流量检测及仪表分析
流量检测仪表基础知识讲义
第四章流量检测仪表1．概述〔流量的概念和单位、流量检测方法及流量计分类〕在生产过程中，为了有效地进行操作、操纵和监督，需要检测各种流体的流量。
物料总量的计量依旧经济核算和能源治理的重要依据。
流量检测仪表是开展生产，节约能源，先进产品质量，提高经济效益和治理水平的重要工具，是工业自动化仪表与装置中的重要仪表之一。
流体的流量是指在短临时刻内流过某一流通截面的流体数量与通过时刻之比，该时刻足够短以致可认为在此期间的流淌是稳定的。
此流量又称瞬时流量。
流体数量以体积表示称为体积流量，流体数量以质量表示称为质量流量。
流量的表达式为：式中为体积流量，单位；为质量流量，；V为流体体积，m3；M为流体质量，Kg；t为时刻；为流体密度，；为流体平均流速，；为流通截面面积，。
在某段时刻内流体通过的体积或质量总量称为累计流量或总流量，它是体积流量或质量流量在该段时刻的积分。
流量检测方法能够回为体积流量检测和质量流量检测两种方式，前者测得流体的体积流量值，后者能够直截了当测得流体的质量流量值。
测量流量的仪表称为流量计，测量流体总量的仪表称为计量表或总量计。
流量计通常由一次装置和二次仪表组成。
一次装置安装于流道的内部或外部，依据流体与之相互作用关系的物理定律产生一个与流量有确定关系的信号，这种一次装置亦称流量传感器。
二次仪表那么给出相应的流量值大小。
流量计的种类繁多，各适合于不同的工作场合。
按检测原理分类的典型流量计列在见下表。
流量计的分类2.容积式流量计容积式流量计是直截了当依据排出体积进行流量累计的仪表，它利用运动元件的往复次数或转速与流体的连续排出量成比例对被测流体进行连续的检测。
容积式流量计能够计量各种液体和气体的累积流量，由于这种流量计能够周密测量体积量，因此其类型包括从小型的家用煤气表到大容积的石油和天然气计量仪表，广泛地用作治理和贸易的手段。
容积式流量计由测量室、运动部件、传动和显示部件组成。
它的测量主体为具有固定标准容积的测量室，测量室由流量计内部的运动部件与壳体构成。
流量计故障分析及处理
流量计故障分析及处理流量计是工业过程中常用的一种仪表，在使用过程中有可能出现故障。
本文将从故障分析和处理两个方面进行讨论，以帮助用户更好地解决流量计故障问题。
一、故障分析1.测量不准确或误差大：流量计的主要功能是测量流体流过的体积或质量，如果测量不准确或误差较大，可能是以下原因导致：-流量计积垢：流体中的杂质或沉积物会附着在流量计的传感器或测量装置上，影响测量的精确度。
-传感器损坏：流量计的传感器部分可能因受到外力或长期使用而损坏，导致测量不准确。
-流体状态不稳定：流速、温度或压力等参数的波动可能会影响流量计的测量结果，例如，流速变化过大或压力不稳定。
2.无法正常工作或显示：流量计不能正常工作或无法显示相关数据，可能有以下几个原因：-供电异常：检查流量计的供电是否正常，例如电源线是否接触良好、电池电量是否充足等。
-电子元件损坏：流量计中的电子元件可能会因各种原因损坏，例如电路板发生短路、芯片受损等。
-连接不良：检查流量计的连接部分是否固定牢固，是否有松动或接触不良等问题。
二、故障处理1.测量不准确或误差大的处理方法：-清洗流量计：将流量计拆开清洗传感器和测量装置，去除积垢、杂质或沉积物。
-更换传感器：如果无法正常清洗或传感器损坏严重，建议更换新的传感器。
-优化流体状态：监控流体的波动参数，如流速、温度或压力，并进行相应的调整，使其保持相对稳定。
2.无法正常工作或显示的处理方法：-检查供电问题：检查电源线是否连接正常、电池电量是否充足，并按照说明书的要求操作。
-调整连接部分：检查流量计的连接部分是否固定牢固，如果有松动或接触不良，及时进行调整或修复。
三、维护保养为了保证流量计的正常工作和使用寿命，除了在故障出现时进行处理外，还应进行定期的维护保养。
1.定期清洗：根据使用情况，定期对流量计进行清洗，去除积垢和杂质。
2.校准检查：定期对流量计进行校准检查，确保测量准确度。
3.保持环境卫生：保持流量计周围环境清洁，防止灰尘或杂质进入流量计影响正常工作。
流量检测与仪表定义和特点讲解
Q 0.12645KrYr Fr D2 P /
M 0.12645KrYr Fr D2 P
, m3 / h , kg / h
式中：D —管道内径mm； ΔP—压差，kPa； ρ —流体体密度，kg/m3。
刘玉长
3.转子流量计
在一个向上略为扩大的均匀 锥形管内，放一个较被测流体密度 稍大的浮子(也叫转子)，当流体自 下而上流动时，浮子受到流体的作 用力而上升，流体的流量愈大，浮 子上升愈高。浮子上升的高度就代 表一定的流量。从而可从管壁上的 流量刻度标尺直接读出流量数值。
利用传感器测量管上对称配置的电 极引出感应电势，经放大和转换处理后， 仪表指示出流量值。
刘玉长
测量原理
当流体连续流过节流孔时，在节 流件前后由于压头转换而产生压差。 对于不可压缩流体例如水，节流前后 流体的密度保持不变。
流体流经节流孔前 后的流态变化
刘玉长
则不可压缩流体的体积流量Q与质量流量M为:
Q AdV2
1 2 4 Ad
2P
=
Ad
2P
(5)
M
Q
Ad
2P
其中 / 1 2 4 称为流量系数，它是一个
综合性系数，其值与节流件的类型、取压方式、 直径比及雷诺数等因素有关，由实验确定。
刘玉长
对于空气、煤气、水蒸汽等可压缩流体，流体 流经节流装置前后的流体密度会发生变化，故应引入 一个可膨胀系数ε，则可压缩流体的流量基本方程为：
Q CE Ad
2 P
M CE Ad 2P
, m3 /s , kg/s
刘玉长
阿牛巴(Annubar)流量计 阿牛巴是一种均速流量探头，配以差压变送器和流量积算器而组成
阿牛巴流量计，也属于差压式流量测量仪表，用来测量一般气体、液体和 蒸汽的流量。
水处理流量及分析仪表测点统计表
82.
8 水处理一期
是
高低压报警
水处理一期 30t 反渗透进水、产水、
83.
5 水处理一期
是
浓水、段间，保安过滤器进水压力
水处理一期 30t 反渗透进水、产水高
84.
4 水处理一期
是
低压报警
水处理二期 1、2 号反渗透进水、产
85. 水、浓水、一二段间，保安过滤器进 12 水处理二期
是
水压力
水处理二期 1、2 号反渗透进水、产
是
18. 水处理一期高效过滤器进水总流量 1 水处理一期
是
19. 水处理一期多介质过滤器进水总流 1 水处理一期
是
新增 新增
新增 新增
量
20.
水处理一期阴床出水总总流量
1 水处理一期
是
21.
水处理一期阳床进水总总流量
1 水处理一期
是
水处理一期活性炭过滤器进水总流
22.
1 水处理一期
是
量
水处理一期活性炭过滤器出水总流
1
1 水处理一期
1 水处理二期
1 水处理一期
1 水处理一期
水处理一、二 6
期
1
1
1 水处理一期
1 水处理二期
2
预处理
1
预处理
是 是 是 是 是 是
是
水处理一期 是 是 是 是
新增 2（2、4 号）
54.
工业水池液位
1
工业水池
是
55.
马頬河水位
1
马頬河
是
56.
水处理酸碱储罐液位
4
酸碱库
是
57.
预处理次钠储罐液位
流量仪表故障分析及处理办法
流量仪表故障分析及处理办法1. 问题描述本文档旨在分析和解决流量仪表的故障情况。
流量仪表是用于测量液体或气体流量的设备，常用于工业生产和实验室测试。
2. 故障现象2.1 读数不准确- 问题描述：流量仪表显示的流量读数与实际流量不符。
- 可能原因：可能是传感器损坏、管道堵塞或校准偏差等。
- 处理办法：首先检查传感器是否受损，如发现损坏，需更换传感器。
其次，检查管道是否堵塞，如有堵塞，需清理管道。
最后，重新校准流量仪表，确保准确读数。
2.2 测量误差过大- 问题描述：流量仪表的测量误差超出了正常范围。
- 可能原因：可能是仪表老化、环境温度变化或电源供应问题等。
- 处理办法：首先检查流量仪表的使用时间，如使用时间过长且频繁出现误差，需更换新的流量仪表。
其次，检查流量仪表的工作环境温度是否稳定，如不稳定，需采取措施保持稳定。
最后，检查电源供应是否正常，如有问题，需修复电源供应。
2.3 无法启动或关闭- 问题描述：流量仪表无法正常启动或关闭。
- 可能原因：可能是电源故障、控制面板故障或内部电路问题等。
- 处理办法：首先检查电源供应是否正常，如供电正常，则需要检查控制面板是否故障，如有问题，需修复或更换面板。
如果以上问题均排除，可能是内部电路故障，需联系供应商或维修专业人员进行维修。
3. 预防措施为了减少流量仪表故障的发生，以下是一些预防措施的建议：- 定期维护：定期对流量仪表进行维护和保养，清洁传感器和管道，确保设备正常运行。
- 注意环境：保持流量仪表工作环境的稳定，避免过高或过低的温度对设备造成影响。
- 正确操作：操作人员应接受专业培训，正确操作流量仪表，避免操作错误导致设备故障。
- 定期校准：定期校准流量仪表，确保准确读数和测量结果。
以上是对流量仪表故障的分析和处理方法的总结，希望能对解决流量仪表故障问题有所帮助。
如有其他问题，请随时咨询。
第六章 流量测量(新)
第一节 流量测量的基本知识
一、流体的流量 流量的定义：流体流量是指单位时间内流过管道或明渠某一截 面流体的量，也称为瞬时流量。 在某一段时间间隔内流过某一截面的流体的量称为流过的总量， 也称作积分流量或累积流量。总量除以得到总量的时间就称为 该段时间内的平均流量。 流体流量的表示：一般可分为质量流量 qm 和体积流量 qV。 两 者之间满足以下关系：
式中
n——椭圆齿轮的旋转次数；V0——半月形测量室 的容积； R——容积室的半径； a，b——椭圆齿 轮的长半轴和短半轴；δ——椭圆齿轮的厚度。
椭圆齿轮流量计的工作原理
腰轮流量计
二、容积式流量计的特点
1．测量准确度高，一般可达±(0.1～0.5)％，是所有流 量仪表中测量精度最高的一类仪表。 2．安装管道条件对流量计计量精度没有影响，流量计前 不需要直管段，这使得容积式流量计在现场使用有 极重要的意义。 3．测量范围较宽，典型的流量量程比可为5:1到10:1， 特殊的可达30:1。 4. 机械结构较复杂，体积庞大笨重，一般只适用于中小 口径仪表。 5. 大部分容积式流量计只适用于洁净单相流体。测量含 有颗粒、脏污物的流体时需安装过滤器，测量含有 气体的液体时必须安装气体分离器。
l m 1 1.25 D
所以，体积流量与频率f之间的关系为：
d d qv D (1 1.25 ) f 4 D St
2
二、涡街流量计的结构
涡街流量计由传感器和转换器两部分组成。 传感器包括旋涡发生体、检测元件、安装架和法 兰等。 转换器包括前臵放大器、滤波整形电路、接线端 子、支架和防护罩等。智能式仪表还将CPU、存储单元、 显示单元、通讯单元及其他功能模块也装在转换器内， 形成智能型和组合型涡街流量。 旋涡发生体是涡街流量计的关键部件，一般采用 1Cr18Ni12Mo2Ti 不锈钢。旋涡发生体的几何参数大多 通过实验确定。旋涡发生体的形状按柱形分，它有圆 柱、三角柱、梯形柱、T形柱等；按结构分，它有单体、 双体和多体之分。
安全检测与仪表课程压力和流量的测量
管道为不导磁材料，导电液体在管道内流动时切割磁力线，在和磁
场及其流动方向垂直的方向上产生感应电动势，即E=BDv，v为管道
内流体平均流速。故v=E/BD,可得流量
Qv
D 2
4
v
DE
4B
电磁流量计的特点
电磁流量变送器的测量管道内无运动部件和阻力环节 ，因此，使用可靠、维护方便、寿命长，而且压力损 力很小；
压力和流量的测量
压力的测量
压力:垂直作用于物体单位面积上的力称为压强P ，工程上常称之为压力。 大气压力，地球表面上空气柱重量所产生的压力 ，以P0表示 绝对压力，用a表示，如7.2 Pa(a)
压力的绝对大小
相对压力，又称工作压力、表压力，用g表示， 如1 MPa(g)
压力计的指示值，是绝对压力P与大气压力的差值。
不能测量气体、蒸气和石油制品等的流量。
2.超声波流量计
原理：超声波在流动介质中传播时，如果其方向 与介质运动方向相同，则传播速度加快；如果其 方向与介质运动方向相反，则传播速度减低。超 声波流量计正是根据传播速度和流体流速有关工 作的。
特点：超声波流量计适合于测量大管径、非导电 性、强腐蚀性的液体或气体的流量，并且不会造 成压力损失
10000≤Re （0.45<β）
法兰取压 d≥12.5
50≤D≤1000 0.20≤β≤0.75
D（D/2） 取 压
1260β2D≤Re
标准喷嘴
ISA 1932喷嘴 长径喷嘴
节流装置（取
压管及内部的节 流孔板）
前取压管
节流孔板
后取压管
（3）文丘里管/文丘里喷嘴
文丘里喷嘴的压力损失较小。
流体入口 狭窄部位
qm qv
流量检测及仪表
节流式流量计通常由能将流体流量转换成差压信号的节流 装置及测量差压并显示流量的差压计组成．安装在流通管 道中的节流装置也称“一次装置”，它包括节流件、取压 装置和前后直管段．显示装置也称“二次装置”，它包括 差压信号管路利测量中所需的仪表．
一).差压式流量计:
差压式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。 差压式流量计由一次装置(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差压式流 量计分类，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)。
质量流量M
M Q 或
体积流量Q
Q M
如以 t 表示时间，则流量和总量之间的关系是
Q总 Qdt,
0 t
M 总 Mdt
0
t
流量计：测量流体流量的仪表。 计量表：测量流体总量的仪表。
二分类
1.速度式流量计
以测量流体在管道内的流速作为测量依据 来计算流量的仪表。 2.容积式流量计 以单位时间内所排出的流体的固定容积的 数目作为测量依据来计算流量的仪表。 3.质量流量计 以测量流体流过的质量 M 为依据的流量计。 质量流量计分直接式和间接式两种。
按用途分类
1）标准节流装置；2）低雷诺数节流装置；3）脏污流节 流装置；4）低压损节流装置；5）小管径节流装置；6） 宽范围度节流装置；7）临界流节流装置；
测量原理:
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工作原理： 如图所示，被测流体从下向上经过
锥管1和浮子2形成的环隙3时，浮
子上下端产生差压形成浮子上升的
力，当浮子所受上升力大于浸在流
号）要经过开方运算进行线性化处理后再送显示 仪表。
（4）节流装置应正确安装。 （5）接至差压变送器的压差应该与节流装置前后压
差相一致，这就需要正确安装差压信号管路，信 号管路安装举例(如下)：
① 被测流体为清洁液体时，导压管路安装方式如图 3 - 4 所示。
a)垂直管道差压仪表在管道下方
b) 差压仪表在管道上方
图3-4 清洁液体时安装示意图
② 被测流体为清洁的干燥气体时，导压管路安装方 式如图3 - 5 所示 ：
b) 差压仪表在管道上方 图3-5 清洁干气体时的安装图示意图
③ 被测流体为蒸汽时，导压管路安装如图3 - 6所示。
图3-6 测量蒸汽时的安装图示意图
④ 被测流体为洁净湿气体时，导压管路安装如图 3 - 7 所示。
要使仪表的指示值与通过管道的实际流量相 符，必须做到以下几点：
（1）差压变送器的压差和显示仪表的流量标尺有若 干种规格，选择时应与节流装置孔径匹配。
（2）在测量蒸汽和气体流量时，常遇到工作条件的
密度ρ与设计时的密度ρc不相同，这时必须对示数
进行修正。 （3）显示仪表刻度通常是线性的，测量值（差压信
流量检测及仪表分析
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
机泵、压缩机的出口流量常常是生产装置的负 荷（设备的处理量），必须进行严格检测和控制。 以便为生产操作和控制提供依据。同时，为了进 行经济核算，经常需要知道在一段时间（如一班、 一天等）内流过的介质总量。所以，介质流量 （液体、气体和蒸汽等）是控制生产过程达到优 质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一
主要研究内容
2.5.1差压式流量变送器（工业应用最广泛） 2.5.2 靶式流量计 2.5.3 转子流量计 2.5.4 椭圆齿轮流量计 2.5.5 涡轮流量计 2.5.6 电磁流量计
2.5.1 差压式流量变送器
差压式（也称节流式）流量变送器（图3-1）是 基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装 置时产生的压力差而实现流量测量的。它是目前 生产中测量流量最成熟，最常用的方法之一。通 常是由节流装置产生的压差信号，通过差压流量 变送器转换成相应的标准电信号，以供显示、记 录或控制用。
路输送到差压变送器（或差压计）。
qmA 0 21P
由流量基本方程式可以看出，被测流量与差压
Δp成平方根关系，对于直接配用差压计显示流量
时，流量标尺是非线性的，为了得到线性刻度， 可加开方运算电路或加开方器。如差压流量变送 器带有开方运算，变送器的输出电流就与流量成 线性关系。显示仪表才能显示流量的大小。
图3-1 差压式（也称节流式）流量变送器外形图
一、 节流装置
节流装置是差压式流量传感器的流量敏感检测 元件，是安装在流体流动的管道中的阻力元件。 常用的节流元件有孔板、文丘里管等。 它们的结 构形式、相对尺寸、技术要求、管道条件和安装 要求等均已标准化，故又称标准节流元件，如图 3-2所示
图3-2
图3-7 测量洁净湿气体时的安装图示意图源自返回2.5.2 靶式流量计
在流体通过的管道中，垂直于流动方向插上一块 圆盘形的靶。流体通过时对靶片产生推力，经杠 杆系统产生力矩。力矩与流量的平方近似成正比。
靶式流量计适用于测量粘稠性及含少量悬浮固体 的液体。
图3-8 靶式流量计
返回
2.5.3 转子流量计
标准的压力下的体积流量(Qn)：折算到标准的 压力和温度下的体积流量。（标准状态下）
对于气体，密度受温度、压力变化影响较大， 如在常温常压附近，温度每变化10℃，密度变化 约为3%；压力每变化10kPa，密度约变化3%。 因此在测量气体流量时，必须同时测量流体的温 度和压力。为了便于比较，常将在工作状态下测 得的体积流量换算成标准状态下（温度为20℃， 压力为一个标准大气压）的体积流量，用符号Qn 表示，单位：m3/s。
(a) 孔板 (b)文丘里管
二、 测量原理
在管道中流动的流体具有动压能和静压能，在 一定条件下这两种形式的能量可以相互转换，但 参加转换的能量总和不变。用节流元件测量流量 时，流体流过节流装置前后产生压力差
Δp(Δp=p1-p2)，且流过的流量越大，节流装置
前后的压差也越大，流量与压差之间存在一定关 系，这就是差压式流量传感器测量原理。
浮子流量计是以浮子在垂直锥形管中随着流量 变化而升降，改变它们之间的流通面积来进行测 量的体积流量仪表，又称转子流量计。在美国、 日本常称作变面积流量计（Variable Area Flowmeter）。
转子流量计利用流体节流作用测量流体的体积 流量。结构有锥管和浮子。转子流量计的特点： 结构简单，直观；使用维护方便；压力损失小。
-
图 3 3 孔 板 前 后 流 体 的 速 度 与 压 力 的 分 布 图
图3-3为节流件前后流速和压力分布情况， 图中充分地反映了能量形式的转换。由于流动是 稳定不变的，即流体在同一时间内通过管道截面
A和节流件开孔截面A0的流体量应相同，这样通 过截面A0的流速必然比通过截面A时快。在流速
变化的同时，流体的动压能和静压能也发生变化， 根据能量守恒定律，因而在孔板前后出现了静压 差。通过测量此静压差便可以求出流量。
流量方程式为 ： qV A0
2 P
1
qmA 0 21P
流量公式中的 为可膨胀性系数、α为流量系数。
α与节流装置的结构形式、取压方式、节流装置
开孔直径、流体流动状态（雷诺数）及管道条件
等因素有关。对于标准节流装置，α值可直接从
有关手册中查出。
节流装置是将被测流体的流量值变换成差压信
号Δp，节流装置输出的差压信号由压力信号管
个重要参数。
流量的基本概念
流量（瞬时流量）：单位时间内流过管道某一截 面的流体的数量。
累积流量（总流量）：某一时段内流过的流体的 总合。瞬时流量在某一时段的累积量。
质量流量(M)：单位时间内流过某截面的流体的 质量。单位：(kg/s)
体积流量(Q)：单位时间内流过某截面的流体的体 积。单位：（m3/s ）