流量测量技术全书 上PDF电子书下载

上册 2

第1篇流量测量基础 2

第1章 流量测量概述 2

第2章 流量测量常用物性参数 12

第3章 管道流流体力学基础 20

第4章 不确定度基础 45

第2篇 流量测量仪表（上） 62

第5章 容积流量计 62

第6章 浮子流量计 116

第7章 差压流量计 143

第8章 涡轮流量计 457

第9章 流体振动流量计 489

第10章 超声流量计 608

第11章 电磁流量计 631

第1篇 流量测量基础 2

第1章流量测量概述 2

1.1流量计量的历史和未来 2

1.1.1流量计量的历史 2

1.1.2流量计量的未来 3

1.2流量测量方法概述 3

1.2.1用伯努利方程原理来测量流量 4

1.2.2用一个一个标准小容积测量流量 4

1.2.3用测量流速来得到流量 4

1.2.4以测量流体质量流量为目的的流量测量方法 5

1.3相关术语 5

1.3.1流量测量 5

1.3.2测量条件 6

1.3.3流量计结构 6

1.3.4测量性能 6

1.4流量计的分类和选择 7

1.4.1流量计的分类 7

1.4.2流量计的选择 8

1.5流量计量法规要求 9

1.5.1流量计的制造 9

1.5.2流量计的修理 9

1.5.3进口流量计的销售 10

1.5.4流量计的使用 10

1.5.5流量计的检定 10

1.5.6仲裁检定 10

第2章流量测量常用物性参数 12

2.1密度 12

2.2黏度 14

2.3流体的可压缩性与热膨胀性 17

2.4比热容和绝热指数 19

第3章管道流流体力学基础 20

3.1雷诺实验和雷诺数 20

3.2圆管中的流速分布 23

3.2.1圆管中的层流流速分布 23

3.2.2圆管中的湍流 25

3.3流动基本方程 27

3.3.1流体运动的基本概念 27

3.3.2定常流动的连续性方程 28

3.3.3伯努利方程 29

3.3.4动量定理 31

3.4边界层 31

3.5卡门涡街 33

3.6气体的一元流动简介 35

3.6.1声速和马赫数 35

3.6.2一元气流的流动特性 36

3.6.3气体一元流动的临界压力比 38

3.7计算流体动力学 39

3.7.1 计算流体动力学的含义 39

3.7.2 CFD的求解过程 40

3.7.3计算流体动力学的特点 41

3.7.4计算流体动力学在流量计研究领域的应用 42

3.7.5 CFD软件结构 42

3.7.6 CFD商用软件——FLUENT简介 43

参考文献 43

第4章不确定度基础 45

4.1不确定度定义及发展历程 45

4.1.1不确定度的定义 45

4.1.2不确定度的发展历程 45

4.1.3评定测量不确定度的意义 46

4.2测量学基础知识 46

4.3统计学基础知识 47

4.3.1算术平均值 47

4.3.2数学期望 47

4.3.3方差 48

4.3.4标准偏差 48

4.3.5标准偏差的估计值 48

4.3.6算术平均值的标准偏差 49

4.3.7异常值及其剔除 49

4.4不确定度基础知识 49

4.4.1标准不确定度 49

4.4.2相对不确定度 50

4.4.3合成标准不确定度 50

4.4.4扩展不确定度 50

4.4.5包含因子 50

4.4.6分布 50

4.5不确定度评估方法 51

4.5.1数学模型 51

4.5.2标准不确定度的评定方法 52

4.5.3标准不确定度的A类评定 52

4.5.4标准不确定度的B类评定 52

4.5.5合成标准不确定度的评定 54

4.5.6扩展不确定度的评定 54

4.5.7测量不确定度的报告与表示 55

4.6几个容易混淆的问题的讨论 55

4.6.1误差与不确定度 55

4.6.2不确定度的A类评定与B类评定 56

4.6.3包含因子与置信水平的关系 56

4.7常用仪器设备的不确定度分析 56

4.7.1温度计 57

4.7.2压力计 58

4.7.3计时器 58

第2篇 流量测量仪表（上） 62

第5章容积流量计 62

5.1概要 62

5.1.1容积流量计的构造 62

5.1.2容积流量计的功能 62

5.1.3容积流量计的计量精确度与误差 65

5.1.4附件 67

5.2测量原理 6

5.2.1理论计量公式 68

5.2.2流量计的压力损失与计量的准确度 68

5.2.3流量计的真实流量 69

5.2.4误差与理论流量的关系 71

5.2.5容积流量计的示值误差 74

5.2.6影响性能的其他因素 77

5.3容积流量计的类型 79

5.3.1章动圆盘及旋动活塞流量计 79

5.3.2转子式容积流量计 81

5.3.3旋转叶片式流量计 92

5.3.4往复式容积流量计 95

5.3.5其他型式的气体容积流量计 97

5.4容积流量计各种类型的选择 98

5.4.1概述 98

5.4.2流量表的性能 98

5.4.3流体特性方面的考虑 101

5.4.4流量计的安装条件 102

5.4.5环境的影响 104

5.4.6经济因素的考虑 105

5.5容积流量计正确的使用方法 107

5.5.1流量计的安装应考虑的因素 107

5.5.2典型容积流量计的安装 107

5.5.3运行程序 108

5.5.4运行中应注意的事项 108

5.5.5停止运行时应该注意的事项 109

5.5.6容积流量计的典型故障与对策 109

5.5.7检查与保养 110

5.5.8五种典型容积流量计的分解图 111

5.6展望 115

参考文献 115

第6章浮子流量计 116

6.1概要 116

6.2工作原理 116

6.3刻度换算 117

6.3.1液体流量的刻度换算 117

6.3.2气体流量的刻度换算 118

6.3.3浮子流量计的量程换算 121

6.3.4刻度换算实例 121

6.4玻璃管浮子流量计 122

6.4.1玻璃管浮子流量计的结构 122

6.4.2玻璃管浮子流量计的性能指标 123

6.5金属管浮子流量计 124

6.5.1金属管浮子流量传感器 124

6.5.2指示器 125

6.5.3不同安装方式的金属管浮子流量计 129

6.5.4金属管浮子流量计的主要性能指标 130

6.6浮子流量计的特点与使用 131

6.6.1浮子流量计的特点 131

6.6.2浮子流量计应用概况 131

6.6.3浮子流量计的类型和结构选择 132

6.6.4浮子流量计测量范围的选择 132

6.6.5流体黏度对流量测量的影响 134

6.6.6浮子流量计的安装 135

6.6.7浮子流量计的使用 136

6.6.8浮子流量计常见故障及处理 136

6.7微小流量金属管浮子流量计 137

6.7.1概述 137

6.7.2微小流量金属管浮子流量计构成的吹流仪表 139

6.8展望 140

6.9行业标准与检定规程 140

6.9.1机械行业标准《JB/T6844—1993金属管浮子流量计》简介 140

6.9.2机械行业标准《JB/T9255—1999玻璃管转子流量计》简介 141

6.9.3计量检定规程《JJG 257—2007浮子流量计》简介 142

第7章差压流量计 143

7.1概要 143

7.2节流式差压流量计 144

7.2.1概述 144

7.2.2基本原理 145

7.2.3标准节流装置 157

7.2.4其他（非标准）节流装置 212

7.3绕流式差压流量计 241

7.3.1均速管流量计 243

7.3.2靶式流量计 260

7.3.3环形通道流量计 269

7.3.4弯管流量计 273

7.4临界流流量计 281

7.4.1概述 281

7.4.2基本工作原理 282

7.4.3结构类型与技术特性 299

7.4.4流量计的设计计算 308

7.4.5流量计的检验 313

7.4.6小型声速文丘里喷嘴 316

7.5脉动流流量计 325

7.5.1概述 325

7.5.2脉动流流量计测量的误差源 326

7.5.3脉动流平均流量的确定方法 328

7.5.4脉动流的流量基本方程 333

7.5.5脉动流流量计的校验 335

7.6混相流流量计 341

7.6.1基本知识 341

7.6.2孔板流量计 347

7.6.3文丘里管流量计 351

7.6.4靶式流量计 354

7.6.5 V形内锥流量计 357

7.7差压变送器 360

7.7.1差压变送器工作原理 360

7.7.2差压变送器的结构 360

7.7.3差压变送器的发展 361

7.7.4差压变送器的选型 362

7.7.5差压变送器的安装使用 364

7.7.6差压变送器故障诊断 367

7.7.7选型举例 368

7.8流量积算仪 370

7.8.1流量积算仪 370

7.8.2流量积算仪的通信 377

7.8.3流量积算仪的应用 385

7.8.4流量积算仪的发展趋势 392

7.8.5流量积算仪的检定 393

附录A流量计算通用图表 396

附录B气体、液体物理性质表 411

附录C物性参数计算式 414

附录D水和水蒸气的物理性质表 425

参考文献 455

第8章涡轮流量计 457

8.1概述 457

8.2测量原理 458

8.3结构 459

8.3.1液体涡轮流量计 459

8.3.2气体涡轮流量计 461

8.4涡轮流量计的一般特性 461

8.4.1液体涡轮流量计 461

8.4.2气体涡轮流量计 462

8.5自校正涡轮流量计 462

8.5.1概述 462

8.5.2自校正涡轮流量计工作原理 463

8.5.3自校正涡轮流量计结构特点 464

8.6温度、压力补偿型的气体涡轮流量计 465

8.6.1概述 46

8.6.2智能气体涡轮流量计的设计 466

8.7直接式涡轮质量流量计 472

8.7.1工作原理 472

8.7.2数学模型的建立 473

8.7.3系统硬件 475

8.7.4软件设计 477

8.8几种特殊型式的涡轮流量计 477

8.8.1动力流量计 477

8.8.2冲击式流量计 478

8.8.3直叶片式流量计 479

8.9涡轮流量计的选用要点 479

8.10安装与使用 481

8.10.1安装 481

8.10.2连接管道 483

8.10.3电气连接 483

8.10.4使用 484

8.10.5维修 485

8.11标准和法规 486

参考文献 488

第9章流体振动流量计 489

9.1概述 489

9.1.1概况 489

9.1.2流体振动流量计的特点 489

9.2涡街流量计 490

9.2.1测量原理 490

9.2.2组成与结构 493

9.3涡街流量计的漩涡发生体 493

9.3.1发生体的功能 493

9.3.2发生体的分类 493

9.3.3基本要求 494

9.3.4单发生体 494

9.3.5双（多）发生体 497

9.3.6发生体的几何尺寸 498

9.3.7发生体的斯特劳哈尔数 499

9.3.8发生体的力学特性 502

9.3.9三维漩涡发生体——环状发生体 504

9.4涡街信号的检测 508

9.4.1伴随漩涡分离的物理现象 508

9.4.2涡街信号的检测方式 509

9.5不同类型涡街流量计及其检测技术的应用 510

9.5.1热敏式涡街流量计及热敏检测技术的应用 510

9.5.2应力式涡街流量计及压电检测技术的应用 512

9.5.3超声式涡街流量计与超声检测技术的应用 517

9.5.4应变式涡街流量计及应变检测技术的应用 520

9.5.5电容式涡街流量计及电容检测技术的应用 522

9.5.6振动体式涡街流量计及磁电检测技术的应用 524

9.5.7光电（纤）式涡街流量计及光电检测技术的应用 525

9.6信号处理 527

9.6.1信号处理的目标和基本要求 527

9.6.2信号处理电路的组成 528

9.6.3前置放大器类型 528

9.6.4噪声与滤波电路 528

9.6.5整形电路 530

9.7智能型涡街流量计 530

9.7.1特点 530

9.7.2功能 531

9.7.3智能型涡街流量计的几种形式 532

9.7.4仪表系数K和流体状态的补偿 533

9.7.5软件设计 535

9.7.6噪声的鉴别与处理 536

9.8涡街质量流量计 536

9.8.1间接式涡街质量流量计 536

9.8.2漩涡强度型涡街质量流量计 537

9.8.3差压型涡街质量流量计 538

9.8.4超声型涡街质量流量计 539

9.9缩径型涡街流量计 540

9.9.1问题的提出 540

9.9.2技术可行性 541

9.9.3收缩段的形式 542

9.9.4缩径型涡街流量计的压力损失 542

9.9.5应用举例 544

9.10插入式涡街流量计 545

9.10.1测量原理 545

9.10.2结构 545

9.10.3优点与局限性 546

9.10.4仪表系数 547

9.10.5插入式涡街流量计仪表系数计算举例 548

9.10.6仪表选用注意事项 549

9.11涡街流量计选用注意事项与正确使用方法 550

9.11.1选表要点 550

9.11.2安装和注意事项 553

9.11.3几种特殊情况下的安装 553

9.12涡街流量计的干标定 555

9.12.1干标定的含义 555

9.12.2日本工业标准（JIS Z 8766： 2002） 556

9.12.3干标定的试验研究 559

9.12.4数学模型及预测预报 566

9.12.5验证 569

9.12.6干标定的后续工作 569

9.13旋进漩涡流量计 570

9.13.1测量原理 570

9.13.2结构 572

9.13.3信号检测 576

9.13.4优点与局限性 577

9.13.5选用注意事项 577

9.14射流流量计 580

9.14.1概述 580

9.14.2测量原理 580

9.14.3组成与结构 582

9.14.4信号的检测 582

9.14.5改进与发展 583

9.14.6优点与局限性 583

9.14.7应用和注意事项 584

9.15流体振动流量计技术特性比较 585

9.16故障判断及处理 586

9.16.1通电后，无流量时有输出信号 586

9.16.2通电、通流后无输出信号 587

9.16.3通电、通流后，流量计输出（或指示）信号不随流量成正比变化 588

9.16.4输出信号（或指示）不稳定 589

9.16.5测量误差大 590

9.16.6测量管道、阀门和仪表被锈蚀与泄漏 591

9.16.7传感器发出异常的啸叫声 591

9.17相关标准和检定规程 591

9.18检定和校准 592

9.18.1计量性能要求 592

9.18.2通用技术要求 592

9.18.3计量器具控制 593

9.18.4型式评价大纲 598

9.18.5流量计二次仪表的检定 601

9.18.6压力损失测试 601

9.18.7插入式流量计的校准 601

9.18.8标准模拟信号4～20mA输出的调校 603

参考文献 606

第10章超声流量计 608

10.1概述 608

10.2测量原理 608

10.2.1时间传输法（时差法） 608

10.2.2多普勒法 610

10.3分类说明 610

10.3.1使用介质 610

10.3.2流量计安装形式 611

10.3.3超声信号传输方式 613

10.4选型指导 613

10.4.1气体超声流量计 614

10.4.2液体超声流量计 614

10.5正确使用方法 614

10.5.1流体流态的影响 614

10.5.2流体流动不稳定和脉动 618

10.5.3多相流 618

10.5.4噪声 618

10.6超声流量计技术的智能化和展望 619

10.6.1标定基线与运营时主要参数的动态对比 619

10.6.2通过声速比对计量站场进行健康检查 619

10.6.3判断流态变化与计量不确定度之间的关系 627

10.6.4使用中的检验 627

10.7相关标准 628

10.7.1 GB/T18603天然气计量系统技术要求 628

10.7.2 GB/T18604用气体超声流量计测量天然气流量和AGA 9号报告 628

10.7.3 ISO/FID 17089密闭管道测量流体——超声流量计测量气体第一部分：贸易交接计量和分配计量 629

10.7.4 AGA 10号报告 天然气和其他相关碳氢气体的声速 629

10.7.5 JJG 1030—2007超声检定规程 629

10.7.6 API 5.8—2005时差法超声波流量计计量液态烃 629

参考文献 630

第11章电磁流量计 631

11.1概述 631

11.1.1电磁流量计的技术进步和市场发展 631

11.1.2术语 632

11.1.3特点 633

11.2测量的基本原理和理论 633

11.2.1基本原理 633

11.2.2理论 634

11.2.3权重函数的物理意义与实用意义 640

11.2.4信号的灵敏度系数（包括短路系数） 642

11.3仪表结构与功能 645

11.4检验与校准 649

11.4.1电磁流量计的测量误差和流量特性 649

11.4.2流量计特征系数（传感器常数）和零点 652

11.4.3电磁流量计校准的方法和程序 654

11.4.4电磁流量计干法校准 660

11.4.5电磁流量计的在线检验方法 662

11.5电磁流量计的几种发展品种 666

11.5.1电容式电磁流量计 666

11.5.2二线制电磁流量计 667

11.5.3潜水电磁流量计 668

11.5.4非满管道电磁流量计 668

11.5.5电磁式水表 669

11.5.6电磁流速计和插入式流量计 670

11.6使用 672

11.6.1选型原则和方法 672

11.6.2合理安装 672

11.6.3检查、保养和维护 674

11.6.4附着物的影响和电极清洗 676

11.6.5混入气泡的影响 677

11.6.6固体两相流测量 678

参考文献 678

索引 679