第三章-流量测量
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一、工作原理
1.测量原理
转子受力分析：
转子自身重力 Fw=Vr. r 其方向
向下
流体对转子的浮力 Ff=Vr.
Ff+Fp
流体对转子产生的上向
冲击力 Fp Fw
A — 转子迎流面的最大横截面积； C —流体作用力系数；
-- 被测流体的密度； -- 锥管与转子环隙上的平均流速。
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山东胜利职业学院 第八页，编辑于星期二：二十二点 七分。
质量流量： Qm =Qv.ρ ρ— 流体密度。
单位： kg／s、t／h
2.累积流量： 一段时间内流过某截面的流体数量的和。
V总=∫Qv.dt
单位： m3
M总=∫Qm.dt
单位： kg
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第一节 概述
流量计和计量表
二、流量测量仪表的分类
1.工作原理
◇ 液体在流量计进出口的压力差P1≥ P2,使腰轮产生力矩。
(a)状态： A腰轮上 P1 、P2两边对称，其上无力距。 B腰轮下侧两边分别作用
P1 、 P2产生顺时针力矩， B顺转 -→A逆转
(b)状态： A腰轮下侧、 B腰轮上侧分别产生力矩， A、B腰轮均主动转 B顺转 --A逆 转 (c)状态： A腰轮上产生逆时针力矩， A逆转 -> B顺转
一、节流装置的流量测量原理
节流原理： 流体具有 动压能 和静压能 ，它和流体流动克服流体阻力所
消耗的能量总和在无外加能量 的情况下保持不变。
因此,流速增加， 动压能增加，静压力下降。 节
流装置就是利用了流体的动压能和静压能转换 的原理实现流量的测量。
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测量腰轮转速 n即可确定 瞬时流量 qv=4nV 。
2.显示部分 腰轮流量计的流量显示，有就地显示和远传显示两种。
1.标准节流元件 （1）标准孔板
2.取压方式
（2）标准喷嘴
（ 3）标准文丘里管
取压位置不同，即使是同一节流元件、在同一流量下所得到的压差大小 也是不同的 。常用取压方式有：
（1）角接取压
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（2）法兰取压
（3）径距取压
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第二节 差压式流量计 四、差压计
不足： 1.制造装配精度要求高。
2.对被测流体的洁净度要求严格。
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第四节 容积式流量计
容积式流量计是用于 原油计量的首选仪表
和炼厂等场合得到了广泛的应用
一、腰轮流量计
基本组成： 测量主体 +显示表头
测量主体
,在油田各计量站、联合站、油库
锥管和转子组成流量检测元 件。转子 2通过内磁钢 5一外 磁钢 4磁性耦合方式，将浮子
的位移传给转换部分，使杠杆
7偏转。通过四连杆机构 9、
10、 11、12带动指针偏转相
应角度，指示流量大小。
电远传型转子流量计 普遍采
用差动变压器结构 ，在指针
现场指示的同时，把转子位
移通过另一个四连杆机构 13、
按测量原理分：
1.速度式流量计 :
依据介质流动速度 v来测量流量。已知 A测v，间接求 Q如v：=差Av压式、转子式、电磁流量计、涡轮流量计
2.容积式流量计 : 依据在流量计内连续通过的标准体积 V0的数目 N来测流量， 计算公式： V=V0.N
如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计。
3.质量式流量计： 依质量流量 Qm 为依据，直接测定 M
忽略有关项，进一步推导得：
式中， 为流量系数， 取决于转子形状和雷诺数 ，一般由实验确定。 实际 应用时，必使流体的雷诺数高于临界值，流量系数就可保证为一常数 值，
从而使流量与转子高度近似为线性关系。
二、转子流量计的类型与结构
按照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。其外形结构示意图见图 3－12。教材 P35
ρ ---液体介质实际密度， kg/m3 ；
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第三节 转子流量计
例1. 有一台转子流量计，其转子材料是不锈钢（密度为
7900kg ／m3 ），
用来测量密度为 791kg ／ m3 的甲醇，当流量计示值为 500L ／h时，
第三章 流量测量
第一节 概述
流量测量：
生产过程中： 油、气、水 产品贸易： 完成经济核算所需参数的测量
原油及石油产品的测量主要以计量为主，方法有：质量法和体积法
一、流量的概念和单位
1.瞬时流量 单位时间 内流过 某一有效截面 的流体 数量。
体积流量： Qv =Av v—截面A上的平均流速。 单位： m3／ s、 m3／h、 L/min
Q ? ?? F0
2 ?p
?
Q ? 0.0039986 ?? d 2 ? p ?
M ? 0.0039986 ?? d 2 ?? p
说明： Q与△ P的平方根成正比，流量标尺刻度是非线性的。
三、标准节流装置
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第二节 差压式流量计
种类： 腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、刮板流量计、旋转活塞流量计
结构： 一个或一对转动部件 — 转子， 转子的形状比较特殊 ，当转子转动时
和壳体内壁之间 形成一固定容积的空间 （称为“计量室”）
工作能源： 在流量计 进、出口压力差 的作用下转动，属 自力式 仪表。 基本工作原理： 当流体流经流量计时，因转子的阻挡作用必然在进、出口
子受到的流体作用力减小 。当转子升高到某
一新的高度、作用在转子上的 作用力再次平 衡时，转子会 在新的位量稳定 下来。流量减
小时情况相反，转子位置降低。
流体的流量与转子高度的关系：
忽略有关项，进一步推导得：
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第三节 转子流量计
经过 单独标定 得到的 。当被测流体介质不是水或空气，不是标准状态时必须
进行修正。
1.液体流量的修正 被测液体不是水但 粘度与水的粘度相差不大，只是被测液体 密度与水不同
修正公式：
qv ? qv0
? r ? ? ??w0 ?r ? ? w0 ?
式中： qv0 ---流量计指示值， m3/h ； qv --- 介质实际流量值， m3/h； ρw0 ---水的标准密度， 998.2kg/m3 ；
如：振动式质量流量计。
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第二节 差压式流量计
利用流体流经 节流装置 所产生的静压差来显示流量大小。又叫节流式流
量计。
标准节流装置： 孔板、喷嘴、文丘里管 组成：节流装置、引压管和差压计，如图 3-1所示。
节流装置：使流体产生节流的节流元件和压力引出的取压装置， 将流量转换为压差。 引压管：连接节流装置和差压计，传递压差信号。 差压计：测量压差信号。
壳体内有 一对截面呈“ 8”字 形的柱状转子 ——腰轮，腰
轮上下盖以隔板。 腰轮与壳
体及两侧隔板间形成的封闭
空间就是“计量室” 。与腰
轮同轴的两个驱动齿轮在隔
板外面相互啮合 ，以保持 两
腰轮反向转动 。
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第四节 容积式流量计 一、腰轮流量计
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第三节 转子流量计
四、转子流量计的安装与使用
1.转子流量计的特点
2.转子流量计的安装
3.转子流量计的使用
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第四节 容积式流量计
容积式流量计 是利用 标准容积 累积法 测量原理 的一类流量计
1.玻璃管转子流量计
2.金属管转子流量计
结构特点：（ 1）连接方式为法兰
（2）指示部分为 磁性耦合
（3）可输出流量电信号
优点： 耐高压、高温、安全，读数清晰，
可适用于不透明介质和腐蚀性介 质的流量测量。
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第三节 转子流量计
测量原理：
（表压），工作温度为55℃。当流量计的读数为 100m3／h时，天然
气的实际流量和换算后的标准流量分别是多少？（此天然气在标准状
态下的密度为 O.755kg ／m3 ）
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第三节 转子流量计
例2.
有一台气体转子流量计用来测量天然气的流量，工作压力为
第三节 转子流量计
工作原理：
当转子上所受到的浮力与流体上向冲击力
之和，恰好等于转子重力时，转子受力平衡，
就会稳定地悬停在某一高度上。
如果被测流体的 流量增大，作用在转子上
的流体上向 冲击力随之增大 ，使得转子受力 失去平衡，有向上的合力使转子上升。
随着转子的位置升高，转子与锥形管间的 环形流通面积增大 ，其环隙上流速减小，转
0。 6MPa
（表压），工作温度为55℃。当流量计的读数为
100m3／ h时，天然
气的实际流量和换算后的标准流量分别是多少？（此天然气在标准状
态下的密度为 O。 755kg ／m3）
解：
qv = qv0
T P0 ρa0 T0 P ρ0
qvn ? qv0 ?
T0 P ρa0
T P0 ρ0
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第三节 转子流量计
qv = qv0
T P0 ρa0 T0 P ρ0
qvn ? qv0 ?
T0 P ρa0 T P0 ρ0
式中： qv--- 被测介质的实际流量， m3/ h;
qvn--- 换算到标准状态的实际流量， m3 /h;
qv0--- 流量计指示流量， m3 /h;
ρa0--- 空气的标准密度， 1.2046 kg/m3 ；
差压式仪表均可作为差压式流量计中的差压计使用，通常采用差压 式变送器。将节流装置、引压管、三组阀、差压变送器直接组装成一
体，成为一体式差压流量计。
五、差压式流量计的安装及应用（略）
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第三节 转子流量计
适用于：小管径低流速的小流量测量
第二节 差压式流量计
标准节流装置 孔板 的节流原理
q
q
v
v
P
1
＇
V1＇
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P1
P2
P
＇
2
V 2 V2＇ V1
P3 V3
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第二节 差压式流量计 二、基本流量方程
根据流体力学伯努力方程、连续性方程推到得到：
理论流量方程：
实用流量方程：
之间形成压力差，在压力差的作用下转子转动，随着转子 的转动，流体一次次地充满流量计的“计量室”，然后又
不断地被送往出口。由于 “计量室”的容积是一定 的，因
而由转动部件的 转数 就可以确定 通过流量计的 流体体积 。
特点： 1.测量精度高，积算精度可达 0。1％～ 0。5％。
2. 测量精度受流体密度、粘度、温度、压力和流态的影响较小， 适宜于测量高粘度流体。 3. 安装较方便。
ρ0---被测介质的标准密度， kg/m3 ；
例2.
P--- 被测介质的绝对压力； T --- 被测介质的绝对温度；
P0---标准状态绝对压力， P0=101.325kPa ； T0--- 标准状态绝对温度， T0=293.15 K 。
有一台气体转子流量计用来测量天然气的流量，工作压力为 0.6MPa
14、15 转换为 差动变压器铁 芯16的位移 。由差动变压器 转换为电信号输出至转换器， 变成标准电流信号输出 ，由 其他仪表进行显示、记录或 控制
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第三节 转子流量计
三、转子流量计示值的修正
为什么要修正？
转子流量计的 流量刻度 是在标准状态 （空气 20℃ ,101KPa ； 水 20℃ ） 下
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第四节 容积式流量计
一、腰轮流量计
1.工作原理
◇结论 ：A、B两腰轮交替产生力矩、相互驱动，周而复始，连续转动。
同时把“月牙”柱液体从入口吸入→分隔→排出至出口。从
a到d腰轮转
动半周，排出 2倍V0 液体。
测量腰轮转数 N即可确定 累积流量 Q =4NV 。
被测甲醇的实际流量为多少
解：因为甲醇与水的粘度相差不大，所以
2.气体流量的修正
对于非空气介质在不同的工作状态下测量时，可按下式进行修正
qv = qv0
T P0 ρa0
T0 P ρ0
qvn ? qv0 ?
T0 P ρa0 T P0 ρ0
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1.测量原理
转子受力分析：
转子自身重力 Fw=Vr. r 其方向
向下
流体对转子的浮力 Ff=Vr.
Ff+Fp
流体对转子产生的上向
冲击力 Fp Fw
A — 转子迎流面的最大横截面积； C —流体作用力系数；
-- 被测流体的密度； -- 锥管与转子环隙上的平均流速。
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山东胜利职业学院 第八页，编辑于星期二：二十二点 七分。
质量流量： Qm =Qv.ρ ρ— 流体密度。
单位： kg／s、t／h
2.累积流量： 一段时间内流过某截面的流体数量的和。
V总=∫Qv.dt
单位： m3
M总=∫Qm.dt
单位： kg
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第一节 概述
流量计和计量表
二、流量测量仪表的分类
1.工作原理
◇ 液体在流量计进出口的压力差P1≥ P2,使腰轮产生力矩。
(a)状态： A腰轮上 P1 、P2两边对称，其上无力距。 B腰轮下侧两边分别作用
P1 、 P2产生顺时针力矩， B顺转 -→A逆转
(b)状态： A腰轮下侧、 B腰轮上侧分别产生力矩， A、B腰轮均主动转 B顺转 --A逆 转 (c)状态： A腰轮上产生逆时针力矩， A逆转 -> B顺转
一、节流装置的流量测量原理
节流原理： 流体具有 动压能 和静压能 ，它和流体流动克服流体阻力所
消耗的能量总和在无外加能量 的情况下保持不变。
因此,流速增加， 动压能增加，静压力下降。 节
流装置就是利用了流体的动压能和静压能转换 的原理实现流量的测量。
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测量腰轮转速 n即可确定 瞬时流量 qv=4nV 。
2.显示部分 腰轮流量计的流量显示，有就地显示和远传显示两种。
1.标准节流元件 （1）标准孔板
2.取压方式
（2）标准喷嘴
（ 3）标准文丘里管
取压位置不同，即使是同一节流元件、在同一流量下所得到的压差大小 也是不同的 。常用取压方式有：
（1）角接取压
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（2）法兰取压
（3）径距取压
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第二节 差压式流量计 四、差压计
不足： 1.制造装配精度要求高。
2.对被测流体的洁净度要求严格。
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第四节 容积式流量计
容积式流量计是用于 原油计量的首选仪表
和炼厂等场合得到了广泛的应用
一、腰轮流量计
基本组成： 测量主体 +显示表头
测量主体
,在油田各计量站、联合站、油库
锥管和转子组成流量检测元 件。转子 2通过内磁钢 5一外 磁钢 4磁性耦合方式，将浮子
的位移传给转换部分，使杠杆
7偏转。通过四连杆机构 9、
10、 11、12带动指针偏转相
应角度，指示流量大小。
电远传型转子流量计 普遍采
用差动变压器结构 ，在指针
现场指示的同时，把转子位
移通过另一个四连杆机构 13、
按测量原理分：
1.速度式流量计 :
依据介质流动速度 v来测量流量。已知 A测v，间接求 Q如v：=差Av压式、转子式、电磁流量计、涡轮流量计
2.容积式流量计 : 依据在流量计内连续通过的标准体积 V0的数目 N来测流量， 计算公式： V=V0.N
如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计。
3.质量式流量计： 依质量流量 Qm 为依据，直接测定 M
忽略有关项，进一步推导得：
式中， 为流量系数， 取决于转子形状和雷诺数 ，一般由实验确定。 实际 应用时，必使流体的雷诺数高于临界值，流量系数就可保证为一常数 值，
从而使流量与转子高度近似为线性关系。
二、转子流量计的类型与结构
按照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。其外形结构示意图见图 3－12。教材 P35
ρ ---液体介质实际密度， kg/m3 ；
储运仪表及自动化课件
山东胜利职业学院 第十二页，编辑于星期二：二十二点 七分。
第三节 转子流量计
例1. 有一台转子流量计，其转子材料是不锈钢（密度为
7900kg ／m3 ），
用来测量密度为 791kg ／ m3 的甲醇，当流量计示值为 500L ／h时，
第三章 流量测量
第一节 概述
流量测量：
生产过程中： 油、气、水 产品贸易： 完成经济核算所需参数的测量
原油及石油产品的测量主要以计量为主，方法有：质量法和体积法
一、流量的概念和单位
1.瞬时流量 单位时间 内流过 某一有效截面 的流体 数量。
体积流量： Qv =Av v—截面A上的平均流速。 单位： m3／ s、 m3／h、 L/min
Q ? ?? F0
2 ?p
?
Q ? 0.0039986 ?? d 2 ? p ?
M ? 0.0039986 ?? d 2 ?? p
说明： Q与△ P的平方根成正比，流量标尺刻度是非线性的。
三、标准节流装置
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第二节 差压式流量计
种类： 腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、刮板流量计、旋转活塞流量计
结构： 一个或一对转动部件 — 转子， 转子的形状比较特殊 ，当转子转动时
和壳体内壁之间 形成一固定容积的空间 （称为“计量室”）
工作能源： 在流量计 进、出口压力差 的作用下转动，属 自力式 仪表。 基本工作原理： 当流体流经流量计时，因转子的阻挡作用必然在进、出口
子受到的流体作用力减小 。当转子升高到某
一新的高度、作用在转子上的 作用力再次平 衡时，转子会 在新的位量稳定 下来。流量减
小时情况相反，转子位置降低。
流体的流量与转子高度的关系：
忽略有关项，进一步推导得：
储运仪表及自动化课件
山东胜利职业学院 第九页，编辑于星期二：二十二点 七分。
第三节 转子流量计
经过 单独标定 得到的 。当被测流体介质不是水或空气，不是标准状态时必须
进行修正。
1.液体流量的修正 被测液体不是水但 粘度与水的粘度相差不大，只是被测液体 密度与水不同
修正公式：
qv ? qv0
? r ? ? ??w0 ?r ? ? w0 ?
式中： qv0 ---流量计指示值， m3/h ； qv --- 介质实际流量值， m3/h； ρw0 ---水的标准密度， 998.2kg/m3 ；
如：振动式质量流量计。
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第二节 差压式流量计
利用流体流经 节流装置 所产生的静压差来显示流量大小。又叫节流式流
量计。
标准节流装置： 孔板、喷嘴、文丘里管 组成：节流装置、引压管和差压计，如图 3-1所示。
节流装置：使流体产生节流的节流元件和压力引出的取压装置， 将流量转换为压差。 引压管：连接节流装置和差压计，传递压差信号。 差压计：测量压差信号。
壳体内有 一对截面呈“ 8”字 形的柱状转子 ——腰轮，腰
轮上下盖以隔板。 腰轮与壳
体及两侧隔板间形成的封闭
空间就是“计量室” 。与腰
轮同轴的两个驱动齿轮在隔
板外面相互啮合 ，以保持 两
腰轮反向转动 。
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第四节 容积式流量计 一、腰轮流量计
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第三节 转子流量计
四、转子流量计的安装与使用
1.转子流量计的特点
2.转子流量计的安装
3.转子流量计的使用
储运仪表及自动化课件
山东胜利职业学院 第十六页，编辑于星期二：二十二点 七分。
第四节 容积式流量计
容积式流量计 是利用 标准容积 累积法 测量原理 的一类流量计
1.玻璃管转子流量计
2.金属管转子流量计
结构特点：（ 1）连接方式为法兰
（2）指示部分为 磁性耦合
（3）可输出流量电信号
优点： 耐高压、高温、安全，读数清晰，
可适用于不透明介质和腐蚀性介 质的流量测量。
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第三节 转子流量计
测量原理：
（表压），工作温度为55℃。当流量计的读数为 100m3／h时，天然
气的实际流量和换算后的标准流量分别是多少？（此天然气在标准状
态下的密度为 O.755kg ／m3 ）
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第三节 转子流量计
例2.
有一台气体转子流量计用来测量天然气的流量，工作压力为
第三节 转子流量计
工作原理：
当转子上所受到的浮力与流体上向冲击力
之和，恰好等于转子重力时，转子受力平衡，
就会稳定地悬停在某一高度上。
如果被测流体的 流量增大，作用在转子上
的流体上向 冲击力随之增大 ，使得转子受力 失去平衡，有向上的合力使转子上升。
随着转子的位置升高，转子与锥形管间的 环形流通面积增大 ，其环隙上流速减小，转
0。 6MPa
（表压），工作温度为55℃。当流量计的读数为
100m3／ h时，天然
气的实际流量和换算后的标准流量分别是多少？（此天然气在标准状
态下的密度为 O。 755kg ／m3）
解：
qv = qv0
T P0 ρa0 T0 P ρ0
qvn ? qv0 ?
T0 P ρa0
T P0 ρ0
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第三节 转子流量计
qv = qv0
T P0 ρa0 T0 P ρ0
qvn ? qv0 ?
T0 P ρa0 T P0 ρ0
式中： qv--- 被测介质的实际流量， m3/ h;
qvn--- 换算到标准状态的实际流量， m3 /h;
qv0--- 流量计指示流量， m3 /h;
ρa0--- 空气的标准密度， 1.2046 kg/m3 ；
差压式仪表均可作为差压式流量计中的差压计使用，通常采用差压 式变送器。将节流装置、引压管、三组阀、差压变送器直接组装成一
体，成为一体式差压流量计。
五、差压式流量计的安装及应用（略）
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第三节 转子流量计
适用于：小管径低流速的小流量测量
第二节 差压式流量计
标准节流装置 孔板 的节流原理
q
q
v
v
P
1
＇
V1＇
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P1
P2
P
＇
2
V 2 V2＇ V1
P3 V3
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第二节 差压式流量计 二、基本流量方程
根据流体力学伯努力方程、连续性方程推到得到：
理论流量方程：
实用流量方程：
之间形成压力差，在压力差的作用下转子转动，随着转子 的转动，流体一次次地充满流量计的“计量室”，然后又
不断地被送往出口。由于 “计量室”的容积是一定 的，因
而由转动部件的 转数 就可以确定 通过流量计的 流体体积 。
特点： 1.测量精度高，积算精度可达 0。1％～ 0。5％。
2. 测量精度受流体密度、粘度、温度、压力和流态的影响较小， 适宜于测量高粘度流体。 3. 安装较方便。
ρ0---被测介质的标准密度， kg/m3 ；
例2.
P--- 被测介质的绝对压力； T --- 被测介质的绝对温度；
P0---标准状态绝对压力， P0=101.325kPa ； T0--- 标准状态绝对温度， T0=293.15 K 。
有一台气体转子流量计用来测量天然气的流量，工作压力为 0.6MPa
14、15 转换为 差动变压器铁 芯16的位移 。由差动变压器 转换为电信号输出至转换器， 变成标准电流信号输出 ，由 其他仪表进行显示、记录或 控制
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第三节 转子流量计
三、转子流量计示值的修正
为什么要修正？
转子流量计的 流量刻度 是在标准状态 （空气 20℃ ,101KPa ； 水 20℃ ） 下
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第四节 容积式流量计
一、腰轮流量计
1.工作原理
◇结论 ：A、B两腰轮交替产生力矩、相互驱动，周而复始，连续转动。
同时把“月牙”柱液体从入口吸入→分隔→排出至出口。从
a到d腰轮转
动半周，排出 2倍V0 液体。
测量腰轮转数 N即可确定 累积流量 Q =4NV 。
被测甲醇的实际流量为多少
解：因为甲醇与水的粘度相差不大，所以
2.气体流量的修正
对于非空气介质在不同的工作状态下测量时，可按下式进行修正
qv = qv0
T P0 ρa0
T0 P ρ0
qvn ? qv0 ?
T0 P ρa0 T P0 ρ0
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