流量测量 常见流量计工作原理及在流量测量中的应用

差压流量计

差压流量计是一种应用广泛的流量测量仪器，约占总流量测量仪器的70%。它由节流装置和差压变送器组成。当充满圆管的流体流经节流元件时，流束在孔板处形成局部收缩，由于流速的增加和静压的降低，在孔板前后产生压差，压差与流量的平方成正比。

孔板流量计又称差压流量计，由一次检测部分和二次装置组成，用于测量气体、蒸汽和液体的流量。它具有结构简单、维护方便、性能稳定、使用可靠的特点。孔板节流装置是一种标准节流部件，无需标定，可直接按以下国家标准生产。

①国家标准GB 2624-2006中流量测量节流装置的设计、安装和使用。

②国际标准IS0 5167规定的各种节流装置。

③化学工业部标准GJ 516-87G-HK06。

填充在管道中的流体流经管道中的节流装置，导致节流元件附近的局部收缩，增加流速，并在上游侧和下游侧之间产生静压差。

其中k为流量计的仪表系数，单位为脉冲数/m3。k不仅与涡流发生器和管道的几何尺寸有关，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数是一个无量纲参数，它与涡流发生器的形状和雷诺数有关。图6显示了圆柱形涡流发生器的斯特劳哈尔数与管道雷诺数之间的关系。

其中qm为质量流量；Qv为体积流量；c为流出系数；ε是膨胀系数；d是节流片的开口直径；β为直径比，β= d/d；d为管道内径；ρ1是被测流体的密度，kg/m；△P为压差。

阿牛巴流量计

阿牛棒流量计属于差压流量计。采用皮托管测量原理，测量挡板上游动压与下游静压形成的压差，从而达到测量流量的目的。测量管径在DN20和DN12000之间。阿牛棒流量计主要用于测量工业过程中的液体、燃气、蒸汽、气体等各种能源，具有很高的稳定性和重复性。阿牛棒流量计的设计理论符合伯努利方程，可用JG 640-90进行测试。

测量原理:流体流经探头时，探头前端产生一个高压分布区，高压分布区内的压力略高于管道的静压。根据伯努利方程，当流体流经探头时，速度增加，探头后部产生低压分布区，低压分布区的压力略低于管道的静压。流体通过探头后，在探头背面产生部分真空，探头两侧出现漩涡。截面形状、表面粗糙度和低压取压孔的位置是决定探头性能的关键因素。低压信号的稳定性和准确性对平均探头的准确性和性能起着决定性的作用。阿牛巴平均速度流量探头可以准确检测平均流体速度引起的平均压差。巴平均流速探头的高低压区有多对按一定标准排列的压力孔，使准确测量平均流速成为可能。

图9阿牛酒吧

目前，阿牛棒流量计需要的参数有被测介质、被测介质温度、被测介质压力、被测介质流量和被测介质粘度。

阿牛巴流量计的输出是差压信号，可与测量差压的仪器仪表配合使用，能准确测量圆管和矩形管中的各种液体、气体和蒸汽。被测管道的尺寸范围为ф 20-3000毫米。阿牛棒流量计已成功应用于电力工业、化工、石油化工和金属冶炼等行业。其适用范围如下。

A.气体运输和液体运输。

b、能源研究，蒸汽锅炉热效率，水泵效率，气体压缩机效率，燃料消耗。

c、过程控制输入输出，比值/平衡；通过冷却水或空燃气蒸汽加热。

D.化工投料。

E.负载平衡泵、压缩机、冷却器和过滤器。

与差压流量计相比，阿牛棒流量计具有以下优点。

a、精度高，稳定性好

阿牛棒流量计的精度为1%，稳定性为0.1%。可以长时间保持非常稳定的压差信号输出，保证输出压差信号与管道流量的映射关系。这是因为磨损、腐蚀、粘油污染、灰尘等因素对阿牛棒流量计的流量系数影响不大，但这些因素增加了孔板的流量系数，会增加到20%以上，产生的误差也会达到20%以上。由此可见，阿牛棒流量计的精度长期稳定。

b、设计合理，安装方便经济

阿牛棒流量计重量轻，易于安装和拆卸，不需要起重工具。该系列中的一些产品可以在被测管道连续流动、不停站的情况下安装或拆卸，可以节省可观的安装成本。例如，当流量计安装在直径为200毫米的管道上时，阿牛棒流量计只有一个长度为150毫米的焊缝，而孔板有两个总长度为1200毫米的焊缝。就工时而言，安装一个阿牛流量计只需要1.5个工时，而安装一个孔板需要12个工时。

C.有利于管道布置

阿牛棒流量计不仅适用于圆形管道，也适用于矩形管道和埋在地下任何深度的管道。阿牛棒流量计的上游和下游直管段的长度远小于孔板的长度。当它安装在弯头后面时，仍然可以获得稳定的高精度。这就是阿牛棒流量计的独特优势，它给管道尤其是大直径管道的布置设计带来了很大的灵活性，并且节约了成本。

d、压力损失小，能量损失少

永久压力损失就是功率损失。阿牛巴流量计的永久压力损失仅占差压的2%-15%，而一般孔板的永久损失占差压的40%-80%。随着管径的增大，阿牛巴流量计的永久压力损失可以忽略不计。比如在直径1000mm的管道中使用阿牛Bar流量计，每年的能量损失只有几百元，使用孔板时，每年的能量损失高达两万多元，对于今天的节能非常有意义。

皮托管

皮托管，又叫“空速管”和“风速管”，英文是皮托管。皮托管是一种测量气流总压和静压以确定气流速度的管状装置，由法国的h .皮托管发明。严格来说，皮托管只测量气流的总压，也称总压管；当总压和静压同时测量时，称为风速计，但习惯上称为风速计皮托管。

皮托管的结构

头部是半球形，后面是双层套管。测速时，机头对准来流，机头中心的小孔感受来流的总压P0，通过内管传到压力表。头部后的外壳壁3-8D上均匀开有一排孔，来流的静压P通过外壳被感应并传递给压力表。对于不可压缩流，可以根据伯努利方程和能量方程计算马赫数和速度。但在超音速流中，皮托管头部出现孤立激波，总压孔感受到波后总压，很难测量来流的静压，因此皮托管不再适用。总压孔有一定面积，感觉是驻点附近的平均压力，略低于总压。静压孔感受到的静压也有一定误差，其他如制造安装也有误差，所以在计算流量时要加一个修正系数ξ。ξ的值通常在0.98-1.05的范围内，这是通过在已知速度的气流中校准或通过标准皮托管校准来确定的。皮托管结构简单，使用方便，应用广泛。比如飞机头部或机翼前缘经常安装皮托管测量相对空空气的飞行速度，也叫空速度管。

②皮托管的使用

皮托管不仅用于测量飞机速度，还具有许多其他功能。在科研、生产、教学、环保、隧道、矿井通风、能源管理等部门，常用皮托管测量通风管道、工业管道、窑炉烟道内的气流速度，通过换算可以确定流量，也可以测量管道内的水流速度。用皮托管测量速度和确定流量有可靠的理论依据，使用方便、准确，是一种经典而广泛的测量方法。此外，它还可以用来测量流体的压力。

交通实际应用中的一些技巧

①流量积累

在实际应用中，经常需要知道气体或液体的累积流量。累积流量是液体在特定时间内通过某一段的流量之和，这是很好理解的。但是计算机控制系统和流量积算仪怎么实现这个功能呢？我们知道系统的一个指标就是采样周期，也就是电脑多久从现场拾取一个值？一般的系统软件可以自己定义这个值，比如5个Oms。然后，首先，我们将瞬时流量Lt/h转换为t/s中的测量值，然后使用积分算法计算流量累积。积分时间设置为5个小时，即每5个小时累计一次采集的瞬时流量l。

②小信号切除

在实际工程应用中，由于生产条件的不同，例如在设备运行的初始阶段，管道中可能会有少量的水流动，导致瞬时流量不为零。但是，我们不需要记录这些数据，所以我们需要在累积计算过程中自动移除这样一个值，即小信号切割。比如当流量大于某个设定值时，开始累计计算，这个设定值需要根据经验和流程来设定。一般逻辑如下:当瞬时流量大于小流量A时，加法器的使能端有效，否则加法器不工作。

③累积清算

由于计算机中的溢出问题，累加值不能无限增加，需要清除后在特定时间内重新累加，这样就可以增加自动清除或手动清除的功能来改进累加算法。自动清零可以以每天、每周、每月为一个周期，逻辑控制中可以加入当前时间的判断。

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