常見流量計的種類及   特點                                            

　　流量測量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。至今為止，可供工業(yè)用的流量儀表種類達60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。

　　這60多種流量儀表,每種產(chǎn)品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類；按測量目的又可分為總量測量和流量測量，其儀表分別稱作總量表和流量計。

此外，按測量原理可分為如下幾個大類：

　　1、力學(xué)原理：屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式；利用動量定理的沖量式、可動管式；利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式；利用流體動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪式；利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式；利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。

　　2、電學(xué)原理：用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。

　　3、聲學(xué)原理：利用聲學(xué)原理進行流量測量的有超聲波式．聲學(xué)式（沖擊波式）等。

　　4、熱學(xué)原理：利用熱學(xué)原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。

　　5、光學(xué)原理：激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。

　　6、原子物理原理：核磁共振式、核輻射式等是屬于此類原理的儀表．

　　7、其它原理：有標(biāo)記原理（示蹤原理、核磁共振原理）、相關(guān)原理等。

　　本文按照目前zui流行、zui廣泛的分類法分別來闡述各種流量計的原理、特點、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)揮在那情況：

1、差壓式流量計

　　差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件與流體相互作用產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。

　　差壓式流量計由一次裝置（檢測件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換器和流量顯示儀表）組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類，如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。

　　二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計,差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化（系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化）程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測量流量參數(shù)，也可測量其它參數(shù)（如壓力、物位、密度等）。

　　差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為：節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式幾大類。

　　檢測件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類：標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。

　　所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計、制造、安裝和使用,無須經(jīng)實流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測量誤差。

　　非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的,尚未列入標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。

  

差壓式流量計

差壓式流量計是一類應(yīng)用zui廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占居*。近年來，由于各種新型流量計的問世，它的使用量百分數(shù)逐漸下降，但目前仍是zui重要的一類流量計。

　　差壓式流量計流體體積流量公式為：

　　v=aA √2/j（p-q）

　　v--體積

　　j--液體密度

　　a--流量系數(shù)，與流道尺寸 取壓方式和流速公布有關(guān)

　　A--孔板開孔面積

　　p-q--壓力差

　　優(yōu)點：

　?。?）應(yīng)用zui多的孔板式流量計結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長；

　?。?）應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比擬；

　?。?）檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)。

　　缺點：

　?。?）測量精度普遍偏低；

　?。?）范圍度窄，一般僅3:1~4:1；

　?。?）現(xiàn)場安裝條件要求高；

　?。?）壓損大（指孔板、噴嘴等）。

　　注：一種新型產(chǎn)品：引進美國航天*而開發(fā)的平衡流量計，這種流量計的測量精度是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的5-10倍，*壓力損失1/3。壓力恢復(fù)快2倍，zui小直管段可以小至1.5D，安裝和使用方便，大大減少流體運行的能力消耗。

　　應(yīng)用概況：

　　差壓式流量計應(yīng)用范圍特別廣泛。在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(yīng)用。如流體方面：單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等；工作狀態(tài)方面：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等；管徑方面：從幾mm到幾m；流動條件方面：亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/4~1/3。

　　1、常用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置（孔板）、（噴嘴）、（文丘利管）。

　　2、常用非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有（雙重孔板）、（圓缺孔板）、（1/4圓噴嘴）和（文丘利噴嘴）。

　　3、孔板常用取壓方法有（角接取壓）、（法蘭取壓），其它方法有（理論取壓）、（徑距取壓）和（管接取壓）。

　　4、標(biāo)準(zhǔn)孔板法蘭取壓法，上下游取壓孔中心距孔板前后端面的間距均為（25.4±0.8）mm，也叫1英寸法蘭取壓。

　　5、1151變送器的工作電源范圍（12）vdc到（45）vdc，負載從（0）歐姆到（1650）歐姆。

　　6、1151dp4e變送器的測量范圍是（0～6.2）到（0～37.4）kpa。

　　7、1151差壓變送器的zui大正遷移量為（500%），zui大負遷移量為（600%）。

　　8、管道內(nèi)的流體速度，一般情況下，在（管道中心線）處的流速zui大，在（管壁）處的流速等于零。

　　9、若（雷諾數(shù)）相同，流體的運動就是相似的。

　　10、當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)節(jié)流裝置時，流束將在（縮口）處發(fā)生（局部收縮），從而使（流速）增加，而（靜壓力）降低。

　　11、1151差壓變送器采用可變電容作為敏感元件，當(dāng)差壓增加時，測量膜片發(fā)生位移，于是低壓側(cè)的電容量（增加），高壓側(cè)的電容量（減少）

　　12、1151差壓變送器的zui小調(diào)校量程使用時，則zui大負荷遷移為量程的（600%），zui大正遷移為（500%），如果在1151的zui大調(diào)校量程使用時，則zui大負遷移為（*），正遷移為（0%）。

　　13、1151差壓變送器的精度為（±0.2%）和（±0.25%）?！∽ⅲ捍蟛顗鹤兯推鳛?plusmn;0.25%

　　14、常用的流量單位、體積流量為（m3/h）、（t/h），質(zhì)量流量為（kg/h）、（t/h），標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積流量為（nm3/h）。

　　15、用孔板流量計測量蒸汽流量，設(shè)計時，蒸汽的密度為4.0kg/m3，而實際工作時的密度為3kg/m3，則實際指示流量是設(shè)計流量的（0.866）倍。

　　16、用孔板流量計測量氣氨流量，設(shè)計壓力為0.2mpa（表壓），溫度為20℃，而實際壓力為0.15mpa（表壓），溫度為30℃，則實際指示流量是設(shè)計流量的（0.897）倍。

　　17、節(jié)流孔板前的直管段一般要求（10）d，孔板后的直管段一般要求（5）d，為了正確測量，孔板前的直管段為（30～50）d，特別是孔板前有泵或調(diào)節(jié)閥時更是如此。

　　18、為了使孔板流量計的流量系數(shù)α趨向定值，流體的雷諾數(shù)應(yīng)大于（界限雷諾數(shù)）。

　　19、在孔板加工的技術(shù)要求中，上游平面應(yīng)和孔板中心線（垂直），不應(yīng)有（可見傷痕），上游面和下游面應(yīng)（平行），上游入口邊緣應(yīng)（銳利無毛刺和傷痕）。

編輯本段2、浮子流量計

　　浮子流量計，又稱轉(zhuǎn)子流量計，是變面積式流量計的一種。在一根由下向上擴大的垂直錐管中，圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的，從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。

　　浮子流量計是僅次于差壓式流量計應(yīng)用范圍zui寬廣的一類流量計，特別在

  

浮子流量計

小、微流量方面有舉足輕重的作用。

　　80年代中期，日本、西歐、美國的銷售金額占流量儀表的15%~20%。中國產(chǎn)量1990年估計在12~14萬臺，其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計。

　　特點：

　?。?）玻璃錐管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，缺點是耐壓力低，有玻璃管易碎的較大風(fēng)險；

　?。?）適用于小管徑和低流速；

　?。?）壓力損失較低。

編輯本段3、容積式流量計

　　容積式流量計，又稱定排量流量計，簡稱PD流量計，在流量儀表中是精度zui高的一類。它利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。

　　容積式流量計按其測量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉(zhuǎn)子流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計、往復(fù)活塞流量計、圓盤流量計、液封轉(zhuǎn)筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。

　　優(yōu)點：

　?。?）計量精度高；

　　（2）安裝管道條件對計量精度沒有影響；

　?。?）可用于高粘度液體的測量；

　?。?）范圍度寬；

　?。?）直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計總量，清晰明了，操作簡便。

　　缺點：

　　（1）結(jié)果復(fù)雜，體積龐大；

　　（2）被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大：

　?。?）不適用于高、低溫場合；

　?。?）大部分儀表只適用于潔凈單相流體；

　?。?）產(chǎn)生噪聲及振動。

　　應(yīng)用概況：

　　容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量zui大的流量計，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)（油品、天然氣等）的總量測量。

　　工業(yè)發(fā)達國家近年P(guān)D流量計（不包括家用煤氣表和家用水表）的銷售金額占流量儀表的13%~23%；我國約占20%，1990年產(chǎn)量（不包括家用煤氣表）估計為34萬臺，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70%和20%。

編輯本段4、渦輪流量計

　　渦輪流量計,是速度式流量計中的主要種類，它采用多葉片的轉(zhuǎn)子（渦輪）感受流體平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。

  

渦輪流量計

一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。

　　渦輪流量計和容積式流量計、科里奧利質(zhì)量流量計稱為流量計中三類重復(fù)性、精度*的產(chǎn)品，作為類型流量計之一，其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)的規(guī)模。

　　優(yōu)點：

　?。?）高精度，在所有流量計中，屬于zui的流量計；

　?。?）重復(fù)性好；

　?。?）元零點漂移，抗干擾能力好；

　?。?）范圍度寬；

　?。?）結(jié)構(gòu)緊湊。

　　缺點：

　?。?）不能長期保持校準(zhǔn)特性；

　?。?）流體物性對流量特性有較大影響。

　　應(yīng)用概況：

　　渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應(yīng)用：石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國，渦輪流量計在用量上是僅次于孔板流量計的天然計量儀表，僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺各種尺寸，壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計，它們已成為優(yōu)良的天然氣計量儀表。

編輯本段5、電磁流量計

　　電磁流量計是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。

　　電磁流量計有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計不易應(yīng)用的問題，如臟污流、腐蝕流的測量。

　　70、80年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類流量計，在流量儀表中其使用量百分數(shù)不斷上升。

　　優(yōu)點：

　?。?）測量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用于測量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等：

　?。?）不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好：

　　（3）所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響：

　　（4）流量范圍大，口徑范圍寬：

　?。?）可應(yīng)用腐蝕性流體。

  

電磁流量計

缺點：

　?。?）不能測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；

　　（2）不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；

　?。?）不能用于較高溫度。

　　應(yīng)用概況：

　　電磁流量計應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程；中小口徑常用于高要求或難測場合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制,造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液，化學(xué)工業(yè)的強腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿；小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場所。

　　技術(shù)參數(shù)：

　　儀表精度：管道式0.5級、1.0級；插入式2.5級

　　測量介質(zhì)：電導(dǎo)率大于5μS/cm的各種液體和液固兩相流體。

　　流速范圍：0.2～8m/s

　　工作壓力：1.6MPa

　　環(huán)境溫度：-40℃～+50℃

　　介質(zhì)溫度：聚四氟乙烯襯里≤180℃

　　橡膠材質(zhì)襯里≤65℃

　　防爆標(biāo)志：ExmibdⅡBT4

　　防爆證號：GYB01349

　　外磁干擾：≤400A/m

　　外殼防護：一體化型： IP65；

　　分 離 型： 傳感器IP68（水下5米，于橡膠襯里）

　　轉(zhuǎn)換器IP65

　　輸出信號：4～20mA.DC，負載電阻0～750Ω

　　通訊輸出：RS485或CAN總線

　　電氣連接：M20×1.5內(nèi)螺紋，φ10電纜孔

　　電源電壓：90～220V. AC、24±10%V.DC

　　zui大功耗：≤10VA

編輯本段6、渦街流量計

　　渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的游渦的儀表。

　　渦街流量計按頻率檢出方式可分為:應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。

　　渦街流量計是屬于zui年輕的一類流量計，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計。

　　渦街流量計安裝點的上游較近處若裝有閥門，不斷地開關(guān)閥門，對流量計的使用

  

渦街流量計

壽命影響極大，非常容易對流量計造成*性損壞。流量計盡量避免在架空的非常長的管道上安裝，這樣時間一長后，由于流量計的下垂非常容易造成流量計于法蘭的密封泄露，若不得已安裝時，必須在流量計的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置。安裝方面的問題。主要是傳感器前面的直管段長度不夠，影響測量精度。比如：傳感器前面直管段明顯不足，由于FIC203不用于計量，僅僅用于控制，目前使用相當(dāng)于精度降級的使用。

　　優(yōu)點：

　?。?）結(jié)構(gòu)簡單牢固；

　　（2）適用流體種類多；

　?。?）精度較高；

　?。?）范圍度寬；

　　（5）壓損小。

　　缺點：

　?。?）不適用于低雷諾數(shù)測量；

　　（2）需較長直管段；

　?。?）儀表系數(shù)較低（與渦輪流量計相比）；

　　（4）儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗。

編輯本段7、超聲波流量計

　　超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束（或超聲脈沖）的作用以測量流量的儀表。

　　根據(jù)對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳播速度差法（直接時差法、時差法、相位差法和頻差法）、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。

　　超聲流量計和電磁流量計一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬*流量計，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點，近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。

　　優(yōu)點:

　　（1）可做非接觸式測量；

　?。?）為無流動阻撓測量，無壓力損失；

　?。?）可測量非導(dǎo)電性液體，對無阻撓測量的電磁流量計是一種補充。

　　缺點：

　?。?）傳播時間法只能用于清潔液體和氣體；而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體；?。?）多普勒法測量精度不高。

　　應(yīng)用概況：

　?。?）傳播時間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液、:怪液、液化天然氣等；

　?。?）氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗；

　?。?）多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體,例如:未處理污水、工廠排放液、臟流程液;通常不適用于非常清潔的液體。

編輯本段8、熱式氣體質(zhì)量流量計

　　熱式流量計傳感器包含兩個傳感元件，一個速度傳感器和一個溫度傳感器。它們自動地補償和校正氣體溫度變化。儀表的電加熱部分將速度傳感器加熱到高于工況溫度的某一個定值，使速度傳感器和測量工況溫度的傳感器之間形成恒定溫差。當(dāng)保持溫差不變時，電加熱消耗的能量，也可以說熱消散值，與流過氣體的質(zhì)量流量成正比。

　　熱式氣體質(zhì)量流量計即Mass Flow Meter（縮寫為MFM），它是氣體流量計量中新型儀表，區(qū)別于其它氣體流量計不需要進行壓力和溫度修正，直接測量氣體的質(zhì)量流量，一支傳感器可以做到量程從極低到高量程。它適合單一氣體和固定比例多組份氣體的測量。

　　熱式氣體質(zhì)量流量計是用于測量和控制氣體質(zhì)量流量的新型儀表?？捎糜谑汀⒒?、鋼鐵、冶金、電力、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等工業(yè)部門的空氣、烴類氣體、可燃性氣體、煙道氣體的監(jiān)測。

  

 

特點：

　　1、可靠性高 重復(fù)性好 測量精度高 壓損??；

　　2、無活動部件 量程比寬 響應(yīng)速度快 無須溫壓補償。

　　應(yīng)用：

　　1、工業(yè)管道中氣體質(zhì)量流量測量

　　2、煙囪排出的煙氣流速測量

　　3、、煅燒爐煙道氣流量測量

　　4、燃氣過程中空氣流量測量

　　5、、壓縮空氣流量測量

　　6、半道體芯片制造過程中氣體流量測量

　　7、、污水處理中氣體流量測量

　　8、加熱通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中的氣體流量測量

　　9、、熔劑回收系統(tǒng)氣體流量測量

　　10、燃燒鍋爐中燃燒氣體流量測量

　　11、、天然氣、火炬氣、氫氣等氣體流量測量

　　12、、啤酒生產(chǎn)過程中二氧化碳氣體流量測量

　　13、、水泥、卷煙、玻璃廠生產(chǎn)過程中氣體質(zhì)量流量測量

　　如：美國：FCI SIERRA等

　　中國：suntey 奈士德等

　　主要參數(shù)：

　　1、精度：1%±0.5%F.S

　　2、重復(fù)性：±0.2%

　　3、量程：0.05~90m/s

　　4、適用流量范圍：0~5000Nm3/h（Φ250空氣）

　　5、適用壓力：<2Mpa <3Mpa

　　6、適用介質(zhì)溫度范圍：-25~120℃，-25~200℃，-25-500℃

　　7、供電：24V DC或220V AC

　　8、輸出：4~20mA

　　9、通訊接口：232或485

　　10、現(xiàn)場顯示：LED或LCD

　　11、防護標(biāo)準(zhǔn)：IP65

　　12、防爆等級：ExdllCT4

、明渠流量計

　　與前述幾種不同，它是在非滿管狀敞開渠道測量自由表面自然流的流量儀表。

　　非滿管態(tài)流動的水路稱作明渠，測量明渠中水流流量的稱作明渠流量計（open channel flowmeter）。

　　明渠流量計除圓形外，還有U字形、梯形、矩形等多種形狀。

　　明渠流量計應(yīng)用場所有城市供水引水渠;火電廠引水和排水渠、污水治理流入和排放渠；工礦企業(yè)水排放以及水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用渠道。有人估計1995臺，約占流量儀表整體的1.6%，但是國內(nèi)應(yīng)用尚無估計數(shù)據(jù)。

編輯本段五、新工作原理流量儀表