关于蒸汽流量的测量
1 引言
在计量工作中，蒸汽流量测量不准确是普遍存在的问题，其中主要原因分析如下。
1.1 过热蒸汽
蒸汽是比较特殊的介质，一般情况下所说的蒸汽是指过热蒸汽。过热蒸汽是由饱和蒸汽加热升温获得。其中绝不含液滴或液雾，属于实际气体。过热蒸汽的温度与压力参数是两个独立参数，其密度应由这两个参数决定。
过热蒸汽在经过长距离输送后，随着工况（如温度、压力）的变化，特别是在过热度不高的情况下，会因为热量损失温度降低而使其从过热状态进入饱和或过饱和状态，转变成为饱和蒸汽或带有水滴的过饱和蒸汽。饱和蒸汽突然大幅度减压，液体出现绝热膨胀时也会转变成为过热蒸汽，这样就形成汽液两相流介质。
1.2 饱和蒸汽
未经过热处理的蒸汽称为饱和蒸汽。它是无色、无味、不能燃烧又无[wiki]腐蚀[/wiki]性的气体。饱和蒸汽中液滴或液雾的含量反映了蒸汽的质量，一般用干度这一参数来表示。蒸汽的干度是指单位体积饱和蒸汽中干蒸汽所占的百分数，以“x”表示。
(3) 准确计量饱和蒸汽流量比较困难，因为饱和蒸汽的干度难以保证，一般流量计都不能准确检测双相流体的流量，蒸汽压力波动将引起蒸汽密度的变化，流量计示值产生附加误差。所以在蒸汽计量中，必须设法保持测量点处蒸汽的干度以满足要求，必要时还应采取补偿措施，实现准确的测量。
2、测量的分析
目前使用流量仪表测量蒸汽流量，测量介质都是指单相的过热蒸汽或饱和蒸汽。对于相流经常变化的蒸汽，肯定会存在测量不准确的问题。这个问题的解决方法是保持蒸汽的过热度，尽量减少蒸汽的含水量，例如加强蒸汽管道的保温措施，减少蒸汽的压力损失等，以提高测量的准确度。然而这些方法并不能彻底解决蒸汽流量测量不准确的问题，解决这一问题的根本办法是开发一种可测两相流动介质的流量仪表。
用于检测气体流量的流量计种类很多，以速度式和容积流量计应用最普遍，它们的共同特点是只能连续测定工况下的体积流量，而体积流量又是状态的函数，工作状态下的体积流量不能确切的表示实际流量，工程上一般都以标准状态体积流量或质量流量表示。所谓标准状态体积是0℃、1个标准大气压下的气体体积或20℃、1个标准大气压下的体积。以质量流量为计量单位的情况，目前应用不多。采用刻度气体流量计时，选定气体正常温度、压力为设计条件，将设计状态下的体积流量折算为标准体积流量或质量流量，其折算系数中含有气体密度的因素，当气体介质的工作状态偏离设计状态，流量示值将产生误差。此外气体介质的组成、含量或温度的变化，对流量测量也产生影响，所以蒸汽流量的测量更需要采取补偿措施，并且因蒸汽的状态变化补偿因素也比较复杂。
过热蒸汽的密度由蒸汽的温度、压力两个参数决定，而且在参数的不同范围内，密度的表达形式也不相同，无法用同一通式表示，所以不能获得统一的密度计算公式，只能个别推导求得温度、压力补偿公式。在温度、压力波动范围较大的场合，除进行温度、压力补偿外，还需要考虑对气体膨胀系数ε的补偿。
无论采用何种流量计检测饱和蒸汽的流量，在蒸汽压力波动的条件下工作，必须采取压力补偿措施，这是因为在流量方程中，都含有蒸汽密度的因素，工作条件与设计条件不一致时，读数会产生误差，误差的大小和工作压力与设计压力偏差的大小有关，P实＞P设将出现负误差，否则将出现正误差。蒸汽的干度条件是关系到能否准确计量蒸汽流量的重要条件，目前正在研制在线蒸汽干度检测仪表，待干度仪表应用于蒸汽流量计量与补偿系统，必将进—步提高计量的准确性。目前应采取以下三项措施：
(1) 输送蒸汽的管路必须有良好的保温措施防止热量损失。
(2) 在蒸汽管路上要逐段疏水，在管道的最低处及仪表前的管道上应设置疏水器，及时排出冷凝水。
(3) 锅炉操作中应避免出现汽包液位过高现象，尽量减少负荷出现大的波动。
3、流量仪表的选型
对于蒸汽计量在选择流量仪表时应考虑5个主要因素：被测流体特性、生产工艺情况、安装条件、维护需求以及流量仪表的特性。这里，着重讨论流量仪表的特性、安装条件、维护需求以及选用流量仪表应注意的几个问题。目前，测量蒸汽流量的仪表主要有涡街流量计、差压式（孔板、均速管、弯管）流量计、分流旋翼式流量计、阿牛巴流量计、浮子式流量计等，下面以涡街流量计、孔板流量计和弯管流量计为例加以说明。
3.1 涡街流量计
涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种新型流量计，由于它具有其它流量计不可兼得的优点，70年代以来得到了迅速发展。据介绍，现在日本、欧美等发达国家使用涡街流量计的比例大幅度上升，已经广泛用于各个领域，将在未来流量仪表中占主导地位，是孔板流量计的理想替代产品。它具有以下特点：① 结构简单牢固，无可动部件，长期运行十分可靠；② 维护十分方便，安装费用低；③ 传感器不直接接触介质，性能稳定，寿命长；④ 输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高，并方便与计算机联网；⑤ 测量范围宽，量程比可达1:10；⑥ 压力损失小，运行费用低，更具节能意义；⑦ 在一定的雷诺数范围内，输出信号频率不受流体物理性质和组分变化影响，仪表系数仅与漩涡发生体的形状和尺寸有关，测量流体的体积流量无需补偿，调换配件后无需重新标定仪表的系数；
⑧ 应用范围广，气体、液体的流量均可测量；⑨ 检定周期为2～4年。
但该流量计也存在一定的局限性：① 涡街流量计是一种速度式流量计，漩涡分离的稳定性受流速影响，故它对直管段有一定的要求，一般是前10D、后5D；② 测量液体时，上限流速受压损和气蚀现象限制，一般是0.5～8m/s；③ 测量气体时，上限流速受介质可压缩性变化的限制，下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制，蒸汽是8～25m/s；④ 应力式涡街流量计对振动较为敏感，故在振动较大的管道安装流量计时，管道要有一定的减震措施；⑤ 应力式涡街流量计采用压电晶体作为检测传感器，故其受温度的限制，一般为-40～+300℃。
3.2 差压式流量计
以孔板流量计为代表的差压式流量计应用历史悠久，有国际标准，理论精度高，应用十分普遍。但经过几十年的应用，发现孔板流量计也存在不足：① 应用中许多因素（设计参数与工况参数不符，上游直管段不足，孔板和管道不同心，孔板A面受污，锐角磨损等）对其测量精度有非常大的影响，使其测量误差增大；② 安装较为麻烦，维护及拆洗的工作量较大；③ 需配差压变送器使用，增加了维护的工作量，另需敷设导压管，且在冬季需对导压管进行保温，不可以安装在室外；④ 流量量程比为1:3，局限性大；⑤ 若安装不正确，容易发生蒸汽泄漏；⑥ 压力损失较大，运行费用高。
3.3 弯管流量计
弯管流量计实际上是一个90度标准弯头，没有比它结构更简单的流量传感器了。随着机械加工工业的发展和行业标准化及规范化管理的不断完善，用作弯管传感器的标准机制弯头性价比越来越高。它的特点是：① 结构简单，价格低廉。② 弯管流量计传感器耐磨损，对微量磨损不敏感。③ 安装简单，可采用直接焊接法进行安装，使现场跑冒滴漏的麻烦得到彻底的解决。④ 适应性强，量程范围宽，直管段要求不严。只要是可以用孔板、涡街、均速管流量计来测量的管道内流体流量都可以用弯管流量计进行测量，而且在耐高温、耐高压、耐冲击、耐振动、耐潮湿、耐粉尘等方面，弯管流量计远优于其它流量计。⑤ 弯管流
量计的量程比可达1:10，对于蒸汽，它的适用范围为0～70m/s，可以较好地满足蒸汽流量测量的要求。⑥ 弯管流量计由于其特殊的测量原理，使其在实际应用时对直管段的要求不严格，一般只要求前5D、后2D即可，远远低于其他流量测量装置的要求。⑦ 弯管流量计精度高，重现性好，测量精度可达1.14%，重现性精度可达0.2%，一次安装后，不再需要重复拆装，因此，其安装精度也能得到最佳保证。⑧ 弯管流量计的最突出特点是无任何附加节流件或插入件，可大大降低流体在管道内输送的动力消耗，节约能源，尤其对那些大系统、大管径、低压头的测量对象好处更加明显。
举例说明：
为维持一台安装在每小时数千吨流量供热管道的孔板流量计正常运行，一个采暖季节约需多耗电数万度，折合人民币数万元。这里仅考虑孔板流量计压力损失为几千帕，实际运行时远远超过这个值。即便是这几千帕的压力损失，它所造成的附加运行费用也是不可忽视的。
而弯管流量计进行测量附加阻力损失就会小得多，如果用弯管流量计替代孔板流量计进行计量，可大大地减少运行费用，获得可观的经济效益。
综上所述，蒸汽流量仪表的选用是非常重要的，是准确测量蒸汽流量是前提条件。
供热行业中，蒸汽流量测不准是普遍问题，其中主要原因分析如下。
1．蒸汽的特点
蒸汽是比较特殊的介质，随着工况（如温度、压力）的变化，过热蒸汽经常会转变成为饱和蒸汽，形成汽液两相流介质。对于相流的经常变化的蒸汽，使用目前流量仪表测量气流量，肯定会存在测不准的问题。这个问题的解决方法是保持蒸汽的过热度，尽量减少蒸汽的含水量，例如加强蒸汽管道的保温措施，减少蒸汽的压力损失等，以提高测量的准确度。然而这些方法并不能彻底解决蒸汽流量测不准的问题，然而解决问题的根本办法是开发一种可测两相流动介质的流量仪表。
2．流量仪表的选型
至今为止，工业用流量仪表种类多达60余种，之所以这样，因为史上还没有一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都使用的流量仪表，没中流量仪表都有它特定的适用性，也有其局限性。如果流量仪表选择不当，流量肯定测量不准。但流量测量是一复杂的技术，而流量仪表种类繁多，即使针对某一确定的应用，选择一合适的流量仪表也就变成一项技术性很强的工作，需要在作出最终选择之前仔细而深入地考虑和权衡许多与测量问题有关的因素。
在选择流量仪表时应考虑5个主要因素：被测流体特性、生产工艺情况、安装条件、维护需求以及流量仪表的特性。对蒸汽计量而言，同样要考虑以上5个因素。这里，着重讨论流量仪表的特性、安装条件、维护需求以及选用流量仪表应注意的几个问题。
目前，测量蒸汽流量的仪表主要有涡街流量计、差压式（孔板、均速管、弯管）流量计、分流旋翼式流量计、阿牛巴流量计,浮子式流量计等，这里主要讨论涡街流量计、孔板流量计和弯管流量计。
2.1 涡街流量计
涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种新型流量计，由于它具有其它流量计
不可兼得的优点，70年代以来得到了迅速发展。据介绍，现在日本、欧美等发达国家使用涡街流量计的比例大幅度上升，已经广泛用于各个领域，将在未来流量仪表中占主导地位，是孔板流量计的理想替代产品。它具有以下特点：
①结构简单牢固，无可动部件，长期运行十分可靠；
②维护十分方便，安装费用低；
③传感器不直接接触介质，性能稳定，寿命长；
④输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高，并方便与计算机联网；
⑤测量范围宽，量程比可达1：10
⑥压力损失小，运行费用低，更具节能意义；
⑦在一定的雷诺数范围内，输出信号频率不受流体物理性质和组分变化影响，仪表系数仅与漩涡发生体的形状和尺寸有关，测量流体的体积流量无需补偿，调换配件后无需重新标定仪表的系数；
⑧应用范围广，气体、液体的流量均可测量；
⑨检定周期为2-4年。
同时涡街流量计也存在以下一定的局限性：
①涡街流量计是一种速度式流量计，旋涡分离的稳定性受流速影响，故它对直管段有一定的要求，一般是前10D、后5D；
②测量液体时，上限流速受压损和气蚀现象限制，一般是0.5-8m/s；
③测量气体是，上限流速受介质可压缩性变化的限制，下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制，蒸汽是8-25m/s；
④应力式涡街流量计对振动较为敏感，故在振动较大的管道安装流量计时，管道要有一定的减震措施；
⑤应力式涡街流量计采用压电晶体作为检测传感器，故其受温度的限制，一般为-40-+300℃。
2.2 孔板流量计
孔板流量计应用历史悠久，有国际标准，理论精度高，应用十分普遍，但经过几十年的应用，发现孔板流量计有以下不足：
①应用中许多因素（设计参数与工况参数不符，上游直管段不足，孔板和管道不同心，孔板A面受污，锐角磨损等）对其测量精度有非常大的影响，使其测量误差增大；
②安装较为麻烦，维护及拆洗的工作量较大；
③需配差压变送器使用，增加了维护的工作量，另需敷设导压管，且在冬季需对导压管进行保温，不可以安装在室外；
④流量量程比为1：3，局限性大；
⑤若安装不正确，容易发生蒸汽泄漏；
⑥压力损失较大，运行费用高。
2.3 弯管流量计
①结构简单，价格低廉。弯管传感器实际上是一个90度标准弯头，没有比它结构更简单的流量传感器了。随着[wiki]机械[/wiki]加工工业的发展和行业标准化及规范化管理的不断完善，用作弯管传感器的标准机制弯头其质量越来越好，价格也越来越低；
②无任何附加节流件或插入件，可大大降低流体在管道内输送的动力消耗，节约能源，尤其对那些大系统、大管径、低压头的测量对象好处更加明显。
下面举一个简单的例子予以说明。为维持一台安装在每小时数千吨流量供热管道的孔板流量计正常运行，一个采暖季节约需多耗电数万度，折合人民币数万元。这里仅考虑孔板流量计压力损失为几千帕，实际运行时远远超过这个值。即便是这几千帕的压力损失，它所造
成的附加运行费用也是不可忽视的。表1给出的数据为目前热力管网用主管道流量范围在不同的压力损失时，孔板流量计引起的循环泵额外耗电量、电耗费用、折合标准煤量、购煤费用的单台孔板流量计在一个取暖季节运行费用的数据，其中运行天数按120天、电价按0.35元／度、标准煤价按200元/t计算。
由表1可见，一个流量为4000m3/h的中型热网，当孔板压力损失为30千帕时，仅一台孔板流量计就多耗9.6万度电，运行费用为3.12万元，对于流量为10000m3/h的大型热网，额外耗电量达24万度，运行费用7.8万元。而弯管流量计是没有附加阻力损失的，如果用弯管流量计替代孔板流量计进行计量，就可大大地减少运行费用，获得可观的经济效益；
③弯管流量计传感器耐磨损，对微量磨损不敏感；
④可采用直接焊接法进行安装，使现场跑冒滴漏的麻烦得到彻底的解决；
⑤适应性强，量程范围宽，直管段要求不严。只要是可以用孔板、涡街、均速管流量计来测量的管道内流体流量都可以用弯管流量计进行测量，而且在耐高温、耐高压、耐冲击、耐振动、耐潮湿、耐粉尘等方面，弯管流量计远优于其它流量计。
如高温、高压、冲击、振动，对于涡街流量计来说其使用性是十分有限的，这与其测量原理有关，实测测量结果产生较大的附加误差影响了测量精度，造成测量不准。所有这些问题对弯管流量计来说都不存在。
弯管流量计的量程比可达1：10，对于蒸汽，它的适用范围为0-70m/s，可以较好地满足蒸汽流量测量的要求。弯管流量计由于其特殊的测量原理，使其在实际应用时对直管段的要求不严格，一般只要求前5D、后2D即可，远远低于其他流量测量装置的要求；
⑥弯管流量计精度高，重现性好，测量精度可达1.14％，重现性精度可达0.2％，一次安装后，不再需要重复拆装，因此，其安装精度也能得到最佳保证。
综上所述，蒸汽流量仪表的选用是非常重要的，准确测量蒸汽流量是生产部门都需要和普遍关心的问题。随着经济的发展，提高测量水平的呼声越来越高。因此，应针对生产实际情况，做一些细致的技术工作，切实探索出一条蒸汽流量测量的成功之路。
关于蒸汽流量的测量 1 引言 在计量工作中，蒸汽流量测量不准确是普遍存在的问题，其中主要原因分析如下。 1.1 过热蒸汽 蒸汽是比较特殊的介质，一般情况下所说的蒸汽是指过热蒸汽。过热蒸汽是由饱和蒸汽加热升温获得。其中绝不含液滴或液雾，属于实际气体。过热蒸汽的温度和压力参数是两个独立参数，其密度应由这两个参数决定。 过热蒸汽在经过长距离输送后，随着工况（如温度、压力）的变化，特别是在过热度不高的情况下，会因为热量损失温度降低而使其从过热状态进入饱和或过饱和状态，转变成为饱和蒸汽或带有水滴的过饱和蒸汽。饱和蒸汽突然大幅度减压，液体出现绝热膨胀时也会转变成为过热蒸汽，这样就形成汽液两相流介质。 1.2 饱和蒸汽 未经过热处理的蒸汽称为饱和蒸汽。它是无色、无味、不能燃烧又无[wiki]腐蚀[/wiki]性的气体。饱和蒸汽中液滴或液雾的含量反映了蒸汽的质量，一般用干度这一参数来表示。蒸汽的干度是指单位体积饱和蒸汽中干蒸汽所占的百分数，以“x”表示。 (3) 准确计量饱和蒸汽流量比较困难，因为饱和蒸汽的干度难以保证，一般流量计都不能准确检测双相流体的流量，蒸汽压力波动将引起蒸汽密度的变化，流量计示值产生附加误差。所以在蒸汽计量中，必须设法保持测量点处蒸汽的干度以满足要求，必要时还应采取补偿措施，实现准确的测量。 2、测量的分析 目前使用流量仪表测量蒸汽流量，测量介质都是指单相的过热蒸汽或饱和蒸汽。对于相流经常变化的蒸汽，肯定会存在测量不准确的问题。这个问题的解决方法是保持蒸汽的过热度，尽量减少蒸汽的含水量，例如加强蒸汽管道的保温措施，减少蒸汽的压力损失等，以提高测量的准确度。然而这些方法并不能彻底解决蒸汽流量测量不准确的问题，解决这一问题的根本办法是开发一种可测两相流动介质的流量仪表。 用于检测气体流量的流量计种类很多，以速度式和容积流量计使用最普遍，它们的共同特点是只能连续测定工况下的体积流量，而体积流量又是状态的函数，工作状态下的体积流量不能确切的表示实际流量，工程上一般都以标准状态体积流量或质量流量表示。所谓标准状态体积是0℃、1个标准大气压下的气体体积或20℃、1个标准大气压下的体积。以质量流量为计量单位的情况，目前使用不多。采用刻度气体流量计时，选定气体正常温度、压力为设计条件，将设计状态下的体积流量折算为标准体积流量或质量流量，其折算系数中含有气体密度的因素，当气体介质的工作状态偏离设计状态，流量示值将产生误差。此外气体介质的组成、含量或温度的变化，对流量测量也产生影响，所以蒸汽流量的测量更需要采取补偿措施，并且因蒸汽的状态变化补偿因素也比较复杂。 过热蒸汽的密度由蒸汽的温度、压力两个参数决定，而且在参数的不同范围内，密度的表达形式也不相同，无法用同一通式表示，所以不能获得统一的密度计算公式，只能个别推导求得温度、压力补偿公式。在温度、压力波动范围较大的场合，除进行温度、压力补偿外，还需要考虑对气体膨胀系数ε的补偿。 无论采用何种流量计检测饱和蒸汽的流量，在蒸汽压力波动的条件下工作，必须采取压力补偿措施，这是因为在流量方程中，都含有蒸汽密度的因素，工作条件和设计条件不一致时，读数会产生误差，误差的大小和工作压力和设计压力偏差的大小有关，P实＞P设将出现负误差，否则将出现正误差。蒸汽的干度条件是关系到能否准确计量蒸汽流量的重要条件，目前正在研制在线蒸汽干度检测仪表，待干度仪表使用于蒸汽流量计量和补偿系统，必将进—步提高计量的准确性。目前应采取以下三项措施：
天然河流在线流量监测系统方案 1. 在线监测系统概述 1.1 基本情况 流量站实时测流系统的建立。 随着国家工业发展水资源越来越紧，同时水污染加重可利用水源越发稀缺。中小河流在线流量监测重要性更显突出。 河流在线流量监测，可实时掌握可用水资源。 河流在线流量监测，可通过水闸等调配县市级流域水量。 河流在线流量监测，可了解污水走向，提供决策依据。 河流在线流量监测，在山洪和台风期间掌握各河道流量防范“天灾”。 省市县镇交界河道流量在线流量监测，可为相互“水权”提供依据。 1.2 设计目标 流量站新建全自动的流量实时在线监测方式，实现对河段断面流量流速的实时在线监测，并且将流量计算的水位信息等数据通过无线传输方式传送到水文站房。 1.3 设计原则 （1）实时性、容错性 实时采集现场中的流速、水文等信息，会同断面数据能及时获得流量信息，并将其存在业务数据库中。具有较强的实时性和较高的处理效率，对访问的响应时间要短；采集接口的实时性好，能满足其应用的需要；采集接口的采集周期在5秒到5分钟之间（可根据需要进行设定）；采集接口的实时性不能影响控制系统的性能。采集通信方式在具备条件的场合，实现冗余；采集软件要有容错处理机制；实时数据库系统具有容错能力，根据具体的硬件条件实现冗余。 （3）完整性、标准化 信息的传输与处理遵循标准化的协议，以保证信息的相对完整性与一致性。对采集方式、采集设备尽量采用统一标准和型号, 坚持系统的开放性和可扩展性。建立一个开放的、标准的、可扩充、易管理、升级的实时数据库系统。不仅仅要做到配置上的先进，更主要的是开发上和应用上的先进。
（5）安全性、可靠性 在操作上严格权限管理。系统应提供审计跟踪功能，记录所有用户操作过程，对出现的系统安全问题提供调查的依据和手段；系统应具备事务日志功能。保证在恶劣天气条件下能正常运行，确保采集通信信道畅通。 1.4 系统功能 （1）能对断面流速、水温、流向、水位等进行24小时连续在线监测。 （2）能根据实时采集的流速、水位，计算断面流量。 （3）能实现水量数据采集、流量计算、存储、传输的功能。 （4）能将采集的水位、流速、流量和测站状态信息通过通讯网络传输到接收中心。 （5）可人工设定和修改断面平均流速关系线。 2. 流量方案比选 监测方法 主要断面流量监测方法 2.1 主要断面流量 目前进行流量自动测量的方式有以下6种：缆道测流、声学多普勒流速（ADCP）、超声波时差法测流、水工建筑物（涵闸）推算流量、水位比降法推算流量、雷达水表面波流速测量再推算流量。 缆道自动测流 1、缆道自动测流 缆道测流是适合我国国情的一种测流方式，经 50多年发展，技术设备较为成熟，其中全自动缆道测流系统测流精度可达到95～98％。该方法由人工一次性启动缆道测流装置后，可自动测量全断面测点流速和垂线水深，并自动计算出断面面积和流量。由于缆道测流的测量精度较高，且不需要进行率定，在系统工程中主要是用于不规则断面的流量测量，实现对主要测流断面的流量控制。 超声波时差法测流 2、超声波时差法测流 超声波时差法测量流速国内外均有定型产品用于管道和渠道，但国内没有定型生产用于天然河流的产品。本方法能方便地解决断面不同水层的平均流速测量，充分利用电脑技术将超声波时差法测流、超声或压力水位计和预置河床断面等技术集于一体后，可构建实时在线的流量测量系统，该方法适用于断面较稳定，
流量测量仪表的应用现状和发展趋势 中国仪器仪表学会流量专业委员会委员 北京菲波安乐仪表有限公司代总经理 沈兴武（教授级高工） 流量是炼化工艺过程中最重要的测量控制热工参量。流量测量仪表是炼油化工厂最广泛使用和最重要的现场测量仪表。炼化生产过程的检测和控制装置已经进入了数字化，智能化，网络化时代。流量测量信息和其它现场仪表的测量信息作为炼化工艺过程控制系统和工厂信息管理系统的组成部分，对系统的运行起着基础的重要的作用。 本文将就流量测量仪表的分类，应用现状和发展趋势做一些介绍和分析，供炼化工厂流量仪表的选用参考。 一流量测量仪表的分类 流量测量仪表有多种分类方法，例如，按测量原理分类：有电磁流量计、节流流量计、涡轮流量计、超声流量计等；按仪表功能分类：有流量计量表、流量传感器、流量变送器、流量开关等；按结构类型分类：有满管式流量计、插入式流量计等；按测量量分类：有体积流量计、质量流量计等；按仪表的环境适应性分类：有普通型流量计、防爆型流量计、潜水型流量计等等。 最基本的分类是按测量原理分类。流量测量仪表按测量原理分类可分为： 1）节流型流量计（差压式流量计）：标准孔板、标准喷嘴、及其它派生的孔板和喷嘴：圆缺孔板、1/4圆喷嘴、文丘利喷嘴、均速管流量计（差压）、楔型流量计等等； 2）容积式流量计：齿轮流量计、旋转活塞流量计、刮板流量计、体积管流量计等等； 3）电磁流量计：种类繁多的常规电磁流量计、插入式电磁流量计、不满管电磁流量计等等； 4）转子（浮子）流量计：玻璃转子流量计、电远传金属管转子流量计等； 5）超声流量计：按原理细分又可分为渡越时间差超声流量计和多普勒超声流量计； 6）涡轮流量计； 7）流体振荡型流量计：涡街流量计、旋进流量计、（振荡）射流流量计； 8）热式流量计； 9）直接质量流量计：哥氏力质量流量计、径流横动量式质量流量计； 10）相关流量计：流动相关流量计、热相关流量计等等； 11）激光流量计：很少作为工业现场仪表使用。
流量测量技术综述 摘要：本文说明了流量测量技术在工业生产中的重要性，写出了流量测量方法的分类及相关概念。分析流量测量技术的发展现状及趋势，对四种常用流量计的机构及原理进行研究。介绍了流量测量技术在电厂中的应用，并写出了流量计的选型需要考虑因素。对流量测量技术进行综述。 关键字：流量测量流量计原理选型趋势 1 引言 流量测量是工业过程测量中的一个重要参数。在工业生产中承担着两类重要任务：其一为流体物资贸易核算储运管理和污水废气排放控制的总量计量；其二为流程工业提高产品质量和生产效率，降低成本以及水利工程和环境保护等作必要的流量检测和控制。 流量测量涉及广泛的应用领域。过程测量、能源计量、环境保护、交通运输等高耗能领域对流量测量的需求急速增长，为流量测量技术提出了新的要求。不仅要求流量测量仪表耐高温高压，而且能自动补偿参数变化对测量精度的影响，从节约能源、成本核算、贸易往来及医药卫生等方面的特殊要求考虑，要求流量测量精度高、压损小、可靠性高。新技术、新器件、新材料和新工艺及新软件的开发应用，使得流量计的测量准确度越来越高，流量的测量范围越来越广。同时流量计对测量介质的要求在降低，适用范围也越来越宽，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。 2 流量的测量 2.1 流量测量的概念及方法分类 介质在单位时间内通过给定的通道或管道横截面的量叫做通过该截面的流量。流量的读数可以是质量单位或容积单位。流量也是总量除以时间的商。反之，总量可以看作流量与时间的积。流量与总量都是物理量，彼此通过时间相联系。 流量测量方法大致可以归纳为以下四种：利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号来反映流量的差压式流量测量法，用这种方法制成的仪表如转子流量计、靶式流量计、弯管流量计等；通过直接测量流体流速来得出流量的速度式流量测量法，用这种方法制成的仪表如涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等；利用标准小容积来连续测量流量的容积式测量，用这种方法制成的仪表如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计等；以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法，用这种方法制成的仪表如热式质量流量计、科氏质量流量计、冲量式质量流量计等。 2.2 国内外新成果举例 2007年清华大学高晋元教授发表《参数估计法测量两相流流速》一文，提出运用模型参数估计可直接辨识随机流动噪声的渡越时间，能起到在时域对传感器信号进行预滤波的作用，推动了我国在相关流量测量技术上的进步。
流量计的测量原理和分类 作者：国电中自文章来源：本站原创点击数：870 更新时间： 2008-5-19 15:02:08 流量测量的原理和分类 1.流量测量原理可分为哪几类？ 答：流量测量按照测量原理可分为以下几类： ⑴差压式流量计。包括电容式变送器、力平衡式变送器、压敏电阻式变送器、双波纹管式变送器。 ⑵椭圆齿轮流量计。 ⑶漩涡流量计。 ⑷超声波流量计。 ⑸靶式流量计。 ⑹电磁流量计。 ⑺涡轮流量计。 ⑻均速管流量计。（阿纽巴流量计） 2.电容式流量变送器的工作原理是什么？（其代表为1151型、罗斯蒙特的3051型） 答：电容式变送器的敏感元件为电容，当有差压输入时，连在膜片上的电容与膜片一起产生微小位移，改变了电容的电容量。通过检测电路和转换放大电路，转换成二线制输出的4～20mA直流信号。
3.力平衡式流量变送器的工作原理是什么？ 答：被测差压通过弹性敏感元件转换成作用力，使平衡杠杆产生偏转，杠杆的偏转由检测放大器转换成4～20mA的直流电流输出，电流输入处于永久磁场内的反馈动圈中，使之产生与作用力相平衡的电磁反馈力，当作用力与反馈力达到平衡时，杠杆系统就停止偏转，此时的电流即为变送器输出电流，它与被测流量成正比。 4.压敏电阻式流量变送器的工作原理是什么？（其代表为ST-3000智能变送器） 答：当被测差压作用到传感器上，其阻值即发生变化。阻值变化通过电桥转换成电信号，再经过模/数（A/D）变换器送入微处理器。同时，环境温度和静压通过另外两个辅助传感器转换为电信号，再经模/数（A/D）变换器送入微处理器。经微处理器运算处理后送至（D /A）变换器输出4～20mA的DC模拟信号或4～20mA的DC数字信号。 5.双波纹管流量计的工作原理是什么？ 答：双波纹管流量计是根据差压与位移成正比的原理工作的，当正负压室产生差压后，处于正压室中的波纹管被压缩，填充工作液通过阻尼环与中心基座之间的环隙和阻尼旁路流向处于负压室中的波纹管，从而破坏了系统平衡。连接轴按水平方向从左向右移动，使量程弹簧产生相应的拉伸，直到量程弹簧的变形力与差压值所产生的测量力平衡为止。此时，系统在新的位置上达到平衡，由连接轴产生的位移量，通过扭力管转换成输出转角，因其转角与差压成正比，故可用转角大小表示差压高低，用特定刻度盘就可以显示其流量。
孔板流量计测饱和蒸汽时积算仪参数如何设置 孔板流量计是将标准孔板与多参量差压变送器(或差压变送器、温度变送器及压力变送器)配套组成的高量程比差压流量装置，可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量。广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。孔板流量计被广泛适用于煤炭、化工、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。 孔板流量计接上信号线、电源线；开启进口、出口阀门，进出口阀门开度要一致；打开不锈钢三阀组平衡阀，缓慢开启孔板高低压端的阀门，待流体通过流量计后关闭不锈钢三阀组平衡阀即可。 流量积算仪可对各种液体、蒸汽、天然气、一般气体等流量参数进行测量显示、累积计算、报警控制、变送输出、数据采集及通讯。 饱和蒸汽：当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。由于孔板流量计测饱和蒸汽时积算仪参数如何设置 蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间蒸汽分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸汽分子的密度不再增大，此时的状态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为饱和液体，其对应的蒸汽是饱和蒸汽，但最初只是湿饱和蒸汽，待蒸汽中的水分完全蒸发后才是干饱和蒸汽。 孔板流量计测饱和蒸汽时积算仪参数如何设置？孔板测饱和蒸汽，温度和压力补偿密度，要求瞬时流量和压力自动循环显示，输出4～20mA.，供需双方商定用户汽量在流量低于1t/h 时按1t/h计量，流量高于40t/h时多出部分按1.5倍计量，在不用蒸汽时不计量。用户需提供的参数举例说明如下： 差压变送器(4～20mA.) 量程为60kPa 压力变送器(4～20mA.) 量程为2MPa 工作压力为1.3MPa(表压) 温度变送器(4～20mA.) 量程为300℃工作温度为195.04℃ 工作密度为7.1062 kg/m3 最大流量为50t/h 1、流量系数K计算： 如已有设计数据则无需计算，否则按如下公式计算：F=K×(dP×ρ)1/2，
蒸汽流量计量温度、压力补偿的数学模型 4.1 热蒸汽计量的补偿 在蒸汽的计量上，密度虽然也是温度、压力的函数，但不再遵循理想气体状态方程，且在不同压力、温度区间，函数关系不同，很难用一个简单的函数关系式表示，因此着重论述一下常用水蒸气密度的确定方法 4.1.1. 密度的确定： 工程上应用的水蒸气大多处于刚刚脱离液态或离液态较近，它的性质与理想气体大不相同，应视为实际气体。水蒸气的物理性质较理想气体要复杂的多，故不能用简单的数学式加以描述；所以，在以往的工程计算中，凡涉及水蒸气的状态参数数值，大都从水蒸气表中查出。把水蒸汽状态参数表装入仪表内存中，数据量很大。 随着电子技术的发展，计算机（或单片机）已广泛应用于流量测量仪表中，其存储能力、快速计算能力为准确、快速的确定水蒸气的密度提供了有力的手段。 现在介绍在二次仪表中常用的水蒸气密度的确定方法。 4.1.1.1. 查表法：把水蒸气密度表装入计算机中，根据工况的温度、压力，从表中查出相应的密度值。 4.1.1.2. 计算法： ◆自己拟合公式（或者出版物给出的公式） ◆乌卡诺维奇公式 ◆ IFC1967公式 而目前，我们在用的拟合公式为： (1) 式中： t－温度，℃； P－表压，Mpa； 蒸汽实际工况条件为： 工作压力变化范围：0.1～1.1MPa 672
工作温度变化范围：160～410℃ 取特殊点对公式（1）验证 1) p=0.2 MPa、t=160℃ 查表得ρ＝1.01626kg/m3 2) p=0.5Mpa、t=200℃ 查表得ρ＝2.35294kg/m3 3) p=0.8 MPa、t=250℃ 查表得ρ＝3.41064kg/m3 4) p=1.1 MPa、t=400℃ 查表得ρ＝3.59454kg/m3 通过以上计算，我们目前采用的密度补偿公式的计算误差太大，不能满足计量仪表的要求。如果在计算过程中将温度单位按热力学温度K来计算，就无从谈起其精度了。我部的能源计量绝大部分已进入微机网络，因此，理想的是采用“IFC1967公式”(见附录)。 4.1.2. 比较 查表法：根据“IFC1967公式”制定的数表，考虑了各个不同区域的特性，它是最完整的、最全面的。但它数据量大，占了大量的空间，应用数表要首先判断是饱和蒸汽还是过热 673
蒸汽测量选什么流量计？蒸汽在工业生产中应用广泛，是通过锅炉将水加热变为蒸汽，取的蒸汽需要水和燃烧油，煤，电，气等燃料，一方面企业需要对产生蒸汽，消耗蒸汽量以及消耗燃料进行考核，另一方面购买蒸汽方需要知道他们买多少蒸汽用掉多少蒸汽来考核生产成本。可以测量蒸汽的流量仪表主要有孔板，涡街，弯管，涡街在测量准确度优于孔板，在体格上优于孔板和弯管，所以一般都会选涡街流量计作为计量仪表。 下面我们先来介绍一下蒸汽种类，蒸汽的分类为：饱和蒸汽，过热蒸汽。什么是饱和蒸汽：当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间蒸汽分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸汽分子的密度不再增大，此时的状态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为饱和液体，其蒸汽称为干饱和蒸汽（也称饱和蒸汽）。什么是过热蒸汽：如果把饱和蒸汽继续进行加热，其温度将会升高，并超过该压力下的饱和温度。这种超过饱和温度的蒸汽就称为过热蒸汽。 蒸汽测量为什么选涡街流量计？首先我们先来介绍一下涡街流量计优点:(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
蒸汽流量测量的常用方法 提 要：叙述目前蒸汽流量测量中使用最广泛的差压式流量计和涡街流量计工作原理及应用，并对标准节流装置差压式流量 计存在的范围度较窄的缺陷进行分析，介绍一体化双量程差压流量计和线性孔板差压流量计工作原理、特点和现场使用。重点强调C 在线补偿、1ε在线校正和防止差压信号传递失真的意义。 关键词：蒸汽 流量测量 差压式流量计 双量程流量计 线性孔板 涡街流量计 蒸汽是工业生产和采暖制冷各行各业使用最为广泛的载热工质，是重要的二次能源，蒸汽流量的测量量大面广，对加强管理、公平贸易、节约能源、提高经济效益等方面都有重要意义。蒸汽流量测量方法如果按工作原理细分，可分为直接式质量流量计和推导式（也称间接式）质量流量计两大类。前者直接检测与质量流量成函数关系的变量求得质量流量；后者用体积流量计和其他变量测量仪表，或两种不同测量原理流量计组合成的仪表，经计算求得质量流量。 现在人们广泛使用的蒸汽质量流量计绝大多数仍为推导式。其中,以节流式差压流量计和涡街流量计为核心组成的蒸汽质量流量计是主流，这两种方法有各自的优点和缺点，而且具有良好的互补性。在差压式流量计中，线性孔板以其范围度广，稳定性好的优势占有一定市场份额。双量程差压流量计也因其简单、便宜，范围度得以扩展而得到推广。除此之外，科氏力质量流量计、均速管流量计、超声流量计等在蒸汽流量测量中也有应用。 1 用标准节流装置差压流量计测量蒸汽质量流量 节流式差压流量计的一般表达式为[1] （1） 式中 q m ── 质量流量，kg / s ； C ── 流出系数； β ── 直径比，β= d / D ； D ── 管道内径，m ； ε1 ── 节流件正端取压口平面上的可膨胀性系数； d ── 工作条件下节流件的开孔直径，m ； Δp ── 差压，P a ； ρ1 ── 节流件正端取压口平面上的流体密度，kg / m 3。 在式（1）中，β和d 为常数，因此式可简化为 （2） 从式（2）可清楚看出，仪表示值同ρ1密切相关。而蒸汽工况（温度t ，压力p ）的变化，必然使ρ1产生相应的变化。因此，差压式流量计在对差压进行测量的同时，必须对蒸汽密度进行直接或间接的测量。 在实际应用系统中，常用测量点附近的流体温度、压力，经查表和计算后求得相应的密度，再经演算求得瞬时质量流量，通常称作温度、压力补偿。由于水蒸气的性质和特点，在过热状态和饱和状态时可有不同的补偿方法。 （1）过热蒸汽质量流量测量 当流体为过热蒸汽时，ρ1取决于流体压力p 1和流体温度t 1。图1所示为测量系统图。 （2） 饱和蒸汽质量流量测量 12 14241ρπεβ??????=p d C q m p kC q m ??=11ρε
简述各种流量计原理及特点（1） 1. 简述 目前工程实际中，流量测量方法及流量仪表的种类繁多，至今为止，可供工业用的流量仪表种类多达数十余种。在流量仪表的家族中，每种产品都有它特定的适用性及使用局限性。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。 本文简要介绍目前最常用流量计分类法，主要有：差压式流量计、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等分别简述各种流量计的原理及特点。 2. 差压式流量计 差压式流量计是通过安装于是工业管道中流量检测元件产生的差压，将已知流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计差压式流量计算流量计。 差压式流量计由一次检测件及二次仪表（差压转换器或变送器和流量显示仪表）组成。以检测件形式划分差压式流量计分类，有孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。二次仪表为各种机械、电子、机电一体式差压式流量计、差压变送器及流量显示仪表。差压式流量仪表是流量仪表大家族中应用最广泛的一中流量仪表，目前国内外已系列化、通用化、标准化，差压式流量计既可单独测量流量参数，也可测量其它参数（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、水利阻力、动压头式、动压头增益及射流式、以及离心式等几大类。 检测件有标准化型式或非标准两大类。标准型检测元件是以标准文件设计、制造、安装和使用，无需经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。而非标型检测元件一般尚未列入国际标准中检测元件。差压式流量计也是应用最广泛的一种流量仪表，在各种流量计使用量中占据首位。 主要优点是：(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，至今尚无任何一流量计可与之比拟；(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。 主要缺点是：(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）。
目录 引 言 .................................................................. 1 第一章 节流式流量测量原理及系统总体设计 .. (2) 1.1 节流件测量原理 ................................................. 2 1.2 系统总体设计 ................................................... 2 第二章 标准节流件差压计及取压装置 .. (4) 2.1 标准节流件 ..................................................... 4 2.2 差压计 ......................................................... 5 2.3 取压装置 ...................................... 错误！未定义书签。 第三章 关键参数计算及检验计算 (7) 3.1已知条件 ........................................................ 7 3.2 准备计算 . (7) 3.2.1 求介质密度1 ρ、介质动力粘度及η管道材料膨胀系数D λ (7) 3.2.3 计算正常流量Re Dch 和最小流量下的雷诺数Re DMIN (8) 3.2.4 确定差压计类型及量程范围 ................ 错误！未定义书签。 第四章 重要参数的计算及校验 (8) 4.1 确定β值及节流件开孔直径 (8) 4.1.1 常用流量下的差压值ch P ? ................................... 8 4.1.2 迭代计算β值和d 值 (9) 4.1.3 迭代计算 ................................................. 9 4.2 确定压损 ...................................................... 11 4.3 确定节流件的开孔直径20d ....................................... 12 4.4 确定直管段长度对管道粗糙度的要求: ............................. 12 4.5 标准节流装置流量结果不确定度 .................................. 12 第五章 系统的安装及使用说明 . (14) 5.1流量装置和差压计的安装连接系统图 ............................... 14 5.2 元件的安装 .................................................... 14 5.3 使用说明 ...................................................... 14 结 论 ................................................................ 15 参考文献 .. (16)
流量测量原理和分类
流量测量的原理和分类 作者：国电中自文章来源：本站原创点击数：870 更新时间： 2008-5-19 15:02:08 流量测量的原理和分类 1.流量测量原理可分为哪几类？ 答：流量测量按照测量原理可分为以下几类： ⑴差压式流量计。包括电容式变送器、力平衡式变送器、压敏电阻式变送器、双波纹管式变送器。 ⑵椭圆齿轮流量计。 ⑶漩涡流量计。 ⑷超声波流量计。 ⑸靶式流量计。 ⑹电磁流量计。 ⑺涡轮流量计。 ⑻均速管流量计。（阿纽巴流量计） 2.电容式流量变送器的工作原理是什么？（其代表为1151型、罗斯蒙特的3051型） 答：电容式变送器的敏感元件为电容，当有差压输入时，连在膜片上的电容与膜片一起产生微小位移，改变了电容的电容量。通过检测电路和转换放大电路，转换成二线制输出的4～20mA直流信号。
3.力平衡式流量变送器的工作原理是什么？ 答：被测差压通过弹性敏感元件转换成作用力，使平衡杠杆产生偏转，杠杆的偏转由检测放大器转换成4～20mA的直流电流输出，电流输入处于永久磁场内的反馈动圈中，使之产生与作用力相平衡的电磁反馈力，当作用力与反馈力达到平衡时，杠杆系统就停止偏转，此时的电流即为变送器输出电流，它与被测流量成正比。 4.压敏电阻式流量变送器的工作原理是什么？（其代表为ST-3000智能变送器） 答：当被测差压作用到传感器上，其阻值即发生变化。阻值变化通过电桥转换成电信号，再经过模/数（A/D）变换器送入微处理器。同时，环境温度和静压通过另外两个辅助传感器转换为电信号，再经模/数（A/D）变换器送入微处理器。经微处理器运算处理后送至（D /A）变换器输出4～20mA的DC模拟信号或4～20mA的DC数字信号。 5.双波纹管流量计的工作原理是什么？ 答：双波纹管流量计是根据差压与位移成正比的原理工作的，当正负压室产生差压后，处于正压室中的波纹管被压缩，填充工作液通过阻尼环与中心基座之间的环隙和阻尼旁路流向处于负压室中的波纹管，从而破坏了系统平衡。连接轴按水平方向从左向右移动，使量程弹簧产生相应的拉伸，直到量程弹簧的变形力与差压值所产生的测量力平衡为止。此时，系统在新的位置上达到平衡，由连接轴产生的位移量，通过扭力管转换成输出转角，因其转角与差压成正比，故可用转角大小表示差压高低，用特定刻度盘就可以显示其流量。
专业综合课程设计 课题：流量计检测装置设计 学院：城南学院 班级：机电0701班 指导老师：陈书涵 学号：2007 学生:邹娟 一检测系统背景介绍 流量计广泛应用于工业生产和人民生活当中，但大都存在体积大、精度低、价格贵等缺点．本文设计的电子巴(靶式)智能流量计，于六十年代开始应用于工业流量测量，主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量，先后经历了气动表和电动表两大发展阶段，SBL系列智能靶式流量计是在原有应变片式靶式流量计测量原理的基础上，采用了最新型电容力传感器作为测量和敏感传递元件，同时利用了现代数字智能处理技术而研制的一种新式流量计量仪 表。其主要由测量管、受力元件(靶片)、感应元件(电容式力传感器，压力传感器，温度传感器)、传递部件、微控制器及其显示和输出部分组成．由于采用了压力工作温度补偿，大大提高了测量精度。
二检测系统设计方案 本作品是一款基于C8051F系列单片机为核心的流量计，给出了硬件组成和软件设计．设计以C8051F单片机为控制模块，选用电子靶式流量传感器，信号调理电路、通信电路、LCD显示等电路．在软件上进行了压力和温度补偿．设计的流量计精度高，抗干扰能力强，使用方便． 三检测系统硬件结构 系统的硬件电路以C8051F206单片机为控制核心，主要有信号的输入通道、微控制器及外围电路、红外通信接口和RS一485通信接口和人机交互界面等部分组成，如图1所示． 图1 以C8051F206单片机为核心的硬件框图 ① C8051F206的A／D转换模块 C8051F206的A／D转换模块是利用C8051F206的片内12位分 辨率的ADC转换模块和可编程增益放大器．当工作在100ksps 的最大采样速率时，提供真正的12位精度和±2 L SB的模数
流量测量仪表的发展史 山东和远智能科技股份有限公司网销部 流量是工业自动化领域经常需要检测的重要参数之一，流量测量仪表在各种检测仪表中占有很大的比重。流量测量仪表，又称流量计，是过程自动化仪表与装置中的几大类仪表之一，它被广泛应用于冶金、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。 最早的流量计出现于古代的水利工程和城市供水系统中。古罗马时代人们使用孔板测量居民的饮用水水量，这便是最早的孔板流量计雏形。而早在公元前1000年左右，古埃及人便使用堰法测量尼罗河的流量。到了17世纪，托里拆并奠定了差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。自此以后，18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成，如皮托管、文丘里管、容积、涡轮以及靶式流量计等等。 进入20世纪，由于过程工业、能量计算、城市公用事业等对流量测量的需求急剧增长，促使流量仪表迅速发展。原有的测量原理逐渐成熟，各种类型的流量计都有了自己稳定可靠的产品。在这种情况下，人们开始探索新的测量原理。自1910年起，美国开始研制测量明沟中水流量的槽式流量计。1922年，帕歇尔将原文丘里水槽改革为帕歇尔水槽。1911"-'1912年，美籍匈牙利人卡门提出卡门涡街的新理论；30年代，又出现了探讨用声波测量液体和气体的流速的方
法，由于经济生产落后，直到二十世纪50年代，工业中使用的主要流量计也只有孔板、皮托管、浮子流量计三种。二十世纪60年代以后，测量仪表开始向精密化、小型化等方向发展。 随着集成电路技术、现在微电子技术和计算机技术的飞跃发展，具有锁相环路技术的超声波流量计也得到了普遍应用。激光多普勒流速计应用微型计算机后，也可处理较为复杂的信号。近30年来，先后研制出并投入使用的流量计有速度式流量计、容积流量计、动量式流量计、电磁流量计、超声波流量计等几十种新型流量计。目前国外投入使用的流量计有100多种，国内定型投产的也有近50种。随着工业生产的自动化、管道化的发展，流量仪表在整个仪表生产中所占比重越来越大. 在生产和生活方面的重要作用，使流量测量技术的研究受到越来越多的重视。
蒸汽流量计使用条件及典型安装 安装使用流量计时，确保流量计的精度和寿命，必须按照安装说明书中规定的各项条款使用。 1.流量计必须安装在水平管道上，蒸汽流量计进口前要有>10D的直管段，出口后要有>5D 的直管段，管道内径与流量计的公称直径相同。 2.当实际管道直径与流量计的公称直径不一致时，除在流量计进、出口安装所要求的直管段外，应安装喇叭管，进行过渡连接。 3.蒸汽流量计安装时，必须使指示器处于管道的下方，使流量计千锤轴线与地面垂直度<±5°,否则影响测量精度。 4.流量计必须安装在疏水器的下方，以排除液相水。 5.为了便于读数，可取下指示器与阻尼器连接的2个螺栓，将指示器转90°或180°，置表盘容易读数的位置。 6.在流量计进口测量直管段上，须安装压力表以检测流经管道的蒸汽工作压力。 7.记数指示表头在流量计的下部，同蒸汽管道保持垂直。 8.在流量计的入口处加装蒸汽过滤器，管道上应安装一块压力表，以指示流量计前蒸汽压力：如测过热蒸汽，还需在进口处安装温度计。9.当蒸汽管道内径与流量计公称直径不符时，只要流量计的流量范围可以满足需要，可在保证流量计前后直管段条件下装渐缩（扩）管。 10.通烝汽时，应缓慢打开流量计前后管道阀门，以免瞬时流量过大，损坏流量计，当指针不停地旋转时，说明流量计已正常运转，同时检查一下工作压力和压力标尺，是否一致 12.如一致，即可投入使用。可通过计时计算出瞬时流量，以便检查选用的 蒸汽流量计的选型标准和技术资料 随着情况的变化，蒸汽流量计的过热蒸汽经常会转变成为饱和蒸汽，形成汽液两相流介质。对于相流经常变化的蒸汽，使用目前流量仪表流量，肯定会存在测不准的问题。这个问题的解决方法是保持蒸汽的过热度，尽量减少蒸汽的含水量，蒸汽流量计采用卡门涡街原理制造，具有测量精度高、量程宽、功耗低、安装方便、免现场调试等优点，是目前比较理想的蒸汽计量仪表。 1.蒸汽流量计的安装条件是肯定安装在水平的管道上.而且流量计的指示器必须处于管道的下方,这样就要求管道不能紧贴地面必须为流量计的指示器的安装留有空间. 2.蒸汽流量计的垂直度与地面的铅垂轴线要小于8度,否则容易影响测量精密度,流量计蒸汽进口前要有超过8d的直管段,出口后最好要有超过2d的直管段. 3.管道的内径应与流量计的公称直径相同,当确切使用的流量计与管道直径的公称不一致时,除了在蒸汽流量计的进出口前后安装所需的前后直管段外,可根据实际管道直径加装
《传感器技术及应用》课程设计说明书 课设题目流量检测系统班级 姓名 学号 指导教师 时间
摘要 流量是三大工业过程控制量之一，流量计量直接关系到国家利益和国计民生。电磁流量计因测量时不受被测介质的温度、粘度、密度等影响，应用领域非常广泛。因此，设计一个流量检测系统。 设计的流量检测系统以AT89C51单片机为核心，管道流量的检查采用电磁流量计，电磁流量计输入4～20mA的电流信号，通过I/A转为0～5V的电压信号，经AD转换送与单片机转换为流量数据，在液晶屏幕LCD1602中显示。 该流量检测系统可检测小口径管道流量,因不受流体材料的限制，常应用于食品工业。 关键词：电磁流量计，AT89C51单片机
目录 一、绪论 1.1课题开发的背景和现状 1.2课题开发的目的和意义 1.3课题技术性能指标 二、流量计种类选择方案 三、系统总体方案设计 四、主要器件的方案选择 4.1、HR-LDG系列电磁流量传感器 4.2、单片机的方案选择 五、模块电路的设计 5.1、MCU主控电路 5.2、LCD1602液晶显示电路 5.3、电流/电压转换电路 5.4、A/D转换电路 5.5、电源模块 六、电磁流量计安装时注意事项 七、系统软件开发流程及代码分析 八、设计总结 九、参考文献 附录 1、总电路图 2、元器件清单
一、绪论 1.1课题开发的背景和现状 工业生产中过程控制是流量测量和仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测与控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。 例如：在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量收起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中流量蠩涉及到的结算金额数字巨大，对测量和控制准确度和可靠性要求特别训。此外，在环境保护领域，流量测量仪表也分演着重要角色。人们为了控制大气的污染，必须对污染大气的烟气以及其分温室气体排放进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测理对象。同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验，流量计在现代家业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也有广泛的应用。 1.2课题开发的目的和意义 在现代工业生产过程自动化中，流量是重要的过程参数之一。流量是衡量设备的效率和经济性的重要指标；流量是生产操作和控制的依据，因为在大多数工业生产中，常用测量和控制流量来确定物料的配比与耗量，实现生产过程自动化和最优控制。同时为了进行经济核算，也必须知道如一个班组流过的介质总量。所以，流量的测量与控制是实现工业生产过程自动化的一项重要任务。 例如：由于石油是重要的能源，无论上从节约能源的角度，还是从经济性角度来看,对于流量的精确控制都是十分必要的，所产生的经济效益也是十分明显的。在自来水的监测与流量控制中，应用高精度的流量计量与控制仪表也是必须的，所带来的经济效益是十分巨大且显而易见的。 开展石油化工过程流程模拟、先进控制与过程优化技术的研究与应用具有十分重要的现实意义，是当前国内外石油化工界广泛关注的一个话题。自动化技术可以提高计量准确度、数据可靠性和及时性，为优化生产运行、核算经济效益、
能源计量及流量测量仪表应用技术 纪纲 上海同欣自动化仪表有限公司
提纲 一.几种典型流体的流量测量 二.热量和冷量计量 三.流量批量控制系统 四.流动脉动影响和流量测量准确度的现场验证 五.典型流量显示仪表的功能软件结构及检查校验 六.流量测量系统的误差生成及提高精确度的实用方法 七.流量仪表数字通讯和数据采集管理与监控系统 八.流量测量准确度的现场验证 九.变组份气体的流量测量 十.腐蚀性流体的流量测量
GB 17167-2006 老版为GB/T 17167-1997企业能源计量器具配备和管理导则 新版GB17167-2006用能单位能源计量器具配备和管理 通则 用能单位：企业、事业单位、行政机关、社会团体等。 能源计量器具：测量对象为一次能源、二次能源和载能工质的 计量器具 能源计量器具配备率：实际安装配备数量占理论需要量的百 分比 次级用能单位：用能单位下属的能源核算单位
能源计量的种类及范围 种类：本标准所称能源,指煤炭,原油,天然气,焦炭,煤气,热力,成品油,液化石油气,生物质能和其他直接或者 通过加工,转换而取得有用能的各种资源。 能源计量范围: a)输入用能单位,次级用能单位和用能设备的能源及载能工质; b)输出用能单位,次级用能单位和用能设备的能源及载能工质; c)用能单位,次级用能单位和用能设备使用(消耗)的能源及载能 工质; d)用能单位,次级用能单位和用能设备自产的能源及载能工质; e)用能单位,次级用能单位和用能设备可回收利用的余能资源。
配备要求 能源计量器具配备率按下式计算: 式中: R p ——能源计量器具配备率，%； N s ——能源计量器具实际的安装配备数量；N L ——能源计量器具理论需要量。 % 100?=l s p N N R
蒸汽流量测量的准确性分析 发表时间:2009-8-19 作者：李忠良 摘要：简要介绍了蒸汽流量测量的方法，分析了引起测量误差较大的原因。针对蒸汽流量的实际情况，提出了提高流量测量准确性的方法和措施，以及正确选用蒸汽流量刚量仪表应注意的事项，可供流量测量工作借鉴。 1 过热蒸汽流量测量的不确定性 过热蒸汽是由饱和蒸汽加热升温获得。过热蒸汽的温度与压力是两个独立参数，其它状态参数由这两个参数决定。过热蒸汽在经过输送后，随着工况（如温度、压力）的变化，特别是在过热度不高的情况下，因为热量损失温度降低而使其从过热状态进入饱和或过饱和状态，转变成为饱和蒸汽或带有水滴的过饱和蒸汽。饱和蒸汽突然大幅度减压，一部分液滴在绝热膨胀时也会转变成为过热蒸汽，这样就形成汽液两相流介质，一般流量计都不能准确检测两相流体的流量，从而产生流量测量误差。 2 饱和蒸汽流量测量的不确定性 饱和蒸汽的温度与压力之间一一对应，二者之间只有一个独立参数。饱和蒸汽容易凝结，在传输过程中如有热量损失，蒸汽中便有液滴或液雾形成，并导致温度与压力的降低。含有液滴或液雾的蒸汽称为湿蒸汽。严格来说，饱和蒸汽或多或少都含有液滴或液雾，所以不同状态下不能用同一气体状态方程式来描述。饱和蒸汽中液滴或液雾的含量反映了蒸汽的质量，一般用干度这一参数来表示。蒸汽的干度是指单位体积饱和蒸汽中干蒸汽所占的百分数。 准确计量饱和蒸汽流量较困难，一般流量计都不能准确检测两相流体的流量，蒸汽压力波动将引起蒸汽比体积的变化，流量测量值会产生附加误差。所以，在饱和蒸汽测量中，必须设法保持测量点处蒸汽断度稳定，必要时还应采取补偿措施。 3 测量误差分析 目前使用流量仪表测量蒸汽流量，测量介质都是指单相流的过热蒸汽或饱和蒸汽。对于相流经常变化的蒸汽，会存在测量不准确的问题。对此，需保持蒸汽的过热度，尽量减少蒸汽的含水量，例如加强蒸汽管道的保温措施，减少蒸汽的压力损失等，以提高测量的准确度。然而，这些方法并不能彻底解决蒸汽流量测量准确的问题，解决这一问题的根本办法是开发一种可测两相流动介质的流量仪表。 用于检测气体流量的流量计种类很多，以速度式和比体积流量计应用最普遍，它们的共同特点是可测定气体的比体积流量，而比体积流量Gv又是状态的函数，工作状态下气体的比体积流量并不能确切的反映实际流量。对此，工程上一般都以标准状态比体积流值或质量流量表示。采用刻度气体流量计时，选定气体正常温度、压力为设计条件，将设计状态下的比体积流量折算为标准比体积流量或质量流量，其折算系数中含有气体比体积的因素，当气体的工作状态偏离设汁状态，比体积流量测量值将产生误差。此外，气体的禅分、含量或温度的变化，都对流量测量产生影响。所以，蒸汽流量的测量更需要采取补偿措施，并且因蒸汽的状态变化补偿因素也比较复杂。 过热蒸汽的比体积由蒸汽的温度、压力两个参数决定，而且在不同的参数范围内，比体积的表达形式也不相同，无法用同一通式表示，所以不能获得统一的比体积计算公式，只能个别推导求得温度、压力补偿公体。在温度、压力波动范围较大的场合，除进行温度、压力补偿外，还需要考虑对过热蒸汽体积膨胀系数ε的补偿。