-14
1
1
主要内容
一、流量测量Байду номын сангаас本概念 二、流量的单位 三、流量测量中常用物性参数 四、管内流动基本知识
2014-2-14
1
2
一、流量测量基本概念
流量与流量计: 流量是单位时间内流过管道横截面或 明渠横断面的流体量。 流体量以质量表示时，称“质量流 量”，一般用qm表示；流体量以体积 表示时，称“体积流量”，一般用qv 表示。
2014-2-14 1 33
2
2014-2-14
1
34
1 11
2014-2-14
流量计量中常用物性参数
2、流体的粘度 ：
流体的粘度是表示流体内摩擦力大小的一个 参数，是造成流动阻力的根源。 所有实际流体在流动时都有阻止其流体质点 发生相对滑移的性质，这就是流体的粘性， 粘度就是用来度量流体粘性大小的参数。 各种流体的粘度都随流体的状态（温度T， 压力p）而变化 。
管内流动基本知识
2.1 速度分布 层流流动时 ：
rx 2 u x u max 1 ( ) R
紊流流动时 ：
rx u x u max (1 ) R
1 n
n为随雷诺数不同而变化的指数(7-10)
2014-2-14 1 25
层流速度分布 流向 最大流速 紊流速度分布 图 1—1 圆管内流速分布图
1 3
2014-2-14
定常流： 流量不随时间变化或变化非常缓慢的流 动。 脉动流： 流动是非定常的，流量随时间呈周期性 或非周期性不断变化。
2014-2-14 1 4
数学表达式
V qv u A t
m qm u A t
2014-2-14
瞬时流量
1 5
2014-2-14 1 12
通常，温度T上升，液体的粘度下降， 而气体的粘度上升。 一般工程计算中，液体的粘度只需考 虑温度对它的影响，而气体和水蒸汽 的粘度与温度T、压力P的关系十分密 切。
1 13
2014-2-14
表征流体的粘度常用的有三种：
动力粘度（） 运动粘度（） 恩氏粘度（E）
D
2014-2-14
1
23
管内流动基本知识
2、管内速度分布与平均流速 管内截面上的流速并不处处相等 一般的规律是：越靠近管壁，由于流体与管 壁的粘滞作用，流速越小，管壁上的流速为 零；越靠近管中心，由于流体与管壁的这种 粘滞作用越小，流速就越大，管道中心的流 速达最大值。
2014-2-14 1 24
2014-2-14 1 19
四、管内流动基本知识
1、层流与紊流，雷诺数 层流流动时，管内流体分层流动，各流层之 间互不混杂而平行于管道轴线流动，流层间 没有流体质点的相互交换。流体通过一段管 道的压力降与流量成正比。 紊流流动时，管内流体不再分层流动，流体 质点除沿管道轴线方向运动外，还有剧烈的 径向运动。流体通过一段管道的压力降与流 量的平方成正比。
总量 : 在一段时间内流过管道横截面或明渠 横断面的流体总量称为“累积流量”， 也常被称为“总量”。
V qv dt
t1
2014-2-14 1
t2
m qm dt
t1
6
t2
流量计 : 测量管流或明渠流中流量或总量的仪器 称为流量计。 体积流量计：如容积式流量计、涡轮流 量计、涡街流量计、电磁流量计和超声 流量计等 ； 质量流量计：科里奥利质量流量计、热 式质量流量计等 。 返回
1 28
管内流动基本知识
3、流动基本方程
流体在流经管道和流量计时必须遵守的几个 流动方程。主要有： 连续性方程 伯努利方程
2014-2-14
1
29
管内流动基本知识
3.1 连续性方程 流体被认为是由无数流体微团连续分布而组 成的连续介质，表征流体属性的密度、粘度、 速度、压力等物理量是可以连续变化的。 连续性方程实际上就是质量守恒定律在运动 流体中的具体应用
pv 常数
k
1
k为被测气体的等熵指数或绝热指数。
2014-2-14 18
当气体服从理想气体定律时，其等熵指数k 可用定压比热cp和定容比热cv之比（比热比） 来表示。即 c
k
p
cv
一般，单原子气体的等熵指数k为1.67，双原 子气体的等熵指数k为1.40，多原子气体的等 熵指数k为1.29 返回
工程计算中，一般管道直径单位以mm表示，而 且往往已知体积流量qv（单位用m3 / h表示）或 质量流量qm（单位用kg / h表示）而非流速u，在 这种情况下，雷诺数可用下面的实用公式来计 算： qm Re 0.354 D
qv Re 0.354 D
2014-2-14 1 22
雷诺数计算
2014-2-14 1 27
数学表达式 :
层流状态
q v u x dA u A A
u
R
0
r 2 2 u [ 1 ( ) ]rdr u x 2rdr max 1 R u max 2 2 2 R R
R 1
紊流状态
u
2014-2-14
R
0
r n 2 u x 2rdr 2u max 0 (1 ) rdr 2 n R u max 2 2 (2n 1)( n 1) R R
和 为液体的温度膨胀系数和体积压缩系数， 由于 很小，工程上往往可将液体视为不可
压缩流体 。
2014-2-14 1 10
流量计量中常用物性参数
1.2 气体的密度: p Tn Z n n pn T Z
Z为气体的压缩系数，是实际气体偏离理想 气体定律的一个校正系数 ，越是高压、低 温（即离液相越接近），越要考虑这一校 正系数。（101325Pa，293.15℃）
20℃的水， ＝1 cSt（1.004）柴油3-8 cSt
2014-2-14 1 16
流量计量中常用物性参数
2.3 恩氏粘度： 恩氏粘度是实验室用恩格勒粘度计测定的流 体粘度，它被定义为用200mL温度为tC的被 测流体流过恩格勒粘度计所需的时间t和温 度为20C的同体积蒸馏水流过同一恩格勒粘 度计所需的时间t0的比值。即 t 3 E Et 135 10 t t0 6
伯努利方程实际上就是能量守恒定律在运动 流体中的具体应用。 可以证明，当无粘性正压流体在有势外力作 用下作定常运动时，其总能量（位置势能、 压力能和流体动能之和）沿流线是守恒的。
2014-2-14
1
32
对于不可压缩流体
u2 gz 常数 2 p
对于可压缩绝热完全气体
k p u 常数 k 1 2
2014-2-14 1 20
判断管内流动是层流流动还是紊流流动的 判据是一个无量纲数 — 雷诺数Re。
Re ul
ul
对于圆管 Re 一般认为，管道雷诺数 Re D 2320 为层流状 态，而当雷诺数大于此值时，流动将开始 转变成紊流状态。
2014-2-14 1 21
uD
三、流量计量中常用物性参数
1、流体的密度 ： 单位体积内流体的质量，用符号表示。
m 单位：kg / m3 V
各种流体的密度都随流体的状态（温度 T，压力p）而变化 。
2014-2-14 1 9
流量计量中常用物性参数
1.1 液体的密度 ： 压力不变时，液体的密度计算公式 ： 20 [1 (t 20)] 温度不变时，液体的密度计算公式 ： 20 [1 ( p0 p)]
2014-2-14
1
30
数学表达式
1u1 A1 2 u2 A2 qm (t )
1u1 A1 2 u 2 A2 qm 常数
对于可压缩流体定常流动
对于不可压缩流体定常流动
u1 A1 u2 A2 常数
2014-2-14 1 31
管内流动基本知识
3.2 伯努利方程
家用自来水，D=20mm，流量qm=200kg / h （小于 DN20 水表的分界流量），求管道雷诺数。 qm Re 0.354 ＝0.354*200/20/0.001= 3540
D
空气流动， D=50mm，流量qv=10m3 / h（约1.3m/s 的流速烟能表示风向，但风向标尚不能指示风向），求管道雷诺数。 qv ＝ 0.354*10/50/14/10-6 = 5057 Re 0.354
通常采用动力粘度和运动粘度，有时 也采用恩氏粘度。
1 14
2014-2-14
流量计量中常用物性参数
2.1 动力粘度： du 牛顿内摩擦定律 ＝ dh 动力粘度η的单位Pa· s 与CGS单位制中的p（泊g / cm· s ），cp（厘 泊）等单位的换算关系 ： 1 Pa· s＝10 p（泊）＝1000cp（厘泊） 20℃的水，η＝1 cp（1.002）（20.2 ℃ 时1cp）