已出現(xiàn)的常用流量計種類和應用以及各自的優(yōu)缺點介紹

引言：天下問題種種類類，么有一處是完整的。今日，在金湖聯(lián)儀自控設(shè)備有限公司新聞部這里，出現(xiàn)一處完整的。完整的什么呢？那就是應網(wǎng)友要求整理的已經(jīng)出現(xiàn)的常用流量計的種類以及各自的優(yōu)缺點。 

摘要：    在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常需要側(cè)量生產(chǎn)過程中各種介質(zhì)的流量.以便為生產(chǎn)操作和管理、控制提供依據(jù)。同時，為了進行經(jīng)濟核算，也需要知道在一段時間內(nèi)流過的介質(zhì)總量。所以.流且測量是化工生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)之一。.隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，取流量測量的準確度和范圍的要求越來越高，流量測量技術(shù)日新月異.為了適應各種用途。各種類型的流量計相繼問世i目前己投入使用的流量計已超過100種州。從不同的角度出發(fā)，流量計有不同的分類方法。

常用的分類方法有兩種J一是按流量計采用的測量原理進行歸納分類:二是按流量計的結(jié)構(gòu)原理進行分類。

書上的一種分類法

    I.速度式流量計
    速度式流量計根據(jù)流體力學原理進行流t側(cè)且，即以流體在管道內(nèi)的流速為側(cè)量依據(jù)來計算流量。常用儀表有差壓式流量計、轉(zhuǎn)子流量計、靶式流量計、電磁流量計、渦輪流量計等。
    2.容積式流量計
    容積式流量計以單位時間內(nèi)排出流體的固定容積的數(shù)目為測量依據(jù)來計算流最。常用儀表有橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、活塞式流最計等。
    3.質(zhì)量式流量計
    質(zhì)量式流量計以流體流過的質(zhì)量為側(cè)A依據(jù)，一般分為直接式和間接式兩種。直接式可直接側(cè)量質(zhì)量流量，如熱力式、科氏力式、動量式、差壓式等;而間接式是用密度與體積流量經(jīng)過運算求得質(zhì)量流趁的.如溫度壓力補償式、密度補償式等。質(zhì)量式流量計的被測流量數(shù)值不受流休的溫度、壓力、枯度等變化的影響，是一種發(fā)展中的流量測量儀表。

網(wǎng)上的一種分類法：按測量原理分類

(1)力學原理: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)熱學原理:利用熱學原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。
(3)光學原理:激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。
(4)原于物理原理:核磁共振式、核幅射式等是屬于此類原理的儀表.
(5)電學原理:用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應變電阻式等。
(6)聲學原理:利用聲學原理進行流量測量的有超聲波式.聲學式(沖擊波式)等。
(7)其它原理:有標記原理(示蹤原理、核磁共振原理)、相關(guān)原理等。

1、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用范圍最寬廣的一類流量計,特別在小、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:
(1)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險;
(2)適用于小管徑和低流速;
(3)壓力損失較低。

2.容積式流量計
    容積式流量計相當于一個標準容積的容器，它接連不斷地對流動介質(zhì)進行度量。流量越大，度量的次數(shù)越多，輸出的頻率越高。容積式流量計的原理比較簡單，適于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。根據(jù)回轉(zhuǎn)體形狀不同，目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分:適于測量液體流量的橢圓齒輪流量計、腰輪流量計(羅茨流量計)、旋轉(zhuǎn)活塞和刮板式流量計;適于測量氣體流量的伺服式容積流量計、皮膜式和轉(zhuǎn)簡流量計等.

優(yōu)點:
(1)計量精度高;
(2)安裝管道條件對計量精度沒有影響;
(3)可用于高粘度液體的測量;
(4)范圍度寬;
(5)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;
(3)不適用于高、低溫場合;
(4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體;
(5)產(chǎn)生噪聲及振動。

3.葉輪式流量計
    葉輪式流量計的工作原理是將葉輪置于被測流體中，受流體流動的沖擊而旋轉(zhuǎn)，以葉輪旋轉(zhuǎn)的快慢來反映流量的大小。典型的葉輪式流量計是水表和渦輪流量計，其結(jié)構(gòu)可以是機械傳動輸出式或電脈沖輸出式。一般機械式傳動輸出的水表準確度較低，誤差約士2%，但結(jié)構(gòu)簡單，造價低，國內(nèi)已批量生產(chǎn)，并標準化、通用化和系列化。電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準確度較高，一般誤差為士0. 2%-0. 5%.

4、差壓式流量計

差壓式流量計又稱節(jié)流式流量計.是目前化工生產(chǎn)中側(cè)量流量最成熟、最常用的一種側(cè)量儀表.它是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差來實現(xiàn)流量測量.差壓式流量計一般由能將被測流量轉(zhuǎn)換成壓差信號的節(jié)流裝置、能將此壓差轉(zhuǎn)換成對應的流量值的差壓計以及能將所測流量顯示出來的顯示儀表三部分組成。
(1)應用最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;
(2)應用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬;
(3)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)。
注：一種新型產(chǎn)品：引進美國航天航空局而開發(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，永久壓力損失1/3。壓力恢復快2倍，最小直管段可以小至1.5D，安裝和使用方便，大大減少流體運行的能力消耗。
應用概況: 差壓式流量計應用范圍特別廣泛,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。

4.變面積式流量計(等壓降式流量計)
    放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動的流體的作用力而移動。當此作用力與浮子O7"顯示重量氣浮子本身的重量減去它所受流體的浮力)相平衡時，俘子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。由于流量計的通流截面積隨浮子高度不同而異，而浮子穩(wěn)定不動時上下部分的壓力差相等，因此該型流量計稱變面積式流量計或等壓降式流量計。該式流量計的典型儀表是轉(zhuǎn)子〔浮子〕流量計。
5.動量式流量計
    利用測量流體的動量來反映流量大小的流量計稱動量式流量計.由于流動流體的動量p與流體的密度及流速v的平方成正比，即p  V2，當通流截面確定時，v與容積流量Q成正比，故p  Q2。設(shè)比例系數(shù)為A，則Q=A因此，測得P，即可反映流量Q.這種型式的流量計，大多利用檢測元件把動量轉(zhuǎn)換為壓力、位移或力等，然后測量流量。這種流量計的典型儀表是靶式和轉(zhuǎn)動翼板式流量計。

6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,從而且推導出流量或總量的儀表。
     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性、精度最佳的產(chǎn)品,作為十大類型流量計之一,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:
(1)高精度,在所有流量計中,屬于最精確的流量計;
(2)重復性好;
(3)元零點漂移,抗干擾能力好;
(4)范圍度寬;
(5)結(jié)構(gòu)緊湊。
應用概況: 
     渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應用: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。

7電磁流量計

　　 電磁流量計是根據(jù)法拉弟電磁感應定律制成的一種測量導電性液體的儀表。 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:
(1)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;
(2)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、壓力和電導率變化的明顯影響;
(4)流量范圍大,口徑范圍寬;
(5)可應用腐蝕性流體。

8.超聲波流量計
  超聲波流量計是基于超聲波在流動介質(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而計的。它也是由測流速來反映流量大小的。超聲波流量計雖然在70年代才出現(xiàn)，但由于它可以制成非接觸型式，并可與超聲波水位計聯(lián)動進行開口流量測量，對流體又不產(chǎn)生擾動和阻力，所以很受歡迎，是一種很有發(fā)展前途的流量計。
      超聲波流量計按測量原理分可分為時差式和多普勒式
   利用時差式原理制造的時差式超聲流量計近年來得到廣泛的關(guān)注和使用，是目前企事業(yè)使用最多的一種超聲波流量計。
    利用多普勒效應制造的超聲多普勒流量計多用于測量介質(zhì)有一定的懸浮顆粒或氣泡介質(zhì)，使用有一定的局限性，但卻解決了時差式超聲波流量計只能測量單一清澈流體的問題，也被認為是非接觸測量雙相流的理想儀表。
9流體振蕩式流量計
  {流體振蕩式流量計是利用流體在特定流道條件下流動時將產(chǎn)生振蕩，且振蕩的頻率與流速成比例這一原理設(shè)計
的.當通流截面一定時，流速與導容積流量成正比。因此，測量振蕩頻率即可測得流量.這種流量計是70年代開發(fā)和
發(fā)展起來的.由于它兼有無轉(zhuǎn)動部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點，掩良有發(fā)展前途。目前典型的產(chǎn)品有渦街流量計、旋進旋
渦流量計。
10.質(zhì)量流量計
    由于流體的容積受溫度、壓力等參數(shù)的影響，用容積流量表示流量大小時需給出介質(zhì)的參數(shù)。在介質(zhì)參數(shù)不斷變化的情況下，往往難以達到這一要求，而造成儀表顯示值失真。因此，質(zhì)量流量計就得到廣泛的應用和重視。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理進行測量，目前常用的有量熱式、角動量式、振動陀螺式、馬格努斯效應式和科里奧利力式等質(zhì)量流量計。間接式質(zhì)量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質(zhì)量流量的。
    在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，流動工質(zhì)的溫度、壓力等運行參數(shù)不斷提高，在高溫高壓的情況下，由于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等方面的原因，直接式質(zhì)量流量計的應用遇到困難，而間接式質(zhì)量流量計由于密度計受濕度和壓力適用范圍的限制，往往也不好實際應用。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的是溫度壓力補償式質(zhì)量流量計�？砂阉�看作一種間接式質(zhì)量流量計，不是配用密度計，而是利用溫度、壓力與密度間的關(guān)系，用溫度、壓力信號經(jīng)函數(shù)運算為密度信號，與容積流量相乘而得到質(zhì)量流量.目前溫度、壓力補償式質(zhì)量流量計雖己實用化，但當被測介質(zhì)參數(shù)變化范圍很大或很迅速時，正確地補償將很困難或不可能，因此進一步研究在實際生產(chǎn)中適用的質(zhì)量流量計和密度計還是一個課題。
11、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:應力式、應變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。
     渦街流量計是屬于最年輕的一類流量計,但其發(fā)展迅速,目前已成為通用的一類流量計。
優(yōu)點:
(1)結(jié)構(gòu)簡單牢固;
(2)適用流體種類多;
(3)精度較高;
(4)范圍度寬;
(5)壓損小。
缺點:
(1)不適用于低雷諾數(shù)測量;
(2)需較長直管段;
(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計相比);
(4)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應用經(jīng)驗。

12、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)應用尚無估計數(shù)據(jù)
13、智能威力巴流量計
適用于氣體、液體和蒸汽的高精度流量測量。威力巴流量計是一種差壓式、速率平均式流量傳感器，通過傳感器在流體中所產(chǎn)生的差壓進行流量測量。威力巴反映流體真實的流速，其精度達到± 1.0%，重復性達± 0.1%。威力巴的突出優(yōu)點是：輸出一個非常穩(wěn)定、無脈動的差壓信號

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