流量计类型及原理 流量计是如何工作的

第第页流量计类型及原理流量计是如何工作的流量计类型及原理

一、按测量原理分类

（1）力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。

（2）电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。

（3）声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式．声学式（冲击波式）等。

（4）热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。

（5）光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。

（6）原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表．

（7）其它原理：有标记原理（示踪原理、核磁共振原理）、相关原理等。

二、按流量计结构原理分类

按当前流量计产品的实际情况，依据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型：

1．容积式流量计

容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。依据回转体形状不同，目前生产的产品分：适于测量液体流量的椭圆齿轮番量计、腰轮番量计（罗茨流量计）、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等．

2．叶轮式流量计

叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮番量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表精准度较低，误差约±2％，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮番量计的精准度较高，一般误差为±0．2％一0．5％。

3．差压式流量计（变压降式流量计）

差压式流量计由一次装置和二次装置构成．一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量（流速）成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示．差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置（皮托管、均速管等）。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表．差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较紧要的场合，约占各种流量测量方式的70％。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都接受这种表计。目前生产的产品分：孔板流量计、楔形流量计、文丘里管流量计、平均皮托管

4．变面积式流量计（等压降式流量计）

放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”（浮子本身的重量减去它所受流体的浮力）相平衡时，俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等，因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子（浮子）流量计。

5．动量式流量计

利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计．由于流动流体的动量P与流体的密度及流速v的平方成正比，即pv2，当通流截面确定时，v与容积流量Q成正比，故pQ2、设比例系数为A，则Q＝A因此，测得P，即可反映流量Q．这种型式的流量计，大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等，然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。

6．冲量式流量计

利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计，多用于测量颗粒状固体介质的流量，还用来测泥浆、结晶型液体和研磨料等的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计，其测量原理是当被测介质从确定高度h自由下落到有倾斜角的检测板上产生一个冲力，冲力的水平分力马质量流量成正比，故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。按信号（九）的检测方式，该型流量计分位移检测型和直接测力型。

7．电磁流量计

电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势，而感应电动势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m，而且压损微小。但导电率低的介质，如气体、蒸汽等则不能应用。

电磁流量计造价较高，且信号易受外磁场干扰，影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此，产品在不断改进更新，向微机化进展．

8．超声波流量计

超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在70时代才显现，但由于它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力，所以很受欢迎，是一种很有进展前途的流量计。

超声波流量计的分类：1多谱勒式超声波流量计：换能器1发射频率为f1的超声波信号，经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生偏移，以f2的频率反射到换能器2，这就是多谱勒将就，f2与f1之差即为多谱勒频差fd。设流体流速为v，超声波声速为c，多谱勒频移fd正比于流体流速v。当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后，c、f1、θ即为常数，流体流速和多谱勒频移成正比，通过测量频移就可得到流体流速，进而求得流体流量。2时差式超声波流量计：时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的。

9．流体振荡式流量计

流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡，且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的．当通流截面确定时，流速与导容积流量成正比。因此，测量振荡频率即可测得流量．这种流量计是70时代开发和进展起来的．由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点，很有进展前途。目前典型的产品有涡街流量计、旋进旋涡流量计。

10．质量流量计

由于流体的容积受温度、压力等参数的影响，用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下，往往难以达到这一要求，而造成仪表显示值失真。因此，质量流量计就得到广泛的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量，目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。

还有适用于明渠测流的各种堰式流量计、槽式流量计；适于大口径测流的插入式流量计；测量层流流量的层流流量计；适于二相流测量的相关法流量计；以及激光法、核磁共振法流量计和多种示踪法、稀释法测流等。1）由于安装污水超声传感器的场所都是环境比较差的地方，因此，仪器的主机应装在室内，应有专人负责看管，定期对线路及传感器进行巡查。2）应定期对仪器进行计量检定。（1）接受明渠式超声波流量计。鉴于液体超声波流量计的适用范围很宽（管外径从12mm到5m，甚至更大），管径从DN80到DN1000、所选仪表接受声波导技术，可以承受各种极端工艺条件（耐温范围：—200～600℃；耐压范围：可与工艺法兰同级）测量流量。明渠式超声波流量计是一种在污水处理厂应用很广泛的流量计。在明渠中液体的流量与槽上某处的液位具有确定的关系，对于确定形状的水槽，只要测量到液位就可以计算出流量。（2）明渠式超声波流量计安装和使用时应注意的问题。由于超声波及电子测量仪器本身固有的弱点，如易受温度、辐射等影响，若安装和使用不当，会严重影响其测量精准明确度和使用寿命。因此，明渠式超声流量明渠式超声波流量计使用时应注意以下问题：1）由于安装污水超声传感器的场所都是环境比较差的地方，因此，仪器的主机应装在室内，应有专人负责看管，定期对线路及传感器进行巡查。2）应定期对仪器进行计量检定。计安装时应注意以下问题：1）为了保证流经流量槽的污水没有异物，流量槽上游不远处必需加装过滤网。2）为了保证流经流量槽的污水平稳、没有波纹，可以在流量槽边设置一个与槽相通的静水井，井的内径大于或等于100mm，井底应低于行进渠槽最低处150mm，行进渠槽的直段宽度大于或等于堰水面宽度的10倍，下游最高水位低于堰板的最低水位。3）传感器探头发射面应与液面平行，传感器下端面与最高液位的距离应大于或等于0.7m.4）传感器四周应无强光、电磁场等辐射源。5）超声传感器上方应有防雨雪的措施。涡街流量计可以测量液体吗？涡街流量计可以测量气体吗？涡街流量计测量蒸汽性能怎么样？涡街流量计至少保证流量计前15倍管径，流量计后5倍管径。如流量计前有弯头，缩进，扩大等干扰源，则需保证流量计前30–40倍的管径，流量计后6倍管径。流量计应安装于调整阀，压力或温度传感器的上游。涡街流量计紧要用于哪些介质流量测量：如气体、液体、蒸气等多种介质。利用在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规定的旋涡，这种旋涡称为卡门旋涡，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。常见问题紧要有指示长期不准；始终无指示；指示大范围波动，无法读数；指示不回零；小流量时无指示；大流量时指示还可以，小流量时指示不准；流量变化时指示变化跟不上；仪表K系数无法确定，多处资料均不一致。总结引起这些问题的紧要原因，紧要涉及到以下方面选型方面的问题。涡街流量计技术指标的提高是行业进展的努力探求，如测量范围，电阻从超导到1014Ω，温度从接近确定零度到1010℃。如测量精准度，时间测量从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒。努力探求高稳定性和高牢靠性随着仪器仪表和测控系统应用领域的不断扩大，牢靠性技术在航天航空、电力、冶金、石油化工等大型工程和工业生产中起到维护正常工作的紧要作用。保障现场仪器仪表的测控系统正常工作的涡街流量计也要求高稳定性和高牢靠性。由于新材料的显现和各种加工技术的进展，现代的牢靠性按平均无故障时间与10年前相比提高了3倍。微型便携化涡街流量计的应用场合已经走出试验室，无论是现场校准还是环境保护的现实需求都需要便携式涡街流量计。涡街流量计热敏检测元件灵敏度高，适用于较低温度（<200℃）和较低密度的气体测景，但因热敏电阻用玻璃封装，较脆弱，敞易受流体中的污物、有害物质及颗粒物的影响，所以被测介质还应足清洁的液体或气体。压电元件耐脏，因而应用较