第一节 流量检测与变送
一、概述
工业生产过程中另一个重要参数就是流量。流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示。其单位分别用m3/h、L/h和kg/h等。
流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的流量值；计量表（总量表）是指测量流体总量的仪表，它能累计某段时间间隔内流体的总量，即各瞬时流量的累加和，如水表、煤气表等等。
工业上常用的流量仪表可分为两大类。
（1）速度式流量计 以测量流全在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。如差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计、漩涡流量计、冲量式流量计、激光流量计、堰式流量计和叶轮水表等。
（2）容积式流量计 它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据，如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、乔板式流量计和活塞式流量计等等。
常用流量计的性能比较见表2-1-18。
二、差压式流量计
节流装置与差压变送器配套测量流体的流量，仍是目前炼油、化工生产中使用最广的一种流量测量仪表。
目前工业生产中应用有各种各样的节流装置，如图2-1-15所示。
上图所示的节流装置中，应用最多的是孔板、喷嘴、文丘里管和文丘利喷嘴。这四种节流元件历史悠久，试验数据完整，产品已标准化，所以称它们为“标准节流装置”。其他形式的节流元件，如双重孔板、圆缺孔板等等，由于开头特殊，形容尚不深透，缺乏足够的实验数据，所以尚未标准化，故称它们为特殊节流装置。这类特殊装置设计制造后，必须先进行标定，然后才能使用。
节流元件具有结构简单，便于加工制造，工作可靠，适应性强，使用寿命长等优点。
1． 测量原理
在管道中流动的流体具有动能和位能，在一定条件 下这两种能量可以相互转换，但参加转换的能量总和是不变的，奕用节流元件测量流量就是利用这个原理来实现的。
根据能量守恒定律及流体连续性原理，节流装置的流量公式可以写成：
体积流量
1 煤制氢电磁流量计、涡街流量计故障处理
电磁流量计：
一、电磁流量计的工作原理：
基于法拉第电磁感应定律。简单地说：流体切割磁力线产生电动势，电动势的大小与流体的体积流量成正比。
在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电势，公式是：E=BDv
式中 B----磁感应强度， T；
D----导管直径，即导体垂直切割磁力线的长度，m；
v----被测介质在磁场中运动的速度，m/s。
因为体积流量Q等于流体流速v与管道截面积A的乘积，故感应电势E与被测介质的体积流量Q成正比。但变送器输出的E是一个微弱的交流信号，其中包含有各种干扰成分，而且信号内阻变化高达几万欧姆，因此，要求转换器是一个高输入阻抗，且能抑制各种干扰成分的交流毫伏转换器，将感应电势转换成4—20mADC统一信号，以供显示，调节和控制，也可送到计算机进行处理。
管道内部的两个电极测量产生的感应电势。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。
二、电磁流量计的优点：
1.测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高。
2.测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损失；
3.测量管道内无可动部件，因此传感器寿命长。
4.输出信号方式比较灵活。有脉冲、电流、频率等方式。
5.测量范围宽，量程比一般为10：1，最高可达100：1。流速范围一般为1—6m/s，也可扩展到0.5—10m/s。流量范围可测每小时几十毫升到十几万立方米。测量管径范围可从2mm到2400mm，甚至可达3000mm。
三、电磁流量计的局限性：
1.使用温度和压力不能太高。具体使用温度与管道衬里的材料发生膨胀，变形，变质的温度有关，一般不超过120℃；最高使用压力取决于管道强度，电极部分的密封状况以及法兰的规格等，一般使用压力不超过1.6MPa。
第三章 流量检测
内容提要:
1. 差压式流量计
2. 转子流量计
3. 旋涡流量计
4. 质量流量计
5. 其他流量计
★8学时★
基本概念:
介质流量是控制生产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数。
流量大小：单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量.
总量：在某一段时间内流过管道的流体流量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累计值。
1.差压式流量计
差压式（也称节流式)流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以及显示仪表所组成。
节流现象与流量基本方程式
（1）节流现象
流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处,流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。节流装置包括节流件和取压装置.
如图3—1孔板装置及压力、流速分布图
注意：要准确测量出截面Ⅰ、Ⅱ处的压力有困难，因为产生最低静压力p2′的截面Ⅱ的位置随着流速的不同会改变。因此是在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压点，来测量流体在节流装置前后的压力变化。因而所测得的压差与流量之间的关系，与测压点及测压方式的选择是紧密相关的。
（2）节流基本方程式
流量基本方程式是阐明流量与压差之间定量关系的基本流量公式。它是根据流体力学中的伯努利方程和流体连续性方程式推导而得的。
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可以看出：要知道流量与压差的确切关系，关键在于α的取值。流量与压力差ΔP的平方根成正比。
标准节流装置
国内外把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、文丘里管等标准化，并称为“标准节流装置”。
标准化的具体内容包括节流装置的结构、尺寸、加工要求、取压方法、使用条件等。
例:如图(孔板断面示意图）,标准孔板对尺寸和公差、粗糙度等都有详细规定.
流量测量的测量方法
流量是指单位时间内通过某一断面的液体、气体或固体的物质质量或体积。流量测量是工业生产、环境保护以及科学研究中常用的一项重要技术手段。本文将介绍流量测量的常见方法，包括物质质量法、容积法、速度法和压差法等。
物质质量法是通过测量单位时间内物质通过系统的质量来进行流量测量。常用的物质质量法包括称量法和重力计法。称量法利用电子天平等设备，将需要测量的物质放置在称量器上，通过称量器读数的变化来确定单位时间内物质的质量。重力计法则是利用物质质量与引力大小成正比的原理，通过测量物质所受到的引力来确定其质量。
容积法是通过测量单位时间内通过系统的物质体积来进行流量测量。容积法的测量原理基于单位时间内流过的物质体积与流速之间的关系。常用的容积测量设备包括溢流罐、流量计等。溢流罐是通过测量物质溢出时的体积来确定流量，其工作原理是物质在容器内堆积至一定高度时，通过溢流口流出容器并收集溢出物质，再通过测量收集物质的体积来确定流量。流量计则是利用管道内物质流过的体积与测量装置之间的差压来进行流量测量。
速度法是通过测量物质流过管道或传感器的速度来进行流量测量。速度法测量的基本原理是根据物质流动时其与传感器之间的速度差来确定流量。常用的速度法测量设备包括涡街流量计和超声波流量计等。涡街流量计通过测量物质流动时产生的涡旋频率来确定流速和流量。超声波流量计则是利用超声波在物质中传播的速度与流速之间的关系，通过测量超声波的传播时间来确定流速和流量。
压差法是通过测量单位时间内流经系统的物质引起的压差来进行流量测量。常用的压差法测量设备包括差压计和流量计等。差压计的工作原理是通过测量流体流经管道时引起的差压来确定流量。流量计是利用差压和流体的物性参数之间的关系，通过测量差压和相关物性参数来确定流量。
综上所述，流量测量有多种方法，包括物质质量法、容积法、速度法和压差法等。选择合适的测量方法需要考虑测量对象的特性、测量精度要求以及测量环境等因素。不同的测量方法在实际应用中有其各自的优缺点，需要根据具体情况进行选择。
