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第５７卷 第１期２０２１年１月石 油 化 工 自 动 化ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＩＮＰＥＴＲＯ ＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹＶｏｌ．５７，Ｎｏ．１Ｊａｎ，２０２１稿件收到日期：２０２０１０１３，修改稿收到日期：２０２０１１１７。
作者简介：徐伟清（１９６３—），男，１９８５年毕业于浙江大学生产过程自动化专业，现就职于中石化南京工程有限公司，主要从事石油化工自控工程专业管理以及总承包项目的管理工作。
高纯气体流量测量中的仪表选型徐伟清（中石化南京工程有限公司，江苏南京２１１１００）摘要：高纯气体具有组分稳定，无尘、无水滴、无油污的特点，为流量测量和流量计的稳定运行创造了良好的条件。
通过对比差压式流量计和热式质量流量计的工作原理及在高纯气体实际测量中的应用，介绍了选用两种流量计的条件，分析了差压式流量计和热式质量流量计在实际测量中存在的误差原因，并给出了相应解决方案。
关键词：高纯气体；流量测量；双量程差压流量计；过程控制；贸易交接计量；热式质量流量计中图分类号：ＴＨ８１４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００７７３２４（２０２１）０１００６９０４犐狀狊狋狉狌犿犲狀狋犜狔狆犲犛犲犾犲犮狋犻狅狀犳狅狉犎犻犵犺犘狌狉犻狋狔犌犪狊犉犾狅狑犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋ＸｕＷｅｉｑｉｎｇ（ＳｉｎｏｐｅｃＮａｎｊｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１１１００，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋狊：Ｔｈｅｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙｇａｓｉｓｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｔａｂｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｎｏｄｕｓｔ，ｎｏｗａｔｅｒ ｄｒｏｐａｎｄｎｏｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｉｔｃｒｅａｔｅｓｇｏｏｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｏｒｆｌｏｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｓｔａｂｌｅｒｕｎｎｉｎｇｆｏｒｆｌｏｗｍｅｔｅｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｏｗｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｅｒｍａｌｍａｓｓｆｌｏｗｍｅｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｒａｃｔｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙｇａｓ，ｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｆｌｏｗｍｅｔｅｒａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｏｗｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｅｒｍａｌｍａｓｓｆｌｏｗｍｅｔｅｒｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｒｅｌｅｖａｎｔｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｉｇｈｐｕｒｉｔｙｇａｓ；ｆｌｏｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｄｕａｌｒａｎｇｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｏｗｍｅｔｅｒ；ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ；ｃｕｓｔｏｄｙｔｒａｎｓｆｅｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｔｈｅｒｍａｌｍａｓｓｆｌｏｗｍｅｔｅｒ 高纯气体在各行各业和工业生产都有广泛的用途，它通常由空气分离工艺制取，气态高纯气体经管道或钢瓶集装格输送给用户，液态产品用槽车运输给用户。
VF100型涡街流量计使用说明VF100型涡街流量计是根据卡门涡街原理制造用于测量封闭管道中液体、气体、蒸汽流量的精密仪表，由于检测元件密封在检测体内，不接触被测介质，且内部无可动部件，无需进行现场维护，因此深受广大用户的推崇，被广泛应用于石油、化工、冶金制药、热电、造纸工业等行业的计量管理及过程控制。
一、产品特点及主要技术参数●结构简单，内部无可动部件●检测元件不接触被检测介质●性能稳定、使用寿命长●同一传感器可测液体、气体、蒸气●在规定的雷诺数内，仪表系数不受流体的温度、压力、粘度及成分变化的影响。
●该仪表适用于雷诺数范围：2X104-7X106(DN25-DNl00)4X104-7X106(DNl50--DN300●产品普通型可实现瞬时、累计显示●温度压力补偿型可自动计算显示标准流量和工况流量，温度和压力等参数●蒸汽温度压力补偿型可自己计算显示质量流量，温度、压力、密度等参数●工作压力：1.6～4.0MPa●介质温度：—40℃～+200(一体型) —40℃～+300(分离型)●供电电源：自供电3．6VDC；需要远传可外接DC24V实现流量变送输出●环境温度：-25℃～+60℃●相对湿度：5%～95%●大气压力：86～106KPa●被测流体种类：液体、气体、蒸汽●准确度：1级、1.5级●输出信号：模拟输出：(全隔离二线制4—20mA) 远传距离1000m脉冲输出：(全隔离三线制VH一3V) 远传距离500m485输出：(全隔离485输出modbus协议，可以和PLC、计算机组态软件直接连接，无需自己编写驱动，可带256个负载) 远传距离1200m无线输出：（全隔离无线输出modbus协议，可以和PLC、计算机组态软件直接连接，无需自己编写驱动，可带256个负载）远传距离4500m●防爆等级：ExdIIBT4二、工作原理当在流体中插入一个流动方向垂直的非流线型柱体(旋涡发生体)，在其下游侧会交替地产生二列内旋的旋涡列，称之为“卡门涡列”。
标准气体涡轮流量计计算公式标准气体涡轮流量计是一种流量测量仪表，广泛用于石油、化工、电力等工业领域。
它能够对气体在管道内的流速进行精确测量，可以用于流动状态下的压力、温度、流量等参数的测量。
下面介绍一下标准气体涡轮流量计计算公式。
1.流量计算公式标准气体涡轮流量计的流量计算公式为:Q=K×S×(n/60)其中，Q为气体流量，单位为m3/h；K为计量仪表仪器系数，无量纲；S为仪表干管截面积（设备公称通径），单位为m2；n为涡轮转速，单位为r/min。
根据公式可知，要计算出气体流量需要知道仪表的系数和干管截面积，以及涡轮转速。
其中，系数是由仪表制造商提供的，根据具体的仪表型号和参数设置相应的系数即可，干管截面积可以通过仪表的口径信息计算得出。
2.转速计算公式涡轮转速是标准气体涡轮流量计计算流量的重要参数之一。
涡轮转速的计算公式为:n=f×(Q/K)/S其中，n为涡轮转速，单位为r/min；f为涡轮系数（涡轮转一圈，传感器输出的脉冲数），无量纲。
该公式说明，要计算出涡轮转速，需要知道涡轮系数、流量计算公式中的系数和干管截面积。
因此，在使用标准气体涡轮流量计时，需要先确定涡轮系数、干管截面积和系数，然后通过上述公式计算出涡轮转速，并进一步计算出气体流量。
3.计算误差标准气体涡轮流量计的计算误差主要受到以下因素的影响:（1）气体性质:气体密度、粘度、压力、温度等参数不同，会导致流量计算误差；（2）仪表参数设置:流量计计量仪表系数和干管截面积参数设置不准确，会导致计算误差；（3）气体流动状态:在欧拉数较小的情况下，气体流动状态对流量计测量误差的影响较大。
因此，要减小标准气体涡轮流量计的计算误差，需要选择适合的气体流动状态、准确设置计量仪表系数和干管截面积参数，并根据流量计的精度要求进行巡检与校准。
标准气体涡轮流量计的计算公式和计算误差是使用该仪表进行气体流量测量的基础。
通过合理的参数设置和仪表校准，可以得到较高的测量精度，为生产过程提供精准的工艺控制依据。
JZL 型热式气体质量流量计选型指南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。
可应用于石油、化工、钢铁冶金、电力、轻工、医药、环保等工业部门的空气、氧气、氮气、氩气、氦气、烃类气体、天然气、煤气、烟道气的监测。
该产品可替代孔板，文丘里管，阿牛巴，涡街等流量计。
其特点是可靠性高，重复性好，压损小，无可动部件，量程比宽，响应速度快，测量精度高，无须温压补偿。
特别在大管径，低流速，流量范围变化大及特小流量测量方面具有明显优势。
鉴与以上特点，它也可以方便的作为流量开关使用。
对于密度值很小，雷诺数也较小的氢气流量测量，选用该表比选用孔板，涡轮，涡街流量计都更加优越。
它是一个非常合适的氢气流量计。
此外，我公司开发了可用于测量高炉煤气的流量传感器。
它克服了采用恒温差原理的热式气体质量流量计测量煤气流量时因煤气中含水、油和杂质而造成的很大的零点漂移，导致无法测量的弊端。
它也可以用于测量湿气体的质量流量，如矿井下送风，排风系统中的风量（速）的实时检测。
该流量计结构型式灵活多样，分插入式和管道式二种，非常适合不同用户的选用，尤其是插入式质量流量计使管径大、压力低的流量（速）测量变得简单易行。
工作原理热式气体质量流量计是利用热传导技术为基础，实现气体质量流量的测量。
流量计的测量探头带有两个铂电阻传感元件（见图1），它们被置于流体中，其中一个通过加热功率Ｐ，使其温度升至Ｔ1；另一个不加热，用于监测介质温度，设为Ｔ2。
于是两个传感元件之间产生温差△Ｔ=Ｔ1－Ｔ2。
在流量为零时，△Ｔ最大，随着质量流量Ｑ的增大，传感元件Ｔ1的热量被带走，Ｔ1下降，△Ｔ减小。
故上述加热功率Ｐ、温差△Ｔ与质量流量Ｑ之间将会产生一定的关系。
可用下式表示：Ｐ/△Ｔ＝Ｋ1＋Ｋ2Ｆ（Ｑ）Ｋ3 ·······（1 ）上式中Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3是与气体物理性质有关的常数。
从上式可看出通过测量加热功率Ｐ，温差△Ｔ的变化即可求得质量流量Ｑ。
燃气流量计量仪表的种类与选型摘要：20世纪由于能量计量、城市公用事业等对流量测量的需求急剧增长，促使仪表迅速发展。
常用的流量仪表种类有转子流量计、质量流量计、容积式流量计、速度式流量计、靶式流量计、明渠堰槽流量计等。
主要的燃气计量仪表有容积式流量计、速度式流量计和流体振动式流量计。
工业气体流量计发展历史较久，品种也较多，燃气经营企业要想取得合理的、良好的选型效果，必须对各种流量计分别从流体特性、流量计的性能、安装条件、投资费用、生产实际、标准设计六个重要方面综合考虑。
用户在选择时，不可能面面都照顾到，要权衡利弊。
不过，最后的抉择往往是在成本费用和仪表性能之间。
关键词：燃气计量；流量仪表；选型标准；选型原则一、燃气计量仪表的种类（一）燃气的计量方法燃气的计量主要是测出其体积流量，由于采用不同的测量原理和方法，燃气流量计（简称燃气表或煤气表）又有容积式流量计、速度式流量计和电磁流量计等几类。
燃气流量检测中有三种方法可供选择：体积流量测量、质量流量测量和能量流量测量。
上述三种测量方法可分为间接测量方式和直接测量方式。
国外根据上述三种方法制造的仪表不下数十种之多，然而每一种方法极其仪表都有它指定的使用对象和使用范围。
1、体积流量测量方法。
我国目前天然气工业中采用的最主要的测量方法为体积流量测量。
由于气体的可压缩性，它受温度、压力的变化影响，主要有以下两种测量仪表。
a、间接体积流量测量仪表。
这种类型的仪表是通过测量体积相关参量，再从它们之间的关系式计算出体积流量。
典型的流量仪表如孔板流量计，它具有结构简单、维修方便、成本低廉、寿命长及无需标定就能直接使用的特点；旋涡流量计具有口径大、耐压高、大流量无活动部件、寿命长、测量准确度高的特点；涡轮流量计则具有精度高、重量性好、量程宽、能作为标准仪表使用的特点；新近发展投入使用的超声波流量计最大的特点是无转动部件、无压损亏，具有量程宽的优点。
但是，这类仪表的不足之处主要是由于间接测量。
气体流量计的使用注意事项气体流量计是一种常用的仪表，广泛应用于医疗、化工、生物、制药、石油等行业。
它可以用来测量气体的流量、温度、压力和密度等参数，帮助我们实现对气体流动状态的准确掌控。
在使用过程中，为了确保测量结果的准确性和安全性，需要遵守一些使用注意事项。
一、安装前的准备在安装气体流量计之前，需要进行准备工作。
1.检查气体流量计的型号和规格，确保与实际工作要求相符合。
2.检查气体流量计的安装位置，要求其充分考虑流量计测量管道的直线长度、局部扩散、流速分布等参数。
3.确认气体流量计的安装方向，避免因为安装方向的问题导致测量结果出现误差。
4.检查测量管道是否干净，避免杂质、油脂等物质对气体流量计的影响。
5.确认气体流量计的气路是否通畅，避免由于气路堵塞等原因导致测量误差。
二、使用时的注意事项在使用气体流量计时，还需要注意以下几点。
1.避免使用不符合规定的气源压力，在允许范围内控制气源压力，以保证气体流量计的正常运行。
2.避免在气体流量计管道内发生过量挤压或冲击现象，对于粘度较大的气体应注意管道的有效长度，管道直径尽量匹配，气体流动速度应不大于10m/s。
3.避免气体流量计管道内温度过高或过低，以免影响测量结果，在确定安装实践时应考虑气体温度范围，避免因温度影响结果的准确性。
4.避免气体流量计受到强磁干扰，以防止对气体流量计的测量结果产生误差。
5.避免长时间在同一测量范围内使用气体流量计，以免因长期运行导致测量结果受到温度、气源压力等因素的影响。
三、维护保养及注意事项对于气体流量计的维护和保养，需要特别的注意。
1.清洁测量管道及传感器部分，保持传感器清洁，避免杂质、油脂等物质对传感器的影响，以维护传感器的灵敏度和稳定性。
2.定期进行校准，确保气体流量计的准确度符合指标要求。
3.时刻关注气体流量计的运行状态，特别是在安装初期，应定期记录气体流量计的运行参数，并进行对比分析，以确保其测量准确。
4.定期对气体流量计进行保养，可以更换零部件和材料，更换磨损的部件，并进行整体检查和维护，以确保气体流量计的运行稳定。
大管道气体流量检测仪表与校验高工毛新业一、前言众所周知，规模产生效益，近二、三十年来，工程的大型化已成为现代工业发展的必然趋势。
工程中口径大于500毫米的管道已十分普遍，其流量检测（特别对气体）已日益迫切，有待解决。
可测气体流量的仪表不少，从原理及制造角度来说，将尺寸放大应无问题，但仪表的体积及重量将随口径按几何级数增长，而且还会带来其它问题。
例如孔板。
这种人们熟知的节流装置，当口径较大时不仅笨重，还有较大的压损，运行费用过高，再加上ISO5167新标准要求前直管段达30D~40D，现场很难满足。
无法考虑再采用这类仪表。
量变到质变，面临这些困境，近二、三十年来，普遍采取的是采用取样原理，插入安装方式，仅测取管道中一点或多点的流速来推算流量的插入式流量计，这类仪表的共同特点是：结构简单、安装维修方便、价格低廉、重复性好、准确度一般不高。
因其原理均为取样性质，所以首先要了解管道内的流速分布，这样才能正确选定检测点的位置及数量。
二、工业管流1、千变万化的管内流速分布各行各业的工程，从其本身的工艺要求出发，在管道中都必须安装形形色色的管配件（如阀门、弯头、歧管、变径管、过滤器等）。
由于它们的形式及组合方式极多，所引起的管内流速分布也千变万化，难以估计。
（图1）ler(美.流量测量工程手册作者)认为：“流速分布是影响流量准确的主要因素，而工业现场的配件种类繁多，其流动情况十分复杂，不仅难以描述，也不易在实验室模拟它们”。
由于绝大多数流量仪表都与流速分布有关，它的校验所处的流场应与实用条件的流场一致，校验的系数才有意义。
这个流场被公认为充分发展紊流，只要管道具有较长的直管段就可以得到。
（图2）2、充分发展紊流① 形成 由于实际流体均有粘性，在流动过程中将会带动、制约相邻层面的流体，这种作用经过约30D （D 为管内径）直管段长度，其流速分布将不再变化，如雷诺数Re<2000为层流；Re>4000则为紊流。
大口径气体管道流量计选型邓一昌【摘要】某冶炼企业每年用氧气量约4亿立方米,流量计量稍有偏差,每年可能造成上百万的损失.故对几种可应用于大口径管道气体测量的流量计进行了对比分析,发现平衡流量计有良好的准确性和稳定性,项目最终采用了平衡流量计作为贸易计量器具.【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2018(045)012【总页数】3页(P966-968)【关键词】流量计;大口径管道;平衡流量计;贸易计量;标定【作者】邓一昌【作者单位】中铝东南铜业有限公司【正文语种】中文【中图分类】TH81国内冶炼企业配套空分项目大多是企业内部运营管理。
随着制氧技术的发展和人力物力成本的上升，冶炼企业越来越倾向于将制氧系统通过BOO(Building-Owning-Operation)的方式交给专业团队来建设运营，再通过购买气体的方式获得氧气，这就涉及到供气方与用气方之间的贸易计量。
企业正常生产时对纯度为99.6%的高纯氧需量为47 000Nm3/h，最大需量为54 000Nm3/h，最小需量为10 000Nm3/h，氧气输送管道通径达1 200mm。
通过对杭氧等国内空分厂家调查发现，其计量仪表多采用标准孔板流量计，少量采用巴类等均速管流量计。
而法国液化空气、德国林德等国外厂家中热式气体质量流量计也广泛使用，并开始尝试使用新型平衡流量计用于贸易结算。
虽然巴类流量计采用最新的子弹头截面传感器，实验室测量精度提高到0.72%，但工业现场影响其测量精度的因素过多，此处笔者只对标准孔板流量计、热式气体质量流量计和平衡流量计进行比较。
1 流量计的特点1.1 标准孔板流量计标准孔板流量计是一种广泛使用的流量计，孔板的特征尺寸和加工工艺按照国家标准GB/T 2624.2-2006执行，检定按JJG 640-2016执行。
标准孔板流量计的优点是制造简单，一般不需要实流标定就可直接投入使用。
缺点较多，标准孔板有一个锐角，长期使用存在“锐角磨损”问题，测量精度随时间推移越来越低。
8 2008年12月第9卷第12期电 力 设 备El ectri ca l Equi pm ent De c12008Vo l.9No.12大管道气体流量检测仪表毛新业1,李伟建2(11重庆工业自动化仪表研究所,重庆市401121;21四川省纺织工业研究所,四川省成都市610015)摘 要:介绍了一系列大管道气体流量检测仪表。
这些仪表多以速度面积法为基础,采取取样原理、插入安装方式。
具有结构简单,安装简便,压损小,性价比较高等特点,但其准确度一般较差。
本文对这些仪表进行了分类,介绍其优缺点,并提出了影响测量精确度的主要因素。
关键词:大管道;流量仪表;流速分布;精确度;均速管中图分类号:TK3130 引言工程的大型化已成为现代工业发展的必然趋势。
工程中口径大于500mm的管道已十分普遍,其流量的有效检测(特别对气体)已日益迫切有待解决。
近年来,大管道气体流量检测仪表普遍是采用速度面积法,即取样原理、插入安装方式,仅测取管道中一点或多点的流速来推算流量的插入式流量计。
这类仪表的共同特点是:结构简单、安装维修方便、价格低廉、重复性好,是工控系统中检测大管道气体流量性价比较高的仪表,但一般准确度不高,不宜用于需要准确计量的贸易结算。
因其原理均为取样性质,所以首先要了解管道内的流速分布,这样才能正确选定检测点的位置及数量。
1 工业管流1.1 千变万化的管内流速分布在管道中安装的形形色色管配件(如阀门、弯头、歧管、变径管、过滤器等),由于他们的形式及组合方式极多,所引起的管内流速分布也千变万化,难以估计、重现。
火电厂的送风管因压力低、风量大,为节约场地,多采用矩形管道贴壁安装,这样以致流量检测难度更大[1]。
由于绝大多数流量仪表精确度都与流速分布有关,它的校验所处的流场应与实用条件的流场一致,校验的系数才有意义。
这个流场被公认为充分发展紊流,只要管道具有较长的直管段就可以得到。
1.2 充分发展紊流由于实际流体均有黏性,在流动过程中将会带动或制约相邻层面的流体,这种作用经过约30D(D为管内径)直管段长度,其流速分布将不再变化,如雷诺数R<为层流;R>则为紊流。
一、概述HLQZ型系列智能气体罗茨流量计是我公司向用户提供的一种高精度、高可靠性的精密计量仪表，以其精度高、量程范围宽、体积小、重量轻、安装维修方便、使用可靠及耐久的使用寿命等特点，广泛应用于天然气、煤制气、惰性气体、空气等气体的流量计量，是国内外城市燃气、石油、化工、电力、冶金、科学研究等行业气体计量的理想配套仪表。
HLQZ系列智能罗茨流量计具有优良的低压和高压计量性能，特别适用于测量大流量气体尤其是天然气等气体的精确计量，根据用户的不同需求，我公司可提供不同精度等级、不同性能的罗茨流量计。
二、主要特征●流通能力大，压损小，精度高，重复性好，量程比宽；●转子、壳体经特殊表面处理，硬度高，不会轻易卡表；●严格的动平衡测试，确保产品的稳定性和使用寿命；●使用自润滑轴承和不锈钢加油轴承，可满足客户的不同需求；●采用先进的微电子技术与高性能CPU，功能强大，性能优越。
电路系统为微功耗设计，内置电池可长期供电运行，也可由外电源供电运行；●集高精度温度、压力、流量传感器于一体，可检测被测气体的温度、压力和流量，并进行流量自动跟踪补偿和压缩因子的修正运算；●采用液晶显示器，可显示标准累计流量、标准体积流量、工况体积流量、介质温度、压力值和电池容量百分值，并带有中英文提示符号；●具有三种历史数据记录：启停记录、状态记录、日记录。
方便用户统计各种数据；●具有实时数据存储功能，可防止更换电池或突然掉电时数据丢失。
在停电状态下，内部参数、历史数据记录可永久性保存；●通过RS-485接口和上位机进行通讯，便于数据的集中采集和实时管理；●按流量频率信号，可将仪表系数分五段自动进行线性修正，具备故障自诊断和报警功能；●仪表具有防爆功能，防爆标志为ExibIIBT4Gb。
三、工作原理3.1工作原理HLQZ 型系列智能气体罗茨流量计，主要由壳体、共轭转子和流量积算仪等部件构成。
装于计量室内的一对共轭转子在流通气体的出入口压差（P 入＞P 出）作用下，通过精密加工的调校齿轮使转子保持正确的相对位置。
热式气体质量流量计-全球百科
一、概述
热式气体质量流量计基于传热原理，通过检测管道内流体与流量传感器之间的热量交换关系来测量流量。
热式气体质量流量计具有压损低、量程大、高精度和高可靠性、无可动部件且可用于极低气体流量监控和控制等优点。
热式气体质量流量计能测量极低的流量，在线式可以测量0.008m/s的流体。
目前嘉可仪表JK型热式气体质量流量计电路基于微控制器方案，以单片机或DSP为核心处理单元，负责传感器的驱动、恒温差或恒功率闭环控制、信号采样、线性化修正、V/I转换等。
这种方式运算精度高、系统集成性好、用户界面友好。
二、工作原理
热式气体质量流量计可分为：恒温差法和恒功率法。
从热式气体质量流量计的发展历史来看，恒温差式流量计更先应用于实际工业的介质测量，但是随着生产要求的不断提高，恒温差式流量计已经很难满足一些特殊生产的需要，这就使恒功率式流量计成为重点的研究方向。
恒功率热式气体质量流量计测量原理是在需要被测的流体中布置热源以及传感器，可根据所需要精度不同选择不同的精度的传感器，但布置在流体中的两个传感器必须一致，并且固定在热源两侧，使用恒压源对热源进行加热，由于对流换热以及流速的影响，会使得两个温度传感器的阻值不同，即温度不同。
温度传感器通过惠斯通电桥进行
差分放大，由于两个温度传感器的阻值不同会导致电桥不平衡，继而通过测量电桥的电压来反映流体流量。
大口径管道烟气流量测量方法综述
谢子立;卢志民;姚顺春;刘泽明;黄泳如;莫爵徽;叶建威;林玥
【期刊名称】《热力发电》
【年(卷),期】2024(53)4
【摘要】2021年全国碳市场开启,为了提高碳交易的准确性,需要做到碳排放数据的可测量、可报告、可核查。
在这种背景下,烟气在线监测系统作为一种碳排放量化方法得到了重视。
其有效工作的基础是烟气流量的准确测量。
但电厂烟囱尺寸大,内部烟气流动特性复杂,烟气流量难以准确测量。
重点分析了皮托管流量计和气体超声波流量计在大口径管道流量测量中的研究现状,详细介绍了大口径管道气体流量测量技术。
此外,还介绍了一种独立的流量测量方法—示踪气体稀释法,探讨其发展现状及作为一种流量标定方法的潜力。
【总页数】13页(P112-124)
【作者】谢子立;卢志民;姚顺春;刘泽明;黄泳如;莫爵徽;叶建威;林玥
【作者单位】华南理工大学电力学院;佛山华谱测智能科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH8
【相关文献】
1.选择性催化还原烟气脱硝系统烟气流量在线测量方法
2.大口径管道气体流量测量采用锥形流量计
3.大口径管道的流量测量——插入式电磁流量计应用于连续生产
流程4.大口径烟气流量连续在线精准检测装置关键技术研究5.大口径插入式涡街流量变送器测量方法及仪表常数的确定方法
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
大管道气体流量检测仪表毛新业一、前言众所周知，规模产生效益，近二、三十年来，工程的大型化已成为现代工业发展的必然趋势。
工程中口径大于300毫M的管道已十分普遍，其流量检测（特别对气体）已日益迫切有待解决。
可测气体流量的仪表不少，从原理及制造角度来说，将尺寸放大应无问题，但仪表的体积及重量将随口径按几何级数增长，而且还会带来其它问题。
例如孔板，这种人们熟知的节流装置，当口径较大时不仅笨重，还有太大的压损，运行费用过高，再加上ISO5167新标准要求前直管段达30D~40D，现场无法满足。
很难考虑再采用这类仪表。
量变到质变，面临这些困境，近年来，普遍是采用取样原理、插入安装方式，仅测取管道中一点或多点的流速来推算流量的插入式流量计，这类仪表的共同特点是：结构简单、安装维修方便、价格低廉、重复性好、是工控系统中检测大管道气体流量性价比较高的仪表，一般准确度不高，不宜用于需要准确计量的贸易结算。
因其原理均为取样性质，所以首先要了解管道内的流速分布，这样才能正确选定检测点的位置及数量。
二、工业管流1、千变万化的管内流速分布各行各业的工程，从其本身的工艺要求出发，在管道中都必须安装形形色色的管配件（如阀门、弯头、歧管、变径管、过滤器等）。
由于它们的形式及组合方式极多，所引起的管内流速分布也千变万化，难以估计（图1b）。
R。
W。
Miller(美。
流量测量工程手册作者)认为：“流速分布是影响流量准确的主要因素，而工业现场的配件种类繁多，其流动情况十分复杂，不仅难以描述，也不易在实验室模拟它们”。
由于绝大多数流量仪表都与流速分布有关，它的校验所处的流场应与实用条件的流场一致，校验的系数才有意义。
这个流场被公认为充分发展紊流，只要管道具有较长的直管段就可以得到。
（图1a、c）2、充分发展紊流①形成由于实际流体均有粘性，在流动过程中将会带动或制约相邻层面的流体，这种作用经过约30D（D为管内径）直管段长度，其流速分布将不再变化，如雷诺数Re<20XX为层流；Re>4000则为紊流。
工业中多为紊流，即充分发展紊流。
②描述近百年来不少科学家对充分发展紊流进行了大量地测试与描述。
其中以Nikaradse的光滑管充分发展紊流公式最简单，它近似地表达为：V i/V m=(y/R)1/n……（1）其中：V i任一点流速；V m为中心最大流速；y流速点距主管壁的距离；R管道半径；n为指数，与Re有关③平均流速点y通过式（1）可推导出光滑管充分发展紊流的平均流速点yy=R[2n2/(n+1)。
1/(n+2)]n (2)由式（2）可知，圆管内的平均流速点取决于3个因素：a、直管段长度；b、雷诺数Re；c、粗糙度ε,因此,它的位置并非固定不变,这不象有些厂商宣传的那样,仅测管道一点的流速即可达到±1。
0﹪的流量准确度,按ISO7145评估，在满足a、b、c三个条件下其准确度也只能达到±3﹪；如果直管段较短，流量准确度甚至不足±5﹪~10﹪。
（见本刊20XX年10期）3、流动调整器（flow conditioner）要准确地测量流量，必须具有较长的直管段长度，而实际现场往往无法满足。
为此，国际标准化组织曾多次推荐采用十余种类型的流动调整器，但笔者认为这并非上策，因为：①增加成本，一台流动调整器的价格不亚于一台流量计；②需经常清洗，加大了维修量；③效果好的流动调整器永久压损大，增加了运行成本；④易于堵塞，即使部分堵塞也改变了流速分布，无法提高准确度。
既然事与愿违，又何必多此一举。
三、插入式气体流量检测仪表在我国倡导建设节约型社会的前提下，本文所介绍的大管道气体流量检测仪表排除了压损大运行费过高的节流装置；也不推荐价格过高的气体超声波流量计，仅限于介绍性价比较高，以取样原理的插入式流量仪表，按其取点方式可分为以下三大类：1、测点速凡可测流速的仪表插入管道均可成为流量计。
较为通用的有以下几种：①双文丘里管早于40年前，美国Taylar公司已有产品推向市场，称皮托一文丘利管（Pitot Venturi Tube）（见图2a）。
国内不少火电厂曾仿制应用于风量测量称“小喇叭管”。
近十多年，国内厂商按此原理推出产品，称为双文丘利管（图2b），区别仅是前者高压取自支持杆，而后者取自管壁，在同样流量下，后者输出差压将略小于前者。
其原理特点是利用外文丘管①喉部加速产生低压P2，而将内文丘利管②的尾部置于①的喉部低压区，促使②的喉部产生更低的低压P2’，因而在同样的流量下可获得更大的输出差压，较适用于大管道的低流速气体流量测量，由于它仅测一点流速，管道中流速分布对其影响很大，因而准确度较低。
目前市场上还有一种三文丘利管，它在双文丘利管内再安装一个文丘管，企图获得更大的差压，当尺寸较小时，附面层的作用将呈现出来，制约了这种加速降压效果，且带来了结构复杂，系数不稳定负面影响，不宜倡导。
②热式利用传热原理，以热电阻为敏感元件，当流速高时将带走更多的热量，降低了热电阻温度，改变了电阻值，通过电阻值的变化了解流速大小及流量值。
其最大特点是可测低于5m/s的流速。
传热与流体质量有关，因此所测质量流量，不足是气体温度一般要低于200℃，响应时间在1秒以上，流体成分影响测量，准确度较低。
③其他按原理皮托管、插入式涡街、涡轮。
均可用于测流量。
皮托管可用于工业现场校验，很少作为工业仪表；插入式涡街在低速及管道有振动时，工作不可靠；插入式涡轮由于有转动件维修量大。
这些仪表近年来市场占有量都呈较大的下降趋势。
这类仪表生产厂商常宣传他们的仪表都在风洞中标定过，其实那仅是标定流速不是流量，流量准确度不可能达到他们宣传的±1％。
2、测线速以测管道中分布在一条线上的多点流速来推算流量，较上述测单点的准确。
安装稳定、可靠。
在工控系统中检测大管道气体流量，常为首选仪表，较典型的为均速流量计：①差压式均速管流量计以皮托管测速原理为基础，当直管道足够长时管内流速分布为充分发展紊流，等速线为同心圆，因此有可能仅测直径上几点流速即可反映整个截面的流速分布。
一般在检测杆迎流向有数对总压检测孔，所测总压平均后也传至变送器，二个压力差的平方根与流量成正比（图3）。
三十多年来已成为大管道气体流量检测的首选仪表，其改进多限于检测杆的形状、测点数量。
现分述如下：■圆形：（图4A）上世纪60年代末期，由美国Dieterich standard lnc（简称DSI公司）推出，使用后发现Re在105~106之间，流量系数K分散度约为±10%，原因是在Re<105时流体在圆柱体分离角为780，而Re>106时，后移至1300，即所谓“阻力危机”现象，引起了K系数不稳定而影响了流量准确度，早于20多年前被淘汰。
■菱型-Ⅱ型（图4B）1978年由DSI公司推出，检测杆横截面为菱形，流体分离点固定在菱形拐角处，解决了“阻力危机”带来的流量系数不稳定的问题，但是背压通过一个内径约3毫M的细管引至变送器，使用中发现背压孔易于堵塞的缺点。
■托巴管（图4C）这种结构曾在西欧风行一时，检测杆基本上仍采用圆形，仅在中部背压孔附近一段铣为六角形，促使流体分离点固定以解决阻力危机问题，它不仅存在菱形-Ⅱ型背压孔易堵问题，而且由于在一个检测杆存在二个不同的截面形状，流体压力分布不同还会引起横向流动。
■机翼、椭圆型（图4D）设计这二种截面形状的目的都是为了减少迎风阻力，其实无论那种均速管永久压损都仅只有几十帕，可以忽略不计，不必小题大做，这类截面形状都使其输出差压减少，扬短避长得不偿失。
但也有特殊情况，如Emerson公司采用机翼截面测蒸汽流量，由于蒸汽密度大、流速高，采用机翼型截面可谓因地制宜！■菱形-Ⅱ组合式（图4E）1984年由美国DSI公司推出，它由一个菱形型材，二个三角形型材组合而成，迎流向有3~5对总压孔，背流向对应有3~5对静压孔，以适应当Re变化时，流速分布在靠壁面变化较大的情况。
这种结构因型材公差较大，当温度变化时，过盈易泄漏；太紧初始应力过大削弱了强度，现已逐渐淘汰。
■菱形-Ⅱ一体式（图4F）上世纪90年代初相继由德国IA公司及Systec公司推出分别称为Itabar及Deltaflow。
结构特点是用中隔板将高低压分隔为二个空腔；当强度要求较高时也可在实心棒材钻二个深孔，组成二个压力空腔，采用的材料多达10余种，因而可承受更恶劣的工况，温度高达1200℃，压力限可达69Mpa，也可用于强腐蚀介质，我国已可生产推出市场，价格较国外产品低廉不少。
■弹头型（图4G）1992年由美国Veris公司研制推出称Verabar（威力巴）。
主要特点检测杆截面形状为弹头型，头部作了粗糙处理（粗糙度x/ks~200），厂家宣传这样做可保证在检测杆表面形成紊流附面层，从而推高了准确度，经专业人士估算（详见本刊20XX年7月P42~44）其影响不到千分之一，相对其他因素（直管长度、管内径……等）微不足道，无需夸大其词。
而由于静压取自二侧，输出差压较其他均速管小30~50%，难以应用于低流速低密度场合，此外由于取压孔较小，当流体含有粉尘、油污、凝折物、纤维……等时，厂家也不得不承认易于堵塞。
■T型（图4H）20XX年美国DSI公司推出，称Annubar-485，检测杆横截面为T型，正对流向有二排密集约2毫M的小孔（或直接用细缝代替）。
厂家宣称由于总压取压孔几乎占整个直径的85%，因而可以获取更多的流速分布信息，准确度可达到令人匪夷所思的±0。
75%，这种构思上世纪80年代即有专利介绍，并未进入实用，如果直管移长度不足，不能获得充分发展紊流，仅测直径上多点流速并不能反映整个管道的流速分布；如果达到了充分发展紊流，也只需测几点流速即可较充分反映，无需用这么多测点，这里厂家有意回避了直管道长度的前提！至于说到在总压孔前可形成一个高压区，粉尘将绕道而行，也难以令人置信，如果按他们所说那样，汽车前挡风玻动还需用雨刷吗？②热式均速管流量计原理与上节测单点热式相同，只是在结构上为多点，反映管道内多点的流速分布，以此推算流量。
比较上述二种均速管流量计，热式优点在于灵敏度高，可测低速低温流体流量，而且直接反映的是流速；而差压式所测总压在检测杆内平均后，由于流动复杂，混合后传出的总压未必是平均流速的总压，所以必须通过校验用流量系数来修正。
可以预计热式均速管流量计如能改进提高其准确度，减小响应时间，将会有较大的发展潜力。
3、测截面多点流速①机翼型流量计是经典文丘里管的改进型式，缩短了长度，仍较笨重。
②风量装置在管道截面中插入了多根检测管，检测管正对流向钻有多个总压孔，侧面钻多个静压孔，有较多的测点反映截面的流速分布，虽较机翼型轻巧，但不够准确。
