求质量流量计结构原理？？_流量计_百科问答
求质量流量计结构原理？？
提问者:黄成熹
质量流量计结构原理
质量流量计是一种新型流量测量仪表，它可以直接用于测量介质的质量流量、密度和温度，具有测量精度高、量程比宽、稳定性好、维护量低等特点，在石化行业得到了广泛应用。
通常质量流量计指基于希腊人科里奥利( Coriolis)力原理制成的流量计，它由一台传感器和一台用于信号处理的变送器组成，再配用流量积算器组成流量测量系统。在传感器的外壳内有一对平行的测量管(随制造厂不同形状各异)，该管在安装于管子端部的电磁驱动线圈作用下，做近似音叉的振动。其测量原理以牛顿第二运动定律为基础
式中 F 流体作用力 m被测介质质量 G 加速度
当流体通过两个平行的测量管时，会产生一个与流速方向横向的加速度及相应的科里奥利力，该力使测量管振荡而发生扭曲，这一扭曲现象被称之为科里奥利现象。
根据牛顿第二运动定律，测量管扭曲量的大小是完全与流经测量管的质量流量的大小成正比的。当流体流过测量管时，流体就会受到科里奥利力的作用，测量管里流体所受科里奥利力的反作用，产生进口和出口的相位差。
当流量为零时，测量管在固有频率下振动，测量管不产生扭曲，流体进口和出口的相位差为零。
当有流体流经测量管时，进口处管子振动减速，出口处管子振动加速，进口与出口产生相位差。当质量流量增加时该相位差也增加。通过安装于进口和出口测量管上电磁信号检测器可测得相位差。由此可见，质量流量计所测到的质量流量与流体的温度、压力、黏度、电导率和流动状态无关，有无直管段并不影响仪表的测量精度，流体介质充满测量管才是质量流量计正常运行的保证。
在非惯性系中，物体受到的一种实际上不存在的力。比如说，匀速运动的火车的光滑地板上有一个小球，这时它在水平方向上不受力。如果火车急刹车，那么小球向前滚动。以火车为参照物对小球进行受力分析，发现小球不受力却运动了起来（获得加速度），那么在以火车为参照物的参考系中，为了解释这一现象，引入一个不存在的力F，认为是F使小球运动。这个F就是一种不存在的力。这只是帮助你理解。科里奥利力是在旋转的非惯性系中出现的。当旋转的非惯性系中一物体运动，一般都要受科里奥利力。
当一个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系，我们认为有一个力驱使质点运\动轨迹形成曲线，科里奥利这个力就是科里奥利力。
根据牛顿力学的理论，以旋转体系为参照系，这种质点的直线运动偏离原有方向的倾向被归结为一个外加力的作用，这就是科里奥利力。从物理学的角度考虑，科里奥利力与离心力一样，都不是真实存在的力，而是惯性作用在非惯性系内的体现。
　　科里奥利力的计算公式如下:
　　F=2mv&&
　　F=-2m&&v.(from Wiki)
式中F为科里奥利力；m为质点的质量；v为质点的运动速度；&为旋转体系的角速度；&表示两个向量的外积符号。
从蚂蚁上磨盘说科里奥利力
　　一只小蚂蚁爬上了一具停着不转的磨盘，发现磨盘的喂料口周围撒落着一些粮食颗粒，就高兴地扑上去，准备贮藏起来作为过冬的美食。如果磨盘保持不动，那么蚂蚁在磨盘上的行动就跟在地面上没有什么不同。然而，要是磨盘被人推着骨碌碌地转起来，那又给蚂蚁的行动带来什么影响呢？
　　你可能会答：在转动磨盘上的蚂蚁，像在转弯的汽车上的人一样，要受到惯性离心力的作用，这种力企图把蚂蚁摔出磨盘去。为了避免被摔出去，蚂蚁还得用力抓住磨盘表面，就像汽车转弯时乘客抓住扶手一样。
　　不过，只要蚂蚁一开始在磨盘上爬行，它就会同时受到另一种力的作用，而使它走不了直线，总是不由自主地往一侧偏转。而且，当磨盘转动方向为逆时针方向时，这股力向右，使爬行中的蚂蚁的走向不断往右偏转；而当磨盘转向为顺时针方向时，这股力向左，使爬行中的蚂蚁的走向不断往左偏转。因为这种怪力是法国科学家科里奥利(年)于1835年发现的，所以叫科里奥利力。
当然，不只是转动的磨盘上能产生这种怪力，任何转动的物体上都能产生这种力。当一个物体在作为参照系的转动着的另外一个物体上运动的时候，只要它的运动方向不是与参照系的转轴平行，它总是会受到科里奥利力的作用。科里奥利力也是一种惯性力，但是与惯性离心力大不相同。不论物体相对于转动参照系是运动还是静止，它都受到惯性离心力。而科里奥利力只在物体相对于转动参照系运动的时候才出现，在物体相对于这个参照系静止的时候它就不存在了。
石化行业质量流量计的工作原理及分析（上）
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浏览 740 发布时间 08/08/02
一、 工作原理　　如图一所示，截取一根支管，流体在其内以速度V从A流向B，将此管置于以角速度&旋转的系统中。设旋转轴为X，与管的交点为O，由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度&运动，此时流体质点受到一个切向科氏力Fc。这个力作用在测量管上，在O点两边方向相反，大小相同，为：&Fc ＝ 2&V&m 　　因此，直接或间接测量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量。这就是科里奥利质量流量计的基本原理。图1 科里奥利力的形成 　　　　　　　图2 早期科氏力质量流量计二、 结构　　早期设计的科氏力质量流量计的结构如图2所示。将在由流动流体的管道送入一旋转系统中，由安装在转轴上的扭矩传感器，来完成质量流量的测量。这种流量计只是在试验室中进行了试制。　　在商品化产品设计中，通过测量系统旋转产生科氏力是不切合实际的，因而均采用使测量管振动的方式替代旋转运动。以此同样实现科氏力对测量管的作用，并使得测量管在科氏力的作用下产生位移。由于测量管的两端是固定的，而作用在测量管上各点的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此在测量管上形成一个附加的扭曲。测量这个扭曲的过程在不同点上的相位差，就可得到流过测量管的流体的质量流量。 　　我们常见的测量管的形式有以下几种：S形测量管、U形测量管、双J形测量管、B形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、&O形测量管、双环形测量管等，下面我们分别对其结构作一简单介绍。1． S形测量管质量流量计　　如图3所示，这种流量计的测量系统由两根平行的S形测量管、驱动器和传感器组成。管的两端固定，管的中心部位装有驱动器，使管子振动。在测量管对称位置上装有传感器，在这两点上测量振动管之间的相对位移。质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。图3 S形质量流量计结构
二、 结构　　早期设计的科氏力质量流量计的结构如图2所示。将在由流动流体的管道送入一旋转系统中，由安装在转轴上的扭矩传感器，来完成质量流量的测量。这种流量计只是在试验室中进行了试制。　　在商品化产品设计中，通过测量系统旋转产生科氏力是不切合实际的，因而均采用使测量管振动的方式替代旋转运动。以此同样实现科氏力对测量管的作用，并使得测量管在科氏力的作用下产生位移。由于测量管的两端是固定的，而作用在测量管上各点的力是不同的，所引起的位移也各不相同，因此在测量管上形成一个附加的扭曲。测量这个扭曲的过程在不同点上的相位差，就可得到流过测量管的流体的质量流量。 　　我们常见的测量管的形式有以下几种：S形测量管、U形测量管、双J形测量管、B形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、&O形测量管、双环形测量管等，下面我们分别对其结构作一简单介绍。1． S形测量管质量流量计　　如图3所示，这种流量计的测量系统由两根平行的S形测量管、驱动器和传感器组成。管的两端固定，管的中心部位装有驱动器，使管子振动。在测量管对称位置上装有传感器，在这两点上测量振动管之间的相对位移。质量流量与这两点测得的振荡频率的相位差成正比。
图3 S形质量流量计结构
　　这种质量流量计的工作原理及工作过程，如图4所示。　　　　　　图4 无流动时位移传感器的输出　　当测量管中流体不流动时，两根测量管在驱动力作用下（作用在每根管子上的力大小相等、方向相反）作对称的等振幅运动。由于管子两端是固定的，在管子中间振幅最大，到两端逐渐减为零。这时在两个传感器上测得的相位如图4B所示，由图中可以看出，两传感器测得的相位差为零。当测量管内流体以速度V流动时，流体中任意值点的流速，可认为是两个分流速的合成：水平方向Vx及垂直方向Vy（与振动方向相同）。在恒定流条件下，流体沿水平方向的流速Vx保持恒定。从图5中可以看出，管子的进、出口处振幅为零，流体质点垂直移动速度Vx为零；　　　　　　　　　　　　图5 振动管受力分析　　当流体质点有进口流入图示振动方向的测量管时，流体质点的垂直流动速度为+Vy，同样在流体质点流向出口时，其垂直流动速度为-Vy。由此可以推出，流体质点在通过振动的测量管时，垂直方向的速度是一个从零逐渐加大，直到中间最大，再逐渐减小到零的过程。由力学原理可知，速度的变化是由加速度引起的，而加速度是力作用于其上的结果。根据这个原理，称这个垂直速度变化为科氏加速度Ac，因此作用于流体质量M上的科氏力为Fc＝Mac。在测量管上与中心距离相等的两点上，作用的科氏力大小相等，方向相反。　　此科氏力作用在测量管上，就产生了如图5所示的结果，即在中间点上产生一对力，引起测量管轻微的扭曲或变形。而实际上在振荡运动时是两根S管同时所受的振荡，其运动方向相反，受力相等，如图6所示。
图6 作用在测量管上的科氏力
　　随着振荡运动的进行，测量管被周期性地分开、靠拢，科氏力也周期性地作用在两根测量管上，通过安装在测量管上的位移创按其A、B，测出由科氏力引起的测量管相对位置的变化，通常转化为测两点的相位差，如图7所示。这个相位差的大小与质量流量成正比。
图7 位移传感器的输出
2． U形测量管质量流量计　　如图8所示，U形管为单、双测量管两种结构，单测量管型工作原理
图8a 单U形管结构图8b 双U形管结构　　如图9所示，电磁驱动系统以固定频率驱动U形测量管振动，当流体被强制接受管子的垂直运动时，在前半个振动周期内，管子向上运动，测量管中流体在驱动点前产生一个向下压的力，阻碍管子的向上运动，二在驱动点后产生向上的力，加速管子向上运动。这两个力的合成，使得测量管发生扭曲；在振动的另外半周期内，扭曲方向则相反。图9 U形管工作原理
　　 　　测量管扭曲的程度，与流体流过测量管的值来质量流量成正比，在驱动点两侧的测量管上安装电磁感应器，以测量其运动的相位差，这一相位差直接正比于流过的质量流量。 　　在双U形测量管结构中，两根测量管的振动方向相反，使得测量管扭曲相位相差180度，如图10所示。相对单测量管型来说，双管型的检测信号有所放大，流通能力也有所提高。
图10 测量管变形示意图
3． 双J形管质量流量计　　如图11所示，两根J形管以管道为中心，对称分布；安装在J形部分的驱动器使管子以某一固定的频率振动。
图11 J形管质量流量计结构
　　其工作原理如图12所示，当测量管中的流体以一定速度流动时，由于振动的存在使得测量管中的流体产生一个科氏力效应。此科氏力作用在测量管上，但在上下两支管上所产生的科氏力的方向不同，管的直管部分产生不同的附加运动，即产生一个相对位移的相位差。
图12 J形管工作原理
　　在双J形管测量系统中，两根管在同一时刻的振动方向相反，加大了其上部与下部两直管间的相对位移的相位差。如图13 所示，在流体不流动时，从A、B两传感器测得的位移信号的相位差为零。
图13 无流动时测量管振动状态
　　当测量管内的流体流动时，在驱动其振动的某一方向上，科氏力产生的反作用力在测量管上的影响结果如图14所示，管1分开和管2靠近时，管1上部运动加快，下部减慢，管2则在相反的方向上同样上部加快，下部减慢；结果在上部和下部安装的传感器测得的信号之间存在一个相位差，如图15所示。这个信号的大小直接反映了质量流量。
图14 有流动时测量管振动状态
图15 传感器输出信号
4． B形管质量流量计　　如图16所示，流量测量系统由两个相互平行的B形管组成。被测流体经过分流器被均匀送入两根B形测量管中，驱动装置安装在两管之间的中心位置，以某一稳定的谐波频率驱动测量管振动。在测量管产生向外运动时，如图17a所示，直管部分被相互推离开，在驱动器的作用下回路L1'和L1''相互靠近，同样回路L2'和L2''也相互靠近。由于每个回路都由一端固定在流量计主体上，旋转运动在端区被抑制因而集中在节点附近。
图16 B形管质量流量计结构
　　而回路中的流体在科氏力作用下示的回路L1'和L1''相互靠近的速度减慢，而另一端L2'和L2''两回路相互靠近速度增加。
图17 B形管工作时的受力状态
　　在测量管产生向内运动时，如图17b所示，则相反的情况发生。直管段部分在驱动力的作用下相互靠近，而两断面上的两回路朝相互离开的方向运动。管道内流体产生的科氏力叠加在这个基本运动上会使L1'和L1''两回路的分离速度加快，而使L2'和L2''两回路的分离速度减小。　　通过在端面两回路之间合理的安装传感器，这些由科氏力引入的运动就可用来精确测定流体的质量流量。5． 单直管形质量流量计　　这种流量计的结构如图18所示，测量系统由一两端固定（法兰）的直管及其上的振动驱动器组成。
图18 单直管质量流量计结构
　　在管中流体不流动时，驱动器使管子振动，管中流体不产生科氏力，A、B两点受力相等，变化速度相同，如图19b所示。
图19 单直管质量流量计工作原理
　　当测量管中流体以速度V在管中流动时，由于受到C点振动力的影响（此时的振动力是向上的），流体质点从A点运动到C点时被加速，质点产生反作用力F1，使管子向上运动速度减慢；而在C点到B点之间，流体质点被减速，使管子向上的运动速度加快。结果在C点两边的这两个方向相反的力使管子产生一个变形，这个变形的相位差与测管中流体流过的质量流量成正比。
6． 双直管形质量流量计　　图20 双直管质量流量计结构
图20 双直管质量流量计结构
　　相对单直管来说双直管形可减少压力损失，增大传感器感受信号，其实际中的结构如图20所示，驱动器安放与中心位置，两个光电传感器只与中心两侧对称位置上，其中图20a所示结构测量管受轴向力的影响很小。双直管形质量流量计的工作原理如图21所示，当流体不流动时，光电传感器受到的管子所产生的位移的相位是相同的；当流体介质流过两根振动的测量管时，便产生了科里奥利力，这个力使测量管的振点两边发生相反的位移，振点之前的测管中流体介质使管子振荡衰减，即管子位移速度减慢；振点之后的测管中流体介质使振荡加强，即管子位移速度加快。通过光电传感器，测得两端的相位差，这个相位差在振荡频率一定时正比与测管中的质量流量。
图21 双直管测量原理
7． &O形测量管质量流量计　　这种流量计的结构如图22所示，驱动器放在直管部分的中间位置，当管中流体以一定速度流动时，由于驱动器的振动作用，使管子分开或靠近。
图22 &O形测量管质量流量计结构
　　如图23a，当管子分开时，在振点前的流体中产生的科里奥利力与振动力方向相反，减慢管子的运动速度；而在振点之后管中流体产生的科氏力与振动方向相同，加快管子的运动速度。当驱动器使管子靠近时，如图23b，则产生相反的结果。在A、B两点的传感器可测的两处管字运动的相位差，由此可得到流过测管中流体的质量流量。
图23&O形管质量流量计测量原理
8． 双环形测量管质量流量计　　这种流量计有一对平行的带有短直管的螺旋管组成，如图24所示。在管子的中间位置D装有驱动器，使两根测量管受到周期性的相反的振动，在椭圆螺旋管的两端，与中间点D等距离位置上，设置两个传感器，测量这两点的管子间相对运动速度，这两个相对运动速度的相位差与流过测量管中的流体质量流量成正比。
图24 双环形质量流量计
　　其工作原理简述如下：当测管中流体不流动时，振动力使管子产生的变形，在中间点两边是一样的，传感器处的两测点上，测得的振动位移的相位差为零，当测管中流体流动时，在振幅最大点之前，流体质点由于受到科氏力的作用产生一个与振动方向相反的作用力，而在这点之后产生一个与振动方向相同的作用力，由于在同一时刻两根测量管所受到的作用力大小相等，方向相反，因此反映在两传感器处测点上管子的运动速度得到增大或减小，测量这两点的相位差就可得到通过测量管流体的质量流量。 三、 质量流量计结构特性　　在一个测量系统中，流体质点作用在测量管上的科氏力是很小的，这给精确的测量带来很大的困难。为使测量管产生足够强的信号，就应加大科氏力对测量管的作用或在同样的科氏力的作用下增大测量管的变形。&从原理上讲Fc＝2&VM，在被测流体一定时，只有加大&或V，才能提高Fc。实际中&的增加，在仪表上就需要提高振动频率和振动的振幅。振动频率的提高，严重地影响测量管的寿命，而振幅的提高就需提供较大的动力。V的增加就是增加流速，这样即增加了测量管上的静压，也增大流量计对整个系统的压力损失。这些对流量计本身和整个系统都是不利的。　　另一方面从结构设计上，就要考虑提高科氏力作用在振动管上的效率及提高传感器的检测能力，对后者性能的提高在此不讨论。要想提高科氏力作用在测量管上的效率，必须在结构形状上提高测量管整体的系统弹性，减少钢性，选用弹性好、性能稳定的材料，并准确选择系统的振荡频率。以达到同样的科氏力作用下，测量管的变形量增加。一般来说，测量管的管壁越薄，长度越长，结构形状的系统弹性越好，作用在管上的科氏力就越明显。这样可使测量管的变形加大，信噪比增加，还可减少外界带来的干扰。测量管上所受的应力不要过于集中在一点上，以免造成机械疲劳。应力作用的形式不同，也对管子的疲劳和测量灵敏度造成一定的影响。对于不同的结构，由于其设计思路不同，各有特色，但也存在着一些问题，每一种形式均不可能达到尽善尽美。针对这些问题，制造厂商也不断地对其产品进行改善，以提高其产品的性能，增强其竞争能力。下面就具体的结构对性能的影响进行简单分析。1． 测量管的形状：　　测量系统弹性的增加，增大了作用于振动管系统的科氏力的效应，但也增大外界机械噪声的干扰和仪表体积。测量管应尽量减少急剧弯曲，最大可能的增大测量管内径，这样可以减少压力损失。双测量管型的信噪比得到增加，流通能力也增加，别普遍采用。2． 管壁　　壁厚增加使管子更具有刚性，也增加了流动时管子的固定质量，减少了流体中夹杂气体时，由于其分布的不均匀引起比重变化对管子振动的影响，同时提高测量管耐压、耐磨性，但会降低系统弹性，影响测量的灵敏性。3． 制造和安装　　测量管的形状在制作过程应保证其对称性，在双测量管结构中应保证两根管的一致性，传感器的定位要准确，以减少测量中由于密度或粘度变化对测量结果的影响。流量质量分配的不稳定性，给测量结果的准确性带来影响。 　　从原理上讲，测量管所受科氏力的大小只与流体的质量流量有关，与流体密度、粘度无关。但密度的变化会带来附加的惯性力；而粘度的变化时测量管的内壁附着层不同，产生不同的边界层效应。结果引起测量管的质量分配不稳定，对测量结果的准确度带来影响。
质量流量计检定装置的工作原理及设计与应用
介绍一套质量流量计检定装置。文中对该装置的总体设计构成，检定方法及工作原理等进行了详细介绍。该装置检定范围为1～3000kg，系统不确定度达到万分之三，符合国家规范要求。　　关键词：质量流量计；标准装置；检定；设计
Application and Research of Device about Tested Mass Flowmeter
ZHU Yuhua1, LIU Jingfeng2, LI Xiaochun2
(1.Engineering College, Shenyang University of Technologye,Li aoyang 111003, C 2.Fushun Petroleum Factory, Fushun 113004, China)
　　Key words: design
1质量流量计标准装置的总体设计 　　根据质量流量计测量范围设计的技术指标为：　　(1)装置的准确度：对于DN25(15) 50(40) 100(80)实验段优于&0.05％。　　(2)各实验段流量流速：最高流速达到7m/s，每实验段的流量范围度为1∶20。　　(3)称量时间：在按静态质量法原理工作时，称量容量容积的设计应保证在各实验段的最大流量时，称量时间不小于40s；为减少在最小流量下的称量时间，称量容器可在50％最大称量下使用，此时电子称量系统仍能保证最高精度。　　(4)称量容量容积：为保证40s的称量时间，各容量容积分别为TK1 500m3、TK2 3000m3。
　　装置主要有流源系统、秤量系统、称量容器、换向装置、质量流量计等主要设备组成。2.1流源系统　　流源系统由水泵、水池、真空罐、过滤除气器、阀门管件及变频调速电力控制等组成，本装置主要用于标定科里奥利式质量流量计，采用变频调速稳压法及流量调节结合式，以产生稳定的流源。由于工业管道中，介质流速一般在1～5m/s之间，而且质量流量计流通能力大，范围宽(一般可达10∶1，甚至可达30∶1)，因此选取7m/s为管道最大流速，以适应检定质量流量计的要求。水池容积选择为12m&4.5m&1.8m=97.2m2。水池全长12m，回水顺水各占两头，中间有隔墙设计。由于该装置建设地点地势较洼，地下水位高，因此从防水，防潮出发，把3台机泵设置在地面上，并设计了3个不锈钢真空罐，保证了水泵正常工作。同时在流体进入检定路线前，加过滤除气器，使流体在连续的过程中，保持水质清洁和除去流体中的气体。2.2秤量系统(电子秤)　　电子秤是检定装置的关键设备，其灵敏度、精确度、重复性、可靠性决定标准装置的精度。我们选用德国进口(整体)梅特勒托利多多量程、万分之二精度的电子秤，作为流量检定的标准器具。2.3称量容器　　共有2台不同容积的称量容器：一台500m3：另一台3000m3，均采用不锈钢制造，并配备气动球阀，气/电转换采用软连接，容器平稳的安装在电子秤台上。2.4换向装置　　换向装置由换向器、行程开关和电磁阀组成。它用来改变液流的流向，使流体流向称量容器或流向旁路。该装置通过与之联结的行程开关反馈一个信号进行切换，同时控制计数器和计算机使其开始或停止计量，所以换向装置是整个标准装置中影响精度最直接最关键部件之一，其正反行程差直接导致系统误差。我们选择了丹东通博电器公司生产的电动换向器。切换动作完成后，在横向过程中流体不外溅和溢出，也不对管道内流体的流动产生影响。换向装置单向行程时间小于200ms，正反行程时间差小于20ms。2.5质量流量计　　三套台位分别连接了美国罗斯蒙特公司生产的千分之二精度的质量流量计。安装质量流量计的主要作用是：在检定流量时，在线检定介质的密度、温度、流量瞬时值、累积值，实现流量或定量控制，同时对检定流量在线修正和补偿。
　　控制系统为上、下位机两层结构。上位机采用PC兼容机(具有全配置，包括台湾研华工控机、彩显、24行打印机)，完成运算、制表等功能。下位机为专用PLC(可编程控制器)配有手操面板、控制柜(CLJX-4型数据采集控制柜)等，主要用于将检定管线的流量、温度、压力信号接入，并通过接口与微机进行通讯和数据交换，完成各种控制功能。下位机、称重设备、标准时基与上位机之间均采用RS-485进行通讯。控制系统硬件组成如图1所示。
　　由研华工控机、可编程控制器(RS485接口，A／D转换)、高稳定时基、手操盘(操作指示面板)、继电器及接线柜、电子秤(梅特勒托力多高精度，多系统工业用电子秤)、电控柜(富士公司变频调速器及手操系统)及机泵(格兰富士公司高稳定机泵)组成。3.2软件功能及环境　　以WINDOWS98为主程序软件开发平台，具有控制、运算、动态画面、自诊断、通讯、自动绘制曲线及制表功能。人机界面友好，美观，操作方便。
4.1检定方法　　该装置以二套电子秤为主要标准设备，采用静态称量法，称测量时间内经换向器流入称量容器内的液体量，检定流量计。4.2工作原理　　(1)检定前准备：将被检流量计安装在相应的台位上，用工业风做气密实验。在无渗漏的情况下，打开入口阀、出口阀，然后开泵。使液流经除气过滤器，被检流量计，参照流量计，换向器流入旁路，流回水池，使标准装置处于循环状态。流量的大小用遥控板控制变频调速器，达到控制标准装置的循环流量。一般使流量在检定上限运行10min，以排除系统中的气体，使流量、温度、压力稳定。　　(2)开始检定：在上述循环过程中，使用变频调速器调节流量使其稳定在检定点上进行循环。在称量显示器上设置予称点，计数器清零。启动定时器，通过电磁阀，使换向器将流入旁路的流体迅速切向称量罐。同步行程开关控制计数器和称量显示器开始记录被检流量计经过的流量(脉冲数)。由定时器使电磁阀控制换向器换向，将流体迅速切向旁路。同步行程开关控制称量显示器和计数器停止计数。称量显示器的称量值与计数器的脉冲值进行比较，就可以计算出被检流量计的准确度。通过定时器控制电器转换开关使底球阀动作开启，放净里面的液体，再关闭排液底球阀，为下次检定作好准备。
5.1主要设备的误差　　称量装置由电子秤和与其配套的显示器和称量容器组成。电子秤按规格用标准砝码进行检定，其称量误差小于0.02％。为了减小计时误差，称量容器要尽可能大，对最大预期流量测量时差不小于40s，采用柔性管路连接和电气连接，避免在容器上形成附加力。经换向器流向测量容器的流体应尽可能减少流体的冲击力。测量装置中空气浮力形成的误差用空气浮力修正系数&进行修正，&=&s(1/&-1/&p)&100%，其中&s为空气密度0.00129g/cm3，&p为标准砝码密度(g/cm3)，&为介质密度(g/cm3)。　　换向器装置由换向器和行程开关组成。该装置在换向过程中，用来启停计数器，使信号传递时间尽可能小。用实测的方法确定换向装置的性能，把流量稳定在一固定数值上，在一定间隔时间内进行不少于10次的流量测量。然后取几种不同的间隔时间，重复测量。根据实测所取得的数据计算出换向器误差。本装置换向最大系数误差为0.025％，随机误差为0.035％。　　质量流量计由传感器、变送器和流量数显/积算器组成，用于厂家进行流量和密度校准，并将校准系数输入到变送器，使流量的精度在读数的0.2％之内。　　计时器采用上海电表厂生产的PPlla通用频率计，准确度为4.2&10-6，随机误差为0.02％。　　质量流量计可以直接在线测量液体的温度和密度。温度和密度测量的精度分别为0.5％、0.04％。5.2装置稳定性　　装置稳定性按管道台位分别检定。将流量稳定性在称量装置最大量限循环10min。连续进行几次(n&10次)测量，测量后计算出上限流量的稳定性误差。　　 其中Mi为第i次测量的质量流量，M为Mi的平均值，ta为按tx分布概率为95％的置信度计算。　　将流量调至称量装置的下限量，由标定程序计算出下限量及下限的稳定性&m下。经实际测试三个检定台位的稳定性优于0.05％。5.3装置总误差(总不确定度)　　根据ISOS168，用方和根法将全部误差合成。　　 其中：&&标准装置系统误差，&vmax&检定点 中最大极限相对误差，&m&电子秤极限相对误差，&&&密度计极限相对误差，&t1&定时器相对误差，&t2&浮力形成的误差，&t3&换向装置随 机相对误差，&t4&换向器系统误差。　　经实际检定二台电子秤三个台位，每台的总误差都优于0.05%。
质量流量计的工作原理，液体和气体的计量有区别吗
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wenlaotou[先知]
科氏力质量流量计的性能特点： 与传统的流量测量方式相比，该流量计具体优点有如下几个方面: 直接测量管道内流体的质量流量 测量准确度高、重复性好，可在较大量程比范围内，对流体质量流量实现高准确度直接测量。 计量的准确度高 该流量计的质量流量测量准确度是0.2级；同时，它还能准确地测出流体介质的温度和密度。 工作稳定可靠 流量计管道内部无障碍物和活动部件，因而可靠性高、寿命长、维修量小；使用方便、安全。 适应的流体介质面宽 除一般粘度的均匀流体外，还可测量高粘度、非牛顿型流体；不仅可以测量单一溶液的流体参数，还可以测量混合较均匀的多相流；无论介质是层流还是紊流，都不影响其测量准确度。 广泛的应用领域 可在石油化工、制药、造纸、食品、能源等多种领域实施计量和监控。 防腐性能好 能适用各种常见的腐蚀性流体介质。 多种实时在线测控功能 除质量流量外，还可直接测量流体的密度和温度。智能化的流量变送器，可提供多种参数的显示和控制功能，是一种集多功能为一体的流量测控仪表。 可扩展性好 公司可根据用户需要,专门设计和制造特殊规格型号和特殊功能的质量流量计；还可进行远程监控操作等。 两相分离计量的另一种形式的计量设备由两相分离器、质量流量计和气体流量计组成。质量流量计测量分离出的液量，并计算出其中的含水率，从而测量出油井的油、气、水产量。这种计算装置投资较少、操作简便，在我国油田中获得了较多的应用。 由这一段话可以看出液体和气体的计量是有区别的。
质量流量计基本原理与维护
发布时间： 作者：冯曙光 点击：2097
前言 本文主要介绍质量流量计的基本原理以及在日常使用过程中的故障处理，随着现代计量水平的日益提高，流量计也使用得越来越广泛，希望本文对广大用户提供一些帮助。
一、质量流量计结构原理 在工业生产过程中，有时需要测量流体的质量流量，如化学反应的物料平衡、热量平衡、配料等，都需要测量流体的质量流量。质量流量是指在单位时间内，流经封闭管道截面处流体的质量。用来测量质量流量的仪表统称为质量流量计。 质量流量计由传感器，变送器及数字指示累积器等三部分组成。传感器根据科里奥利效应制成的，由传感管、电磁驱动器、和电磁检测器三部分组成。电磁驱动器使传感器以其固有频率振动，而流量的导入使u形传感器在科氏力的作用下产生一种扭曲，在它的左右两侧产生一个相位差，根据科里奥利效应，该相位差与质量流量成正比。电磁监测器把该相位差转变为相应的电平信号送入变送器，经滤波、积分、放大等电量处理后。转变成与质量成正比的4－20mA模拟信号和一定范围的频率信号两种形式输出。质量流量计的测量原理以牛顿第二运动定律为基础F=ma式中 F－流体作用力； m－被测介质质量； a－加速度。 当流体通过两个平行的测量管时，会产生一个与流速方向横向的加速度及相应的科里奥利力，该力使测量管振荡而发生扭曲，这一扭曲现象被称之为科里奥利现象。 根据牛顿第二运动定律，测量管扭曲量的大小是完全与流经测量管的质量流量的大小成正比的。当流体流过测量管时，流体就会受到科里奥利力的作用，测量管里流体所受科里奥利力的反作用，产生进口和出口的相位差。当流体为零时，测量管在固有频率下振动，测量管不产生扭曲，流体进口和出口的相位差为零。当有流体流经测量管时进口处管子振动减速，出口处管子振动加速，进口与出口产生相位差。当质量流量增加时该相位差也增加。通过安装于进口和出口测量管上电磁信号检测器可测得相位差。质量流量计的特点：？对示值不用加以理论的或人工经验的修正；？输出信号仅与质量流量成正比例，而与流量的物性（如温度、压力、粘度、密度雷诺数等）无关；？与环境条件（如温度、湿度、大气压等）无关；？只需检测、处理一个信号（即仪表的输出信号），就可进行远传和控制；？只需一个变量对时间进行积分，所以流量的积算简单等等。
二、工作环境工作环境温度限制在－37 &C&&60&C
三、技术参数Power supply：85－265VAC50/60 HZ18-100VDC
四、面板显示说明SCROLL 滚动按扭SELECT 选择按钮Unit of measure 公称单位 一般对于仪表维护人员，建议用软件或手操器对质量计进行维护，屏蔽掉一些面板操作，这是因为现场操作人员在使用过程容易去操作而使流量计出现故障，关于用软件操作，笔者就在《ProLinkⅡ调节质量流量计操作方法》一文中详细介绍过了，下面简单介绍一下使用面板对质量流量计累积量清零操作：
累积量就停止累积，如果按了STOP就后要使累积量再开始计数就必须在按START键，否则累积量就停止累积，然后按SCROLL键屏幕就会显示EXIT键，按SELECT就退回到正常画面。
五、接线方式 我厂使用的是罗斯蒙特公司生产的质量流量计，此流量计无需直管段或整流设备，是一体型传感器和变送器为特色。易于安装。带MVD技术的新型1000系列变送器，可用4芯电缆将变送器远传300米处，可将传感器安装在管线的任何位置。我们采用的是毫安输出信号。比较方便将信号引入中控室DCS系统。现场表有标准显示，可显示瞬时流量、密度、累积流量等。还可在显示面板重新设置内置累积器。流量计可使用HART通讯协议可作为Bell202多点网络的一部分进行安装。采用的四线制，两根电源线，两根信号线，接在质量流量计的下面端子上，1，2接信号线，9，10接电源线，7，8接服务端口端（使用ProLink Ⅱ软件），5，6接RS-485端，1，2可以接HART/Bell202端。在使用1，2、5，6时可以并联一250-600欧电阻。
六、故障处理 一般情况下质量流量计是不会出现故障的，出现故障也不要紧，仔细分析原因就能使问题得到解决，比如工况有没有发生变化，有没有过气，是不是刚校验回来使用的等等，下面简单介绍几种故障及处理：1、硬件故障若出现误差偏大，积算器显示不亮或不增值，显示器空白位等现象，其原因：a．安装不规范，可直接导致流量计零漂，如质量流量计安装在泵出口处较近，传感器支撑强度不够，连接法兰焊接不当产生应力信号，电缆受电磁干扰。b．接线问题 若出现显示器不亮现象，应检查积算器电源连线，若出现保险丝被烧，应确认输入电压与标准电压标称值，交直流形式是否一致。又若出现积算器不随流量增加时，应检查积算器接线，若积算器装有正/反向程序，应检查流量计接线，因流量计接线不正确，会使积算器在反向流时不递增。c．工艺介质变化若测量介质出现夹气，气化或两相流等现象，变送器会出现报警显示，严重时，传感器停止工作。d．变送器失效。e．传感器失效。f．管道吹扫问题。2、软件问题 对于刚校验完的流量计安装使用前一定要注意在当前工况下的零点校验，必须保证流量计中充满介质后关闭两端截止阀才能零点标定，具体的方法有很多种，面板操作、手操器以及使用ProLink Ⅱ软件。a．零点校准有误。b．参数设置有误。c．电源的脉冲波动。d．I/O组态有误（一定要注意量程）。e．操作有误。 以上仅是个人在维护质量流量计的一些浅见，如有不足之处还望大家多多包涵。
参考文献1 乐嘉谦主编.仪表工手册.第二版.北京：化学工业出版社，20042 质量流量计英文说明书
作者简介：冯曙光，男，1980年生，仪表工程师（渤海石油采油技术服务公司，天津 塘沽 300452），2004年毕业于西南石油大学仪器仪表与控制专业，主要从事化工仪器仪表的维修与保养，DCS与PLC控制系统的维护工作。
流量计结构原理分类
点击次数：21 发布时间：
按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型：　　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、皮膜式和转简流量计等．　　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，误差约&2％，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、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％一0．5％。　　3．差压式流量计（变压降式流量计）　　差压式流量计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，以使流量刻度线性化。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，世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的70％。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。　　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的作用力而移动。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，俘子即静止。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，因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子（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，即p　 v2，当通流截面确定时，v与容积流量Q成正比，故p　 Q2。设比例系数为A，则Q＝A　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、位移或力等，然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。　　6．冲量式流量计　　利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计，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的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计，其测量原理是当被测介质从一定高度h自由下落到有倾斜角　的检测板上产生一个冲力，冲力的水平分力马质量流量成正比，故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。按信号（九）的检测方式，该型流量计分位移检测型和直接测力型。　　7．电磁流量计　　电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势，而感应电动势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、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。　　电磁流量计造价较高，且信号易受外磁场干扰，影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此，产品在不断改进更新，向微机化发展．　　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。它也是由测流速来反映流量大小的。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型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，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。　　利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计近年来得到广泛的关注，被认为是非接触测量双相流的理想仪表。　　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流道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。　　10．质量流量计　　由于流体的容积受温度、压力等参数的影响，用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下，往往难以达到这一要求，而造成仪表显示值失真。因此，质量流量计就得到广泛的应用和重视。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力式等质量流量计。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。　　在现代工业生产中，流动工质的温度、压力等运行参数不断提高，在高温高压的情况下，　由于材质和结构等方面的原因，直接式质量流量计的应用遇到困难，而间接式质量流量计由于密度计受湿度和压力适用范围的限制，往往也不好实际应用。因此，在工业生产中广泛采用的是温度压力补偿式质量流量计。可把它看作一种间接式质量流量计，不是配用密度计，而是利用温度、压力与密度间的关系，用温度、压力信号经函数运算为密度信号，与容积流量相乘而得到质量流量．目前温度、压力补偿式质量流量计虽已实用化，但当被测介质参数变化范围很大或很迅速时，正确地补偿将很困难或不可能，因此进一步研究在实际生产中适用的质量流量计和密度计还是一个课题。　　陈上述常用结构原理的流量计比各种结构的流量计很多，如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、稀释法测流等。随着科技的发展和实际应用需要，新型流量计将不断涌现流量计的类型将更为齐全。
1，流量计的发展
　　流量计（英文：flowmeter）
　　流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古*用堰法测量尼罗河的流量。我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。自那以后，18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成，如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，才促使仪表迅速发展，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代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今，据称已有上百种流量计投向市场，现场使用
中许多棘手的难题可望获得解决。
　　我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口。
　　流量测量是研究物质量变的科学，质量互变规律是事物联系发展的基本规律，因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体，凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于一定的流体，只要知道这三个参数就可计算其具有的能量，在能量转换的测量中必须检测此三个参数。能量转换是一切生产过程和科学实验的基础，因此流量和压力、温度仪表一样得到最广泛的应用。
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2，流量计的应用领域
　　流量测量技术与仪表的应用大致有以下几个领域。
　　一，工业生产过程
　　流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产，节约能源，改进产品质量，提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中，流量仪表有两大功用：作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。
　　二，能源计量
　　能源分为一次能源（煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气）、二次能源（电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽）及载能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等。能源计量是科学管理能源，实现节能降耗，提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分，水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的流量计，它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。
　　三，环境保护工程
　　烟气，废液、污水等的排放严重污染大气和水资源，严重威胁人类生存环境。国家把可持续发展列为国策，环境保护将是21世纪的最大课题。空气和水的污染要得到控制，必须加强管理，而管理的基础是污染量的定量控制。
　　我国是以煤为主要能源的国家，全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是根治污染的重要项目，每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和流量计，组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难，它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则，气体组分变化不定，流速范围大，脏污，灰尘，腐蚀，高温，无直管段等。
　　四，交通运输
　　有五种方式：铁路公路、航空、水运、和管道运输。其中管道运输虽早已有之，但应用并不普遍。随着环保问题的突出，管道运输的特点引起人们的重视。管道运输必须装备流量计，它是控制、分配和调度的眼睛，亦是安全监没和经济核算的必备工具。
　　五，生物技术
　　21世纪将迎来生命科学的世纪，以生物技术为特征的产业将获得迅速发展。生物技术中需监测计量的物质很多，如血液，尿液等。仪表开发的难度极大，品种繁多。
　　六，科学实验
　　科学实验需要的流量计不但数量多，且品种极其繁杂。据统计流量计100多种中很大一部分是应科研之需用的，它们并不批量生产，在市面出售，许多科研机构和大企业皆设专门小组研制专用的流量计。
　　七，海洋气象，江河湖泊
　　这些领域为敞开流道，一般需检测流速，然后推算流量。流速计和流量计所依据的物理原理及流体力学基础是共通的但是仪表原理及结构以及使用条件有很大差别。
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如何使用靶式流量计
　　首先按照要求安装好便携式超声波流量计特别上海流量计装的电极，并标定和调整好超声波流量计。然后把安装到位的靶式流量计按工厂提供的标定书用数字万用表分别检验和调整零位\量程、阻尼等，最后把工作开关打到测量位置。蒸汽流量计 1将阀门开度分别定在。,25%,00o，记录下两流量计同一时刻的显示值。 2将阀门开度分别定在,，记录下两流量计同天然气流量计时刻的显示值。 3对两流量计的误差进行分析，若两流量计的指示相差太大，就要分别查找原因，检查超声波流量计的安装有无问题特别是两电极，拆下靶式流量气体流量计进行检查靶杆是否有异物，桥路电阻，桥路接线接好否，设置是否正确等，并重新标定和安装。 4若两流量计相差较小或差一个恒定值，可适当调整靶式流量计的零位和满度，经反复调整直至满足测量要求。 5重复1,2项操作，液体流量计两表的示值，同时参照生产系统的其他流量进行物料平恒计算，反复调整直至满足生产要求。经这种方法调整和1 a多的生产运行，尤其在2004年的装置开车过程中，证明该靶式流量计在生产过程中稳定可靠，反应灵敏，故障少，维护工作量少，检修，调校简单。在生产中实现了经济运行，完全达到了预期目的。
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3，流量计种类
　　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。
　　按流量计机构原理分有容积式流量计、叶轮式流量计、差压式流量计、变面积式流量计、动量式流量计、冲量式流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计、流体振荡式流量计。
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3.1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。
　　检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。
　　所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。
　　非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。
　　差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是最重要的一类流量计。
　　差压式流量计流体体积流量公式为：v=aA &2/j(p-q)
　　v--体积
　　j--液体密度
　　a--流量系数，与流道尺寸 取压方式和流速公布有关
　　A--孔板开孔面积
　　p-q--压力差
　　(1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;
　　(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;
　　(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。
　　(1)测量精度普遍偏低;
　　(2)范围度窄,一般仅3:1~4:1;
　　(3)现场安装条件要求高;
　　(4)压损大(指孔板、喷嘴等)。
　　注：一种新型产品：引进美国航天航空局而开发的平衡流量计，这种流量计的测量精度是传统节流装置的5-10倍，永久压力损失1/3。压力恢复快2倍，最小直管段可以小至1.5D，安装和使用方便，大大减少流体运行的能力消耗。
　　应用概况:
　　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各种对象都有应用,如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;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mm到几m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的1/4~1/3。
浮子流量计
1 .常用标准节流装置（孔板）、（喷嘴）、（文丘利管）。
　　2.常用非标准节流装置有（双重孔板）、（圆缺孔板）、（1/4圆喷嘴）和（文丘利喷嘴）。
　　3.孔板常用取压方法有（角接取压）、（法兰取压），其它方法有（理论取压）、（径距取压）和（管接取压）。
　　4.标准孔板法兰取压法，上下游取压孔中心距孔板前后端面的间距均为（25.4&0.8）mm，也叫1英寸法兰取压。
　　5.1151变送器的工作电源范围（12）vdc到（45）vdc，负载从（0）欧姆到（1650）欧姆。
　　6.1151dp4e变送器的测量范围是（0～6.2）到（0～37.4）kpa。
　　7.1151差压变送器的最大正迁移量为（500％），最大负迁移量为（600％）。
　　8.管道内的流体速度，一般情况下，在（管道中心线）处的流速最大，在（管壁）处的流速等于零。
　　9.若（雷诺数）相同，流体的运动就是相似的。
　　10.当充满管道的流体流经节流装置时，流束将在（缩口）处发生（局部收缩），从而使（流速）增加，而（静压力）降低。
　　11.1151差压变送器采用可变电容作为敏感元件，当差压增加时，测量膜片发生位移，于是低压侧的电容量（增加），高压侧的电容量（减少）
　　12.1151差压变送器的最小调校量程使用时，则最大负荷迁移为量程的（600％），最大正迁移为（500％），如果在1151的最大调校量程使用时，则最大负迁移为（100％），正迁移为（0％）。
　　13.1151差压变送器的精度为（&0.2%）和（&0.25%）。　注：大差压变送器为&0.25%
　　14.常用的流量单位、体积流量为（m3/h）、（t/h），质量流量为（kg/h）、（t/h），标准状态下气体体积流量为（nm3/h）。
　　15.用孔板流量计测量蒸汽流量，设计时，蒸汽的密度为4.0kg/m3，而实际工作时的密度为3kg/m3，则实际指示流量是设计流量的（0.866）倍。
　　16.用孔板流量计测量气氨流量，设计压力为0.2mpa（表压），温度为20℃，而实际压力为0.15mpa（表压），温度为30℃，则实际指示流量是设计流量的（0.897）倍。
　　17.节流孔板前的直管段一般要求（10）d，孔板后的直管段一般要求（5）d，为了正确测量，孔板前的直管段最好为（30～50）d，特别是孔板前有泵或调节阀时更是如此。
　　18.为了使孔板流量计的流量系数&趋向定值，流体的雷诺数应大于（界限雷诺数）。
　　19.在孔板加工的技术要求中，上游平面应和孔板中心线（垂直），不应有（可见伤痕），上游面和下游面应（平行），上游入口边缘应（锐利无毛刺和伤痕）。
　　20.图中的取压位置，对于哪一种流体来说是正确的？（ a ）
　　a. 气体 b. 液体 c. 蒸汽 d. 高粘度流体 e. 沉淀性流体
　　原理：测量气体时，为了使气体内的少量凝结液能顺利地流回工艺管道，而不流入测量管路和仪表内部，取压口应在管道的上半部，即图中1处。
　　测量液体时，为了让液体内析出的少量气体能顺利返回工艺管道，而不进入测量管路和仪表内部，取压口最好在与管道水平中心线以下成0～45度夹角内，如图中2处。
　　对于蒸汽介质，应保持测量管路内有稳定的冷凝液，同时也防止工艺管道底部的固体介质进入测量管路和仪表内，取压口最好在管道水平中心线以上成0～45度夹角内，如图中3处。
　　21.灌隔离液的差压流量计，在开启和关闭平衡阀时，应注意些什么？什么道理？
　　答案：对于隔离液的差压流量计在启用前，即在打开孔板取压阀之前，必须先将平衡阀门切断，以防止隔离液冲走，在停用时，必须首先切断取压阀门，然后方可打开平衡阀门，使表处于平衡状态。当工艺管道中有流体流动时，在节流装置两边便有差压存在，对于灌隔离液的仪表，若是两个取压阀门都是打开的话，此种情况类似u型管中液体不能连通，正压端压不进，负压端抽不出，能保证u型管中的液体不会跑掉。所以灌隔离液的流量差压计，强调注意平衡阀门的相对位置，其道理也就在这里。
　　22.何谓差压变送器的静压误差？
　　答案：向差压变送器正、负压室同时输入相同压力时，变送器的输出零位会产生偏移，偏移值随着静压的增加而发生变化，这种由于静压而产生的误差，称为静压误差。
　　23.试述节流装置有哪几种取压方式？
　　答案： 1.角接取压 2.法兰取压 3.理论取压 4.径距取压 5.管接取压。
　　24.用差压变送器测流量时，何种条件下需要安装封包？如何安装？
　　答案：当被测介质是有腐蚀性的气体或液体时，为了保护差压变送器的膜盒和测量导管不被腐蚀需要加装封包；当被测介质是粘性介质时，为了保证测量准确，也需安装封包。封包与节流件的连接口为&进口&，与测量导管的接口为&出口&，则被测介质密度小于封液密度时，封包要&上进下出&，则被测介质密度大于封液密度时，封包要&下进上出&。
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3.2 浮子流量计
　　浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。
　　浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围最宽广的一类流量计,特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。
　　80年代中期,日本、西欧、美国的销售金额占流量仪表的15%~20%。中国产量1990年估计在12~14万台,其中95%以上为玻璃锥管浮子流量计。
　　(1)玻璃锥管浮子流量计结构简单,使用方便,缺点是耐压力低,有玻璃管易碎的较大风险;
　　(2)适用于小管径和低流速;
　　(3)压力损失较低。
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3.3容积式流量计
　　容积式流量计,又称定排量流量计,简称PD流量计,在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。
　　容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。
　　(1)计量精度高;
　　(2)安装管道条件对计量精度没有影响;
　　(3)可用于高粘度液体的测量;
　　(4)范围度宽;
　　(5)直读式仪表无需外部能源可直接获得累计,总量,清晰明了,操作简便。
　　(1)结果复杂,体积庞大;
　　(2)被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大;
　　(3)不适用于高、低温场合;
　　(4)大部分仪表只适用于洁净单相流体;
　　(5)产生噪声及振动。
　　应用概况:
　　容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计并列为三类使用量最大的流量计,常应用于昂贵介质(油品、天然气等)的总量测量。
　　工业发达国家近年PD流量计(不包括家用煤气表和家用水表)的销售金额占流量仪表的13%~23%;我国约占20%,1990年产量(不包括家用煤气表)估计为34万台,其中椭圆齿轮式和腰轮式分别约占70%和20%。
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3.4 涡轮流量计
　　涡轮流量计,是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而且推导出流量或总量的仪表。
　　一般它由传感器和显示仪两部分组成,也可做成整体式。
　　涡轮流量计和容积式流量计、科里奥利质量流量计称为流量计中三类重复性、精度最佳的产品,作为十大类型流量计之一,其产品已发展为多品种、多系列批量生产的规模。
　　(1)高精度,在所有流量计中,属于最精确的流量计;
　　(2)重复性好;
　　(3)元零点漂移,抗干扰能力好;
　　(4)范围度宽;
　　(5)结构紧凑。
　　(1)不能长期保持校准特性;
　　(2)流体物性对流量特性有较大影响。
　　应用概况:
　　涡轮流量计在以下一些测量对象获得广泛应用:石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体统在欧洲和美国,涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的天然计量仪表,仅荷兰在天然气管线上就采用了2600多台各种尺寸,压力从0.8~6.5MPa的气体涡轮流量计,它们已成为优良的天然气计量仪表。
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3.5电磁流量计
　　电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。
　　电磁流量计有一系列优良特性,可以解决其它流量计不易应用的问题,如脏污流、腐蚀流的测量。
　　70、80年代电磁流量在技术上有重大突破,使它成为应用广泛的一类流量计,在流量仪表中其使用量百分数不断上升。
　　(1)测量通道是段光滑直管,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等;
　　(2)不产生流量检测所造成的压力损失,节能效果好;
　　(3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响;
　　(4)流量范围大,口径范围宽;
　　(5)可应用腐蚀性流体。
　　(1)不能测量电导率很低的液体,如石油制品;
　　(2)不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体;
　　(3)不能用于较高温度。
　　应用概况:
　　电磁流量计应用领域广泛,大口径仪表较多应用于给排水工程;中小口径常用于高要求或难测场合,如钢铁工业高炉风口冷却水控制,造纸工业测量纸浆液和黑液,化学工业的强腐蚀液,有色冶金工业的矿浆;小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。
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3.6 涡街流量计
　　涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体,流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交错排列的游涡的仪表。
　　涡街流量计按频率检出方式可分为:应力式、应变式、电容式、热敏式、振动体式、光电式及超声式等。
　　涡街流量计是属于最年轻的一类流量计,但其发展迅速,目前已成为通用的一类流量计。
　　(1)结构简单牢固;
　　(2)适用流体种类多;
　　(3)精度较高;
　　(4)范围度宽;
　　(5)压损小。
　　(1)不适用于低雷诺数测量;
　　(2)需较长直管段;
　　(3)仪表系数较低(与涡轮流量计相比);
　　(4)仪表在脉动流、多相流中尚缺乏应用经验。
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3.7 超声波流量计
　　超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。
　　根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。
　　超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。
　　(1)可做非接触式测量;
　　(2)为无流动阻挠测量,无压力损失;
　　(3)可测量非导电性液体,对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。
　　(1)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;
　　(2)多普勒法测量精度不高。
　　应用概况:
　　(1)传播时间法应用于清洁、单相液体和气体。典型应用有工厂排放液、:怪液、液化天然气等;
　　(2)气体应用方面在高压天然气领域已有使用良好的经验;
　　(3)多普勒法适用于异相含量不太高的双相流体,例如:未处理污水、工厂排放液、脏流程液;通常不适用于非常清洁的液体。
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3.8 科里奥利质量流量计
　　科里奥利质量流量计(以下简称CMF)是利用流体在振动管中流动时,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。
　　我国CMF的应用起步较晚,近年已有几家制造厂(如太行仪表厂)自行开发供应市场;还有几家制造厂组建合资企业或引用国外技术生产系列仪表。
　　热式气体质量流量计
　　热式流量计传感器包含两个传感元件，一个速度传感器和一个温度传感器。它们自动地补偿和校正气体温度变化。仪表的电加热部分将速度传感器加热到高于工况温度的某一个定值，使速度传感器和测量工况温度的传感器之间形成恒定温差。当保持温差不变时，电加热消耗的能量，也可以说热消散值，与流过气体的质量流量成正比。
　　热式气体质量流量计即Mass Flow Meter（缩写为MFM)，它是气体流量计量中新型仪表，区别于其它气体流量计不需要进行压力和温度修正，直接测量气体的质量流量，一支传感器可以做到量程从极低到高量程。它适合单一气体和固定比例多组份气体的测量。
　　热式气体质量流量计是用于测量和控制气体质量流量的新型仪表。可用于石油、化工、钢铁、冶金、电力、轻工、医药、环保等工业部门的空气、烃类气体、可燃性气体、烟道气体的监测。
　　可靠性高 重复性好 测量精度高 压损小
　　无活动部件 量程比宽 响应速度快 无须温压补偿
　　&工业管道中气体质量流量测量 &烟囱排出的烟气流速测量
　　&煅烧炉烟道气流量测量 &燃气过程中空气流量测量
　　&压缩空气流量测量 &半道体芯片制造过程中气体流量测量
　　&污水处理中气体流量测量 &加热通风
回答者:周世宇
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