培训1流量测量技术进展国内外比较
超声波流量测量技术综述
（2-18）
• 其中Re为流体的雷诺系数，用来表征流体流动特 性，管道是圆形时，计算公式如下： vD Re • （2-19） • 管道是圆形时，Re 2320时,流体是层流状态， Re>2320就认为是紊流状态。
2.2 时差法超声波流量计
• 2.2.3 改进时差法的实现难点 • 气体的渡越时间与管道尺寸及声速有密切关系， 管道直径为500mm时，渡越时间在ms数量级， 渡越时间之差在 s数量级甚至可能更低，因此精 确测量渡越时间和渡越时间之差、和非常重要。 • 此方法对渡越时间和渡越时间之差的测量精度要 求非常高，因此如何精确测量它们成为一难点。 • 其中一种方法是将时差法和相关法相结合，使用 相关法能以较高的精度测出渡越时间，并能直接 测出渡越时间之差，排除由相对精度造成的误差， 大大提高运算精度。
2.4 影响测量的因素
• 除了温度变化、流速分布不均匀、多普勒频移外， 引起时差法测量误差的原因还有工业现场干扰、 管壁厚度和电路、声路延时等。至于电声的传播 延时，如果电路和声路近似对称，也可以忽略， 互相关法就可以很好的消除电路延时造成的影响。 所以流量计算的误差修正主要是消除温度变化和 流速分布不现状
• 20世纪90年代后，超声波流量计的关键部件－超 声波传感器的性能得到了比较大的进步。 • 进入二十一世纪后，现代数字信号技术等先进技 术在超声波流量计方面成功应用，使得超声波流 量计测量的精确性、稳定性及操作的便利性得到 了充分的体现
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。
浅谈流量计的发展和现状
浅谈流量计的发展和现状一、概述传统的流体整流器经长期的研究与实践已趋于成熟，它一般采用阻隔体分隔流道来调整管道内的速度分布，以达到整流的目的；这一类整流器主要用于实验室和流量标定系统。
但这种方法易引起污物堵塞和增加阻力损失，所以在工业管道上很少采用。
涡街流量计由于其独特的性能，一直受到人们重视，并己到了广泛的应用，但仍有两个方面的问题困扰着人们，一是由于仪表上游管道阻流件的干扰，流场发生畸变，影响旋涡正常拨离。
为了克服流场扰动，仪表前需要配装较长直管道(一般为15~40倍的工艺管内径的长度)，而在实际现场是很难满足的。
二是，涡街流量计主要特点之一是量程宽，一般在10：1左右，应该说这样宽的测量范围应属比较优良的性能，但在实际工业应用中，最大流量远低于仪表的上限值，最小流量又往往会低于仪表的下限值，一些仪表经常工作在下限流量附近，造成仪表的计量准确度下降，这时信号较弱，仪表的抗干扰能力也下降。
为了测量小流量，人们往往采用内腔形状为园台的传统变径管，经过缩径提高测量处的流速。
使涡街流量计工作在正常流速范围内，但这种变径方式，结构尺寸大(一般长度为工艺管内径的3~5倍)，同时，由于流体流经变径管，在变径处产生大量旋转流团，增大局部阻力损失，也使流场发生畸变。
所以必须在变径管与仪表之间加装大于15倍工艺管内径长度的直管道进行整流，且增加了沿程阻力损失(如图1所示)，这种方法增加施工成本，也给加工、安装带来不便。
(图1)纵端面采用特殊形线的变径整流器(己申报国家专利)，具有整流，提高流速及改变流速分布的多重作用，其结构尺寸小，长度仅为工艺管内径的1/3，可以直接卡装在仪表的两端，不仅不需要另外附加直管道，而且可以降低仪表对上游直管道的要求。
实验表明：仪表上游阻力件为一个平面内的两个90°弯头在一般情况下，涡街流量计上游侧应加装大于20倍管道内径长度的直管道，而涡街流量计加装了变径整流器大大降低了对上游测直管道长度的要求，其阻力远远小于传统的变径管。
各种流量计特点及国内外的发展情况详解
各种流量计特点及国内外的发展情况详解用以测量管路中流体流量(单位时间内通过的流体体积)的仪表。
有转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计和堰等。
流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。
至今为止,可供工业用的流量仪表种类达60种之多。
品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。
这60多种流量仪表,每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。
按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和流量计。
总量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示,实际上流量计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发讯装置。
因此,以严格意义来分流量计和总量表已无实际意义。
按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。
按照目前最流行、最广泛的分类法,即分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计、探针式流量计，来分别阐述各种流量计的原理、特点、应用概况及国内外的发展情况。
一、流量计种类及特点1、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计算流量的仪表。
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。
通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、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,差压变送器及流量显示仪表。
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,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。
差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。
现场仪表对比分析（流量计部分）
现场仪表对比分析（流量计部分）一}～"现场仪表对比分析(流量计部分)0刖昌过程控制是自动化技术的重要组成部分,在现代工业生产过程自动化中,过程控制技术在实现最优的技术经济指标,提高经济效益和劳动生产率,节约能源,改善产品质量等方面起着越来越大的作用.在电力,化工,石化和冶金等行业存在着大量的过程控制系统,过程控制系统一般由测量元件,变送器,调节器,调节阀,被控过程等环节构成.在系统的测量,变送环节存在着多种功能的现场仪表,现场仪表在过程控制中占据了重要位置,如图1所示的一个简单的过程控制系统就等于被控过程加上现场检测控制仪表(测量元件,变送器,调节器和调节阀).X图1现场仪表是实现工业生产过程自动化的重要工具,它被广泛地应用于各行业自动化系统中.在自动控制系统中,现场仪表将被控变量转换后的信号除了送至显示仪表进行指示和记录外,还需送到控制仪表或控制系统进行自动控制,从而实现生产过程的自动化,使被控变量达到预期的要求.现场仪表作为对物质世界的信息进行自动测量和控制的基础手段和设备,是信息产业的源头和组成部分,起到了测量,变送的使用,测量范围覆盖了生产过程中的温度,压力,流量,液位和成分等参数的检测和变送.根据测量物质,功能,原理的不同, 现场仪表的种类繁多,细分种类超过百种.我们将逐步分功能对现场仪表进行阐述,受篇幅限制,在本期中,将以流量计为主进行分析.1流量测量技术的发展数千年前,人们为了适应农业灌溉和水利的需要,就已开始关注流量测量问题,古埃及就已出现了堰的雏形,而我国都江堰在那时也已经知道利用宝瓶口岩壁上所刻"水则"来观察水位, 以对水位进行控制.到19世纪中期,从节流式流量计开始,逐渐建立了近代流量计的理论基础.现代各类流量仪表也相继出现, 如商用的水表,煤气表和文丘里管差压式流量计等.2O世纪初到3O年代,又出现孔板和喷嘴差压式流量计,浮子流量计,容积式流量计以及示综法和稀释法等流量测量方法.20世纪5O年代以后,随着电子技术,材料和加工技术的飞跃发展,以流程工业为先导的各工业部门和公用事业开始大量使用流量仪表,促使各26种实用新颖的流量仪表相继问世和发展,如涡轮式,电磁式,超声式和涡街式流量计等.在1953年日本Y okogawa公司即开发出其第一台电磁流量计;20世纪60年代,美国Taylar公司已推出双文丘里管流量计,国内曾仿制用于火电厂称"小喇叭管";20 世纪7O年代后期又出现了科里奥利流量计和超声波流量计,国内也已有相应的产品进行市场.现在应用的主要流量仪表,很多是在这～阶段开发并随着流量技术,制造水平的发展而发展的. 流量测量的主要任务有两类,第一类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;第二类为流程工业提高系统自动化水平,改善产品质量,提高生产效率,降低成本以及在水利,环境保护等工程中作必要的流量检测和控制.流量仪表应用最贴近人民生活的是广泛应用的家用燃(煤)气表和家用水表.在流程工业中广泛应用的温度,压力,流量,物位和成分分析仪表中,流量仪表台数约占总台数的20%,费用则为总费用的35%左右.为解决不同条件下各种不同被测介质的流量测量,至今已开发了种类繁多的流量仪表,一般可分为以下11大类:差压式流量计,容积式流量计,浮子式流量计,叶(涡)轮式流量计,电磁流量计,流体振荡式(包括涡街式)流量计,超声波流量计,质量流量计,插入式流量计,明渠流量计以及基于其他原理和结构的流量计,见表1.在不同国家因产业结构以及使用习惯和传统的差别,各种流量计的应用台数在流量仪表整体中所占比例不尽相同.随着自动化技术的发展,传统流量测量仪表如浮子式,容积式流量计在今后所占比例将持续呈现下降趋势,而电磁式,涡街式,超声波式和科里奥利质量式等流量测量仪表所占比重将逐年增加.我国开展近代流量测量技术方面的工作较晚,早期所需流量测量仪表均从国外进口,直到2O世纪3O年代中期,才出现光华精密机械厂(上海光华仪表厂前身)所制造的家用水表.40年代到建国初期,公用事业,电厂和一次大战后出现的制碱等化学流程工业所用的工业流量仪表(主要是差压式流量计),仍从国外进口.新中国建立前夕,留美学者王启贤筹建新成电器厂(上海仪表厂和上海自动化仪表一厂前身),解放初开发出旋转活塞容积式流量计,5O年代初新成电器厂开发出文丘里管差压流量计.6O年代开始,我国有了涡轮流量计和电磁流量计等本国产品,现在已形成一些具有相当规模,从事流量测量技术和仪表研究开发和生产的企业.从事流量仪表研究和生产的单位超过200 家,在中国仪器仪表行业协会流量仪表专业协会注册登记的单位也有5O余家,它们均是有相当规模或有一定特色的企业.我国1990年用于工业领域的流量仪表产量(不包括家用燃气表和家用水表等民用产品)估计超过15万台.虽然已有了许多流量测量方法和仪表,但仍然有许多流量测量问题难以圆满解决,诸如:脏污流的沉积和堵塞,脉动流,高温,高压,真空,高粘性液,多相流等工况下的流量测量等等,尚待探索研究和开发.2流量计分类及技术分析从19世纪中期的节流式流量计开始到现在,流量测量技术得到了飞速的发展,基于不同原理和结构的流量计不断涌现,流自动化信息AUTOMATIONINFORMA TION节流式表1流量计分类表流量计差压式lI容积式lI浮子ll叶轮式ll电磁ll流体振动lI超声Il质量Il插入式lI明渠ll其他流量计JI流量计ll流量计Il流量计lJ流量计ll流量计lI流量计Il流量计ll流量计Il流量计ll流量计喜lJ薯JI霎lI霎玻璃管式垂lllIll奎lJ薹计ll式蘸Jf蘸『I垂fl囊I}fI霎fIff季『J蓁Jf霎圆孔板双重孔板形人口孔板偏心孔板环形孔板圆缺孔板内置孔板线型孔板雅鋈ff彗IIllII蓁If萋Il蓁丝托丘里管粪II羹If萎fI霎科里奥利式差压式羹IIfI萎II茎flII萎II羹羹陀螺式电容式量计分类见表1.目前的流量计种类繁多,其测量原理,结构特性,使用范围,使用方法等各不相同,但每种都有它特定的适用性,也都有它的局限性.2.1按测量原理的流量计分类从测量原理上可以把目前常见的流量计划分为以下几类: (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:电磁式,差动电容式,电感式,应变电阻式等;(3)声学原理:超声波式,声学式(冲击波式)等;(4)热学原理: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.(6)原于物理原理:核磁共振式,核幅射式;(7)其它原理:标记原理(示踪原理,核磁共振原理)以及其他相关原理.2_2按结构的流量计分类随着制造技术的发展和相关技术的推动,基于同一原理的流量计也开始出现不同的机械结构,根据流量计的结构可以把目前常见的流量计归纳为以下类型:(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,皮膜式和转筒流量计等,容积式流量计的精确度较高,是测量粘性2007年6月第6册总第74册光电式热敏式超口式体积流量+密度动+ 体积流量动能+ 密度热传导式热分布式冲量流量计标记法流量电离式流量堰Ilff菱IJ蓁llIl蓁流量槽超口式光学式热式磁感应式相关流量计核射式液体的几种方法之一.但是它会产生不可恢复的压力误差,需装有移动部件.其特点为精度较高,测量范围较宽(150:1),适用于中小流量范围,直读式,无需外能源和无需直管段等工控场合.不足之处是体积庞大,结构复杂,不适用于高,低温场合,被测介质种类, 口径,介质工作状态局限性较大.(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,精度约±2%,但结构简单,造价低,国内已批量生产并实现标准化,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%0.5%.叶轮式流量计可精确地测量洁净的液体和气体.叶轮式流量计优点是结构紧凑,精度高,无零点漂移,重复性好,抗干扰能力好,测量范围宽.不足之处是对介质洁净度要求较高,会产生不可恢复的压力误差,需要移动部件.在欧洲和美国,该流量计是天然气的法定计量器具.(3)差压式流量计(变压降式流量计)差压式流量计是最普通的流量技术,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标准孔板电容式振动体式道尔孔板～.一示.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,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,世界各国一般都在比较重要的场合使用差压流量计.发电厂主蒸汽,给水,凝结水等流量测量都采用这种流量计.目前生产的差压式流量计产品分: 孔板流量计,楔形流量计,文丘里管流量计,平均皮托管流量计. 其优点是没有移动部分,结构简单,性能稳定可靠,使用寿命长,易于使用,价格低廉并且具有完备的规范,得到了法制计量组织的认可,是唯一可实行干校的流量计.不足之处是测量范围窄,压损大,计量精度不高,现场安装条件要求高等.差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中有广泛应用, 如流体方面:单相,混相,洁净,脏污,粘性等;工作状态方面:常压,高压,真空,常温,高温,低温等;管径方面:从几毫米到几米;流动条件方面:亚音速,音速,脉动流等.流量测量的精确度主要取决于压力传感器的精确度,它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的3O%左右.(4)变面积式流量计(等压降式流量计)放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体作用力而移动.当此作用力与浮子的"显示重量"(浮子本身的重量减去它所受流体的浮力)相平衡时,浮子即静止.浮子静止的高度可作为流量大小的量度.由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异,而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等,因此该类型流量计称为变面积式流量计或等压降式流量计.这种流量计的典型产品是浮子流量计.(5)动量式流量计利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称为动量式流量计.由于流动流体的动量P与流体的密度及流速v的平方成正比,当通流截面确定时,v与容积流量Q成正比.设比例系数为A,则Q与A成正比.因此,测得P,即可反映流量Q.这种型式的流量计,大多利用检测元件把动量转换为压力,位移或力后测量流量.这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计.(6)冲量式流量式其溯量原理是当被测介质从一定高h自由下落到有倾斜角的检测板上时会产生一个冲力,冲力的水平分力与质量流量成正比,故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小.利用冲量原理来测量流量的流量计称为冲量式流量计,多用于测量颗粒状固体介质的流量,还用来测泥浆,结晶型液体和研磨料等物体的流量.流量测量范围从每小时几公斤到近万吨.按信号的检测方式,这种流量计分为位移检测型和直接测力型,典型的仪表是水平分力式冲量流量计.(7)电磁流量计电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律开发的,既根据当导电体在磁场中运动时会产生感应电动势,而感应电动势又和流量大小成正比,通过检测电动势来反映管道流量的原理而制成的.其中流体就是运动中的导体,一般恒定的磁场由极性交替变化的开关直流电流而产生,感应电势相对于流速成正比并被两个测量电极所检测,然后变送器将它进行放大,根据管道横截面积计算出流量.其测量精度和灵敏度都较高,多用于测量水, 矿浆等介质的流量.可测最大管径达2m,而且压损极小.但导电率低的介质,如气体,蒸汽等则不能应用这种流量计.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.不过电磁流量计造价较高,且信号易受外磁场干扰,影响了在工业流量测量中的应用.为此,电磁流量计产品正在不断改进更新,并向微机化发展,目前各大流量计生产厂商均提供电磁流量计产品,电磁流量计主要产品技术指标对比见附表.(8)超声波流量计超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的,它也是由测量流速来反映流量大小.超声波流量计虽然在70 年代才出现,但由于它可以制成非接触形式,并可与超声波水位计联动来进行开口流量测量,对流体又不产生扰动和阻力,所以很受欢迎,是一种很有发展前途的流量计.超声波流量计的分类:1)多谱勒式超声波流量计,换能器1发射频率为fl的超声波信号,经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后,频率发生偏移,以f2的频率反射到换能器2,这就是多谱勒原理,f2与fl之差即为多谱勒频差fd.设流体流速为v,超声波声速为c,多谱勒频差fd正比于流体流速v.当管道条件,换能器安装位置,发射频率,声速确定以后,c,fl,0即为常数,流体流速和多谱勒频差成正比,通过测量频差就可得到流体流速,进而求得流体流量.2)时差式超声波流量计,时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的.其特点为:精度高,测量范围宽,适应极低流速(0.5rrgs),安装直管段短(采用多声道品种),压损小,使用寿命长等,超声波流量计在中,大口径测量中的应用无疑有其先天的优点,这是孔板与涡轮无法相比的.其缺点是管道的污浊会影响精确度,另外传播时间法只能用于清洁液体和气体,而多普勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体,且多普勒法测量精度不高.(9)流体振荡式流量计流体振荡式流量计是利用流体在特定条件下流动时将产生振荡,且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的,当通流截面一定时,流速与导容积流量成正比.因此,测量振荡频率即可测得流量,这种流量计是70年代开发和发展起来的,由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点,很有发展前途.目前典型的产品有涡街流量计,旋进旋涡流量计.涡街流量计适用于测量液自动I信穗AUTOMA TIONINFORMATION体,气体或蒸汽,并且具有许多特点,如输出为脉冲频率信号,信号与流量为线性关系,便于总量计量,测量范围宽,压损小,无移动部件,结构简单,便于安装维护,没有污垢问题等.不足之处为会产生噪音,而且要求流体具有较高的流速,以产生旋涡,对流场规则性要求较高,需要有较长直管段.应力式涡街流量计对管道机械振动敏感,不宜用于强振动场所;与涡轮流量计相比,仪表系数较低.多年实践证明,涡街流量计选型(合适的测量范围)至关重要,安装时也要特别注意,有时现场调试时适当的调整是必要的,这些都是提高其使用效果的关键因素.旋进式流量计的特点基本与涡街流量计相同,但是有两点不一样:旋进式流量计的压损大得多和较短的直管段要求.表2(1O)质量流量计质量流量计分直接式和间接式两种.直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量,目前常用的有量热式,角动量式,振动陀螺式,马格努斯效应式和科里奥利式等;间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的.由于流体的容积受温度,压力等参数的影响,用容积式,电磁式等流量测量流量大小时需保障介质参数在要求的范围内,在介质参数不断弯化的情况下,往往难以达到这一要求,从而造成仪表测量不正确.因此,质量流量计得到了广泛的应用和重视.其中量热式流量计通过测量流体温度的升高或热传感器降低来测量流体速度.量热式质量流量计没有移动部件或孔,能精EMERSONYOKOGAWlAE+HKrohne1151,3O51,DPMass(3095MFAMaSSProBar~,3O95MFCCompactDeltasetDPO50,51, 52,53,OfificeMass,3095MFPMassPInPlate@);DPV olumetric(3051SFADPP50,DPV50,DPM 50,DPC差压流量计PmBar0,3051SFCCompactorifice,3051SFPProPlate);DPFJowPri—50;deltatopDPO10/12/15,(变送器)marles(285Annubar@Primary,485AnnubarPrimary,405CompactEJA,EJX,PIODPP lO;deltabarSPMD25K;Orifice,1195IntegralOrifice,1595ConditioningOrificePlate,1495DeltabarSPMD70/75F MDOrificeP1ate,1496OrificeFlangeUnion1497OrificeMeterRan)76,77,78电磁流量计8705MagneticFlo~lube,8711WaferMagneticFlowtube,8721SanitaryADMAGAXF,AD MAGdosimag,magphant,promagK300,ALTOFLUX,AQUAFLUX,AE,ADMAGCA电容10H,lOP,10W,23H,23P,BA TCHFLUX,TIDALFLUX,M agneticFlowtube,8707HighSignalMagneticFlowtube式,ADMAGSE50/53H50/53P50/53W,51W/POfrnFLUX,WATERFLUXdosimass,Promass40E,80/83AOfrnGAS5050/5010C,OPTIMASS质量流量计Rosemount3095MFAMassProBar@,3095MFCCompactOrificeR0TAMASS80/83E,80 /83F80/83H7000,3000(7100),8000C/9000Mass,3095MFPMassProPlate~80/831,80/83M,84A,84F,C ,7010C,3010C(7110C)84M;t—mass卜switch,t-trend8800ReducerV ortex8800TraditionalV ortex8800Muhivariableprowirl72,prowirl73,RM C621OPTISWIRL4070CVFM3100涡街流量计digitalYEWFLOF—T,VFM3100W—T,VFM5095K+V ortex,RMS621F,VFM1091K+FALTOSONICIII,IV,V,OfrnSON—prosonicflow90/93W,U,C,IC6300,OPTISONIC7060,UFM5130,超声波流量计90/93W,92,93P,prosonicflowUFM610/600,lamp—on,UFM800 DMU93WWeld—in,UFM800CBuild—on,UFM3030H250/M9,H250/M10,H250HDK32,DK34,DK37,DK46/DK转子流量计47/DK48/DK800,DK700,H54,V AIO,VA40RotameterRAMC金属浮子流量计浮子ABB开封流量计川仪精大威尔泰振华亿环差压流量计MV2000T,WT3000,WT2000(变送器)Sensybar,SensybarM等LGWWT1151S,WT3000N,MV20OOTNFSM4oo0FXE4oo0,FsM2oo0,FES7oo0,FIowMasterEMF8101,8301,FXF2oo0,FXI"4oo0,LD,LDZ一50,MFE—S系列,8201,8101a,8102b,电磁流量计A quaMaster,AquaPmbeLDC一2A,LDQ,MFC,高防护LDJ,LDBXE,XEM,WT4300EYHLD8103,MF8306,FXP4oo0,MagMaster,LDT—42,LDT一50电磁流量计MF02, MF04MagMasterLoflo,CalMaster,FxL4oo0FXL5ooOFCM2000,FMT200一EC02,质量流量计FMT200一D,FM3"400一VTs,FMT500一IG,FMT700一PFV4000(TRIO—WIRLV),V AVASV ALVAR涡街流量计LSMLUGB Fs4000(TRIO—WIRLS)VAQ法兰式,外夹式,插超声波流量计B入式,便携式超声波流量计FAM5400,FAM3200,L,LZ,LCS,LS,转子流量计FAG1190,FAG3500,OM,SPB,LC—A,rAG360o,FAG610oLC—E,LC—Q,LC—L3,Lc—LA,lJ_,LBj浮子流量计2007年6月第6册总第74册29确测量气体的流量.该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l径气体流量的技术.科里奥利流量计利用振动流体管内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.另外还有适用于明渠测流的各种堰式流量计,槽式流量计;适于大口径测流的插入式流量计;测量层流流量的层流流量计;适于二相流测量的相关法流量计;以及激光法,核磁共振法流量计和多种示踪法,稀释法流量计等.3流量计主要产品和市场份额随着现代工业生产的飞速发展,人们对流量测量的要求越来越高,对流量测量技术和仪表的研究和开发也不断深入,流量测量方法和仪表的种类也越来越多.由于流体种类极其繁多,流体物性参数和使用状态参数差异较大,每一种流量测量方法和仪表只能适用某一种或某一类流体在特定条件下的测量,如表4.世界上并不存在一种十全十美的流量仪表,各种仪表都有其优缺点和使用的局限性.分析我国市场上各行业使用的流量仪表,从使用数量上来说,差压,电磁,质量流量计在石化,化工,天然气行业应用较多,冶金,电力行业常用差压,电磁流量计,而水处理行业则是电磁流量计占绝对多数.表4表3流量计生产厂商流量计主要产品市场占有率Rosemount差压,质量20.0o%Y okogawa差压,电磁,涡街l】.70%Krohne电磁,涡街,质量8.8O%E+H差压,电磁,涡街,质量4.柏%ABB差压,电磁,涡街,质量4_3O%开封电磁,涡街3.OO%川仪电磁2.1O%精大电磁,涡街.2.OO%威尔泰电磁1.8O%其他差压,电磁,涡街,质量41.几个工业发达国家均有相当数量的流量仪表生产厂家,有专业生产多品种流量仪表的综合大型企业,也有专业生产品种单一,性能独特的流量仪表小型企业,数量上以后者居多;目前美国有200余家,英国,德国和日本也均有5O家以上,我国有200家以上,但我国仪表企业的总体规模还不大.在2O世纪90年代中期全球流量仪表(不包括家用燃气表和家用水表)年产量在250万～350万台之问,根据中国工控网(www.gongkong.corn)的市场研究数据显示,2005年在中国工业领域应用的流量计的装用台数达到24.9万台左右.纵观市场上主流的流量计产品,可以发现,主流流量计厂商一般会主推基于一种或几种原理或结构的流量计产品,而基于其他原理或结构的流量计则只是作为辅助,如EmersonRose一类型项目靶式孔板涡街旋叶式涡轮阿牛巴电磁超声波质量转子.精度0.5-2.50.5-I.50.5一I.5高高2.5I.0I.5高I.2.5压损小大较小大大小小小大大低速可难难可可难难难可可高温可可可难检定自检含气可可可无菌可难可可可可防腐可难可可难可远传智能型智能型智能型智能型智能型智能型智能型重量轻一般轻重一般轻重重重轻价格出出低出出低贵贵昂贵低大粘度可可导电液难可小管径可可可量程比5—10:13:11:201:501:504:l10:110:120:l5:1改变差压变送调整电位器改变浮子的更换量程方法比较容易比较容易难难难容易难器量程(难)(容易)重量(麻烦)安装直管段上游需要,热式质量要求需要需要需要需要需要需要需要不需要下游无要求需要含杂质可可可故障率低低低一般一般高低低低低.介质种类气,汽,液气,汽,液气,液液,汽液液,汽导电液气,液气,汽,液液结垢影响小大大大大大小大大大粘附影响小大大大大大小大小大测量原理压差压差频率容积容积压差速度速度质量力压差。
流量计在流体工程中的创新技术与趋势
流量计在流体工程中的创新技术与趋势摘要：流量计用于测量液体和气体的流速和流量，在水利专业领域中具有关键作用。
本文探讨了流量计的创新技术和未来趋势。
回顾了传统流量计的工作原理，介绍了新兴技术，如激光多普勒流量计、质谱流量计和微流道技术。
未来趋势方面，涵盖了无线通信和物联网技术的应用、新材料的发展、数据分析和人工智能的整合，以及更高的精确性和环保性能。
这些趋势将推动流量计的智能化和可持续发展，有助于更好地满足水利工程领域的需求，提高水资源管理的效率，保护环境。
关键字：流量计，创新技术，未来趋势，水利工程一、引言流量计作为测量流体工程中关键参数的设备，在水利专业领域扮演着不可或缺的角色。
准确测量流体的流速和流量对于确保供水系统的稳定运行、环境保护、工业过程的优化以及科学研究的有效进行至关重要。
随着科学技术的不断进步和水利工程的日益复杂，流量计也必须不断创新，以适应不断演变的需求。
本文将着重探讨流量计在流体工程中的创新技术和未来趋势，为水利专业领域的从业者提供有价值的信息，以引领他们走在流体工程的前沿。
回顾传统流量计的工作原理，介绍近年来的创新技术，展望未来流量计的发展方向。
通过深入探讨流量计的创新，我们可以更好地应对未来的挑战，提高水资源管理的效率，保护环境，促进水利工程领域的可持续发展。
二、传统流量计传统流量计一直是流体工程领域的主要工具，用于测量液体和气体的流速和流量。
这些传统流量计以其不同的工作原理和特点而闻名，已经在水利专业领域中广泛应用。
以下是几种主要的传统流量计类型：1. 差压流量计：差压流量计通过测量流体在管道中的流速和引起的压力差来计算流量。
它们包括奥里斯系列流量计、孔板流量计和喷嘴流量计等。
这些流量计通常适用于液体和气体的测量，但需要定期维护来确保准确性。
2. 涡街流量计：涡街流量计基于涡街效应，即当流体通过涡街流量计的装置时，会形成旋涡，其频率与流速成正比。
这种类型的流量计通常适用于液体测量，具有良好的线性和稳定性。
国内外水量计量技术标准比对分析
第一届提升标准质量交流会论文集国内外水最计最技术标准比对分析吴剑1 郑寓2陈颖1李建国1汪露1顾晓伟2李志平1(1．中国水利学会；2．水利部产品质量标准研究所)摘要：本文以我国水利行业水量计量技术标准和相关国际标准化组织及部分发达国家所制定的标准为对象，从标准管理模式、制定程序、标准体系、技术理念等角度进行比对分析，探讨我国水萤计量标准发展方向和发展模式，为我国水量计量技术标准修订完善提供参考。
关键词：国内外水量计量技术标准1 研究背景行国内外水量计量技术标准比对研究。
可对提高我国水量计量技术以及修订完善我国标准提供借鉴。
水量计量标准是保障水利工程建设的基础。
国2011if-中央一号文件提出实施最严格水资源管外水量计量发展起步较早，早在18世纪初，瑞士人理制度，划定用水总量、用水效率和水功能区限制丹尼尔·伯努利以伯努利方程为基础，利用压差法测纳污的三条红线，水量计量是用水总量和效率控制量水流量，至19世纪流量测量的许多仪器皱形开始的关键，只有采用正确合理的计量方法手段，才能形成，如示踪法、皮托管、文丘里管等，(此处建议有效确保最终科学合理的结果。
同时，高效、准确、简要补充近年来国际国内的发展情况)。
20世纪由可操作的水量计量技术也是建立节水型社会的必要于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量条件。
的需求急剧增长，促使仪表迅速发展，微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换2研究内容代，20世纪60年代，测量仪表开始向精密化、小型化等方向发展，新型流量计如雨后春笋般涌现出来Ⅲ。
水量计量主要是指应用在明渠和管道中，为获而我国流量测量技术的工作起步较晚，早期所需的取与水量有关的参数，所采取的措施或方法，与之流量仪表均从国外进口，直至20世纪30年代才开始对应所制定的标准为水量计量技术标准。
本文通涌现民族流量仪表制造厂近年来，随着电子技术、过我国水量计量技术标准(包括国家标准和行业标计算机技术的发展，近年来一些自动或半自动式的准)与ISO国际标准化组织及美国等发达国家制定量水装置、量水仪表等已在我国研制成功，并开始的水量计量技术标准为主比对，进行分析研究。
流量仪表的现状与发展趋势
流量仪表的现状与发展趋势流量仪表是一种重要的计量仪表，广泛用应于现代化建设、国防及科研，对节约资源保护环境起到至关重要的作用。
本文从工农业生产和科研的实际应用出发，重点介绍了几种常用的流量仪表，重点介绍了各自的优缺点及应用范围。
随着新技术、新材料的应用，分析了今后流量仪表的主流发展趋势及方向。
标签：流量仪表；应用范围；发展趋势近年来，随着科学技术及工业自动化水平的发展，科技人员不断改进现有的测量方法和运用数字化信号处理方法，提高了流量仪表的可靠性、稳定性、精准性。
随着我国对节能环保的要求越严，流量仪表是一种重要的计量仪表，流量仪表应用会更加广泛，现就对流量仪表的应用现状发展趋势做如下论述。
1 流量仪表定义及种类流量分为瞬时流量及累积流量，瞬时流量是指在单位时间内流过管道截面积流体的量，可分为体积流量及质量流量。
累积流量是指一段时间内，流过管道截面积液体的总和。
用来测量流量的仪表为流量仪表。
就目前工业生产中应用情况看，检测方法多样，但还没有统一的分类，一般可分为体积流量计量、质量流量计量。
2 体积计量仪表体积计量可分为速度式测量仪表、容积式测量仪表。
速度式测量仪表又分为液体力学法、电学法、声学法、执学法、光学法等。
容积式流量仪表有刮板、双转子等，速度式流量仪表有孔板、阿牛吧、涡街、涡轮、电磁等流量仪表，下面就目前国内工业生产中几种常用的流量仪表简单介绍如下：2.1 孔板流量计孔板流量计是差压式流量计。
根据能量守恒定律和流动连续性方程，当充满管道的流体流经管道内的节流装置，流速将在节流件处流速增加，静压力降低，在节流件前后产生压力差（差压）。
流体的流速愈大，在节流件前后产生的差压也愈大，因此通过测量差压来测量流体流过节流装置时的流量大小。
优点：孔板流量计介质适应性好（流体、气体、蒸汽通用），毋须实流标定，耐高温高压，耐冲击不易变形、适用于大口径，价格实惠、安装方便、有可靠的实验数据。
缺点：量程比小，压力损失大，易结垢堵塞，维护工作量大。
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国外主要厂商产品介绍
①德国KROHNE(科隆 )
4声道气体超声流量计
• 高精度； • 低功耗<1 W，可使用
• • • •
太阳能； DN80流速上限 57 m/s； DN400流速上限 30 m/s； 示值误差 ±0.2%； 重复性 < 0.2％；
ALTOSONIC IV
15页
KROHNE
38页
双U形管示意图
39页
• Micro-Mation公司1982年推出第一台CMF双弯 管式质量流量计之后，各国竞相研制，出现了
各种形式。半弯管，Ω 管，直管，各种精度， 口径。
• 在发展最快的90年代初期，曾有人预言它将取 代大部分种类的流量计，但终未实现。 • 其原因主要是介质种类，计量单位，价格等因 素。
URG-1000
干标即干式标定(dry calibration),是在气体静止没有流动的情况下, 通过精确测量流量方程中的各个参量来进行的标定。 湿标即实际标定(flow calibration),是在有气体流动的情况下,在流量 标准装置上进行的实气标定。
29页
北京昌民
非满管型超声流量计
URG-1010 增加液位计测量液位，计算出实际流体的截面积， 从而计算流量。
KROHNE
两声道通用型： 工艺流程的气体超声流量计
• • • • • • •
强化结构，保护罩； 全金属微型传感器； DN50流速上限57 m/s； DN600流速上限30 m/s； 低功耗<1 W； 示值误差 ±1%； 重复性 <0.2％；
OPTISONIC 7060
17页
②美国康乐创CONTROLOTRON
40页
科氏力质量流量计的结构形式
• 总的类型有：按测量管形状分，有弯管型和直 管型； • 按测量管配置分，有单管型和双管型； • 为便于振动，提高材料弹性，降低刚性，管壁 尽量薄。
41页
• 单直管
42页
• 双直管
43页
• 单U形管
44页
• 双U形管
45页
• 双S形管
46页
• B形管
47页
37页
科里奥利力的重要工程应用—质量流量计
• 很早就有人试图利用科氏力测量质量流量，但发明家始终 未能解决以简单方法使流体在直线运动的同时又处于旋转 体系中的难题。 • 直至美国的James Smith于1977年发明了基于振动方法的
结构，简单的将两种运动巧妙的结合起来的振动管式质量 流量计，才使CMF走出困境。
35页
一、流量测量技术与流量测量仪表应用 （一）蒸汽和气体流量测量技术新进展、国内外 流量仪表的优势比较及选型安装调试方法
流量测量技术新进展： 3、科里奥利质量流量计 • 科里奥利质量流量计(Coriolis Mass Flowmeter简称CMF) 是基于流体在振动的 测量管中流动时会产生与流体质量流量成 正比的科里奥利力这一原理制成的、一种 直接式的质量流量计。 • 能够直接测量流体介质的质量流量，而不 受其他参数( 如温度、压力、流体性质等) 的影响。
带图表显示功能LCD； 覆膜触摸式按键16个； 管径范围：50-1000 mm ； 流速：0.12-12.39 m/s ; 重复性：±0.5%; 读数误差：±1-3% ; 长度：236 mm; 宽度：125 mm; 高度：41 mm; 重量：小于1.5 kg;
PFSE
20页
MICRONICS
在线安装式超声波流量计
12页
一、流量测量技术与流量测量仪表应用 （一）蒸汽和气体流量测量技术新进展、国内外 流量仪表的优势比较及选型安装调试方法
流量测量技术新进展： 2、超声波流量计 • 超声波流量计(ultrasonic flowmeter简称USF) 是20 世纪70 年代发展起来的一种非接触 式流量仪表。它对于所测的流体介质几乎没有要求，不仅适 用于液体和气体介质的测量，也适用于双相介质的测量，尤 其适用于解决大流量、大口径、暗渠、强腐蚀性等流体流量 测量困难的问题。
可安装配套温度传感器 从而测得热量。
U2000
21页
④日本富士电机FUJI
新式脉冲多普勒法与 传播时间差法并用的 新一代混合型超声波流量计
• 脉冲多普勒方式 ：
流速范围：0~±0.3 m/s~4 m/s； 精度：0.5％~1.0％。 • 传播时间差方式： 流速范围： 0～±0.3m/s～32m/s； 精度：1.0％～1.5％。
13页
一、流量测量技术与流量测量仪表应用 （一）蒸汽和气体流量测量技术新进展、国内外 流量仪表的优势比较及选型安装调试方法
流量测量技术新进展： 2、超声波流量计 • 超声波流量计主要是通过检测 超生波穿过流体介质时所搭载 的信息来测量流体流量。 • 目前，超声波流量计存在的局限性在于其所能测量的流体 介质温度受制于换能器与耦合材料( 换能器与管道之间) 的耐高温程度，而目前我国研制的超声波流量计只能测量 200 ℃以下的流体介质。
36页
科里奥利效应 如果在管子同步振动的同时，将流体导入管内， 使之沿管内向前流动，则管子将强迫流体与之 一起上下振动。流体为了反抗这种强迫振动， 会给管子一个与其流动方向垂直的反作用力， 在这种被叫做科里奥利效应力的作用下，管子 的震动不同步了，入口段管与出口段管在振动 的时间先后上会出现差异，（差异是由于入口 段和出口段流体流向是相反的），这叫做相位 时间差。这种差异与流过管子的流体质量流量 的大小成正比。如果通过电路能检测出这种时 间差异的大小，则就能将质量流量的大小给确 定了。
一体型打印机
25页
⑤美国通用GE
高精度气体流量测量 系统由一个带有两对 沿直径单声程安装传感器 及流量计的测量管本体、 十倍于管直径的直管段 和流场整流板组成。 流速范围：0.03~46m/s； 精度：0.1％ 0.5％～1％
Sentinel
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国内主要厂商产品介绍
①北京昌民
多声道气体超声流量计 具有国际专利的非实流 标定技术（干标） 流速范围：0.5~35 m/s； 准确度等级：0.5级； 重复性： 0.2％； 功率：15W；
增长知识，迈向辉煌
流量测量
马永志
2014年4月
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为什么需要流量计?
• 主要是由于两个原因需要流量 计： • 1:当需要向用户收取费用时， 必须使用流量计（蒸汽、水、 煤气） • 2:优化工艺过程参数，以减少 能源成本
1页
能源成本节约
• 流量计本身并不能节约能源。 • 但通过有效的计量、监测和合理的能源分配利用，流 量计可帮助企业节约5%-20%的能耗。
FSH/FSW
22页
FUJI
便携型超声波液体流量计
• • • • • •
大屏幕图形显示； 具备接收信号波形显示功能； 一体型打印机 ； 高精度：1% of rate； 适用管径：13mm~6000mm； 流速范围：0.3~32m/s；
FLC/FLD
23页
测量值显示画面
流量趋势图
24页
接收信号波形显示功能
流量测量技术新进展： 1、电磁流量计 • 法拉第电磁感应定律：电路中感生电动势的大小跟穿过这 一电路的磁通量的变化率成正比。
BS e t t Blu
6页
一、流量测量技术与流量测量仪表应用 （一）蒸汽和气体流量测量技术新进展、国内外 流量仪表的优势比较及选型安装调试方法
流量测量技术新进展： 1、电磁流量计 • 电磁流量计的测量原理 基于法拉第电磁感应定 律，即通过测量流体流 动时切割磁力线所产生 的电动势来推算流体流 量。
3声道液体超声流量计
独特的三声道截面设计； 传感器专利设计； 数字信号处理(DSP)； 流速测量范围0~20 m/s； 当流速大于0.5 m/s时， 示值误差 ±0.5%； • 当流速小于0.5 m/s时， 绝对误差为±2.5 mm/s • 重复性 <0.2％；
• • • • •
UFM 3030
16页
30页
②唐山汇中
31页
唐山汇中
国内首创插入式超声流量传感器
32页
唐山汇中
33页
唐山汇中
双面18声道DN500mm液体超声流量计样机
34页
（一）蒸汽和气体流量测量技术新进展、国内外流量仪表 的优势比较及选型安装调试方法
流量测量技术新进展：
2、超声波流量计的特点 • 唯一能实现非接触式测量的流量计（夹装式）； • 可制成便携式仪表； • 无阻流件，无压力损失； • 准确度0.1%～5%； • 管道内外壁干净，需足够长的直管段； • 传播速度差法流量计需介质洁净，而多普勒流量计需有 散射粒子，适于污水和含气泡的液体； • 特别适合大管径测量，其成本与管径基本无关。
传感器
被测量
变换器
显示装置
测量值
传输通道
3页
目录 一、流量测量技术与流量测量仪表应用
二、企业流量计量监侧与管理系统
三、师生互动，疑难问题现场解答
4页
一、流量测量技术与流量测量仪表应用
（一）蒸汽和气体流量测量技术新进展、国内外流量仪表 的优势比较及选型安装调试方法 （二）几种典型流体的流量测量
（三）热量和冷量的计量
国外流量仪表：
涡轮流量计在国际上许多国家常用于测气体或粘度较小的液 体，由于仪表中有转动件，维护工作量大 超声近年来增长势头虽咄咄逼人，但涡轮较超声便宜得多， 有价格优势；与节流装置相比，量程比（最大测量范围和最 小测量范围之比）可达10：1，且较准确 容积式流量仪表为非速度型仪表，安装无直管段要求，准确 度（指在一定实验条件下多次测定的平均值与真值相符合的 程度）一般可达到±0.5%，但较笨重。口径一般小于0.2m. 新型仪表在不少领域中取代传统仪表，是一个总的发展趋势， 但过程将是漫长的。