流量测量范文

流量测量篇1

【关键词】压差；流量测量；辐照装置

0 引言

辐照装置是一种放入研究堆中进行辐照试验，用来进行同位素生产的一套装置。由于放入研究堆中，不能影响研究堆的安全，设计要求非常严格。在辐照试验过程中，辐照装置需要有合适的流道结构，使得冷却剂等充分的带走本身所产生的热量。根据设计任务要求，在装置设计完成后，需要进行堆外验证试验，对结构的设计合理性进行验证。

本文利用一套等尺寸的模拟辐照庄子在堆外试验回路进行试验，来进行结构验证。

1 试验设施简介

堆外水力试验设施包括两个部分：一部分为水力试验回路，另一部分为模拟堆内水冷同位素孔道结构尺寸的试验段。

1.1 堆外水力试验回路

堆外水力试验回路可为辐照装置提供试验所需的介质流量、温度及压力等条件。回路系统主要参数见表1。

水力试验回路主要由主泵、稳压罐、热交换器、阀门等设备及管道组成。稳压罐压力由氮气瓶提供。通过主阀门和旁路阀可调节回路流量。回路安装有流量、压力测量仪表及温度传感器，通过工控机监测回路运行参数。试验回路示意图见图1。

1.2 试验段

堆外试验段主要模拟辐照装置在堆内水冷同位素孔道中的部分。试验段长约2m，内径与孔道内管尺寸相同（Φ70mm），其组成主要包括：上端盖、外套筒、下端盖、进出水管、密封圈、模拟辐照装置等。试验段示意图见图2。试验段的设计参数见表2。

2 验证试验内容

2.1 试验参数

堆外验证试验回路参数见表2。

2.2 辐照装置压降测量试验

水力试验回路的冷却剂温度、回路压力、水质参数应满足表1所规定的要求，分别测量25%、50%、75%、100%、125%及150%额定流量情况下，辐照装置造成的压降。此压降数值作为各流道流量分配试验压降参考。

2.3 辐照装置各流道流量分配试验

水力试验回路冷却剂温度、回路压力、水质参数应满足表1所规定的要求，参照2.2节中测出的额定流量下的压降，分别测量50%、75%、100%、125%及150%额定流量压差下，流经辐照装置的中心孔、内流道、外流道和屏蔽管外间隙的冷却剂流量。

3 结果及分析

3.1 压降测量

设定水力试验回路冷却剂压力为额定值，调节回路流量，使流量值分别为辐照装置的额定流量值的20%～120%，同时测量相应流量下辐照装置的压降。

试验从最大流量开始，逐渐减少到最小流量，然后再从最小流量逐渐增加到最大流量。试验回路流量的实际调节范围为0.6～12.4m3/h，辐照装置压降的测量结果见图3。

结果分析：

1）从图3中看出，两组压降的测量数据符合的非常好，最大偏差在1%以内，试验测量的数据重复性好；

2）在设计流量7 m3/h条件下，流体流经辐照辐照装置产生的压降为15.4±1.0kPa。

3.2 辐照装置各流道流量分配试验

设定水力试验回路冷却剂压力为额定值，通过更换模拟靶件下端头的形式，分别堵住靶件的间隙、内或外流道，调节试验回路流量，并测量靶件的压降值达到15.4kPa时的靶件内、外流道的流量。间隙、内、外流道流量与压降的关系见图4。

结果分析：

1）从图4中可以看出，在相同压降的条件下，外流道流量比内流道流量大；相同流量下，内流道产生的压降大于外流道的压降。与内外流道的流量相比间隙中的流量很小。

2）在设计流量7 m3/h情况下，内流道的流量测量结果为3.52m3/h，内流道的流量测量结果为3.27m3/h，间隙的流量测量结果为0.86 m3/h，内外流道的热工设计计算结果为3.63 m3/h 和3.01 m3/h，理论值与试验值的最大偏差在10%以内。间隙的热工设计计算结果为0.43 m3/h，与测量结果相差较大，是由于设计计算中孔道的内径为Φ70，然而冲刷试验试验段孔道的直径为Φ70.3，经过推算，试验段孔道为Φ70时，间隙的流量应为0.57 m3/h。

3.3 水力冲刷试验

利用堆外试验回路模拟装置在辐照时的流量、温度及压力条件，对辐照庄子进行75天（100%的辐照时间）的稳定性冲刷试验。在试验的第20天及75天时，停止回路运行将辐照装置从试验段中取出，对辐照装置结构进行检查，分别检查模拟辐照装置各部件变形及松动情况。

结果分析：经过75天的冲刷试验，未发现辐照装置结构发生变形和松动情况，辐照装置结构保持完整。

4 结论

通过分析可以看出，在额定流量下，辐照装置的流阻为15.4±1.0kPa。并通过试验测量出了个流道的流量，与计算结果对比可知，误差在10%以内。测量结果是准确，可信的。为辐照装置入堆试验提供了准确的数据支持。另外，冲刷试验表明辐照装置的设计是稳定可靠的，不会出现松动、磨损的现象。

【参考文献】

[1]于平安，朱瑞安，等.核反应堆热工分析[M].上海交通大学出版社，2002，2.

流量测量篇2

【关键词】　频差法 超声波

1　时差法流量测量原理

时差法是利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法。如图1，顺流换能器和逆流换能器分别安装在流体管的两侧并相距一定距离，管线的内直径为D，超声波通过的路径长度为L。

超声波顺流传播时间为td，逆流传播时间为tu，超声波的传播方向与流体的流动方向加角为θ。由于流体流动的原因，超声波顺流传播L长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差可用下式表示：

其中：c是超声波在非流动介质中的声速，V是流体介质的流动速度，tu和td之间的差Δt为

式中X是两个换能器在管线方向上的间距，为了简化，我们假设，流体的流速和超声波在介质中的速度相比是个小量。即：

上式简化为：

即，流体的速度为：

流量Q可以表示为：

由此可见，时差法的测量精度主要取决于对微小时差Δt的分辨率，即纳秒级的时标，所以时差法的测量精度受到许多方面的制约，小流量测量精度难以保证和提高。

2　频差法测量流量原理

频差法超声波流速测量是采用一种回波鸣环技术，在流体中产生两个超声波传播方向不同的鸣环频率，分别称为顺流鸣环频率ft1和逆流鸣环频率ft2。在静止流体中，ft1=ft2，而在流体流动时，ft1与　ft2之间产生频率差ft，而ft正比于流体流速。

在顺流方向，超声波的鸣环频率ft1为

在逆流方向，超声波的鸣环频率ft2为

式中，c为超声波在流体中传播速度，称为声速，在流体温度20°C时，声速c为1482.3m/s；v为流体流速；θ为声线与管道中心轴线之间的夹角，它与超声波入射角有关，L为超声波在固体和流体中的传播距离。

则频率差为

由以上公式可以看出，当两个超声波换能器安装位置一定时，L和θ也就确定，流速v仅与Δft有关，而与声速c无关。

根据频差法测量原理，在静止流体中，v=0时，声传播鸣环频率为ft1=ft2　=c/L=　ft0。在流体流动时，顺流与逆流的鸣环频率差正比于流体流速，被测流体流速v为

为了满足在低流速下的流量测量精度，应使测量频差的数目达到足够大，频差法可以采用锁相倍频技术，以使测量的频差扩大到N倍，这相当于提高了小流量时的测量精度。

3　频差法测量流量的实现方法

在启动超声波测量之前，超声波发射和接收回路处于休眠状态。一旦收到外部启动信号，由内部单片机发出一个启动脉冲，并通过同步触发电路激活超声波发射器产生第一次发射。发射脉冲通过流体传播到达接收器并输出回波信号，经回波检测和整形后，将回波脉冲反馈回同步触发器，以使发射器产生第二次发射，接收器接收的第二个回波脉冲再次反馈回发射端。这样周而复始，不断发射、接收和回波反馈，从而在发射和接收回路上建立连续的的回波脉冲循环。

4　频差法测量流量的技术特征

频差法测量使用的回波鸣环技术是一种声波反馈技术，它是在超声波传播路径上，经过声波发射流体传播回波接收再将回波反馈给发射，周而复始地建立声脉冲循环回路，由此产生连续的回波鸣环频率，当超声波在顺流体方向传播时，回波鸣环频率为f1，而在逆流体方向传播时，回波鸣环频率为f2，两者之间的频率差为Δf。

在流体流动时，超声波的传播时间会随着流速变化增加或减小，把这种时间变化转换成频率变化，通过对频率差的测量就可以确定流体流速。这与时差法测量时间是等效的，但这两种测量方法对流速的分辨率和测量精度确有很大不同。

（1）频差法测量的是频率，而测量频差的最小单位是赫兹，这在频率测量中很容易实现。而时差法测量时差的最小单位是皮秒，要保证1ps的测量精度，在时间测量技术中很难实现。

（2）在流体流速相同的情况下，频率法测量的Δf值要远高于时差法测量的Δt值，所以频率法测量流速的分辨率要远高于时差法。

（3）因为频差法采用成熟的锁相倍频技术，要想提高小流速下的测量精度很容易实现，这是频差法的一大技术特征。而时差法只能依靠的提高时标精度已经到了极限，很难再提高。

（4）频差法测量不需要对温度进行修正，这是因为测量的频差与声速c的变化无关。而时差法测量流速受流体温度影响较大，需要对时差进行温度修正。

流量测量篇3

关键词:流量;流速;流速仪法;浮标法;容积法;溢流堰法

中图分类号:X7文献标识码:A

流量的测量方法很多,可分为直接测定法和间接测定法。直接测定法是采用各种流量计直接测定废水的流量;间接测定法是先测定流速后根据过水断面与其流速计算废水流量。常用的间接测定法有流速仪法、浮标法等;常用的直接测定法有容积法、溢流堰法等。由于企业的规模不同,生产工艺不一,废水的排放量和排放方式千差万别,因此应根据企业废水排放情况确定废水流量的最佳测量方法,必要时可以同时采用几种方法。废水一般以管道或渠道设施排放,流量(或流速)也在管道或渠道中测量,测流量(或流速)应与采样同步进行。现将几种常用的测流方法介绍如下:

1、流速仪法。在排污企业废水流量较大且排污管道或渠道规则时,水深不低于10cm,最好大于30cm,流速不小于0.05m/s时,选用此法。

由于截面积是固定不变的,且较易计算,故流量的测定可转变为流速的测定。按下式计算流量:

Q=V・S

注:Q―废水流量(m3/秒);S―废水水流截面积(m2);V―截面平均流速(m/秒)。

有时,排污线管内不易直接测量,而要在河流或水渠中测量。这时要选在水流状况良好的地点进行。在与水流方向成直角的断面上,求出被分成适当大小的小区间面积与小区间平均流速相乘之积,即区间流量。将区间流量求和,即得总流量Q。

使用流速计时,应将探头放入管道或渠道正对着水流方向测定,且把流速计置于测定人上游一侧,以避免测定人位置对测速的影响。测量的时间越长,所测流速越准确,测量的时间一般应大于100秒。缩小误差的关键性因素是测定横断面的选定问题。横断面的选定一般可采用以下简便迅速的方法。

一点法:V=V0.6

两点法:V=1/2(V0.2+V0.8)

三点法:V=1/4(V0.2+2V0.6+V0.8)

据文献报道,将实际测得的流速与上述方法相比较时,一点法误差为2.6%,两点法误差为1.3%,三点法误差为1.8%。两点法较为准确。实际应用时,当水深小于40cm时,可采用一点法;当水深大于40cm时,可采用两点法。

2、浮标法。这是一种简单易行的方法,但精确度较差,一般只在无其他测试条件下使用。在水流较慢,废水沟较直的情况下,选取一段底壁平滑、长度不小于10m、无弯曲、有一定液面高度的排污管道,经过疏通后测量其平均宽度及水面高度。取一小段漂浮物,如木棒、乒乓球(注1/3水)等,放入流动的排水沟中。在无外力影响下,使漂浮物流过被测距离,记录流过时间、重复数次、取平均值,按下式计算流量。

Q=α・L・S/t

注:Q―流量,m3/秒;

α―系数;为平均流速与主轴线表面流速之比。它随着水渠的宽度、水深、水渠状况等条件不同而不同,还由于表面浮标容易受到风的影响等问题,α并不是一个恒定的数。对一般渠道取α=0.7。如果废水在封闭性圆形管道中流动,且充满管道,其平均流速则是主轴线流速一半。此时,α=0.5;

L―选取测定的水渠部分长度,m;

S―渠道截面积,m2;

T―浮标通过这段距离的平均时间,秒。

3、容积法。在测排水量较小或虽有一定排水量但排放渠道不规则的企业排污量时选用此方法。有些企业废水排放量较少,用流速仪或浮标法测量有困难,可在排污沟有落差的地方或人工挖一个坑,将采样容器放于低处或坑内,接纳排出的废水,记录接纳一定体积水所需的时间。重复测量数次取其平均值。测定流量时应选择将水装满需要时间10秒以上的容器。计算出流量:

Q=V/t

注:Q―流量,m3/秒;V―容器的容量,m3;t―装满容器所需时间,秒。

还有一些企业虽有一定的排放量,但排污渠道不规则,用流速仪或浮标测量误差较大。可在排污沟旁修一个一米见方的蓄水池,两边留口,将池下口堵死,上口打开,将排水沟的废水改道入池,记录废水充满一定体积时所用时间,将水放掉,重复数次,取平均时间。计算出流量。

4、溢流堰法。利用堰是测定流量的主要方法。其中,薄壁堰使用方法简单,精度较高,一般误差不到±2%,实际测流中使用比较广泛。量水堰应设在渠壁平整、水流呈直线的流动的直段内,直段长度应大于堰上最大水头的5倍以上,堰板垂直设置,不得渗漏,并保证堰口中心与上游水流中心一致。根据堰口形状,堰板可分为三角堰、矩形堰和梯形堰。

薄壁三角堰的适应条件为:0.05m≤H≤0.35m;流量≤0.1m3/秒。直角三角堰流量计算公式为:Q=KH2.5

薄壁梯形堰的适应条件为:0.5m≤H≤0.6m;0.2m≤B≤2m;0.24m≤D≤1.13m。堰口边坡为1:0.25堰流量计算公式为:Q=1.838×(B-0.2H)・H1.5

薄壁矩形堰的适应条件为:0.02m≤H≤0.4m;0.2m≤B≤2m;0.2m≤D≤1.1m。薄壁矩形堰流量计算公式为:Q=1.86×B×H1.5

注:Q―流过堰口的水量;H―水头高;B―堰口底宽度;D―水渠底面到溢流口底部的高度;K―随水头高H而变化的系数见表1。(表1)。水头换算见表2。(表2)

在实际工作中,要想得到完全可靠的流量数据,更好更准确地为环保决策服务,仅靠熟练掌握测流方法是不够的。实践证明要想真实地测得每个企业的排污水量、杜绝隐蔽的排污口,设计合理的污水处理设施、达到完全达标排放标准,监测人员必须熟悉生产工艺、开工率、实际用水情况,针对现场实际,认真观察、仔细分析、精心操作、详细记录。然后,确定采样频次和流量的测定方法。

根据我们站对一些企业的验收监测中所测流量的数据表明:根据现场实际,选择合适的测流方法所测得的结果准确、可靠、合理,基本符合企业废水排放情况。

(作者单位:叶县环保局环境监测站)

主要参考文献:

流量测量篇4

关键词：多相流；计量；软测量

中图分类号： TB937 文献标识码：A

一、 多相流

（一）多相流简介

多相流中的“相”，在物理学中是指一个宏观物理系统所具有的一组状态，在化学中是根据系统中物质存在的形态和分布不同，将系统分为相。相是指在没有外力作用下，物理、化学性质完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态。而多相流常见于各种形态的两相流。（1）气-固两相流，如气流输送（喷吹）粉料，含尘埃的大气流动等；（2）气-液两相流，如：泄水建筑中的掺气水流等；（3）液-固两相流，如天然河道中的含沙水流等。由于多相流中的各相间有相对速度，流动的同时各相之间是随时变化的，导致了多相流的流动特性、特征参数及计量要比单相流复杂。

（二） 多相流存在的特点

多相流的流型复杂多变，相与相之间相互作用强，相界面之间存在界面扰动。由此造成多相流存在参数多、流型复杂多样、各相间存在相对流动、影响流动因素多、各相间存在传热和传质及化学反应等特点。因此，我们可以把多相流认为是存在变动分界面的多种独立物质系统组成的物体的流动。

（三）难于计量多相流的原因

多相流计量难度很大主要有以下几个原因：（1）多相流中含有多种不相溶混的相且个向组分之间是不均匀混合的，他们各自具有一组流动变量。即使两相流，也可划分为气液、气固、液液、液固四种，描述多相流的参数要比单相流的参数多。（2）多相流中各相的体积百分数以及分散相的颗粒大小变化范围宽，各组分之间存在相互作用，引起流动性质及流动结构变化大。（3）多相流中有多种流动形式，流型的不同及各相间相对速度不同也会引起流动状况的很大改变。例如气固流化床中气流速度对流动结构影响很大。（4）多相流中各相的物理性质及相与相之间界面的表面现象都是影响多相流的重要因素及各相的性质、含量及流动参数决定了流动形态，不同的流型可用不同的方法来处理。

二、通过现代技术手段和信号处理技术相结合的方法实现多相流计量

（一）通过软测量技术实现多相流计量

软测量是一种利用较容易在线测量的的过程变量（称为辅助变量）和离线分析信息去估计不可测或难以直接测量的待测变量（称为主导变量）的方法。软测量一般情况下是在成熟的硬件传感器基础上，以计算机技术为支撑平台，通过应用数学模型运算处理而完成的。因此，也可把实现软测量功能的实体看成是一种软仪表，它可利用多种易测变量传感器信息和先验分析信息，通过软测量模型计算处理得到所需检测的难测或不可测参数的信息。通过软测量技术实现多相流的计量主要包括以下四个步骤：（1）选取辅助变量：正确选取辅助变量是能够准确、简洁计算各相流量的基本；（2）处理辅助变量的相关数据：数据的处理直接决定了流量计算的准确性；（3）建立软测量模型：基于多种模型的存在，正确选择软测量模型才能保证简单、快捷、准确的计量；（4）软测量模型的在线校正。

（二）实现多相流计量的软测量建模方法

目前，在多相流检测领域存在多种软测量建模的方法，其常用的方法主要有以下几种：（1）基于工艺机理分析的软测量建模；（2）基于回归分析的软测量建模；（3）基于人工神经网络的软测量建模；（4）基于模式识别的软测量建模；（5）基于模糊数学的软测量建模；（6）基于支持向量机（Support Vector Machines， SvMs）的方法；（7）基于现代非线性信息处理技术的软测量建模；（8）基于多传感器数据融合技术的测量方法；（9）基于虚拟仪器技术的测量方法。

结语

软测量计量技术为解决多相流计量这一技术难题提供了一条有效途径，近年来得到了迅速发展，国内外很多机构也积极探索研究将软测量技术完全应用于工业生产技术中，从而实现多相流计量的计量准确、稳定、适应性强、成本低。但是虽然经过多年的发展形成了一定的理论体系，也达到了一定的技术水平，但距离将软测量技术应用到实际计量中，尚有很长的路。相信随着科技的发展及多相流体力学的深入研究，将软测量的理论技术应用到实际的诸多问题终将得以克服，使软测量技术完全应用于多相流的计量领域。

参考文献

[1]徐济].沸腾传热和气液两相流[M].北京：原子能出版社，2001.

[2]林宗虎.变幻流动的科学一多相流体力学[M].北京：清华大学出版社，2000.

[3]孔珑主.两相流体力学[M].北京：高等教育出版社，2004.

[4]纪纲.流量测量仪表应用技巧[M].北京：化学工业出版社，2003.

[5]吴浩江，李斌.水平管内油气水三相流流型的实验研究[J].油气储运，1999.

流量测量篇5

【 关键词】：流量计选型；性能；特性

中图分类号：U467 文献标识码： A 文章编号：

流量仪表是衡量物质量变的工具，不仅广泛应用于各工业领域、市政工程，还是改进产品质量、提高经济效益和管理水平的重要手段；也是评估节能降耗、污染排放的科学依据。由于影响因素较多，仪表的原理多达10余种，类型不少于200多。在工业自动化系统中，它是信号源头，数量虽只占系统自动化仪表的1/5，但价格约占1/3；在科学评估节能降耗、污染排放中占监控仪表一半以上。因此，它在国民经济中有着重要的地位。

在过程仪表与装置中，流量仪表主要有两大功用，即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。在冶金、电力、化工和石油等过程生产企业中，流量测量参数检测与控制是最常见参数之一，它关系到生产过程的质量与安全。

据有关资料报道：发现约有60％流量仪表所选择测量方法是不合适或者使用不正确，其中一部分虽然采用适宜的测量方法，却错误地布置和安装。由此可见正确选择和使用流量仪表并非易事。

首先，根据现场工况条件的要求，如果仅仅想知道管道中流体是否在输送流动，其大体流量，可以选择一些结构简单的器具，往往有一活动体（板、球、翼轮等）显示流体是否流动，有些能知识流动快慢的大体程度，精确度很低，误差一般在20－30％之间，或更大。

经过初选，确定需要安装流量计，要正确和有效地选择流量测量方法和仪表，必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性这两方面的技术，还要考虑经济因素，归纳起来有五个方面因素，即性能要求，流体特性、安装要求、环境条件和费用。各因素之间的关系如图1

图1

一．性能要求的考虑

1.测量流量还是总量

使用对象测量的目的有两类，即测量流量和计量总量。管道连续配比生产或过程控制使用场所主要测量瞬时流量；灌装容器批量生产以及商贸核算、储运分配等使用场所大部分只要取得总量或辅以流量。两种不同功能要求,再选择测量方法上就有不同侧重点：

有些仪表如容积式流量计、涡轮流量计等，测量原理上就以机械技术或脉冲频率输出，直接得到总量，因此具有较高精确度，适用于计量总量。

电磁流量计、超声流量计、节流式流量计等仪表原理上是以测量流体流速推导出流量，响应快，适用于过程控制，但装有积算功能环节后也可获得总量。

涡街流量计具有上者优点，但其抗震、抗干扰性能差，不适用于过程控制而适用于计量总量。

2.准确度

针对使用目的确定准确度要求，如在较宽流量范围保持准确度，还是在某一特定范围内即可，所选仪表的准确度能保持多久，是否易于周期校验，校验的方式和代价如何，都是仪表选型对于准确度的要求。

3.重复性

重复性是由仪表本身工作原理及制造质量决定的，它与仪表校验所用基准高低无关。应用时要求重复性好，如使用条件变化大，则虽然仪表重复性高亦不会达到目的的。

4.线性度

流量仪表输出主要有线性和平方根非线性两种。大部分流量仪表的非线性误差不列出单独指标，而包含在基本误差内。然而对于宽流量范围脉冲输出用作总量积算的仪表，线性度是一个重要指标，使有可能在流量范围内用同一个仪表常数，线性度差就要降低仪表精确度。随着微处理器技术的发展，采用信号适配技术修正仪表系统非线性，从而提高仪表精确度和扩展流量范围。

5.范围度

范围度是选型的一个重要指标，速度式流量计(涡轮、涡街、电磁、超声)的范围比平方型(差压)大得多，但是目前差压式流量计亦在采取各种措施，如开发量程差压变送器或同时采用几台差压变送器切换来扩大范围度。要注意有些仪表范围度宽是尽量把上限流量提高，如：液体流速为7~10m/s,气体为50~75m/s，实际上高流速意义不大，重要的是下线流速为多少，能否适应测量要求。

6.压力损失

压力损失关系到能量消耗，对于大口径意义较大，它可能大大增加泵功率消耗。选用价格较高而压损较小仪表，从长期运行费用更划算。

表2为流量计性能参考数据

二．流体特性方面的考虑1.流体温度和压力

必须仔细地界定流体的工作压力和温度，特别在测量气体时温度压力变化造成过大的密度变化可能耍改变所选择的测量方法。如温度或压力变化造成较大流动特性变化而影响测量准确度等性能时，必要作温度和(或)压力修正。此外，流量仪表外壳的结构设计和选用材质

也决定于流体的温度和压力，因此必须确切知道压力和温度的最大和最小值。压力和温度变动很大时，更应特别仔细选择。

2.流体密度和比重 密度是影响流量计特性最主要的参数，其数据准确度直接影响计量精度。如速度式流量计测量的是体积流量，但是物料平衡或能源计量皆需要质量流量计算，因此这些流量计除检测体积流量外，尚需检测流体的密度，只在密度为常数或变动不影响计量精度时才可不比检测。

3.粘度

粘度对流量计特性影响有两种情况。其一为直接影响两种精度最佳的涡街流量计和容积式流量计，它们的流量特性深受粘度的影响，现场需要采用在线粘度补偿。一般来说，涡轮流量计只适用于低粘度介质，而容积式流量计较适于高粘度介质，但是对某些测量对象，如原油(高粘度)大流量测量，希望采用涡轮流量计。其二，粘度是判别流体性质的重要参数，牛顿流体或非牛顿流体就是视其粘度关系式不同而定，目前国内外已颁布的流量测量标准及规程都只适用于牛顿流体，这是一个重要的适用条件。粘度是影响管道内流速分布的重要参数，流速分布对流量计特性的影响是流量计使用时的主要问题之一。

4.化学腐蚀和结垢

流体的化学性有时成为选择测量方法和仪表的决定因素。某些流体会引起仪表接触零件腐蚀，表面结垢或析出结晶体金属表面产生电解化学作用。这些现象都将降低流量仪表性能和使用寿命，仪表制造厂为此采取措施提供若干变型产品或专用仪表，以相适应。例如选用针对某些流体抗腐蚀材料或结构上防腐蚀措施，如金属浮子流量计内衬耐腐蚀工程塑料，孔板用陶瓷材料制造。但那些测量元件结构和形状复杂的仪表(如容积式、涡轮式等)就不易处理使之用于腐蚀液体。

由上述可知流量计发展到今天虽然已日趋成熟，但其种类仍然极其繁多，至今尚无一种对于任何场合都适用的流量计"每种流量计都有其适用范围，又都有局限性"在选择仪表时，一定要熟悉仪表和被测对象两方面的情况$并要兼顾考虑其它因素，这样测量才会准确。

参考文献：

[1].陆徳民.石油化工自动控制设计手册. 化学工业出版社.2000

[2].乐嘉谦.仪表工手册. 化学工业出版社.2003

流量测量篇6

关键词 流量仪表 石油行业 测量分析

采用何种方式检定流量仪表取决于计量系统对测量不确定度的要求、被检流量计的类型、用途、所具备的检定条件、检定所需费用等诸多因素。一般，用于液体计量的流量仪表（如原油和水计量仪表）基本上采用实流检定，而气体计量的流量仪表，绝大多数采用干式检定方式，只有极少数采用临界流喷嘴在线实流检定或离线检定。

一、几种检定方式的选取

流量测量仪表的检定，通常采用实流检定和干式检定两种方式。采用何种方式检定流量仪表取决于计量系统对测量不确定度的要求、被检流量计的类型、用途、所具备的检定条件、检定所需费用等诸多因素。一般，用于液体计量的流量仪表（如原油和水计量仪表）基本上采用实流检定，而气体计量的流量仪表（有的使用差压式流量仪表）绝大多数采用干式检定方式，只有极少数采用临界流喷嘴在线实流检定或离线检定。

二、几种检定方式的差异

1、检定结论上的不同

采用组合测量方法对流量仪表进行干式检定，是根据各有关参数的测量结果及其不确定度，按照误差处理方法合成出仪表的流量测量总不确定度的，是以一定的置信度间接确定流量仪表的不确定度范围的，它不能给出具体误差值。它通常是以大量丰富的试验数据和标准化的技术要求为前提，保持了计量的试验性和一致性的特点。比如，标准孔板节流装置、临界流文丘利喷嘴等已有相当成熟的干式检定技术。以孔板流量计为例，其流出系数公式是建立在极其丰富和充分的试验数据基础之上的，标准上给出的流出系数的误差范围：不大于0.6%。在合成孔板流量测量的不确定度时，也只能以一定的置信度给出一定的不确定度范围。

实流检定尤其是在线实流检定最符合准确性、一致性、溯源性和试验性等计量特点，能实现真正的流量测量仪表校准或赋值，能保证量值传递或溯源性的连续和封闭。离线检定给出流量仪表在检定条件下的误差值或流量计系数，但因其实际操作条件和安装条件不同于检定条件，介质的有关物性参数甚至介质本身也有所不同，实际上这种检定不是真正意义上的校准或赋值。严格地讲，流量仪表的离线检定结果只能说明其在检定条件下的计量特性，大多数的实际使用现场环境条件、仪表的安装条件和操作条件与检定条件相比有很大不同，这样会给流量仪表带来附加误差，而附加误差大小总是以一定的经验主观判断的，所以离线检定对于流量测量结果要求不高，或者说即使有附加误差也能满足预期的测量要求，不失为一种简单易行的选择。

2、对物性参数影响的修正程度不同

几乎所有流量测量仪表的测量结果都受到被测介质有关物性参数的影响，只是影响程度不一样。对于能以显函数表现其对流量测量结果影响的物性参数，只要知道这些参数的实际值，就能对其进行修正，如天然气相对密度、压缩因子、等指数等对孔板流量计测量的影响。但对大多数流量测量仪表来说，物性参数对其计量性能的影响难以用数学公式准确地表达出来，比如，在液体计量中，容积式流量计和速度式流量计对液体黏度的变化十分敏感，特别是在低黏度下和仪表测量范围的下限，目前还没有通用的黏度修正公式。在天然气流量测量中，天然气密度变化对涡轮、涡街等速度式流量计有明显的影响，若考虑流量计在低压下用空气做介质检定的结果是否能直接用于高压下的天然气时，在线实流检定成为完全消除物性参数影响的唯一选择，因为干式检定、离线检定不能消除物性参数对上述流量测量仪表的影响。

3、对操作条件影响的修正程度不同

流量仪表的操作条件或运行条件直接影响其计量性能，操作压力或温度变化对流量仪表的最直接影响就是其计量腔体的改变，其间接影响是被测介质黏度、密度等物性，间接影响可在修正物性参数影响时考虑。由于流量仪表结构和形状的复杂性及装配的离散性，几乎不可能采用计算方法对其腔体随操作条件的变化精确地进行修正，也不可能根据试验数据针对所有流量计拟合出满足准确度要求的经验公式。

对于容积式流量计，计量腔体的变化会导致作为测量基准的容积的改变，会引起内部漏失量的变化，从而影响流量测量结果。对于速度式流量计，操作条件的改变将引起其流通面积的变化，从而导致仪表系数的变化。如果检定时流量仪表的操作条件能与实际使用时相同或接近，则离线检定能满足要求，但是，由于操作条件的复杂性和多变性，离线检定往往不能复现实际操作条件，只有在线检定能解决高准确度的流量测量问题，否则要考虑附加的误差。

三、结论

流量测量篇7

【关键词】差压；流量；测量；准确性

流体（水、蒸汽、燃料油等）的流量直接反映设备效率、负荷高低等运行情况，因此连续监视流体的流量对于设备的安全、经济运行有着重要意义。差压式流量测量系统能将信号远距离传输，便于运行集中监视，也能供自动控制系统使用。因此保证差压式流量测量系统的准确性是保证机组安全、经济运行的重要基础之一。

差压式流量测量系统是基于流体流动的节流原理。在流体管道内，当流体流过孔板、喷嘴等节流件时，产生局部收缩，部分位能转化为动能，收缩截面处流体的平均流速增加，静压力减小，在节流件前后产生静压差。流体的流量愈大，这个静压差也愈大，两者之间成一一对应的关系，测出节流件前后的压差P，就可间接地测出流体的流量。节流件前后的压差P与流量q的关系是q = K*（P）1/2（K——与被测流体性质、参数及节流件有关的参数）。

差压式流量测量系统主要由标准节流装置、差压信号管路、管路上的一次阀、二次阀、平衡阀、差压变送器和显示仪表组成。要想使差压流量测量系统能准确测量，应保证标准节流装置正确安装、仪表管路及阀门正常投用、差压变送器正常工作及显示仪表正常工作。

一、保证标准节流装置的正确安装

标准节流装置能否正确安装，决定能否得到正确的差压P信号，从而影响能否准确显示流量的大小。标准节流装置的安装应符合以下条件：（1）节流件开孔应与管道中心同心，在两个互相垂直的对角线方向上，测量环室边缘与法兰边缘距离之差不应大于1mm。（2）节流装置端面应与管道轴线垂直。（3）节流装置只能安装在直管段内，其前方最小直管段长度根据管道的局部阻力、有无截门等情况而不同，其值可从专门的图表中查得；而其后部的直管段长度一般应大于5D（D为管道内径）。（4）节流装置前的管道内径应在靠近节流装置和距节流装置2D的两个截面上分别进行四次测量，其算术平均值与设计值之差为：当m≤0.3（m为开孔面积）时，不超过3%；当0.3＜m≤0.5时，不超过1%；当m＞0.5时，不超过0.5%。每次单独测量的结果与上述四次测量的平均值比较：当m≥0.3时，偏差不超过±0.5%；当m＜0.3时，偏差不超过±2%。（5）由于节流件取压口装设在夹紧环或环室上，因此在安装节流件时，如被测介质为液体时应考虑到防止气体进入导压管，如被测介质为气体时应考虑到防止不和脏物进入导压管。（6）若安装节流装置的管道处于水平或倾斜位置，则取压口位置的选择如下：当被测介质为液体时，取压口应在管道下方；当被测介质为气体时，取压口应在管道上方。如安装节流装置的管道处于垂直位置时，则取压口位置可任意选择。（7）对于测量蒸汽流量的节流装置，在节流件取压口装设有冷凝器，其作用是使节流件与差压计之间导压管中的被测蒸汽冷凝，并使正负压导管中的冷凝液面有相等的恒定高度。为此，节流件取压口位置的选择，对于水平或倾斜管道，应在管道中心以上。对于垂直管道，则取压口位置可以任意选择，而下面的冷凝器应向上移，以使正负压的冷凝液面处于相同的高度。（8）对于新安装的管道，节流件必须在管道冲洁净后才能进行安装。冲洗时可用与节流件夹紧环或相同厚度的临进垫圈代替。（9）在节流装置前后长度为2D20的一段管道内壁上，不得有任何凹坑和肉眼可见的突出物，如旱缝，温度计套管等。（10）当节流装置前后装有温度计套管时，二者之间必须有一定的距离，其大小可根据温度计套管直径d决：当d≤0.04D时，距离应大于5D；当0.13D≤d≤0.18D时，距离应大于30D。

二、保证仪表管路及阀门正常投用

仪表管路安装应符合以下条件：（1）仪表导管管路应能抗腐蚀，一般采用钢管或铜管，其内径应在12mm～15mm之间。（2）管路总长度一般不超过50m和不小于3m。若被测介质温度高于100℃时，则长度不应小于6m。（3）应根据被测介质的压力采用耐压强度足够的仪表管。一般汽水取样多用无缝钢管，测量风量等微压介质时可用优质瓦斯管。导管敷设完毕后，应作严密性试验或耐压试验 。（4）仪表管路的装设应保持垂直，或与水平之间有不小于1%～10%的倾斜角度，整个仪表管路应向同一方向倾斜；应根据具体情况在表管最高处装设排气门，或在最低处装设放水门。（5）敷设仪表管路时，每隔1～2m应有固定卡子。多根仪表管束一起敷设时，应排列整齐。敷设易燃易爆介质的表管时，应注意隔热和防火。（6）仪表管穿越楼板、平台铁板时，应加装护管或留有富裕的孔口，并定期进行磨损检查。（7）管路拐弯处应均匀弯曲和不得变扁，弯曲半径不得小于管子外径的8～10倍。（8）两根导管应并排敷设并处于同一环境温度中。（9）导压管路应油漆，并有注明用途、名称的标牌，必要时可刷色标。（10）差压计装在节流装置的上方或下方时，管道

敷设有特殊要求，安装前可参看有关技术资料。

在系统使用中，为保证差压信号能准确送到变送器的正、负压室 ，应使一次阀门、二次阀门开启，平衡门关闭，同时所有仪表管路及阀门都不能有漏、有堵。

三、保证差压变送器正常工作

差压变送器用来将差压信号转化成相应的电流信号，它能否准确转换直接影响到流量测量的准确性。为保证差压变送器能正常工作，应定期对其进行检定。具体检定项目及须达到的要求如下：（1）仪表外观。表体整洁、铭牌完好，零部件完好无损。（2）基本误差。差压变送器的误差不能超过其允许基本误差。（3）回程误差。差压变送器的回程误差不得超过允许基本误差的绝对值。（4）密封性。差压变送器在承受额定工作压力时，不得有泄漏及损坏现象。（5）静压误差。当差压变送器无测量信号时，应能承受向正、负压室同时施加的额定工作压力。工作压力自零增大到额定工作压力值和从额定工作压力下降到零时，静压误差不得超过规程中的误差。（6）恒流性能。当负载电阻在差压变送器允许范围内变化时，其输出电流的变化不应超过允许基本误差的绝对值。（7）电源电压在190~240V范围内变化时，变送器输出电流的变化不应超过允许基本误差的绝对值。（8）电源中断再现性。当差压变送器切断电源1分钟后，重新通电时，输出电流变化不应超过允许基本误差的绝对值之半。（9）绝缘性。差压变送器的绝缘电阻应符合下列规定：输出端子对机壳不小于20MΩ，电源端子对机壳不小于50MΩ，电源端子对输出端子不小于50MΩ。（10）稳定度。差压变送器的稳定度不应超过允许基本误差的绝对值。（11）超负荷。差压变送器应能承受量程的125%的超负荷试验，试验后仍符合全部技术要求。（12）小信号切除性能。在切除过程中，差压变送器的输出值不允许有缓慢变化及停滞现象。

四、保证显示仪表正常工作

流量测量篇8

关键词：节流元件；差压变送器；流量检测；液位

中图分类号：TE文献标识码：A文章编号：1673-9671-(2012)042-0170-02

在炼钢厂连续生产过程中，有大量的物料通过管道来输送，通过水箱来储存。因此，对管道内液体或气体的流量进行测量和控制以及对水箱水位的测量和控制就是生产过程自动化中的一项重要任务。其中液体流量检测及显示主要有氧枪冷却水进水、回水流量、一文水流量、二文水流量、汽包给水流量；气体流量检测及显示主要有氧气总管流量、氮气总管流量、氮封口氮气流量、石灰窑煤气总管流量；液位检测有连铸事故水箱水位、三楼软水箱水位、汽包水位及蓄热器水位。

1系统描述

系统分液体流量检测、气体流量检测、水箱及汽包液位检测作介绍。

1.1液体流量测量

氧枪冷却水进、回水流量和二文水流量测量都采用在管道中放入笛管式节流元件，使流体流过这个阻挡体，流动状态发生变化。根据流体在笛管式节流元件前后形成的差压来测定流量的大小，这种流量计叫做差压流量计，主要由笛管式节流元件及差压变送器组成。施工时错误的将其安装为（示意图1），一是被测的流程管道本身就没有满管；二是将取压口开在流程管道的上方取样管道内也不能满管气泡太多，导致测得的水流量不准且波动大。水泵每次停水送水都需要设备维护人员去给取样管排气、排污，流量显示波动才不会大。后来将取压口改到流程的侧面与流程管成向下45°并加装了两个排污阀如（示意图2）所示，这样一来不仅被检测的这一段流程管内能满管，取样管道内也能满管气泡也没有了，一是避免渣滓的沉淀；二是方便气泡排入流程管道之内；三是避免了污物排不出去而把变送器堵了。

1.2气体流量测量

氧气总管、氮气总管是采用常见的使用孔板作为节流元件的测量方法，在管道中插入一片中心开孔的圆盘，当流体经过这一孔板时流束截面缩小，流动速度加快，压力下降形成局部的流速差异同时得到比较显著的压差。在一定条件下，流体的流量与节流元件前后的压差平方根成正比。因此人们使用差压变送器测量这一差压，经开方运算后得到流量信号，如果要求更精确，在计算过程中还可以加入流束稳定后的压力补偿来计算。所以氧气总管流量计和氮气总管流量计是由孔板流量计和差压变送器组成。这种测量方法要求流体在流到孔板之前流束就必须稳定下来，所以要求安装时要遵从前10后5的原则。也就是说孔板流量计前面至少要有大于10倍流程管道外径的直管长度，后面要有大于5倍流程管道外径的直管长度。

而我们现场安装的两个流量计都装在调节阀和快速切断阀之间，而且直管段距离也不够，所以造成我们的流量不准确波动大。但是由于现场各方面的原因没有办法进行改造。

另外测量气体流量时，取压口应开在流程管道的顶端或侧面。并且差压变送器应装在流程管道的旁边或上面，以便积聚的液体容易流入流程管之中。对于我们氧气总管、氮气总管内的氧气、氮气来说比较干净不容易堵塞就可以把取压口开在流程管道的上方，变送器也可以装在流程管道的上方。

而对于像转炉煤气这种含水分及污物比较多的气体，取压口和差压变送器就要装在流程管道的侧面了，可以方便积聚的液体容易流入流程管之中，取样管就不容易被污物和水分堵塞了。

1.3液位测量

用来测量液位的差压变送器，实际上是测量液柱的静压头。这个压力由液位的高低和液体的比重所决定，其大小等于取压口上方的液面高度乘以液体的比重，而与容量的体积或形状无关。但是以下两种情况，变送器的低压侧都存在一个压头，所以必须进行负迁移。

1）开口容器的液位测量。测量开口容器液位时，变送器装在靠近容器底部，以便测量其上方液面高度所对应的压力。容器液位的压力，作用于变送器的高压侧，而低压侧通大气。如果被测液位变化范围的最低液位，在变送器安装处的上方，则变送器必须进行正迁移才能测量所得值与实际值相等。这种液位测量比较简单但要注意一点，工业用的冷却水污物杂质比较多，取压口不要太低，如果取压口太低时间久了底部沉积污物杂质以后就会把取压口堵死了。我们用的连铸事故水箱水位、三楼软水箱水位就是属于这种了，不然一般都不会有什么问题。

2）密闭容器的液位测量。在密闭容器中液体上面容器的压力P0影响容器底部被测的压力。因此，容器底部的压力等于液面高度乘以液体的比重再加上密闭容器的压力P0。

为了测得真正的液位，应从测得的容器底部压力中减去容器的压力P0，为此，在容器的顶部开一个取压口，并将它接到变送器的高低压侧。这样容器中的压力就同时作用于变送器的高低压侧。结果所得到差压值就正比于液面高度和液体的比重积了。

我们所用的汽包液位和蓄热器液位就是用的这种，安装如示意图3所示。但是这种测量方法要求密封比较好，如果密封不好蒸汽外漏或是高压侧的介质（水）外漏所测得压力就不准了。对汽包液位和蓄热器液位测量的改造就是解决漏汽的问题。

3）导压连接方式。①干导压连接。如果液体上面的气体不会冷凝，变送器低压侧的连接管就保持干的。这种情况称为干导压连接，决定变送器测量范围的方法与开口容器液位的方法相同；

②湿导压连接。如果液体上面的气体出现冷凝，变送器低压侧的导压管里就会渐渐地积存液体，从而引起测量的误差。为了消除这种误差预先用某种液体灌充在变送器的低压侧导压管中，这种情况称湿导压连接。

2结束语

经过改造后的流量及液位更准确、稳定了，给生产提供了很好的参考价值。大大减少了维护人员的工作量，方便了操作人员了解掌握生产情况，取得了良好的效果。

参考文献