第三章 流量测量

（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
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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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 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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第一节 概述
流量计和计量表
二、流量测量仪表的分类
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Qv=Av 如：差压式、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 如：振动式质量流量计。
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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第二节 差压式流量计
T0 P ρa0 qvn qv0 T P0 ρ0
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第三节 转子流量计
qv = qv0 T P0 ρa0 T0 P ρ0
T0 P ρa0 qvn qv0 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； ρ0---被测介质的标准密度，kg/m3； 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 。 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）
注意： 表头中的传动齿轮，只驱动末位数字轮转动。其他高位数字轮都 是通过进位齿轮逐级向上驱动的。
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第四节 容积式流量计 一、腰轮流量计
2.显示部分 2）瞬时流量显示与信号远传
瞬时流量显示：用瞬时流量显示器直接指示瞬时流量值。瞬时流量显示器 是在表头传动齿轮中装上一个小型测速发电机，根据腰轮转速与流量成正 北的关系，将流量的大小变为电流，由电流表指示出来。
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，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

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
1.标准节流元件 （1）标准孔板 2.取压方式 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： （2）标准喷嘴 （3）标准文丘里管
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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
T0 P ρa0 qvn qv0 T P0 ρ0
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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
就地显示：将腰轮的转动通过磁性密封联轴器和一套传动减速机构传递 给机械计数器，直接指示出流经流量计的总量 远传显示：附加发信装置后，再配以电显示仪表，就可实现远传指示瞬 时流量或累积流量。
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第四节 容积式流量计 一、腰轮流量计
2.显示部分 1）总量积算结构 在腰轮流量计中，腰轮转数N通过磁性联轴器传递到表头。在表头内，具 有一系列传动齿轮、调整齿轮与机械计数器。流量积算机构中的机械计数 器原理如下图所示。腰轮转数通过传动齿轮，取得一个恰当的传动比后， 使机械计数器的末位数字轮转动，显示流过流量计的体积值。传动齿轮起 到了流量换算作用。
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第四节 容积式流量计 一、腰轮流量计
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
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第三节 转子流量计
测量原理： 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、 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
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
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。
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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：
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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。 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。
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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,在油田各计量站、联合站、油 库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 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。
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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。
第三章 流量测量
第一节 概述
流量测量： 油、气、水 生产过程中： 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 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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第三节 转子流量计
适用于：小管径低流速的小流量测量
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. 流体对转子产生的上向 冲击力Fp
Ff+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。
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 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。 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。
qv qv0
r w 0 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； ρ ---液体介质实际密度，kg/m3；
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第三节 转子流量计
标准节流装置孔板的节流原理
q
v
q
v
P
1
P1
P3
＇
P2
P2＇
V2 V1
V2＇ V3
V1＇
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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：
Q F0
实用流量方程：
2

p
2
Q 0.0039986 d
p