一、概述流量測量的特點：流量與平均流速成正比，而平均流速與流速分布有關，流速分布與管內徑、管內壁形狀與粗糙度、流速大小、流體粘度、上游來流的流速分布有關。由于被測介質處于流動狀態，而且介質的物理化學性質繁雜多樣，任何接觸介質的檢測元件都會遇到腐蝕、磨損、污染、堵塞等問題。而非接觸測量在靈敏度和精確度方面尚存在一定問題。1

由于流體本身物質的復雜、流動狀態的多樣性，現場條件、管路條件的復雜性，使得性能優越的流量計不一定在現場發揮作用，所以正確選擇流量計非常重要。

存在疑難問題：如非牛頓流體(如泥漿、塑料漿)、脈動流、非定常流、多相流、極微小流、高溫流體的流量測量。2流量：是指單位時間內流動介質流經管道（或通道，統稱流道）中某截面的數量，也稱瞬時流量。累積流量：在某一段時間內流過的流體總和，即瞬時流量在某一段時間內的累積值，稱為累積流量。3體積流量單位為質量流量

單位為4流量檢測方法的分類體積流量直接法（容積法）直接測出在單位時間內以標準固定體積對流動介質連續不斷地進行度量，以排出流體固定容積數來計算流量。

橢圓齒輪腰輪刮板旋轉活塞精度較高5間接法(速度法)測量平均流速節流式力學轉子力學渦輪力學電磁電學超聲波聲學渦街力學熱線風速熱學激光多普勒光學6質量流量直接式：渦輪轉矩式質量流量計科里奧利質量流量計間接式：差壓流量計與密度計組合差壓流量計與速度流量計組合靶式流量計與速度流量計組合補償：用壓力、溫度補償71.速度式流量計

以測量流體在管道內的流速作為測量依據來計算流量的儀表。

2.容積式流量計

以單位時間內所排出的流體的固定容積的數目作為測量依據來計算流量的儀表。3.質量流量計

以測量流體流過的質量M為依據的流量計。質量流量計分直接式和間接式兩種。分類8二、差壓式流量計

差壓式（也稱節流式）流量計是基于流體流動的節流原理，利用流體流經節流裝置時產生的壓力差而實現流量測量的。

通常是由能將被測流量轉換成壓差信號的節流裝置和能將此壓差轉換成對應的流量值顯示出來的差壓計以及顯示儀表所組成。91.節流現象與流量基本方程式（1）節流現象

流體在有節流裝置的管道中流動時，在節流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產生差異的現象稱為節流現象。

節流裝置包括節流件和取壓裝置。10孔板裝置及壓力、流速分布圖

要準確測量出截面Ⅰ、Ⅱ處的壓力有困難，因為產生最低靜壓力p2′的截面Ⅱ的位置隨著流速的不同會改變。因此是在孔板前后的管壁上選擇兩個固定的取壓點，來測量流體在節流裝置前后的壓力變化。因而所測得的壓差與流量之間的關系，與測壓點及測壓方式的選擇是緊密相關的。注意11（2）節流基本方程式

流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關系的基本流量公式。它是根據流體力學中的伯努利方程和流體連續性方程式推導而得的。可以看出要知道流量與壓差的確切關系，關鍵在于α的取值。

流量與壓力差ΔP的平方根成正比。

12節流孔板后取壓管

前取壓管流體通過節流孔板時，流速加快，后取壓管處的壓力減小。標準取壓裝置13

角接取壓的兩個取壓口分別位于孔板的上下端面與管壁的夾角處，取壓口可以是環隙取壓口和單獨鉆孔取壓口。環隙取壓利用左右對稱的4個環室把孔板夾在中間，通常要求環隙在整個圓周上穿通管道，或者每個夾持環應至少有4個開孔與管道內部連通，每個開孔的中心線彼此互成等角度，再利用導壓管把孔板上下游的壓力分別引出。當采用單獨鉆孔取壓時，取壓口的軸線應盡可能以90°與管道軸線相交，環隙寬度和單獨鉆孔取壓口的直徑a通常在4mm～10mm之間。顯然，環隙取壓由于環室的均壓作用，便于測出孔板兩端的平穩差壓，能得到較好的測量精度，但是夾持環的加工制造和安裝要求嚴格。當管徑D＞500mm時，一般采用單獨鉆孔取壓。

法蘭取壓裝置的上下游側取壓孔的軸線至孔板上、下游側端面之間的距離均為25.4mm±0.8mm(1inch)。取壓孔開在孔板上下游側的法蘭上。法蘭取壓法結構簡單，容易裝配，計算也方便，但精度較角接取壓法低些，僅適用于標準孔板。14舉例標準孔板采用角接取壓法和法蘭取壓法，標準噴嘴為角接取壓法。

角接取壓結構1—管道法蘭；2—環室；3—孔板；4—夾緊環15

環室取壓法能得到較好的測量精度，但是加工制造和安裝要求嚴格，如果由于加工和現場安裝條件的限制，達不到預定的要求時，其測量精度仍難保證。

所以，在現場使用時，為了加工和安裝方便，有時不用環室而用單獨鉆孔取壓，特別是對大口徑管道。16國內外把最常用的節流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標準化，并稱為“標準節流裝置”。

標準化的具體內容包括節流裝置的結構、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。17孔板斷面示意圖如左圖，標準孔板對尺寸和公差、粗糙度等都有詳細規定。舉例

其中d／D應在0.2～0.8之間；最小孔徑應不小于12.5mm；直孔部分的厚度h＝（0.005～0.02）D；總厚度H＜0.05D；錐面的斜角α＝30°～45°等等，需要時可參閱設計手冊。18優點缺點標準孔板應用廣泛，結構簡單，安裝方便，適用于大流量的測量流體經過孔板后壓力損失大，當工藝管道上不允許有較大的壓力損失時，便不宜采用。標準噴嘴和標準文丘里管壓力損失較孔板小結構比較復雜，不易加工19

標準節流裝置僅適用于測量管道直徑大于50mm，雷諾數在104～105以上的流體，而且流體應當清潔，充滿全部管道，不發生相變。

節流裝置將管道中流體流量的大小轉換為相應的差壓大小，但這個差壓信號還必須由導壓管引出，并傳遞到相應的差壓計，以便顯示出流量的數值。20差壓式流量計特點

方法簡單、工作可靠、便于制造、適應性強，在管道內徑為50~1000mm范圍內均能應用，又有一定精度。幾乎能測量各種工況下的單相流體的流量。有很長的使用歷史，設計加工已經標準化安裝比較嚴格，壓力損失大，刻度為非線性，測量精度不很高，有時維修工作量大。21選用須注意：

必須清楚被測流體在測量條件下的物性，如密度、粘度、絕熱指數、壓縮系數、工作溫度和壓力。須知道被測流體的流量范圍(最大流量、常用流量、需要以一定精度顯示出的最小流量)；若是使用體積流量單位，必須明確實際工作狀態或標準狀態。明確取壓方式：角接取壓、法蘭取壓、D-D/2取壓。22流經節流件以前，流束是平行管道的無旋流，標準節流裝置不適用于脈動流和臨界的流量測量。“標準”應滿足：牛頓流體、水平管道、不發生相變、流量不隨時間變化或變化非常緩慢、對外不作功。不適于精度高的場合，一般0.6%~1.2%。233.差壓式流量計的測量誤差在現場實際應用時，往往具有比較大的測量誤差，有的甚至高達10％～20％。

不僅需要合理的選型、準確的設計計算和加工制造，更要注意正確的安裝、維護和符合使用條件等，才能保證差壓式流量計有足夠的實際測量精度。注意24誤差產生的原因被測流體工作狀態的變動。節流裝置安裝不正確。孔板入口邊緣的磨損。導壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現象差壓計安裝或使用不正確25

導壓管要正確地安裝，防止堵塞與滲漏，否則會引起較大的測量誤差。對于不同的被測介質，導壓管的安裝亦有不同的要求，下面分類討論。

測量液體流量時的取壓點位置

測量液體流量時的連接圖1—節流裝置；2—引壓導管；3—放空閥；4—平衡閥；5—差壓變送器；6—貯氣罐；7—切斷閥26（a）取壓點應該位于節流裝置的下半部，與水平線夾角α為0°～45°。

（b）引壓導管最好垂直向下，如條件不許可，導壓管亦應下傾一定坡度（至少1∶20～1∶10），使氣泡易于排出。（c）在引壓導管的管路中，應有排氣的裝置。

①測量液體的流量時，應該使兩根導壓管內都充滿同樣的液體而無氣泡，以使兩根導壓管內的液體密度相等。測量液體流量時的連接圖1—節流裝置；2—引壓導管；3—放空閥；4—平衡閥；5—差壓變送器；6—貯氣罐；7—切斷閥27②測量氣體流量時，上述的這些基本原則仍然適用。

（a）取壓點應在節流裝置的上半部。

（b）引壓導管最好垂直向上，至少亦應向上傾斜一定的坡度，以使引壓導管中不滯留液體。

（c）如果差壓計必須裝在節流裝置之下，則需加裝貯液罐和排放閥，如圖所示。

測量氣體流量時的連接圖1—節流裝置；2—引壓導管；3—差壓變送器；4—貯液罐；5—排放閥28③測量蒸汽的流量時，要實現上述的基本原則，必須解決蒸汽冷凝液的等液位問題，以消除冷凝液液位的高低對測量精度的影響。常見的接法如圖所示。測量蒸汽流量的連接圖1—節流裝置；2—凝液罐；3—引壓導管；4—排放閥；5—差壓變送器；6—平衡閥29差壓計或差壓變送器安裝或使用不正確也會引起測量誤差。

由引壓導管接至差壓計或變送器前，必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，構成三閥組，如圖所示。差壓計閥組安裝示意圖1，2—切斷閥；3—平衡閥30

測量腐蝕性（或因易凝固不適宜直接進入差壓計）的介質流量時，必須采取隔離措施。常用的兩種隔離罐形式如圖所示。

隔離罐的兩種形式31三、轉子流量計1.工作原理

以壓降不變，利用節流面積的變化來測量流量的大小，即轉子流量計采用的是恒壓降、變節流面積的流量測量方法。轉子流量計的工作原理圖32轉子流量計的特點

主要適用于中小管徑、較低雷諾數的中小流量的檢測；結構簡單，使用方便，工作可靠，儀表前直管段長度要求不高；基本誤差約為儀表量程的±1～2%，量程比可達10︰1；易受工作介質密度，粘度，純凈度等影響。33

A0—環狀流通面積

Af

—浮子最大截面積

ζ—阻力系數α—轉子流量計的流量系數（2）（1）對浮子受力分析：342.電遠傳式轉子流量計它可以將反映流量大小的轉子高度h轉換為電信號，適合于遠傳，進行顯示或記錄。

LZD系列電遠傳式轉子流量計主要由流量變送及電動顯示兩部分組成。

（1）流量變送部分

差動變壓器結構35轉換原理若將轉子流量計的轉子與差動變壓器的鐵芯連接起來，使轉子隨流量變化的運動帶動鐵芯一起運動，那么，就可以將流量的大小轉換成輸出感應電勢的大小。36（2）電動顯示部分LTD系列電遠傳轉子流量計373.轉子流量計的指示值修正

轉子流量計的流量標尺上的刻度值，對用于測量液體來講是代表20℃時水的流量值，對用于測量氣體來講則是代表20℃，0.10133MPa壓力下空氣的流量值。所以，在實際使用時，要根據具體體情況進行修正。

（1）液體流量測量時的修正（3）38對流量方程各參數的討論

流量系數流量系數與錐形管的錐度，浮子的幾何形狀以及被測流體的雷諾數等因素有關。流體密度流量刻度與流體密度有關，出廠時流體是用在標準狀態（20℃，760mmHg）下用水和空氣進行標定的，若使用的流體密度不一樣，需要進行刻度修正。39如果被測介質的黏度與水的黏度相差不大，可近似認為α是常數，則有

（4）整理后得（6）（5）40同理可導得質量流量的修正公式為當采用耐酸不銹鋼作為轉子材料時，ρt＝7.9g/cm3，水的密度ρw＝1g/cm3，代入（6）與式（8）得（7）（8）（9）（10）41當介質密度ρ’變化時，密度修正系數KQ、KM的數值見下表。

0.7641.5292.000.8591.2451.451.0460.9440.900.7711.5041.950.8721.2201.401.0730.9120.850.7781.4771.900.8841.1931.351.1020.8820.800.7851.4531.850.8971.1651.301.1340.8510.750.7921.4271.800.9111.1391.251.1700.8190.700.8001.4011.750.9271.1111.201.2110.7870.650.8091.3761.700.9431.0841.151.2560.7540.600.8181.3511.650.9601.0561.101.3070.7190.550.8270.3231.600.9791.0281.051.3650.6830.500.8371.2971.551.0001.0001.001.4350.6460.450.8471.2721.501.0220.9710.951.5160.6700.40KMKQ

ρ’KMKQρ’KMKQρ’密度修正系數表42舉例例4現用一只以水標定的轉子流量計來測量苯的流量，已知轉子材料為不銹鋼，ρf＝7.9g/cm3，苯的密度為ρ’＝0.83g/cm3。試問流量計讀數為3.6L/s時，苯的實際流量是多少？解由式（6）計算或由密度修正系數表可查得將此值代入式（5），得

即苯的實際流量為4L/s。43（2）氣體流量測定時的修正對被測介質的密度、工作壓力和溫度均需進行修正。

當已知儀表顯示刻度Q0，要計算實際的工作介質流量時，可按下式修正。注意：上式計算得到的Q１是被測介質在單位時間（小時）內流過轉子流量計的標準狀態下的容積數（標準立方米），而不是被測介質在實際工作狀態下的容積流量。44舉例例5某廠用轉子流量計來測量溫度為27℃，表壓為0.16MPa的空氣流量，問轉子流量計讀數為38Nm3/h時，空氣的實際流量是多少？解已知Q0＝38Nm3/h，p1＝0.16＋0.10133＝0.26133MPa，

T1＝27＋273＝300K，T0＝293K，p0＝0.10133MPa，

ρ1＝ρ0＝1.293Kg/Nm3。將上列數據代入上式，便可得即這時空氣的流量為60.3Nm3/h。45（3）蒸汽流量測量時的換算

轉子流量計用來測量水蒸氣流量時，若將蒸汽流量換算為水流量，可按式（7）計算。若已知某飽和蒸汽（溫度不超過200℃）流量值時，可從上式換算成相應的水流量值，然后按轉子流量計規格選擇合適口徑的儀表。

可以看出46若已知某飽和蒸汽（溫度不超過200℃）流量值時，可從上式換算成相應的水流量值，然后按轉子流量計規格選擇合適口徑的儀表。

可以看出47常見的容積式流量計有：橢圓齒輪流量計、腰輪（羅茨）流量計、刮板流量計、活塞式流量計及濕式流量計等。它是使被測流體充滿具有一定容積的空間，然后再把這部分流體從出口排出。四、容積式流量計48檢測原理流量計內部有1～2個轉子，在流入口流體壓力作用下使轉子轉動，隨著轉子的轉動，使流體從流入口流向流出口。設轉子與流量計殼體之間的容積已知，則通過測量轉子的轉速，就可得知流體流經流量計的流量；如果測出轉子轉過的次數，就可獲得流體的總體積。49橢圓齒輪流量計1.工作原理橢圓齒輪流量計結構原理通過橢圓齒輪流量計的體積流量2.使用特點

適用于高黏度介質的流量測量。測量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。橢圓齒輪流量計的入口端必須加裝過濾器。橢圓齒輪流量計的使用溫度有一定范圍。橢圓齒輪流量計的結構復雜，加工成本較高。50橢圓齒輪流量計可選用機械顯示表頭和電子顯示表頭兩種計數機構，顯示表頭具有顯示累積流量、瞬時流量及回零功能，可實現現場顯示和遠傳控制。對于不同的測量介質(酸、堿、有機液、油品、食品等），流量計由不同的材質制成來測量。根據測量介質不同，橢圓齒輪流量計分為鑄鐵鑄鋼型、鑄鐵鑄鋼高溫型、鑄鐵鑄鋼高粘型、不銹鋼型，可廣泛應用于石油、化工、輕工、冶金、食品、醫藥衛生、商業等部門管道液體的準確計量。51腰輪（羅茨）流量計

羅茨流量計又稱氣體腰輪流量計，主要用于對管道中液體流量進行連續或間歇測量的高精度計量儀表。它具有精度高、可靠性好、重量輕、壽命長、運行噪聲低、安裝使用方便等特點。52

凸輪式刮板流量計

轉子在流量計進、出口差壓作用下轉動，每當相鄰兩刮板進入計量區時均伸出至殼體內壁且只隨轉子旋轉而不滑動，形成具有固定容積的測量室，當離開計量區時，刮板縮入槽內，流體從出口排出，同時后一刮板又與其另一相鄰刮板形成測量室。轉子旋轉一周，排出4份固定體積的流體，由轉子的轉數就可以求得被測流體的流量。53

齒輪式流量計，用于精密的連續或間斷的測量管道中液體的流量或瞬時流量．它特別適合于重油、聚乙烯醇、樹脂等粘度較高介質的流量測量。

活塞式流量計，是在線式安裝，機械式流量開關，用于液體或氣體介質.極小的壓力損失，良好的重復性，抗污能力，機械部分與電子部分完全隔離，適用于小流量經濟型。如果測量的流量不大的話，就用活塞式的比較好。如果你要測量的流量較大的話，就用齒輪式的就行。測量的是氣體流量的話只能用活塞式的。54在封閉的圓筒形外殼內裝有一由葉片圍成的圓筒形轉筒，并能繞中心軸自由旋轉。轉筒內被葉片分成三到四個氣室(如上圖所示為四個氣室)，每個氣室的內側壁與外側壁都有直縫開口(內側壁開口為計量室進氣口，外側壁開口為計量室出氣口)。流量計殼體內盛有約一半容積的水或低粘度油作為密封液體，轉筒的一半浸于密封液中。濕式氣體流量計

隨著氣體進人流量計(如圖中液面中心的進口處)，進人轉筒內的一個氣室A，此時，A氣室的進氣口露出液面，進氣口與流量計進口相通而開始充氣;B氣室已充滿氣體，其進出口都被液面密封，形成封閉的“斗”空間，即計量室;C氣室的出氣口已露出液面，開始向流量計出口排氣。隨著氣體的不斷充人氣室A，在進氣壓力的推動下，轉筒朝如圖逆時針方向繞中心軸旋轉。氣室A中的充氣量逐漸增大，氣室B的出氣口也將離開液面而開始向流量計出口排氣，氣室C中的氣體將全部排出。當氣室C全部浸入液體中時，氣室D將開始充氣，氣室A將形成封閉的計量室。然后依次是氣室D、氣室C形成封閉的計量室。轉筒旋轉一周，就有相當于4倍計量室空間的氣體體積通過流量計。所以，只要將轉筒的旋轉次數通過齒輪機構傳遞到計數指示機構，就可顯示通過流量計的氣體體積流量(總量)。

55容積式流量計的工作特性

容積式流量計的工作特性與流體的粘度、密度以及工作溫度、壓力等因素有關，相對來說，粘度的影響要大一些信號轉換就地顯示遠傳顯示56容積式流量計的工作特點精度高，可達0.2～0.5%，用于企業管理和商品銷售。主要測高粘度流體，測總流量。量程比10：1。對直管段無要求。小流量時泄漏大，使讀數偏低。被測流體要求清潔，否則易堵或磨損。57五、渦輪流量計渦輪流量計1—渦輪；2—導流器；3—磁電感應轉換器；4—外殼；5—前置放大器優點安裝方便。測量精度高，可耐高壓。反應快，可測脈動流量。輸出信號為電頻率信號，便于遠傳，不受干擾。缺點一般應加過濾器。安裝時，前后要有一定的直管段。

先將流速轉換為渦輪的轉速，再將轉速轉換成與流量成正比的電信號。這種流量計用于檢測瞬時流量和總的積算流量，其輸出信號為頻率，易于數字化。58

渦輪流量計是從葉輪流量計（水表）基礎上發展起來的。當流體流經渦輪時，由于流體的沖擊作用，將使渦輪發生旋轉，轉動的頻率與流量等相關。59渦輪流量計主要由渦輪、導流器、磁電感應轉換器、放大與信號變換。磁電感應轉換器是將渦輪轉換成電脈沖數，這是渦輪流量計的關鍵部分。葉輪用磁性的不銹鋼做，管道外裝上傳感器，它由磁鋼和線圈組成。當葉片轉動時周期也改變檢測器中磁路的磁阻，使通過感應線圈的磁通量隨之變化。這樣，在感應線圈的兩端即感應出脈沖信號。60精度較高0.5級，常作標準表。量程比較大10：1。適用于清潔介質（一般要裝過濾器）。周圍不能有強磁場。介質密度、粘度變化對測量結果有影響。反應迅速，可測脈動流量。61六、電磁流量計檢測原理：基于電磁感應定律

62當導電流體（相當于導體）在磁場中作垂直于磁場方向流動而切割磁力線時，在兩電極上也會產生感應電勢，其方向由右手定則判斷，其大小為：

k是儀表常數63電磁流量計的結構磁路系統：直流磁場簡單，但使管道中的導電液體電解、電極極化常采用交流B＝Bmsinωt交變磁場按勵磁繞組不同主要有兩種結構：集中繞組；分組繞組式。測量管：用不導磁，低導電率，低導熱率具有一定強度，讓被測流體通過，不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料64電極：測量感應電勢襯里：直接接觸被測介質，主要作用是增加測量管的耐磨與耐蝕性，防止感應電勢被金屬測量管管壁短路。外殼：一般用鐵磁材料制成，它是保護勵磁線圈的外罩，并可隔離外磁場的干擾。轉換電路：流體流動產生的感應電勢十分微弱，而且各種干擾因素的影響也很大，轉換電路的目的是將感應電勢放大并能抑制主要的干擾信號。65電磁流量計的轉換電路

主要由前置放大、差動交流放大、高通濾波、采樣電路和差動直流放大等部分組成。

電磁流量計信號轉換電路框圖采樣電路差動直流放大高通濾波差動交流放大前置放大66電磁流量計的特點：測量導管中無可動部件，壓力損失小，并可測含有雜物、懸浮物等流體的流量。只要流體導電，結果與流體的溫度、壓力、密度、粘度無關。量程比較寬10：1。反應速度快，可測脈動流量。67注意只能用來測量導電液體的流量，且導電率要求不小于水的導電率，不能測量氣體、蒸汽及石油制品等的流量。要引入高放大倍數的放大器，會造成測量系統很復雜、成本高，并且易受外界電磁場的干擾。使用中要注意維護，防止電極與管道間絕緣的破壞。安裝時要遠離一切磁源。不能有振動。68七、漩渦流量計精度高、測量范圍寬、沒有運動部件、無機械磨損、維護方便、壓力損失小、節能效果明顯。卡曼渦街漩渦流量計是利用有規則的漩渦剝離現象來測量流體流量的儀表。69若在流體中垂直于流向放置一個