检测技术及仪表--4--流量监测

以体积表示的瞬时流量用 qv 表示，单位为 m3/s
以体积表示的累积流量用 Qv 表示，单位为 m3
qv vdA vA
A
Qv qv dt
0
t
质量流量
以质量表示的瞬时流量用 qm 表示，单位为 kg/s 以质量表示的累积流量用 Qm 表示，单位为 kg
qm qv
Qm Qv
(a) 标准孔板
(b) 喷嘴
(c) 文丘里管
把流体流过阻力件使流束收缩造成压力变化的过程称节流过程，其中的阻力件称为节流件。 作为流量检测用的节流件有标准的和特殊的两种。 标准节流件包括标准孔板、标准喷嘴和标准文丘里管。 对于标准化的节流件，在设计计算时都有统一标准的规定、要求和计算所需的有关数据及程序，可直接按照标 准制造；安装和使用时不必进行标定。
4.2.3 标准节流件(孔板)
节流装置包括节流件、取压装置和符合要求的前后直管段
H
标准节流装置是指节流件、取压装置都标准化，前后直管 段符合规定要求，可以直接投入使用

h
标准孔板，要求： d/D 应在0.2～0.75之间 d不小于12.5mm 直孔厚度h应在0.005D到0.02D之间 孔板的总厚度H应在h和0.05D之间 圆锥面的斜角α 应在30～45°之间 …………
l2(D/2)
l1(D) D－D/2取压
法兰取压
l2 l1
法兰取压装置是由一对带有取压口的法兰组成 取压口轴线距离孔板上、下端面均为25.4mm（1英寸）
4.2.5 原理总结
流体在管道中正常流动（v、p）
节流件使流体收束，流速增大，压力降低
“压差”与流量有关
节流件前后出现“压差”
α 为流量系数 ε 为可膨胀性系数
p2
p3
A0为节流件的开孔面积 ρ 为节流装置前的流体密度
Δ P节流装置前后实际测得的压差
α 主要与节流装置的型式、取压方式、流体的流动状态（如雷诺数）和管道条件等因素有关。因此，是一个影响因 素复杂的综合性参数，也是节流式流量计能否准确测量流量的关键所在，雷诺数大于某一数值（界限雷诺数）时， α 值可认为是一常数。对于标准节流装置，可以从有关手册中查出；对于非标准节流装置，其值要由实验方法确定。 ε 可膨胀性系数用来校正流体的可压缩性，它与节流件前后压力的相对变化量、流体的等熵指数等因素有关，其取 值范围小于等于1。对于不可压缩性流体，ε ＝1；对于可压缩性流体，则ε ＜1。应用时可以查阅有关手册而得
间接测量法两类。 直接测量法可以直接测量出管道中的体积流量或质量流量 间接测量法则是通过测量出流体的 (平均 )流速，结合管道的截面 积、流体的密度及工作状态等参数计算得出。 除了椭圆齿轮流量计直接测量体积流量、科里奥利力质量流量 计之外，
其它均基于间接法流量测量
按测量途径分类： • 速度式流量计
特殊节流件主要用于特殊介质或特殊工况条件的流量检测，它必须用实验方法单独标定。
相比而言，标准孔板制作最简单，使用也最广泛，以下只介绍标准孔板。
4.2.1 节流原理
流动流体的能量有两种形式：静压能和动能。流体由于有压力而具有静 压能，又由于有流动速度而具有动能，这两种形式的能量在一定条件下是可 以相互转化的。
– 通过测量过流速度，用过流面积换算成流量。
• 容积式流量计
– 采用固定溶剂空间逐次衡量过流容积。
• 质量流量计
– 计量可压缩流体的质量通过量。
4.2 节流式流量计
节流式流量计也称为差压式流量计，它是目前工业生产过程中流量测量最成熟、最常用的方法之一。 如果在管道中安置一个固定的阻力件，它的中间开一个比管道截面小的孔，当流体流过该阻力件时，由 于流体流束的收缩而使流速加快、静压力降低，其结果是在阻力件前后产生一个较大的压差。 压差的大小与流体流速的大小有关，流速愈大，差压也愈大，因此只要测出差压就可以推算出流速，进 而可以计算出流体的流量。
标态下的体积流量
由于气体是可压缩的，流体的体积会受工况的影响，为了便于 比较，工程上通常把工作状态下测得的体积流量换算成标准状 态（温度为20℃，压力为一个标准大气压）下的体积流量。 标准状态下的体积流量用qvn表示，单位为Nm3/s。
4.1 流量检测的主要方法和分类
流量检测方法有很多，就测量原理而言，可以分为直接测量法和
v1
1 2 3
v2
v3
流速
v1
v2
v3
静压
pmax p1
p
p2
p3
4.2.2 流量方程
1 2 3
v1
v2
v3
根据流体力学中的伯努利方程，可以推导得 出节流式流量计的流量方程，也就是差压和
流量之间的定量关系式：
流速
v1
v2
v3
qv A0
2

p
静压
pmax p1
p
qm A0 2 p
环隙取压 夹持环
a
流体
a
环隙宽度和单独钻孔取压口的直径 a 通常在4～10mm之间
单独钻孔取压
显然，环隙取压由于环室的均压作用，便于测出孔板两端 的平稳差压，能得到较好的测量精度，但是夹持环的加工制造 和安装要求严格。当管径 D＞ 500mm 时，一般采用单独钻孔取 压。
法兰取压和D－D/2取压
D － D/2 取压装置是设有取压口的管段，上、下游取压口轴线 与孔板上游端面的距离分为D和D/2（D为管道的直径）
D
d
有手册可 查，不要 求记
标准喷嘴和标准文丘里管的结构参数的规定也可以查
阅相关的设计手册。
4.2.4 标准取压方式
国家规定标准的取压方式有角接取压、法兰取压和D－D/2取压。
角接取压
角接取压的两个取压口分别位于孔板上下端面与管壁的夹角处 取压口可以是环隙取压口和单独钻孔取压口 环隙取压利用左右对称的两个环室把孔板夹在中间，通常要求 环隙在整个圆周上穿通管道，或者每个夹持环应至少有四个开 孔与管道内部连通，每个开孔的中心线彼此互成等角度，再利 用导压管把孔板上下游的压力分别引出 当采用单独钻孔取压时，取压口的轴线应尽可能以 90°与管道 轴线相交
第四章 流量测量
流量检测的主要方法和分类
节流式流量计 转子流量计
电磁流量计
涡轮流量计 漩涡流量计
ห้องสมุดไป่ตู้
容积式流量计
其它流量检测方法 超声波式流量检测 质量流量检测方法
几个概念
流量通常是指单位时间内流经管道某截面的流体的数量，也就是所谓的瞬时流量； 在某一段时间内流过流体的总和，称为总量或累积流量。
体积流量