1、流量计基础知识流量计基础知识 一流量的定义二流量计概述三流量计的分类四几种常见的流量计1.差压流量计2.阿牛巴流量计3.涡街流量计4.质量流量计 四流量计选型五电磁流量计1.电磁流量计的原理2.电磁流量计分类3.电磁流量计优缺点4.电磁流量计的选型5.电磁流量计的安装6.电磁流量计的维护流量的定义 流量是单位时间内流过管道横截面或明渠横断面的流体量。 若流体量以质量表示时，称为质量流量，一般用qm表示； 若流体量以体积表示时，称为体积流量，一般用qv表示。 用数学表达式可以表示为： qv=V/t=uA （1） qm=m/t=uA （2） 式中，qv 是体积流量（m3/s）； qm 是质量流量（
2、kg/s）； V 是流体体积（m3）； m是流体质量（kg）； t 是时间（s）； 是流体密度（kg/m3）； u 是管内平均流速（m/s）； A 是管道横截面积（m2）。 体积流量单位有：L/S,L/h，L/m，m3/s，ft3/h等， 质量流量单位有：T/d，Kg/h，g/m等 体积流量换算表质量流量换算表流量计flowmeter 流量计英文名称是flowmeter，全国科学技术名词审定委员会把它定义为：指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表，工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量（Flow Rate）和累计流量（Tota
3、l Flow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一周、一月、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也是可以相互转化的。流量计在工业现场，测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。是工业测量中最重要的仪表之一。随着工业的发展，对流量测量的准确度和范围要求越来越高，为了适应多种用途，各种类型的流量计相继问世，广泛应用于石油天然气、石油化工、水处理、食品饮料、制药、能源、冶金、纸浆造纸和建筑材料等行业。流量计大体分为以下几类：靶式流量计
4、、容积式流量计、涡轮流量计、差压式流量计、变面积式流量计、电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计(典型的流体振荡式流量计)、科里奥利质量流量计和插入式热质量流量计。在全球，流量计的主要生产商包括：厦门宏控（HOMKOM），阿西布朗勃法瑞(ABB)，艾默生(Emerson)，恩德斯豪斯(EndressHauser或E H)，科隆(Krohne)，西门子(Siemens)，横河(Yokogawa)，以及通用电气(GeneralElectric)，霍尼韦尔职 (Honeywell)，英维思(Invensys)和山武(Yamatake)。流量计市场集中度相对较高，前四名厂商HOMKOM、艾默生、E+H和
5、ABB占整个市场近50%的市场份额。 电磁流量计 涡街流量计 差压流量计 热式流量计流量计体积流量计质量流量计孔板流量计涡街流量计电磁流量计转子流量计科里奥利质量流量计热式质量流量计差压式质量流量计超声波流量计椭圆齿轮流量计流量计机械式流量计电子式流量计差压式流量计容积式流量计变面积式流量计靶式流量计电磁流量计超声波流量计涡街流量计孔板流量计流量计按测量原理可分为如下几个大类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
6、差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。2、电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。3、声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式声学式（冲击波式）等。4、热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。5、光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。6、原子物理原理：核磁共振式、核辐射式等是属于此类原理的仪表7、其它原理：有标记原理（示踪原理、核磁共振原理）、相关原理等。浙江荣成纸业使用的流量计电磁流量计差压流量计 涡街流量计罗斯蒙特ABB E+H 横河 E+H 横河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与流体相互作用产
7、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（差压转换器和流量显示仪表）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、皮托管原理式-毕托巴流量计等。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
8、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。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-压力差优点： （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
9、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。缺点： （1）测量精度普遍偏低； （2）范围度窄，一般仅3:14:1； （3）现场安装条件要求高； （4）压损大（指孔板、喷嘴等）。差压式流量计-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1/41/3。1、常用标准节流装置（孔板）、（喷嘴）、（文丘利管）。2、
10、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（25.40.8）mm，也叫1英寸法兰取压。5、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。6、若（雷诺数）相同，流体的运动就是相似的。7、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。8、常用的流量单位、体积流量为（m3/h）、（t/h），质量流量
11、为（kg/h）、（t/h），标准状态下气体体积流量为（nm3/h）。9、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。10、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。11、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（3050）d，特别是孔板前有泵或调节阀时更是如此。12、为了使孔板流量计的流量系数趋向定值，流体的雷诺数应
12、大于（界限雷诺数）。13、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）。孔板流量计1、优点(1)标准节流件是全世界通用的，并得到了国际标准组织的认可，无需实流校准，即可投用，在流量计中亦是唯一的。(2)结构易于复制，简单、牢固、性能稳定可靠、价格低廉;(3)应用范围广，包括全部单相流体(液、气、蒸汽)、部分混相流，一般生产过程的管径、工作状态(温度、压力)皆有产品。(4)检测件和差压显示仪表可分开不同厂家生产，便与专业化规模生产;2、缺点(1)测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平，由于众多因素的影
13、响错综复杂，精确度难于提高。(2)范围度窄，由于流量系数与雷诺数有关,一般范围度仅3 1 4 1。(3)有较长的直管段长度要求，一般难于满足。尤其对较大管径，问题更加突出;(4)压力损失大;(5)孔板以内孔锐角线来保证精度，因此对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感，长期使用精度难以保证，需每年拆下强检一次。(6)采用法兰连接，易产生跑、冒、滴、漏问题，大大增加了维护工作量靶式流量计靶式流量计是基于力学原理的一种流量计，靶式流量计是差压流量计的一个品种，它在工业上的开发应用已有数十年的历史。它既有孔板、涡街等流量计无可动部件的特点，同时又具有很高的灵敏度、与容积式流量计相媲美的准确度，量程范围宽。新一代
14、智能靶式流量计，集流量、温度、压力检测功能于一体，采用先进的单片机技术和电容式压力传感器，产品无可动部件，抗振动、抗杂质、抗干扰能力强;具有操作简单，安装容易，免维护，故障自检，运行费用低等一系列特点。新型靶式流量计的力转换器采用应变式力转换器。工作原理 当介质在测量管中流动时，因其自身的动能与靶板产生压差，而产生对靶板的作用力，使靶板产生微量的位移，其作用力的大小与介质流速的平方成正比，靶板所受的作用力经靶杆传递，使传感器的弹性体产生微量变化，从而打破贴片电容组成的电桥平衡。产生与流量在靶板上作用力对应的电压信号：由流体流量特征的影响，流量与电桥产生的电压的平方成正比。在测量管（仪表表体）中
15、心同轴放置一块园形靶板，当流体冲击靶板时，靶板上受到一个力F，它与流速V，介质密度和靶板受力面积A之间关系式如下所示：F=CdAPV2/2 式中 F 靶板上受的力，N； CD 阻力系数； 流体密度，kg/m3 ； V流体流速，m/s； A靶板受力面积，m2 。 靶式流量计由检测装置，力转换器，信号处理和显示仪表几部分组成。检测装置包括测量管和靶板，力转换器为应变计式传感器，信号处理和显示仪可以就地直读显示或远距标准信号传输等。靶式流量计的结构形式可分为管道式，夹装式和插入式等，各类结构形式还可分为一体式和分离式二种。阿牛巴流量计阿牛巴流量计（又称笛形均速管流量计）是根据皮托管测速原理发展起来的
16、一种新型差压流量检测元件，它输出为差压信号，与测量差压的仪器仪表配套使用，可准确测量圆形管道、矩形管道中的多种液体、气体和蒸汽（过热蒸汽和饱和蒸汽）的流量，并以其精度高、压力损失小、安装方便等优点逐渐取代孔板和其它检测元件，在动力工业（包括核工业）、化学工业、石油和金属冶炼等工业中得到广泛应用。阿牛巴流量计的优点（与孔板相比）：阿牛巴流量计的优点（与孔板相比）： 准确度高，稳定性好 。阿牛巴的准确度为1%，0.5%。稳定性为0.1%，它能够保持长期输出非常稳定的差压信号，保证输出差压信号与管道流量的映射关系。这是因为在使用过程中的磨损，腐蚀以及粘附的油污灰尘等因素对阿牛巴流量计系数影响不大，但
17、这些因素使孔板的流量系数增大，而且会增加到20%以上，由 此产生的误差将也达到20%以上。从中我们可以看出阿牛巴的准确度是长期稳定的。阿牛巴流量计 工作原理工作原理: 阿牛巴流量传感器是基于皮托管测速原理发展起来的，它是通过管道的平均流速及管道的有效截面积的乘积来确定流量。一般管道中的流速分布是不均匀的。如果是充分发展的流体，其速度分布为指数规律。为了准确计量，将整个圆截面分面多个单元面积相等的多个半圆及多个半环。传感器的检测杆是由一根中空的金属管组成，迎流面钻多对总压孔，它们分别处于各单元面积的中央，分别反应了各单元面积内的流速大小。由于各总压孔是相通的，传至检测杆中的各点总压值平均后，由总
18、压引出管引至高压接头，送到传感器的正压室。当传感器正确安装在有足够长的直管段的工艺管道上时，流量截面上应没有旋涡，整个截面的静压可认为是常数，在传感器的背面或侧面设有检测孔，代表了整个截面的静压。经静压引出管由低压接头引至传感器的负压室。正、负压室压差的平方与流量截面的平均流速成正比，丛而获得差压与流量成正比的关系。在此关系的基处上，可由伯努利方程和连续性方程推导得到均速管流量计的流量计算公式 Qv=（/4）D2（2P/1）0.5 Qm=（/4）D2（2P1）0.5 其中：Qv： 体积流量 Qm： 质量流量 ：传感器结构系数 P：差压值：流体膨胀系数 ：流体工况下的密度 ：流体膨胀系数对于不可
19、压缩性流体=1，对于可压缩性体1，若式中D、P、1都使用SI单位，则QV的单位为M3S，Qm的单位为S。传感器的流量系数和可膨涨性系数，由标准装置上标定得知，并在出厂时在合格证书上注明。阿牛巴流量计阿牛巴流量计简明安装指南阿牛巴流量计简明安装指南:步骤 1 : 确定正确的阿牛巴流量计的安装方向和直管段要求 步骤 2 : 在管线上钻孔 注意: 管线上必须钻孔, 如果采用乙炔气体或其它烧蚀方法开孔, 安装后的最大流量误差可达10% 。1. 将管线泄压, 排出积存液体 2. 选择你将钻孔的位置 针对垂直管线可在周线方向任意位置开孔. 针对水平管线, 开孔的位置依据阿牛巴(Annubar)测量流体的应
20、用. 测量液体 : 在管线的底部开孔 测量气体 : 在管线的顶部开孔 测量蒸汽 : 在管线的底部开孔 。3. 依据安装手册确定开孔的尺寸. 4. 开孔后,去孔内毛刺. 5. 如果也需要安装对向支撑, 于第一个开孔的正对方向钻第二个孔,然后去孔内毛刺. 步骤 3 : 将焊接连接件焊接到管线上，1. 将阿牛巴与工厂提供的焊接连接件组装好,然后插入钻好的孔内.2. 以阿牛巴的安装头上平面 (或变送器-如果是一体化仪表)对线定位, 使之平行管道.3. 点焊, 将焊接连接固定到管线上,然后将阿牛巴传感器拆下.4. 焊接之前,为防止焊渣飞溅损坏连接件螺纹, 用工厂提供的厚铝箔包裹螺纹部分. 或拧上一个保护
21、螺帽. 均匀焊接，防止焊接件变形，完成焊接.步骤4 : 插入安装阿牛巴流量计1. 安装连接件完全冷却后, 安装连接体.2. 在密封压紧环和预焊接锁紧环之间装入第一个密封环(盘根);注意不要损坏密封环.3. 将密封环压入连接体内部至预焊接锁紧环. 重复以上步骤将其余二个密封环装入, 调整 密封环开口的位置,使每个开口的位置交错成180度.4. 调整阿牛巴方向,将阿牛巴头部上的箭头标记 指向管线的流体方向,用手将 Pak-Lok压紧螺母与连接体拧紧. 以手拧不动为止.5. 用扳手锁紧螺母,均匀锁紧螺母，螺母拧紧的程度可以避免泄漏即可. 不可过分用力旋紧压紧螺母, 否则会损坏安装部件.阿牛巴安装图示
22、阿牛巴安装图示阿牛巴安装图示浮子流量计浮子流量计，又称转子流量计、金属转子流量计、成丰玻璃转子流量计，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1214万台，其中95%以上为玻璃锥管浮子流量计。 特点：（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
23、）压力损失较低。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，它是发展迅速的一类流量计之一。优点：（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。缺点：（1）传播时间法只能用于清洁液体
24、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。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
25、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。优点：（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。缺点：（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）
26、的总量测量。面积式明渠流量计与前述几种不同，它是在非满管状敞开渠道测量自由表面自然流的流量仪表。非满管态流动的水路称作明渠，测量明渠中水流流量的称作明渠流量计（open channel flowmeter）。明渠流量计除圆形外，还有U字形、梯形、矩形等多种形状。明渠流量计配合各种标准的三角堰、矩形堰、巴歇尔槽等测流堰槽，能准确的测量明渠的流量。明渠流量计应用场所有城市供水引水渠;火电厂引水和排水渠、污水治理流入和排放渠；工矿企业水排放以及水利工程和农业灌溉用渠道。涡街流量计涡街流量计是根据卡门涡街原理(Krmn Vortex Street)测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流
27、量的体积流量计。并可作为流量变送器应用于自动化控制系统中。n原理在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门旋涡，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用下式表示： f=Srv/d 式中: f为旋涡的释放频率，单位为Hz；v为流过旋涡发生体的流体平均速度，单位为m/s；d为旋涡发生体特征宽度，单位为m；Sr为斯特劳哈尔数（Strouhal number
28、），无量纲，它的数值范围为0.140.27。 St是雷诺数的函数， St=f（1/Re） 当雷诺数Re在 102-105 范围内，St值约为0.2。在测量中，要尽量满足流体的雷诺数在102-105 ，此时旋涡频率f=0.2v/d。 由此，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v，再由式q=vA 可以求出流量q，其中A为流体流过旋涡发生体的截面积 。涡街流量计涡街流量计也称之为旋涡流量计或卡门涡街流量计。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高，可在-20+250的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出，容易与计算机等数字系统配套使用，是一种比较先进、理想的测
29、量仪器。1、优点 (1) 涡街流量计无可动部件，测量元件结构简单，性能可靠，使用寿命长。(2) 涡街流量计测量范围宽。量程比一般能达到1：10。(3) 涡街流量计的体积流量不受被测流体的温度、压力、密度或粘度等热工参数的影响。一般不需单独标定。它可以测量液体、气体或蒸汽的流量。(4) 它造成的压力损失小。(5) 准确度较高，重复性为0.5%，且维护量小。2、缺点(1) 涡街流量计工作状态下的体积流量不受被测流体温度、压力、密度等热工参数的影响，但液体或蒸汽的最终测量结果应是质量流量，对于气体，最终测量结果应是标准体积流量。质量流量或标准体积流量都必须通过流体密度进行换算，必须考虑流体工况变化引
30、起的流体密度变化。(2) 造成流量测量误差的因素主要有：管道流速不均造成的测量误差;不能准确确定流体工况变化时的介质密度;将湿饱和蒸汽假设成干饱和蒸汽进行测量。这些误差如果不加以限制或消除，涡街流量计的总测量误差会很大。(3) 抗振性能差。外来振动会使涡街流量计产生测量误差，甚至不能正常工作。通道流体高流速冲击会使涡街发生体的悬臂产生附加振动，使测量精度降低。大管径影响更为明显。(4) 对测量脏污介质适应性差。涡街流量计的发生体极易被介质脏污或被污物缠绕，改变几何体尺寸，对测量精度造成极大影响。(5) 直管段要求高。专家指出，涡街流量计直管段一定要保证前40D后20D，才能满足测量要求。(6)
31、 耐温性能差。涡街流量计一般只能测量300以下介质的流体流量。涡街流量计n 涡街流量计测量涡街流量计测量蒸汽蒸汽三种方式有三种方式有：第一、带温压补偿涡街流量计 ，也是使用最为广泛的。这是一种间接式涡街质量流量计 ，实际使用过程中通过温度和压力的测量间接测算出密度，再与涡街流量计计量出的体积数相乘，可以算出质量。这是苏科涡街流量计测量蒸汽的最普遍的一种形式。第二、升力式涡街流量计，直接测量介质的质量。理论依据是：介质的质量流量大小与漩涡的强度有一定的比例关系，计算出漩涡强度大小，就可以直接算出介质的质量。日本横河生产过这种流量计，但精度不太理想，市场使用率不高。 第三、差压式涡街质量流量计，差
32、压信号+涡街流量计=差压式涡街质量流量计。差压信号是发生体上、下游特定位置的两个取压孔间的压力差。两取压孔的轴线应与发生体的轴线处在同一平面内。取压孔的距离对差压值的大小和稳定性有明显影响。距离近，差压信号大，但稳定性差；距离远，则反之。通过试验，选择合适的取压孔位置是很重要的。和升力式涡街质量流量计相比，这种仪表更简单，更容易实现。国内已有生产厂家投人开发，并取得发明专利，产品已在部分企业应用。n 安装条件安装条件传感器应安装在水平、垂直、倾斜(液体流向自下而上)的与其通径相同的管道上。传感器的上游 和下2游应配置一定长度的直管段，其长度应符合前直管段1520D，后直管段51OD的要求。安装
33、液体传感器的附近管道内应充满被测液体。传感器应避免安装在有强烈机械振动的管道上。直管段的内径尽可能与传感器通径一致，若不能一致，应采用比传感器通径略大的管道，误差 要3%，并不超过5mm。传感器应避免安装在有较强电磁场干扰、空间小和维修不方便的场合。质量流量计质量流量计泛指可以直接测出质量流量读数的流量计。质量流量密度流速流通面积 （M=A ），当式中的密度由流量计自行检测获得时，这种流量计就可以称为质量流量计。质量流量计可分为直接式和间接式两种：直接式的工作原理往往和介质的质量（密度）相关，即直接测出与成比例的信号。目前运用较多的直接式质量流量计有：利用科里奥利原理的质量流量计和利用流体与固
34、体的热能交换原理的热式流量计。前者只能用于液体介质测量，后者多用于气体介质测量。间接式则是在测流速的同时测量介质密度，或者测量介质的温度、压力并通过计算获得介质密度，并由密度、流速和流通面积推导出质量流量。间接式质量流量计有 3种主要型式:速度式流量计与密度计的组合，节流式（或靶式）流量计与容积式流量计的组合，节流式（或靶式）流量计与密度计组合。科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计科里奥利质量流量计（简称科氏力流量计）是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在1832年研究轮机时发现的，简
35、称科氏力。在1977年由美国高准(Micro Motion)公司的创始人根据此原理研发出世界上第一台可以实际使用的质量流量计。质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的流量管，中部装有驱动线圈，两端装有检测线圈，变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的检测线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号的相位差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻可间
36、接测量介质的温度科氏力流量计结构有多种形式，一般由振动管与转换器组成。振动管（测量管道）是敏感器件，有U形、形、环形、直管形及螺旋形等几种形状，也有用双管等方式，但基本原理相同科里奥利质量流量计U型检测管工作原理科里奥利质量流量计几种典型测量管结构形式图科里奥利质量流量计结构示意图科里奥利质量流量计结构示意图科里奥利质量流量计传感器的安装热式质量流量计利用流体与固体的热能交换原理的热式流量计：热式质量流量计的基本原理是利用外部热源对管道内的被测流体加热，热能随流体一起流动，通过测量因流体流动而造成的热量（温度）变化来反映出流体的质量流量。在流体中置一发热物体，流体在经过时会带走热量。当发热物体
37、温度一定时，流经发热物的流体前后温度会有所不同，其温度差与流经发热物的流体质量相关，检测这个温差可测得流量。同样在保持温差一定的情况下，通过检测发热物的温度或加热能量（电流）同样可测得流量。利用这种原理的流量计一般称热量式流量计。当发热物体被加热的能量一定时，发热物的温度与流经发热物的流体质量相关，同时发热物的电阻率与其所具有的温度相关，检测发热物的温度或者它的电阻值，同样可测得流量。利用这种原理的流量计一般称热导式流量计。根据这个原理工作的流量计有：热线风速仪，托马斯流量计，边界层流量计热式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
38、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 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
39、体、可燃性气体、烟道气体的监测。特点： 1、可靠性高 重复性好 测量精度高 压损小； 2、无活动部件量程比宽 响应速度快 无须温压补偿。应用： 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、加热通风和空调系统中的气体流量测量、 熔剂回收系统气体流量测量、燃烧锅炉中燃烧气体流量测量 天然气、火炬气、氢气等气体流量测量 啤酒生产过程中二氧化碳气体流量测量 水泥、卷烟、玻璃厂生产过程中气体质量流量测量流量计选型注意事项n 一般选型可以从五个方面进行考虑，这五个方面为流量计仪
40、表性能方面、流体特性方面、安装条件方面、环境条件方面和经济因素方面。五个方面的详细因素如下： 仪表性能方面：准确度、重复性、线性度、范围度、流量范围、信号输出特性、响应时间、压力损失等； 流体特性方面： 温度、压力、密度、粘度、化学腐蚀、磨蚀性、结垢、混相、相变、电导率、声速、导热系数、比热容，等熵指数； 安装条件方面： 管道布置方向，流动方向，检测件上下游侧直管段长度、管道口径，维修空间、电源、接地、辅助设备(过滤器、消气器)、安装、等； 环境条件方面：环境温度、湿度、电磁干扰、安全性、防爆、管道振动等； 经济因素方面： 仪表购置费、安装费、运行费、校验费、维修费、仪表使用寿命、备品备件等。
41、流量计选型注意事项n 注意事项 精度等级和功能根据测量要求和使用场合选择仪表精 度等级，做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合，在精度等级选择，如1.0级、0.5级，或者更高等级，用于过程控制的场合，根据控制要求选择不同精度等级。有些仅仅是检测一下过程流量，无需做精确控制和计量的场合，可以选择精度等级稍低的，如1.5级、2.5级，甚至 4.0级，这时可以选用价格低廉的插入式电磁流量计测量介质流速、仪表量程与口径测量一般的介质时，电磁流量计的满度流量可以在测量介质流速0.512m/s范围内选用范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一 定与工艺管道相同，应视测量流量范围是否在流速范围
42、内确定，即当管道流速偏低不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准确度不能保证时，需要缩小仪表口径，从而提高管内流速，得到满意测量结果。流量计选型注意事项 为一个给定的使用场合选择流量计取决对一个测量问题各个不同方面的重视程度。 在一个具有相似操作条件的特定领域内，某一种流量计的优势，通常就是初选时的指南。 由于各种流量计的测量原理和结构不同，并且各自具有不同的特点，因此必须按照测量的目的、被测介质的种类、测量的条件等选择最适当的流量计。 下面的问题会帮助我们在选用流量计时作出正确的决定。1. 流体是何种类型的流体？ 被测流体是液体、气体还是蒸气？是清洁的？还是脏污的或是一种浆液？被测流体是否
43、具有腐蚀性。2. 操作条件如何？温度和压力的界限值是多少？3. 流量计的安装条件如何？ 计划进行的测量是在明泄上，还是在封闭的管理内？ 管道的口径尺寸是多少？ 操作状态下的管道雷诺数是多少？ 上游是否有适当长度的直管段？ 能否使用整流器？ 管道是否有过量的振动？ 流体是稳定的还是脉冲的？ 环境（或室内）的温度和湿度条件怎样？4. 性能和流量测量方面有哪些总的要求？ 要求的总的精确度是多少？在多大的流量测量范围内要求保证上述精确度？ 包括劳力和管路在内的安装费； 为使流量计运行的耗能费和为补偿总压损的泵送费； 可靠性和维护费的比较； 零件和维修装置的有效利用率； 在将来的使用场合中的可能用途；
44、试用一种新型流量计的风险。电磁流量计EMFEletromagnetic Flowmeters电磁流量计原理图电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制造的用来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表。当导体在磁场中作切割磁力线运动时，在导体中会产生感应电势，感应电势的大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理，导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时，也会在管道两边的电极上产生感应电势。感应电势的方向由右手定则判定，感应电势的大小由下式确定：Ex=BDv-式（1） 式中Ex感应电势，V；B磁感应强度，T；D管道内径，m ；v液体的平均流速，m/s 然而体积流
45、量qv等于流体的流速v与管道截面积的乘积：Qv=V（D）/4 ，将式（1）代入该式得：Qv=(D/4B)* Ex -式（2）由上式可知，在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时，被测体积流量与感应电势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极，就可引入感应电势Ex，测量此电势的大小，就可求得体积流量。传感器将感应电势E作为流量信号，传送到转换器，经放大，变换滤波等信号处理后，用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。电磁流量计内部结构图电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。磁路系统：其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永久磁铁来实现，其优点是结构比
46、较简单，受交流磁场的干扰较小，但它易使通过测量导管内的电解质液体极化，使正电极被负离子包围，负电极被正离子包围，即电极的极化现象，并导致两电极之产蝗内阻增大，因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时，永久磁铁相应也很大，笨重且不经济，所以电磁流量计一般采用交变磁场，且是50HZ工频电源激励产生的。测量导管：其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路，测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成，可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。电极：其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成，且被要求与衬里齐
47、平，以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。外壳：应用铁磁材料制成，是分配制度励磁线圈的外罩，并隔离外磁场的干扰。衬里：在测量导管的内侧及法兰密封面上，有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体，其作用是增加测量导管的耐腐蚀性，防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。转换器：由液体流动产生的感应电势信号十分微弱，受各种干扰因素的影响很大，转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号电磁
48、流量计 电磁流量计就显示方式分为：分体型电磁流量计，一体型电磁流量计。 电磁流量计就安装方式方式分为：管道式电磁流量计，插入式电磁流量计。插入式电磁流量计插入式电磁流量计用来测量导电的液体,特别适用于大口径的管道测量。传感器安装上游直管段不低于5D（D：管径），下游直管段不低于2D。安装方式： （一）垂直安装，传感器插入管道时应与管道断面的垂直直径夹角小于5，适用于测量管道振动小的清洁介质。 （二）倾斜安装，其传感器的轴线与被测管道的轴线夹角为45，适用于大管径且测量介质中含有其它杂质的液体流量测量，该安装方式水阻小，不宜缠挂。插入式电磁流量传感器插入点有两种方法：一是插入到被测管道的中心轴线
49、上，二是插入到管道内壁为管道的0.25D处。电磁流量计按励磁方式分类直流励磁低频方波励磁双频励磁交流励磁ABB FXM4000ABB FSM4000横河AXF电磁流量计分类电磁流量计 - 按激磁方式分类按激磁方式分类要产生一个均匀恒定的磁场，就需要选择一种合适的励磁方式。如按励磁电流方式划分，有直流励磁、交流（工频或其他频率）励磁、低频矩形波励磁和双频矩形波励磁。 1.直流励磁直流励磁 直流励磁方式用直流电或采用永久磁铁产生一个恒定的均匀磁场。这种直流励磁变送器的最大优点是受交流电磁场干扰影响很小，因而可以忽略液体中的自感现象的影响。但是使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化，即电解质
50、在电场中被电解，产生正负离子，在电场力的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极，这将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响仪表的正常工作。所以，直流励磁一般只用于测量非电解质液体，如液态金属流量（常温下的汞和高温下的液态钢、锂、钾）等。 2.交流励磁交流励磁 目前，工业上使用的电磁流量计，大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式，即它的磁场是由正弦交变电流产生的，所以产生的磁场也是一个交变磁场交变磁场变送器的主要优点是消除了电极表面的极化于扰另外，由于磁场是交变的，所以输出信号也是交变信号，放大和转换低电平的交流信号要比直流信号容易得多值得注意的是，用交流磁场会带来一系列的电磁干扰问
