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关于流体流量测量

一、流量测量的意义

流量测量是研究物质量变的科学，质和量的互变规律是事物联系与发展的基本规律，因此，其测量对象已不限于传统意义上的管道流体，凡是需要掌握流体流动的地方都有流量测量的问题。

工业生产过程是流量测量与仪表应用的一大领域，流量

．．一起统称为

．．与温度

．．和物位

．．、压力

过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正却测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。在整个过程检测仪表中，流量仪表的产值约占1/5～1/4。

在能源计量中，使用了大量的流量计，例如石油工业，从石油开采、储运、炼制直到贸易销售，任何一个环节都离不开流量计。

在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量引起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理、储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中有些流量计涉及到的结算金额数字巨大，对测量准确度和可靠性要求特别高。除此之外，在煤气、成品油、液化石油气、蒸汽、压缩空气、氧气、氮气、水的计量中，也要使用大量的流量计，其中很大一部分用于贸易结算，计量准确度需满足国家的有关标准，这对流量测量提出了很高的要求。

能源计量用流量计往往跟企业的效益有直接的联系，是进行贸易结算的依据，进行能源的科学管理、提高经济效益的重要手段。

在环境保护领域，流量测量仪表也扮演着重要角色。人们为了控制大气污染，必须对污染大气的烟气以及其他温室气体排放量进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测量对象。

废气和污水流量的测量具有较高的难度。其中烟气的难度在于脏污，含尘，有腐蚀性，流速范围宽广，流通截面不规则，直管段长度难以保证；而污水的难度在于介质脏污、压头低、口径大、流通截面特殊和非满管。

在科学试验领域，种类繁多的流量计提供了大量的实验数据。这一领域中使用的流量计特殊性更多，其中流体的高温、高压、高黏度以及变组分、脉动流和微小流量等都是经常要面对的测量对象。

除了上述的应用领域之外，流量计在现代农业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也都有广泛的应用。

流量测量是一门迅速发展的技术，为了满足各行各业、各种工况的各种流体的流量测量需要，仪表研究机构研究开发了各种原理的流量计，制造厂每年都有新型流量计供应市场。过去难以解决的流量测量问题，如今有的获得了解决。尤其是近30年以来，微电子技术、计算机技术和通信技术进入流量测量仪表，使流量仪表出现一次飞跃，仪表的功能更加丰富，可靠性得到显著提高，测量精确度获得大幅度的提升，于是0.1级科氏力质量流量计、精确度优于±0.3%R的电磁流量计等相继问世。据统计，目前市场上能买到的流量计种类已达百种以上，各种不同类型的流量计相互竞争，并以各自特有的优势占据着一定的市场份额。直至今日，凡是被人们应用的类型，都是因为它们在某些方面有相对优势，而在竞争中取胜的后起之秀也并非十全十美，不能期望用一种流量计覆盖所有的应用领域。

然而，尽管流量测量技术和仪表的类型的测量方法、开发新型仪表的动力。

流量测量是一门复杂、多样的技术，这不仅由于测量精确度的要求越来越高，而且测量对象复杂多样。如流体种类有气体、液体、混相流体，流体工况有从高温到极低温的温度范围，从高压到低压的压力范围，既有低黏度的液体，也有黏度非常高的液体，而流量范围更

是悬殊，微小流量只有每小时数毫升，而大流量可能每秒就达数万立方米。而脉动流、多相流更增加了流量测量的复杂性。另一方面，这种复杂性和多样性促进了人们对流量测量仪表的应用研究。

二、基本概念

在热力发电厂中，流体（水、蒸汽、油等）的流量直接反映设备的负荷高低、工作状况和效率等运行情况。因此连续监视流体的流量对热力设备的安全、经济运行及能源管理有着重要的意义。

流体流量就是单位时间内流过某一截面的流体的量，称为瞬时流量。在某一段时间间隔内流过某一截面流体的量成为流过的总量。显然，流过的总量可以用在该段时间内瞬时流量对时间的积分得到，所以总量常称为积分流量或累计流量。

若流体量以质量表示时，称为质量流量，一般用q m表示；流体量以体积表示时，称为体积流量，一般用q v表示。用数学表达式可以表示为：

q v=ΔV/Δt=uA

q m=Δm/Δt=ρuA

式中，q v是体积流量（m3/s）；

q m是质量流量（kg/s）；

V是流体体积（m3）；

m是流体质量（kg）；

t是时间（s）；

ρ是流体密度（kg/m3）；

u是管内平均流速（m/s）；

A是管道横截面积（m2）。

因此可以得出质量流量与体积流量之间的关系为

q m=ρq v

其中ρ随工质状况而变。因此给出体积流量q v的同时，必须指明被测流体的密度。在测量气体流量时，为了便于比较，常将测得的体积流量q v换算成标准状态下的体积流量q vn，成为标准体积流量（Nm3/s）。它们之间的关系为

q vn=（ρ/ρn）*q v

式中：ρn为标准状态（温度为20℃和压力为101325Pa绝对压力）下的被测气体密度。对于一定的被测气体，ρn是定值，所以已知标准体积流量，也就确定了其质量流量q m。三、测量方法

按不同的测量原理，流量仪表可分为容积式、速度式和质量式三类，速度式测量方法中又以差压流量测量方法使用最为广泛，故单独列为一类。

容积式流量计是利用机械测量元件把流体连续不断地分隔成单位体积并进行累加而计量出流体总量的仪表。如腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、刮板流量计、活塞流量计等。

速度式流量计是以测量管道内或明渠中流体的平均速度来求得流量的仪表。如涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声流量计等。

差压式流量计是利用伯努利方程原理来测量流量的流量仪表。它以输出差压信号来反映流量的大小。如节流式流量计、均速管流量计、楔形流量计、弯管流量计等。浮子流量计作为一种特例也可归于差压式流量计一类。

质量流量计的输出信号不受流体压力、温度等参数改变引起的流体密度变化的影响。可以分为直接式、推导式、温度压力补偿式三种。

根据不同的物理原理还可以作更详细的分类。如应用力学原理的流量计有根据伯努利方程工作的差压式流量计、浮子流量计；应用动量定理的可动管式流量计、冲量流量计；应用

牛顿第二定律的直接式质量流量计；应用流体阻力原理的靶式流量计；应用角动量定理的叶轮式流量计；应用流体振荡原理的涡街流量计、旋进旋涡流量计；应用动压原理的毕托管、均速管流量计；应用分割流体体积原理的容积式流量计等；应用热学原理的流量计有热传导式、热分布式、热线式等流量计；应用声学原理的流量计有超声流量计、声学式流量计等；应用电学原理的流量计有电磁流量计、电容式、电感式、电阻式等流量计；应用光学原理的流量计有激光式、光电式等流量计；应用原子物理原理的有核磁共振流量计等。

四、测量系统组成

流量测量系统一般由传感器、信号传输、信号转换装置和流量显示及计算装置四部分组成。

传感器感受流量Q的变化，Q可以是质量流量qm或体积流量qV，其输出为与流量有关的某个物理量，如差压、速度等。信号转换装置将输出量转变成相应的电信号，然后由显示积算装置直接显示瞬时流量或对瞬时流量积分得到累积流量。

这里提醒调试时注意量程设定问题：差压量程？流量量程？

五、伯努利原理

伯努利原理的定义

丹尼尔·伯努利在1726年首先提出的原理的内容是：在水流或气流里，如果速度小，压力就大，如果速度大，压力就小。这个原理也有一定的限制，但是在这里我们不谈它。

可以使用普通管子里的水流来作个模拟。在恒定直径的管子中流动的水对管壁施加一致的压力；但是如果管子的一段直径增加或者降低，在那点水的压力是肯定要变化的。假设管子收缩，那么就会压缩这个区域里的水流。假设在一样的时间流过收缩部分管子的水量和管子收缩前是一样的，那么这个点的水流速度必定增加。

因此，如果管子的一部分收缩，它不仅增加流速，还降低了所在点的压力。流线型的固体(机翼)在管子中同一点也会得到类似的结果。这个一样的原理是空速测试和机翼产生升力能力分析的基础。

伯努利定理的实践应用是文氏管。文氏管的入口比喉部直径大，出口部分的直径也和入口一样大。在喉部，气流速度增加，压力降低；在出口处气流速度降低，压力增加。

伯努利原理的应用：

船吸现象

火车安全线问题

飞机机翼升力

汽车后面灰尘射水泵抽真空足球香蕉球乒乓弧圈球泰坦尼克号

六、理论推导

公式的推导根据：流体的连续性方程与伯努利方程 1、连续性方程任取一管段，设截面Ⅰ、截面Ⅱ处的面积、流体密度和截面上流体的平均流速分别为A 1、ρ1、u 1和A 2、ρ2、u 2。

222111A

u A u ρρ= 2

2221144d u D u ′=πρπρ

2、伯努利方程

当理想流体在重力作用下在管内定常流动时，对于管道中任意两个截面Ⅰ和Ⅱ有如下关系式（伯努利方程）：

222

2222111u p gZ u p gZ +

+=++ρρ

忽略重力影响，一般测量装置前后水平走向 222

2222111u p u p +=+ρρ

根据两方程联立得到 ()()214

/11p p D d u ?′?=ρ

体积流量 ()

()21242224/11

p p d D d A u q v ?′′?==ρπ

质量流量

()()21242224/11p p d D d A u q m ?′′?==ρπρ

以实际采用的某种取压方式所得到的压差Δp来代替（p 1-p 2）的值；同时引入流出系数C （或流量系数α）及速度渐近系数E对上式进行修正：

p d p d C q v Δ=Δ?=ρπαρπβ2

4241224

p d p d C q m Δ=Δ?=ρπαρπβ24241224

C =?=41β

β?=E

对于可压缩流体，考虑到节流过程中流体密度的变化而引入流束膨胀系数ε进行修正采用节流件前的流体密度ρ，由此流量公式可更一般的表示为：

p d q v Δ=ρπαε242

p d q m Δ=ρπαε242

七、实际应用

在现场调试的流量测量中，原则上以测量装置厂家提供公式及算法等为依据，我方公式及算法为参考。

1、风量的测量（一般以体积流量为主）最简单的算法，不考虑温度、压力等影响

p k Q Δ=

D*SQRT(SWITCH(A,0,A

D:系数（根据计算书代入上式可求得）

如考虑温度压力补偿，则注意区分温度压力在公式中的位置对于体积流量

T p k Q v )

*(Δ=

D*SQRT(MAX(SWITCH(A,0,A

D:系数（根据计算书代入上式可求得）

对于质量流量及标准体积流量

T P p k Q m )*(Δ=T

P p k Q vn )

*(Δ=

D*SQRT(MAX(SWITCH(A,0,A

D:系数（根据计算书代入上式可求得）

注意其中温度一般取热力学温度，单位开尔文，即T=t+273.15；压力取绝对压力，即测量表压加上当地的大气压。

2、水量的测量（一般以质量流量为主）最简单的算法，不考虑温度、压力等影响

p k Q Δ=

D*SQRT(SWITCH(A,0,A

D:系数（根据计算书代入上式可求得）

如考虑密度补偿，则：

ρ*p k Q m Δ=

D*SQRT(MAX(SWITCH(A,0,A

C:水的密度，可以通过char 模块实现某一压力下密度，也可以通过拟合公式计算 D:系数（根据计算书代入上式可求得）

考虑密度补偿、考虑节流件开孔尺寸的温度补偿

ρ**)1000000/)20(*38.121(*22

p t k p kd Q m Δ?+=Δ= 其中12.38为节流件线膨胀系数，可以通过计算书得到并更改 d 经验公式说明

)]20(1[20?+=t d d d λ

D*(1+12.38*(B-20)/1000000)**2*SQRT(MAX(SWITCH(A,0,A

D:系数（根据计算书代入上式可求得）

2、蒸汽量的测量（一般以质量流量为主）实际测量法：

可以使用公司提供的ACTION 进行计算

A0 流量差压 KPa 由AI 模块连入 A1 主汽压力 MPa 由AI 模块连入 A2 主汽温度 ℃ 由AI 模块连入 I0 开孔直径d 20 X100

设置值

I1 节流件线胀系数dλX100 10-6mm/(mm.℃) 设置值，一般为1820左右 I2 流量系数αX106 设置值 A7 质量流量 t/h 运算结果 D.Bit0 节流件形式 1：喷嘴；0：孔板 D.Bit1

是否计算焓值

1：A6算得焓值

A4:=A1+0.09806;

IF D.Bit0=1 THEN A3:=1-0.00065*A0/A4;

ELSE A3:=1-0.00035*A0/A4;

END_IF;

A3:=A3*(I0*(1+I1*(A2-20)/100000000)/100)**2;

A3:=0.0001261749*I2*A3*SQRT(A0)/1000000;

A5:=0.000034819+(0.00000013479+(-0.00000000094999+0.0000000000010631*A2) *A2)*A2;

A5:=A5*A4-0.00096404+(-0.0000041917+(0.000000026949-0.000000000029142*A2) *A2)*A2;

A5:=A5*A4-0.013448+(0.000048602+(-0.00000007948+0.000000000049897*A2)*A2) *A2;

A5:=A5*A4+0.112714+(0.00053126+(-0.00000012051+0.000000000068694*A2)*A2) *A2;

IF D.Bit1 THEN A6:=1963+(1435.8+465.4*A5)*A5;

END_IF;

A5:=A4/A5;

IF A5<0.0001 THEN A5:=0.0001;

END_IF;

A7:=A3*SQRT(A5);

下面我们就此ACTION进行分解

（1）、计算过热蒸汽压力的绝对值

A4:=A1+0.09806;

（2）、计算可膨胀系数

IF D.Bit0=1 THEN A3:=1-0.00065*A0/A4;

ELSE A3:=1-0.00035*A0/A4;

END_IF;

（3）、对于上面嵌套使用A3，将其展开后得到：

A3= 0.0001261749*(I2/1000000)*(1-0.00035*A0/A4)

*(I0*(1+I1*(A2-20)/100000000)/100)**2*SQRT(A0)

最后得到的蒸汽流量为

A7:= 0.0001261749*(I2/1000000)*(1-0.00035*A0/A4)

*(I0*(1+I1*(A2-20)/100000000)/100)**2*SQRT(A0)*SQRT(A5);

对比理论推导出来的公式：

Qm=α*ε*（π/4）*d2*sqtr(2ρΔp)

上面的公式中单位分别为

Qm：kg/s

d：m

ρ：kg/m3

Δp：Pa

将其分别换算成以下单位

Qm’：t/h

d'：mm

ρ：kg/m3

Δp’：kPa

则：

Qm= Qm’*1000/3600

d= d'/1000

Δp=Δp’*1000

带入上式，得：

Qm’*1000/3600=α*ε*（π/4）* （d'/1000）2*sqtr(2ρΔp’*1000)

Qm’ =[（π/4）/10002* sqtr(2000) *3600/1000]*α*ε* d'2*sqtr(ρΔp’)

按照颜色进行对应

经过计算系数基本对应（0.000126446665），差别应该在π值及数值开方小数取舍有关下面只要证明A5与ρ是否对应即可

对于14MPa压力下不同温度对应的密度两者（计算与查表）关系如下图表

可以看出两者数值基本接近

注意在低压时两者偏差较大，公式不适用

理论公式法：

A0 主汽流量计算量 t/h

A1 调速级压力 MPa 由AI模块连入

A2 排汽压力 MPa 由AI模块连入

A3 调速级温度 ℃ 由AI模块连入

A4 调速压力中间量 MPa

A5 排汽压力中间量 MPa

A6 主汽流量中间量 t/h

A7 系数设置值

I0 小流量切除值 t/h

D.0 调速压力故障

D.1 排汽压力故障

D.2 调速级温度故障

D.15 主汽流量综合故障

A4:=A1+0.098;

A5:=A2+0.098;

D.BIT15:=D.BIT0 OR D.BIT1 OR D.BIT2;

A6:=A7*SQRT(((A4*A4)-(A5*A5))/max(A3+273.15,0.01));

A0:=SWITCH(A6,0,A6

上公式为弗留格尔公式，在汽轮机原理的书籍中可以查询得到，此公式不适合与有调节抽汽的汽轮机中。对于固定抽汽的汽轮机可以使用但要注意是否投抽汽时系数A7可能不同。

另外对于油流量的测量一般采用质量流量计，送入DCS的信号与流量一般为线性关系，不需要补偿；煤流量的测量一般有专门的称重装置进行计量，送入DCS信号与流量一般也为线性关系。

流体流量及流速分析与计算

本节概要本节讨论喷管内流量、流速的计算。工程上通常依据已知工质初态参数和背压，即喷管出口截面处的工作压力，并在给定的流量等条件下进行喷管设计计算，以选择喷管的外形及确定其几何尺寸；有时也需就已有的喷管进行校核计算，此时喷管的外形和尺寸已定，须计算在不同条件下喷管的出口流速及流量。在喷管的计算中要注意到背压对确定喷管出口截面上压力的作用。本节内容 4.8.1 流速计算及其分析 4.8.2 临界压力比 4.8.3 流量计算及分析 4.8.4 例题本节习题 4-24、4-25、4-26、4-27、4-29 下一节流速计算及其分析 1.喷管出口截面的流速计算 2.压力比对流速的影响 …喷管出口截面的流速计算据能量方程,气体在喷管中绝热流动时任一截面上的流速可由下式计算： (4-28) 因此，出口截面上流速： (4-28a) 或(4-28b)

在入口速度较小时，上式中可忽略不计，于是： (4-28c) (4-28)各式表明，气流的出口流速取决于气流在喷管中的绝热焓降。值得注意的是，上述各式中焓的单位是J/kg。如果理想气体可逆绝热流经喷管，可据初态参数(p1,T1)及速度求取滞止参数，然后结合出口截面参数如p2按可逆绝热过程方程式求出T2从而计算h2再求得；对水蒸汽可逆绝热流经喷管，可以利用h-s图，根据进口蒸汽的状态查得初态点1，通过点1作垂线与喷管出口截面上压力p2相交，得出状态点2，从点1和2可查出h1和h2，代入式(4-28)即可求出出口流速。 ☆ 式子对理想气体和实际气体均适用；与过程是否可逆无关，但不可逆绝热流动，若用可逆的关系求出h2在求得的需修正，若h2是不可逆过程终态的焓，则求出的不需修正。式的适用范围是什么？是否与过程的可逆与否有关？与工质的性质有关？返回

天然河流在线流量监测系统方案

天然河流在线流量监测系统方案 1. 在线监测系统概述 1.1 基本情况流量站实时测流系统的建立。随着国家工业发展水资源越来越紧，同时水污染加重可利用水源越发稀缺。中小河流在线流量监测重要性更显突出。河流在线流量监测，可实时掌握可用水资源。河流在线流量监测，可通过水闸等调配县市级流域水量。河流在线流量监测，可了解污水走向，提供决策依据。河流在线流量监测，在山洪和台风期间掌握各河道流量防范“天灾”。省市县镇交界河道流量在线流量监测，可为相互“水权”提供依据。 1.2 设计目标流量站新建全自动的流量实时在线监测方式，实现对河段断面流量流速的实时在线监测，并且将流量计算的水位信息等数据通过无线传输方式传送到水文站房。 1.3 设计原则（1）实时性、容错性实时采集现场中的流速、水文等信息，会同断面数据能及时获得流量信息，并将其存在业务数据库中。具有较强的实时性和较高的处理效率，对访问的响应时间要短；采集接口的实时性好，能满足其应用的需要；采集接口的采集周期在5秒到5分钟之间（可根据需要进行设定）；采集接口的实时性不能影响控制系统的性能。采集通信方式在具备条件的场合，实现冗余；采集软件要有容错处理机制；实时数据库系统具有容错能力，根据具体的硬件条件实现冗余。（3）完整性、标准化信息的传输与处理遵循标准化的协议，以保证信息的相对完整性与一致性。对采集方式、采集设备尽量采用统一标准和型号, 坚持系统的开放性和可扩展性。建立一个开放的、标准的、可扩充、易管理、升级的实时数据库系统。不仅仅要做到配置上的先进，更主要的是开发上和应用上的先进。

（5）安全性、可靠性在操作上严格权限管理。系统应提供审计跟踪功能，记录所有用户操作过程，对出现的系统安全问题提供调查的依据和手段；系统应具备事务日志功能。保证在恶劣天气条件下能正常运行，确保采集通信信道畅通。 1.4 系统功能（1）能对断面流速、水温、流向、水位等进行24小时连续在线监测。（2）能根据实时采集的流速、水位，计算断面流量。（3）能实现水量数据采集、流量计算、存储、传输的功能。（4）能将采集的水位、流速、流量和测站状态信息通过通讯网络传输到接收中心。（5）可人工设定和修改断面平均流速关系线。 2. 流量方案比选监测方法主要断面流量监测方法 2.1 主要断面流量目前进行流量自动测量的方式有以下6种：缆道测流、声学多普勒流速（ADCP）、超声波时差法测流、水工建筑物（涵闸）推算流量、水位比降法推算流量、雷达水表面波流速测量再推算流量。缆道自动测流 1、缆道自动测流缆道测流是适合我国国情的一种测流方式，经 50多年发展，技术设备较为成熟，其中全自动缆道测流系统测流精度可达到95～98％。该方法由人工一次性启动缆道测流装置后，可自动测量全断面测点流速和垂线水深，并自动计算出断面面积和流量。由于缆道测流的测量精度较高，且不需要进行率定，在系统工程中主要是用于不规则断面的流量测量，实现对主要测流断面的流量控制。超声波时差法测流 2、超声波时差法测流超声波时差法测量流速国内外均有定型产品用于管道和渠道，但国内没有定型生产用于天然河流的产品。本方法能方便地解决断面不同水层的平均流速测量，充分利用电脑技术将超声波时差法测流、超声或压力水位计和预置河床断面等技术集于一体后，可构建实时在线的流量测量系统，该方法适用于断面较稳定，

仪表自动化第三章习题：流量检测

第三章流量检测 1.某差压式流量计的流量刻度上限为320m3/h ,差压上限2500Pa。当仪表指针指在160m3/h时,求相应的差压是多少 (流量计不带开方器)? 解：由流量基本方程式可知流量是与差压的平方根成正比的。当测量的所有条件都不变时,可以认为式中的α、ε、F0、ρ1均为不变的数。如果假定上题中的 Q1 = 320m3/h ;Δp1 = 2500Pa ; Q2 = 160m3/h ;所求的差压为Δp2 ,则存在下述关系代入上述数据,得该例说明了差压式流量计的标尺如以差压刻度,则是均匀的,但以流量刻度时,如果不加开方器,则流量标尺刻度是不均匀的。当流量值是满刻度的1/2时,指针却指在标尺满刻度的1/4处。 2.通常认为差压式流量计是属于定节流面积变压降式流量计,而转子流量计是属于变节流面积定压降式流量计,为什么? 解：这可以从它们的工作原理上来分析。

差压式流量计在工作过程中，只要节流元件结构已定,则其尺寸是不变的,因此它是属于定节流面积的。当流量变化时，在节流元件两侧的压降也随之而改变,差压式流量计就是根据这个压降的变化来测量流量的，因此是属于变压降式的。转子流量计在工作过程中转子是随着流量变化而上下移动的，由于锥形管上部的直径较下部的大，所以转子在锥形管内上下移动时,转子与锥形管间的环隙是变化的，即流体流通面积是变化的，因此它是属于变节流面积的。由于转子在工作过程中截面积不变，重力也不变，而转子两端的静压差作用于转子上的力恒等于转子的重力，转子才能平衡在一定的高度上，所以在工作过程中，尽管转子随着流量的变化上下移动，但作用在转子两侧的静压差却是恒定不变的，所以它是属于定压降式流量计。 3.流量检测方法有哪些？有哪些常用的流量检测仪表？（1）节流差压法在管路内安装上节流元件，使流体在此处流动状态发生变化，造成节流元件的上、下游间产生压力差。由于此压力差和流量间有一定函数关系，因此，检测此压差，即可变换出流量。常用的节流元件有：孔板、喷嘴等。（2）容积法按一定的容积空间输送流体，容积空间的运动次数(或运动速度)与流量成正比。记录运动次数或速度，则可得出一段时间内的累积流量。容积式流量计，有椭园齿轮式流量计、膜式煤气表及旋转叶轮式水表

流量测量流量计的测量原理和分类

流量计的测量原理和分类作者：国电中自文章来源：本站原创点击数：870 更新时间： 2008-5-19 15:02:08 流量测量的原理和分类 1.流量测量原理可分为哪几类？答：流量测量按照测量原理可分为以下几类： ⑴差压式流量计。包括电容式变送器、力平衡式变送器、压敏电阻式变送器、双波纹管式变送器。 ⑵椭圆齿轮流量计。 ⑶漩涡流量计。 ⑷超声波流量计。 ⑸靶式流量计。 ⑹电磁流量计。 ⑺涡轮流量计。 ⑻均速管流量计。（阿纽巴流量计） 2.电容式流量变送器的工作原理是什么？（其代表为1151型、罗斯蒙特的3051型）答：电容式变送器的敏感元件为电容，当有差压输入时，连在膜片上的电容与膜片一起产生微小位移，改变了电容的电容量。通过检测电路和转换放大电路，转换成二线制输出的4～20mA直流信号。

3.力平衡式流量变送器的工作原理是什么？答：被测差压通过弹性敏感元件转换成作用力，使平衡杠杆产生偏转，杠杆的偏转由检测放大器转换成4～20mA的直流电流输出，电流输入处于永久磁场内的反馈动圈中，使之产生与作用力相平衡的电磁反馈力，当作用力与反馈力达到平衡时，杠杆系统就停止偏转，此时的电流即为变送器输出电流，它与被测流量成正比。 4.压敏电阻式流量变送器的工作原理是什么？（其代表为ST-3000智能变送器）答：当被测差压作用到传感器上，其阻值即发生变化。阻值变化通过电桥转换成电信号，再经过模/数（A/D）变换器送入微处理器。同时，环境温度和静压通过另外两个辅助传感器转换为电信号，再经模/数（A/D）变换器送入微处理器。经微处理器运算处理后送至（D /A）变换器输出4～20mA的DC模拟信号或4～20mA的DC数字信号。 5.双波纹管流量计的工作原理是什么？答：双波纹管流量计是根据差压与位移成正比的原理工作的，当正负压室产生差压后，处于正压室中的波纹管被压缩，填充工作液通过阻尼环与中心基座之间的环隙和阻尼旁路流向处于负压室中的波纹管，从而破坏了系统平衡。连接轴按水平方向从左向右移动，使量程弹簧产生相应的拉伸，直到量程弹簧的变形力与差压值所产生的测量力平衡为止。此时，系统在新的位置上达到平衡，由连接轴产生的位移量，通过扭力管转换成输出转角，因其转角与差压成正比，故可用转角大小表示差压高低，用特定刻度盘就可以显示其流量。

蒸汽流量测量

蒸汽流量测量的常用方法提要：叙述目前蒸汽流量测量中使用最广泛的差压式流量计和涡街流量计工作原理及应用，并对标准节流装置差压式流量计存在的范围度较窄的缺陷进行分析，介绍一体化双量程差压流量计和线性孔板差压流量计工作原理、特点和现场使用。重点强调C 在线补偿、1ε在线校正和防止差压信号传递失真的意义。关键词：蒸汽流量测量差压式流量计双量程流量计线性孔板涡街流量计蒸汽是工业生产和采暖制冷各行各业使用最为广泛的载热工质，是重要的二次能源，蒸汽流量的测量量大面广，对加强管理、公平贸易、节约能源、提高经济效益等方面都有重要意义。蒸汽流量测量方法如果按工作原理细分，可分为直接式质量流量计和推导式（也称间接式）质量流量计两大类。前者直接检测与质量流量成函数关系的变量求得质量流量；后者用体积流量计和其他变量测量仪表，或两种不同测量原理流量计组合成的仪表，经计算求得质量流量。现在人们广泛使用的蒸汽质量流量计绝大多数仍为推导式。其中,以节流式差压流量计和涡街流量计为核心组成的蒸汽质量流量计是主流，这两种方法有各自的优点和缺点，而且具有良好的互补性。在差压式流量计中，线性孔板以其范围度广，稳定性好的优势占有一定市场份额。双量程差压流量计也因其简单、便宜，范围度得以扩展而得到推广。除此之外，科氏力质量流量计、均速管流量计、超声流量计等在蒸汽流量测量中也有应用。 1 用标准节流装置差压流量计测量蒸汽质量流量节流式差压流量计的一般表达式为[1] （1）式中 q m ── 质量流量，kg / s ； C ── 流出系数； β ── 直径比，β= d / D ； D ── 管道内径，m ； ε1 ── 节流件正端取压口平面上的可膨胀性系数； d ── 工作条件下节流件的开孔直径，m ； Δp ── 差压，P a ； ρ1 ── 节流件正端取压口平面上的流体密度，kg / m 3。在式（1）中，β和d 为常数，因此式可简化为（2）从式（2）可清楚看出，仪表示值同ρ1密切相关。而蒸汽工况（温度t ，压力p ）的变化，必然使ρ1产生相应的变化。因此，差压式流量计在对差压进行测量的同时，必须对蒸汽密度进行直接或间接的测量。在实际应用系统中，常用测量点附近的流体温度、压力，经查表和计算后求得相应的密度，再经演算求得瞬时质量流量，通常称作温度、压力补偿。由于水蒸气的性质和特点，在过热状态和饱和状态时可有不同的补偿方法。（1）过热蒸汽质量流量测量当流体为过热蒸汽时，ρ1取决于流体压力p 1和流体温度t 1。图1所示为测量系统图。（2）饱和蒸汽质量流量测量 12 14241ρπεβ??????=p d C q m p kC q m ??=11ρε

流量测量原理和分类

流量测量的原理和分类作者：国电中自文章来源：本站原创点击数：870 更新时间： 2008-5-19 15:02:08 流量测量的原理和分类 1.流量测量原理可分为哪几类？答：流量测量按照测量原理可分为以下几类： ⑴差压式流量计。包括电容式变送器、力平衡式变送器、压敏电阻式变送器、双波纹管式变送器。 ⑵椭圆齿轮流量计。 ⑶漩涡流量计。 ⑷超声波流量计。 ⑸靶式流量计。 ⑹电磁流量计。 ⑺涡轮流量计。 ⑻均速管流量计。（阿纽巴流量计） 2.电容式流量变送器的工作原理是什么？（其代表为1151型、罗斯蒙特的3051型）答：电容式变送器的敏感元件为电容，当有差压输入时，连在膜片上的电容与膜片一起产生微小位移，改变了电容的电容量。通过检测电路和转换放大电路，转换成二线制输出的4～20mA直流信号。

流量基础知识

流量测量基础知识一、基本概念流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的量。这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量（q v），简称体积流量；单位有Nm3/h,m3/h,L/h等，用流量的质量来表示称为瞬时质量流量（q m），简称质量流量。单位有t/h,Kg/h等，它们之间关系的表达式是：q m=ρq vρ——流体密度。对在一定通道内流动的流体的流量进行测量统称为流量计量。流量测量的流体是多样化的，如测量对象有气体、液体、混合流体；流体的温度、压力、流量均有较大的差异，要求的测量准确度也各不相同。因此，流量测量的任务就是根据测量目的，被测流体的种类、流动状态、测量场所等测量条件，研究各种相应的测量方法，并保证流量量值的正确传递。二、流量计量中常用的物性参数在流量测量和计算中，要使用到一些流体的物理性质（流体物性），它们对流量测量的准确度及流量计的选用都有很大影响。 1．流体的密度流体的密度由下式定义ρ=m/V 式中：ρ——流体密度，kg/m3； m——流体的质量，kg； V——流体的体积，m3。 2．流体的粘度流体本身阻滞其质点相对滑动的性质称为流体的粘性。流体粘性的大小用粘度来度量。同一流体的粘度随流体的温度和压力而变化。通常温度上升，液体的粘度下降，而气体粘度上升。液体粘度只在很高压力下才需进行压力修正，而气体的粘度与压力、温度的关系十分密切。表征流体粘度常用有如下二种：（1）动力粘度（2）运动粘度 3．热膨胀率热膨胀率是指流体温度变化1℃时其体积的相对变化率，即： 4．压缩系数压缩系数是指当流体温度不变，所受压力变化时，其体积的变化率， 5．雷诺数雷诺数是一个表征流体惯性力与粘性力之比的无量纲量，三、流量计分类：

节流式流量测量原理及系统总体设计

目录引言 .................................................................. 1 第一章节流式流量测量原理及系统总体设计 .. (2) 1.1 节流件测量原理 ................................................. 2 1.2 系统总体设计 ................................................... 2 第二章标准节流件差压计及取压装置 .. (4) 2.1 标准节流件 ..................................................... 4 2.2 差压计 ......................................................... 5 2.3 取压装置 ...................................... 错误！未定义书签。第三章关键参数计算及检验计算 (7) 3.1已知条件 ........................................................ 7 3.2 准备计算 . (7) 3.2.1 求介质密度1 ρ、介质动力粘度及η管道材料膨胀系数D λ (7) 3.2.3 计算正常流量Re Dch 和最小流量下的雷诺数Re DMIN (8) 3.2.4 确定差压计类型及量程范围 ................ 错误！未定义书签。第四章重要参数的计算及校验 (8) 4.1 确定β值及节流件开孔直径 (8) 4.1.1 常用流量下的差压值ch P ? ................................... 8 4.1.2 迭代计算β值和d 值 (9) 4.1.3 迭代计算 ................................................. 9 4.2 确定压损 ...................................................... 11 4.3 确定节流件的开孔直径20d ....................................... 12 4.4 确定直管段长度对管道粗糙度的要求: ............................. 12 4.5 标准节流装置流量结果不确定度 .................................. 12 第五章系统的安装及使用说明 . (14) 5.1流量装置和差压计的安装连接系统图 ............................... 14 5.2 元件的安装 .................................................... 14 5.3 使用说明 ...................................................... 14 结论 ................................................................ 15 参考文献 .. (16)

毕托巴差压式流量计在能源计量中的应用

毕托巴差压式流量计在能源计量中的应用齐丽萍（辽宁毕托巴科技有限公司，铁岭，112616）摘要：能源是一种战略性资源，是经济社会可持续发展的重要物质基础，能源安全是关系我国经济发展、社会稳定和国家安全的重大战略问题。节能减排，发展低碳环保经济，已经成为国际社会积极应对全球气候变化，实现经济发展与环境保护双赢的重要途径。随着科学技术的不断进步和发展，能源计量计量器具的种类不断增加，能源计量器具的数字化、自动化、智能化水平不断提高，能源计量器具的准确度也得到明显提高。近年来随着电子技术的突飞猛进，变送器、积算仪等二次仪表的准确度、灵敏度发生了质的变化，达到了极高的水平，但是几十年来传感器的检测水平始终没有重大突破，成了制约差压式流量测量系统发展的瓶颈，使得高水平的下游仪表无法发挥出应有的高效率。本文系统的介绍了能源计量器具（毕托巴差压式流量计）的应用和技术规范等，汇集了该计量器具的测量原理、计算、选型、安装、现场调试、正确使用、维护检修、故障处理等方面的案例。关键词：能源；毕托巴；差压式流量计；能源计量毕托巴差压式流量计用于测量流量，它具有结构简单，使用寿命长，适应性广，并且结构标准化，测量准确度高，现在各企业中得到了广泛认可和应用。一、毕托巴差压式流量计的测量原理测量原理毕托巴流量计是一种差压式流量测量仪表。毕托巴传感器长度按管道直径定制，由一对取压孔组成，将毕托巴传感器插入管道中心，全压孔对正流体的来流方向取总压P1，静压孔对正流体的去流方向取静压P2，将P1和P2分别引入差压变送器,测量出差压△P=P1-P2,差压△P即为管道中心的实测差压，再由该毕托巴的标定曲线拟合出该点的平均差压，根距平均差压计算出流体的流量。

流量检测电路设计课程设计

第一章流量测量装置单元 1.1节流装置节流变压降流量计的工作原理是，在管道内装入节流件，流体流过节流件的时候流束收缩，于是在节流件前后产生差压，对于一定的形状和尺寸的节流件，一定的测压位置和前后直管段情况，一定参数的流体，节流见前后的差压随流量的改变而改变俩者之间有确定的关系，因此可一通过差压来测量流量。节流件常用的有孔板和喷嘴，本实验中采用孔板。节流式流量计通常由能将流体流量转换成差压信号的节流装置及测量差压并显示流量的差压计组成．标准节流装置包括节流件及其取压装置、节流件上游侧第一个阻力件、第二个阻力件、下游侧第一个阻力件以及在它们之间的直管短段，节流装置如图1-1所示。图1-1整套节流装置示意 1.2 节流件安装标准孔板的开口直径d 是一个重要的尺寸，应实际测量，孔板的安装要求如下：（1）节流件前后的直管段必须是直的，不得有肉眼可见的弯曲。（2）安装节流件用得直管段应该是光滑的，如不光滑，流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。（3）为保证流体的流动在节流件前1D 出形成充分发展的紊流速度分布，而且使这种分布成均匀的轴对称形，所以

1）直管段必须是圆的，而且对节流件前2D范围，其圆度要求其甚为严格，并且有一定的圆度指标。具体衡量方法：（A）节流件前OD，D/2，D，2D4个垂直管截面上，以大至相等的角距离至少分别测量4个管道内径单测值，取平均值D。任意内径单测量值与平均值之差不得超过±0。3% （B）在节流件后，在OD和2D位置用上述方法测得8个内径单测值，任意单测值与D比较，其最大偏差不得超过±2% 2）节流件前后要求一段足够长的直管段，这段足够长的直管段和节流件前的局部阻力件形式有关和直径比β有关，见表1（β=d/D, d为孔板开孔直径，D为管道内径）。（4）节流件上游侧第一阻力件和第二阻力件之间的直管段长度可按第二阻力件的形式和β=0。7（不论实际β值是多少）取表一所列数值的1/2 （5）节流件上游侧为敞开空间或直径≥2D大容器时，则敞开空间或大容器与节流件之间的直管长不得小于30D（15D）若节流件和敞开空间或大容器之间尚有其它局部阻力件时，则除在节流件与局部阻力件之间设有附合表1上规定的最小直管段长1外，从敞开空间到节流件之间的直管段总长也不得小于30D（15D）。 1.3 取压方式取压方式采用法兰取压装置，法兰取压装置如图1-2所示，孔板夹在俩个特质的法兰之间，其间加俩片垫片，厚度不超过1mm，上游取压中心线与节流装置的距离l=25.4mm下游取压中心线与节流装置的距离l=25.4mm，取压孔必须符合单独钻孔取压的全部要求，取压孔中心线必须与管道中心线垂直。图1-2 法兰取压

差压式流量计常见故障分析

在工业自动化生产中，差压式变送器在压力、压差、流量方面的测量，得到了非常广泛应用，在自动控制系统中发挥重要的作用。由于新疆广汇150万立方/天LNG装置在连续性、安全性方面要求很高的特点，因此在自动化仪表设计、选型等各方面都将处于领先地位。装置中所选用的差压变送器是美国Rosemount公司生产的3051型差压变送器，和节流元件配合使用，组成变压式流量计，用来测量流量。如果在正常生产时，不能及时迅速解决出现的问题，就会严重影响生产的顺利进行，甚至危及生产安全。因此对LNG装置现场仪表维护人员的技术水平提出了更高要求。一、差压式流量计组成差压式流量计由节流元件、差压变送器、三阀组、引压管、根部阀等组成。二、差压式流量计工作原理通过引压管，将节流元件的差压引入差压变送器。来自正、负引压管的压力直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转化器，经过放大等处理变为标准电信号输出。三、变压变送器在LNG装置中的流量测量应用方式差压变送器在LNG装置中的流量测量应用方式是与节流元件相结合，利用节流元件的前后产生的差压值测量液体流量，如图1所示：图1 差压式流量计安装示意图节流元件采用的是标准孔板，取压方式选用的是1//法兰取压。差压变送器的安装位置高于测量介质，引压管的敷设采用坡度敷设方式，主要是为了利于将管道内的冷凝液回流到工艺管道内，防止积液。四、差压式流量计常见故障分析差压式流量计在测量过程中，常常会出现一些故障，故障的及时判定分析和处理，对正在进行的生产来说是至关重要的。根据日常维护中的经验，总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。（一）引压管堵塞 1．负引压管堵塞。当流量增加而负引压管又堵塞时，流量计示值会升高。当流量降低而负引压管又堵塞时，流量计示值下降。管道中流量不变（保持原流量），则其流量计示值不变。 2．正引压管堵塞。当流量增加时，流体管道中的静压力亦相应增加，设其增加值为P0，同时，因流速增加而静压降低，设其值为P1。若P0=P1，则流量计示值不变；若P0>P1，则流量计示值增加；若P0

流量检测-装置系统设计课程设计

专业综合课程设计课题：流量计检测装置设计学院：城南学院班级：机电0701班指导老师：陈书涵学号：2007 学生:邹娟一检测系统背景介绍流量计广泛应用于工业生产和人民生活当中，但大都存在体积大、精度低、价格贵等缺点．本文设计的电子巴(靶式)智能流量计，于六十年代开始应用于工业流量测量，主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量，先后经历了气动表和电动表两大发展阶段，SBL系列智能靶式流量计是在原有应变片式靶式流量计测量原理的基础上，采用了最新型电容力传感器作为测量和敏感传递元件，同时利用了现代数字智能处理技术而研制的一种新式流量计量仪表。其主要由测量管、受力元件(靶片)、感应元件(电容式力传感器，压力传感器，温度传感器)、传递部件、微控制器及其显示和输出部分组成．由于采用了压力工作温度补偿，大大提高了测量精度。

二检测系统设计方案本作品是一款基于C8051F系列单片机为核心的流量计，给出了硬件组成和软件设计．设计以C8051F单片机为控制模块，选用电子靶式流量传感器，信号调理电路、通信电路、LCD显示等电路．在软件上进行了压力和温度补偿．设计的流量计精度高，抗干扰能力强，使用方便．三检测系统硬件结构系统的硬件电路以C8051F206单片机为控制核心，主要有信号的输入通道、微控制器及外围电路、红外通信接口和RS一485通信接口和人机交互界面等部分组成，如图1所示．图1 以C8051F206单片机为核心的硬件框图 ① C8051F206的A／D转换模块 C8051F206的A／D转换模块是利用C8051F206的片内12位分辨率的ADC转换模块和可编程增益放大器．当工作在100ksps 的最大采样速率时，提供真正的12位精度和±2 L SB的模数

孔板流量计的流量测量原理

https://www.wendangku.net/doc/fb10105265.html, https://www.wendangku.net/doc/fb10105265.html, 孔板流量计的流量测量原理文章来源：江苏华能自动化仪表有限公司简介： HNLG型孔板流量计为江苏华能自动化仪表有限公司定型产品，该孔板流量计是新研发而成的流量差压发生装置，其中节流装置包括孔板内芯和喷嘴等，配套差压变送器或者压力变送器、三阀阻、冷凝器即可测量管道中各种流体的流量，可测量的介质有液体、气体、蒸汽，被广泛应用于石油、化工、冶金、轻工、煤矿等工业部门。测量原理：充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。管道安装条件： 1：节流件前后的直管段必须是直的，不得有可见的弯曲。 2：安装节流件用得直管段应该是光滑的，如不光滑，流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。 3：为保证流体的流动在节流件前1D出形成充分发展的紊流速度分布，而且使这种分布成均匀的轴对称形，所以直管段必须是圆的，而且对节流件前2D范围，其圆度要求其甚为严格，并且有一定的圆度指标。产品特点： HNLG型孔板流量计的节流装置结构简单，且牢固、性能稳定可靠，使用期限长，价格较低，是工业中常用到的流量测量仪表，整个加工过程采用国际标准，并经过严格的校验检测，用户在购买后可放心使用。该流量计应用领域比较广泛，所有的单相流速都可以测量，一部分混相流也可以使用该产品。HNLG型孔板流量计安装简单，更不需要引压管，可以直接连接差压变送器或者压力变送器来进行测量，可以同时显示流体的累计流量、瞬时流量计、压力及温度，并配有多种通讯接口，具有完善的自诊断功能，量程范围较宽并大于10：1。技术指标： 1：高精度：±0.075% 2：高稳定性：优于0.1%FS/年 3：高静压：40MPa 4：连续工作5年不需调校 5：可忽略温度、静压影响 6：抗高过压相关产品：环形孔板流量计,圆缺孔板流量计 https://www.wendangku.net/doc/fb10105265.html, https://www.wendangku.net/doc/fb10105265.html,

压差式流量控制原理

AISE--PFS系列压差开关是AISE公司长期从事中央空调研发和工程施工的技术人员洞悉目前HVAC水系统流量控制产品的诸多弊端而开发的，它是AISE公司整套HVAC水流量控制产品的一个重要系列，它具有紧凑的外形、卓越的性能和具竞争性的价格是取代任何形式的靶式流量开关的最佳选择。压差式流量控制原理对于水流量的测量，可通过测量阀门、孔板等两端的压降，再通过查阀门或孔板的压降和流量曲线即可得到准确的流量，通过压降的方法得到流量目前已广泛用在HVAC的水侧系统及流量测量仪表。压差开关在HVAC系统中的应用主要是根据HVAC设备的阻力与流量曲线进行控制的，HVAC中的水侧换热器（套管式、壳管式、管板式和常用的板式换热器）、水过滤器、阀门和水泵等都有其压降与流量的性能曲线，只要将压差开关两侧的测量压差与预先设定值进行比较，就可以准确控制流量。压差开关用作HVAC中的流量控制具有流量控制准确，对水系统不再额外增加阻力，又对水管管径没有要求以及无水流扰动干扰等特性，可取代任何形式的靶式流量开关作为HVAC水系统的流量控制，相对于靶式流量开关它可以避免水泵气蚀引起的假流量，又有非常准确的复位流量和断开流量，因而可广泛应用在使用板式换热器、套管式换热器和壳管式换热器的大中小型风冷或水冷冷水机组中作水流量控制及水泵和水过滤器状态的监控。产品特性 ?外壳防护等级：IP54 ?最大允许静压：10bar ?保存温度：-29~82℃ ?最大允许压差：5bar ?使用环境温度：-20~71℃ ?设定点重复性偏差：±1% ?使用介质温度：-20~93℃ ?电缆细节：105℃阻燃护套线2×0.75mm2,3×0.75mm2 ?输出形式：10A；125/250VAC； ?工作介质：水和空气（其它介质请在订货时说明） ?高低压侧连接口：1/4〞 SAE（7/16〞-20UNF）,1/4〞NPT等可选外形尺寸图

流量检测系统说明书(正式版)

《传感器技术及应用》课程设计说明书课设题目流量检测系统班级姓名学号指导教师时间

摘要流量是三大工业过程控制量之一，流量计量直接关系到国家利益和国计民生。电磁流量计因测量时不受被测介质的温度、粘度、密度等影响，应用领域非常广泛。因此，设计一个流量检测系统。设计的流量检测系统以AT89C51单片机为核心，管道流量的检查采用电磁流量计，电磁流量计输入4～20mA的电流信号，通过I/A转为0～5V的电压信号，经AD转换送与单片机转换为流量数据，在液晶屏幕LCD1602中显示。该流量检测系统可检测小口径管道流量,因不受流体材料的限制，常应用于食品工业。关键词：电磁流量计，AT89C51单片机

目录一、绪论 1.1课题开发的背景和现状 1.2课题开发的目的和意义 1.3课题技术性能指标二、流量计种类选择方案三、系统总体方案设计四、主要器件的方案选择 4.1、HR-LDG系列电磁流量传感器 4.2、单片机的方案选择五、模块电路的设计 5.1、MCU主控电路 5.2、LCD1602液晶显示电路 5.3、电流/电压转换电路 5.4、A/D转换电路 5.5、电源模块六、电磁流量计安装时注意事项七、系统软件开发流程及代码分析八、设计总结九、参考文献附录 1、总电路图 2、元器件清单

一、绪论 1.1课题开发的背景和现状工业生产中过程控制是流量测量和仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测与控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。例如：在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量收起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中流量蠩涉及到的结算金额数字巨大，对测量和控制准确度和可靠性要求特别训。此外，在环境保护领域，流量测量仪表也分演着重要角色。人们为了控制大气的污染，必须对污染大气的烟气以及其分温室气体排放进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测理对象。同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验，流量计在现代家业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也有广泛的应用。 1.2课题开发的目的和意义在现代工业生产过程自动化中，流量是重要的过程参数之一。流量是衡量设备的效率和经济性的重要指标；流量是生产操作和控制的依据，因为在大多数工业生产中，常用测量和控制流量来确定物料的配比与耗量，实现生产过程自动化和最优控制。同时为了进行经济核算，也必须知道如一个班组流过的介质总量。所以，流量的测量与控制是实现工业生产过程自动化的一项重要任务。例如：由于石油是重要的能源，无论上从节约能源的角度，还是从经济性角度来看,对于流量的精确控制都是十分必要的，所产生的经济效益也是十分明显的。在自来水的监测与流量控制中，应用高精度的流量计量与控制仪表也是必须的，所带来的经济效益是十分巨大且显而易见的。开展石油化工过程流程模拟、先进控制与过程优化技术的研究与应用具有十分重要的现实意义，是当前国内外石油化工界广泛关注的一个话题。自动化技术可以提高计量准确度、数据可靠性和及时性，为优化生产运行、核算经济效益、

水流量传感器的流量测试原理

水流量传感器的流量测试原理水流量传感器的流量测量范围比较大，可根据生产的需要进行测量，满足不同用户，不同场所的使用. 水流量传感器的流量测试原理，水流量传感器是通过测量管路液体若干个点的流速进而求得管路液体流量，装置可以根据管路内部结构及工业现场测量时遇到的具体情况确定被测点个数，通过测量若干个被测点的流速，反映管路内流速分布。在测量时，首先通过万用表测得传感器输出电流信号，再根据差压变送器上、下限量程与标准电流信号的对应关系求得差变信号，最后根据动压与静压的差值以及流速的计算公式算得此位置流速值，从而分析液体流速分布或求得液体的流量。各个被测点的流速与对应的同心圆或圆环面积的乘积即为被测点的流量，对各部分流量进行累加求得流过管路的瞬时流量，此流量为理论平均流量，由水流量传感器的流量测量标准装置测得的流量为实际流量，当通过流量标准测量装置对本套装置标定时，实际流量与理论平均流量的比值即为本套装置的流量校准系数。水流量传感器在流量测试中的注意事项 1.在调节探头的插入深度的时候，测量几组位置点，数据不符合管路液体流速的分布特征，https://www.wendangku.net/doc/fb10105265.html,与之前设计的模型装置测量规律有差异，经过仔细分析，发现调节装置与导压管有较大相对位移，实际测量点位置不变，将装置从检定台上取下，在调节加紧位置加垫片使之牢固，并重新对标尺与导压管的位置进行定位。 2.调节探头位置前，先松密封压紧螺母，并且保证两侧同时进行，

再调节两个调距螺母并保持位置始终位于同一高度，调好探头位置后紧住密封压紧螺母，同样需要保证两侧调节同时进行，调距过程中不可用寸劲压调节板并且注意标记（相对位置）不应有变化。水流量传感器除采用新技术、新的原理以外，在已有的成熟测量技术改进方面也有很大的发展，性能和功用上已有很大提高并且在实际应用中起了很大的作用。

差压式流量计设计说明书

一、流量测量的依据 1. 流量与差压换算公式依据流体力学公式，对于差压式流量计中流量和差压的关系式可以简化为 Q=C 其中0C 即作为本设计中流量系数，修改0C 即可以修正Q 与P ?的关系。 2. 流量与电流换算公式本设计中流量范围为0～1000L/min ，流量计输出信号4～20mA ，依据流体力学公式和信号转换特点有如下关系式： max Q Q max P I-4 = P 16 ?? 即可得到Q 与I 的关系式： max Q Q 若假设流量为500L/min ，依据计算公式可知， 2 500I=16+4=8 mA 1000??? ??? 二、差压式流量计的结构设计 1. 整体结构框图，如图所示

2. 电容式差压传感器（差动电容）如图所示，即为一种电容式差压传感器。当流量计的两路过程压力从测量容室的两侧施加到隔离膜片后，经硅油灌冲液传至中心膜片上，中心膜片是一个边缘张紧的膜片，在压力作用下，产生相应的位移，该位移即形成差动电容变化。将该差动电容接入一个LC 振荡回路（或LRC 振荡回路）中，差动电容的容值变化将会导致振荡电路的振荡频率改变。 3. f-V 转换电路（频率-电压转换电路）频率电压转换电路可实现频率到电压的转换。这里选用美国NS 公司生产的精密频率电压转换芯片LM331。LM331性能价格比高、外围电路简单、可单电源供电、低功耗的集成电路。LM331动态范围宽达100dB ，工作频率低到0.1Hz 时尚有较好的线性度，数字分辨率达12位。LM331的输出驱动器采用集电极开路形式，因此可通过选择逻辑电流和外接电阻来灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL 、DTL 和CMOS 等不同逻辑电路。LM331可工作在4.0V ～40V 之间，输出可高达40V ，而且可以防止VCC 短路。这里假设频率范围0～10KHz 进行设计，电路图如图，转换后电压范围0～5V 。改变Rs 的阻值可以调节转换后电压范围。（） 4. 调理电路由于f-V 转换电路后的输出电压已经在0～5V 范围内，故暂不需要放大电路。调理电路部分只主要考虑抗混叠滤波电路。根据设计要求总采样周期0.5s ，共采集100个点，每个点采样周期为5ms ，所以采样频率为200Hz 。根据抗混叠滤波器设计原理: · 2s k f k f k =≥（）

基于单片机的流量检测系统毕业设计论文

某工程大学本科毕业设计（论文）专业：电子信息工程题目：基于单片机的流量检测系统的设计

某工程大学本科毕业设计（论文）任务书 2012 届电气工程学院电子信息工程专业 Ⅰ毕业设计（论文）题目中文：基于单片机的流量检测系统的设计英文： The Design of Flow Detection System Based On MCU Ⅱ原始资料 [1] 谢维成、杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2006. [2] 梁国伟、蔡武昌.流量测量技术及仪表[M].北京：机械工业出版社，2002. [3] 徐晓光、潘伟;、徐康.基于单片机的涡轮流量检测仪设计[J].工业控制计算机，2008,08. [4] 魏颖.基于单片机的流量检测表设计[J].太原科技，2007,10. [5] 苏贝、周常柱、胡松.单片机在流量测量中的应用[J].微计算机信息杂志，2005,5. [6] 王玉巧、蔡晓艳.基于单片机的流量控制[J].科技信息，2010,9X.

Ⅲ毕业设计（论文）任务内容 1、课题研究的意义流量的测量在工业领域具有广泛的应用，随着传感器技术，微电子技术、单片机技术的发展，为流量的精确测量提供了新的手段，对流量检测技术的研究具有现实意义。对本课题的研究与设计，训练综合运用已学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作，掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测的能力。 2、本课题研究的主要内容：由流量传感器采集流量信息，然后经过AD转换器将连续的模拟信号离散化后传给单片机。单片机在系统软件的控制作用下，对输入的数据进行分析，向外部输出控制信号，实现LED显示。LED数码管显示动态的流量，同时，若流量超过上下限范围，报警电路产生声光报警信号，提醒流量不在正常范围内，需采取相应控制。系统软件主要包括主程序，显示程序等供主程序调用的子程序。 3、提交的成果：（1）毕业设计（论文）正文；（2）硬件电路图；（3）程序源代码；（4）一篇引用的外文文献及其译文；（5）主要参考文献的题录及摘要。指导教师（签字）教研室主任（签字）批准日期2012年01月 0日接受任务书日期2012年01月 10日完成日期2012年06月