流量計(jì)類型及原理 流量計(jì)是如何工作的

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一、按測(cè)量原理分類

（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(dòng)量定理的沖量式、可動(dòng)管式；利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式；利用流體動(dòng)量原理的靶式；利用角動(dòng)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(dòng)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(jìn)行流量測(cè)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(cè)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．

（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。

二、按流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理分類

按當(dāng)前流量計(jì)產(chǎn)品的實(shí)際情況，依據(jù)流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理，大致上可歸納為以下幾種類型：

1．容積式流量計(jì)

容積式流量計(jì)相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容積的容器，它接連不斷地對(duì)流動(dòng)介質(zhì)進(jìn)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(jì)的原理比較簡(jiǎn)單，適于測(cè)量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。依據(jù)回轉(zhuǎn)體形狀不同，目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分：適于測(cè)量液體流量的橢圓齒輪番量計(jì)、腰輪番量計(jì)（羅茨流量計(jì)）、旋轉(zhuǎn)活塞和刮板式流量計(jì)；適于測(cè)量氣體流量的伺服式容積流量計(jì)、皮膜式和轉(zhuǎn)簡(jiǎn)流量計(jì)等．

2．葉輪式流量計(jì)

葉輪式流量計(jì)的工作原理是將葉輪置于被測(cè)流體中，受流體流動(dòng)的沖擊而旋轉(zhuǎn)，以葉輪旋轉(zhuǎn)的快慢來(lái)反映流量的大小。典型的葉輪式流量計(jì)是水表和渦輪番量計(jì)，其結(jié)構(gòu)可以是機(jī)械傳動(dòng)輸出式或電脈沖輸出式。一般機(jī)械式傳動(dòng)輸出的水表精準(zhǔn)度較低，誤差約±2％，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，國(guó)內(nèi)已批量生產(chǎn)，并標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。電脈沖信號(hào)輸出的渦輪番量計(jì)的精準(zhǔn)度較高，一般誤差為±0．2％一0．5％。

3．差壓式流量計(jì)（變壓降式流量計(jì)）

差壓式流量計(jì)由一次裝置和二次裝置構(gòu)成．一次裝置稱流量測(cè)量元件，它安裝在被測(cè)流體的管道中，產(chǎn)生與流量（流速）成比例的壓力差，供二次裝置進(jìn)行流量顯示。二次裝置稱顯示儀表。它接收測(cè)量元件產(chǎn)生的差壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的流量進(jìn)行顯示．差壓流量計(jì)的一次裝置常為節(jié)流裝置或動(dòng)壓測(cè)定裝置（皮托管、均速管等）。二次裝置為各種機(jī)械式、電子式、組合式差壓計(jì)配以流量顯示儀表．差壓計(jì)的差壓敏感元件多為彈性元件。由于差壓和流量呈平方根關(guān)系，故流量顯示儀表都配有開(kāi)平方裝置，以使流量刻度線性化。多數(shù)儀表還設(shè)有流量積算裝置，以顯示累積流量，以便經(jīng)濟(jì)核算。這種利用差壓測(cè)量流量的方法歷史悠久，比較成熟，世界各國(guó)一般都用在比較緊要的場(chǎng)合，約占各種流量測(cè)量方式的70％。發(fā)電廠主蒸汽、給水、凝結(jié)水等的流量測(cè)量都接受這種表計(jì)。目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分：孔板流量計(jì)、楔形流量計(jì)、文丘里管流量計(jì)、平均皮托管

4．變面積式流量計(jì)（等壓降式流量計(jì)）

放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動(dòng)的流體的作用力而移動(dòng)。當(dāng)此作用力與浮子的“顯示重量”（浮子本身的重量減去它所受流體的浮力）相平衡時(shí)，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(jì)的通流截面積隨浮子高度不同而異，而浮子穩(wěn)定不動(dòng)時(shí)上下部分的壓力差相等，因此該型流量計(jì)稱變面積式流量計(jì)或等壓降式流量計(jì)。該式流量計(jì)的典型儀表是轉(zhuǎn)子（浮子）流量計(jì)。

5．動(dòng)量式流量計(jì)

利用測(cè)量流體的動(dòng)量來(lái)反映流量大小的流量計(jì)稱動(dòng)量式流量計(jì)．由于流動(dòng)流體的動(dòng)量P與流體的密度及流速v的平方成正比，即pv2，當(dāng)通流截面確定時(shí)，v與容積流量Q成正比，故pQ2、設(shè)比例系數(shù)為A，則Q＝A因此，測(cè)得P，即可反映流量Q．這種型式的流量計(jì)，大多利用檢測(cè)元件把動(dòng)量轉(zhuǎn)換為壓力、位移或力等，然后測(cè)量流量。這種流量計(jì)的典型儀表是靶式和轉(zhuǎn)動(dòng)翼板式流量計(jì)。

6．沖量式流量計(jì)

利用沖量定理測(cè)量流量的流量計(jì)稱沖量式流量計(jì)，多用于測(cè)量顆粒狀固體介質(zhì)的流量，還用來(lái)測(cè)泥漿、結(jié)晶型液體和研磨料等的流量。流量測(cè)量范圍從每小時(shí)幾公斤到近萬(wàn)噸。典型的儀表是水平分力式?jīng)_量流量計(jì)，其測(cè)量原理是當(dāng)被測(cè)介質(zhì)從確定高度h自由下落到有傾斜角的檢測(cè)板上產(chǎn)生一個(gè)沖力，沖力的水平分力馬質(zhì)量流量成正比，故測(cè)量這個(gè)水平分力即可反映質(zhì)量流量的大小。按信號(hào)（九）的檢測(cè)方式，該型流量計(jì)分位移檢測(cè)型和直接測(cè)力型。

7．電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)是應(yīng)用導(dǎo)電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又和流量大小成正比，通過(guò)測(cè)電動(dòng)勢(shì)來(lái)反映管道流量的原理而制成的。其測(cè)量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測(cè)量水、礦漿等介質(zhì)的流量。可測(cè)最大管徑達(dá)2m，而且壓損微小。但導(dǎo)電率低的介質(zhì)，如氣體、蒸汽等則不能應(yīng)用。

電磁流量計(jì)造價(jià)較高，且信號(hào)易受外磁場(chǎng)干擾，影響了在工業(yè)管流測(cè)量中的廣泛應(yīng)用。為此，產(chǎn)品在不斷改進(jìn)更新，向微機(jī)化進(jìn)展．

8．超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)是基于超聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳播的速度等于被測(cè)介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設(shè)計(jì)的。它也是由測(cè)流速來(lái)反映流量大小的。超聲波流量計(jì)雖然在70時(shí)代才顯現(xiàn)，但由于它可以制成非接觸型式，并可與超聲波水位計(jì)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行開(kāi)口流量測(cè)量，對(duì)流體又不產(chǎn)生擾動(dòng)和阻力，所以很受歡迎，是一種很有進(jìn)展前途的流量計(jì)。

超聲波流量計(jì)的分類：1多譜勒式超聲波流量計(jì)：換能器1發(fā)射頻率為f1的超聲波信號(hào)，經(jīng)過(guò)管道內(nèi)液體中的懸浮顆?；驓馀莺?，頻率發(fā)生偏移，以f2的頻率反射到換能器2，這就是多譜勒將就，f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。設(shè)流體流速為v，超聲波聲速為c，多譜勒頻移fd正比于流體流速v。當(dāng)管道條件、換能器安裝位置、發(fā)射頻率、聲速確定以后，c、f1、θ即為常數(shù)，流體流速和多譜勒頻移成正比，通過(guò)測(cè)量頻移就可得到流體流速，進(jìn)而求得流體流量。2時(shí)差式超聲波流量計(jì)：時(shí)差式超聲波流量計(jì)是利用聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比這一原理來(lái)測(cè)量流體流量的。

9．流體振蕩式流量計(jì)

流體振蕩式流量計(jì)是利用流體在特定流道條件下流動(dòng)時(shí)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(jì)的．當(dāng)通流截面確定時(shí)，流速與導(dǎo)容積流量成正比。因此，測(cè)量振蕩頻率即可測(cè)得流量．這種流量計(jì)是70時(shí)代開(kāi)發(fā)和進(jìn)展起來(lái)的．由于它兼有無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點(diǎn)，很有進(jìn)展前途。目前典型的產(chǎn)品有渦街流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)。

10．質(zhì)量流量計(jì)

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(shí)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(dá)到這一要求，而造成儀表顯示值失真。因此，質(zhì)量流量計(jì)就得到廣泛的應(yīng)用和重視。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計(jì)利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理進(jìn)行測(cè)量，目前常用的有量熱式、角動(dòng)量式、振動(dòng)陀螺式、馬格努斯效應(yīng)式和科里奧利力式等質(zhì)量流量計(jì)。間接式質(zhì)量流量計(jì)是用密度計(jì)與容積流量直接相乘求得質(zhì)量流量的。

還有適用于明渠測(cè)流的各種堰式流量計(jì)、槽式流量計(jì)；適于大口徑測(cè)流的插入式流量計(jì)；測(cè)量層流流量的層流流量計(jì)；適于二相流測(cè)量的相關(guān)法流量計(jì)；以及激光法、核磁共振法流量計(jì)和多種示蹤法、稀釋法測(cè)流等。1）由于安裝污水超聲傳感器的場(chǎng)所都是環(huán)境比較差的地方，因此，儀器的主機(jī)應(yīng)裝在室內(nèi)，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)看管，定期對(duì)線路及傳感器進(jìn)行巡查。2）應(yīng)定期對(duì)儀器進(jìn)行計(jì)量檢定。（1）接受明渠式超聲波流量計(jì)。鑒于液體超聲波流量計(jì)的適用范圍很寬（管外徑從12mm到5m，甚至更大），管徑從DN80到DN1000、所選儀表接受聲波導(dǎo)技術(shù)，可以承受各種極端工藝條件（耐溫范圍：—200～600℃；耐壓范圍：可與工藝法蘭同級(jí)）測(cè)量流量。明渠式超聲波流量計(jì)是一種在污水處理廠應(yīng)用很廣泛的流量計(jì)。在明渠中液體的流量與槽上某處的液位具有確定的關(guān)系，對(duì)于確定形狀的水槽，只要測(cè)量到液位就可以計(jì)算出流量。（2）明渠式超聲波流量計(jì)安裝和使用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。由于超聲波及電子測(cè)量?jī)x器本身固有的弱點(diǎn)，如易受溫度、輻射等影響，若安裝和使用不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重影響其測(cè)量精準(zhǔn)明確度和使用壽命。因此，明渠式超聲流量明渠式超聲波流量計(jì)使用時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：1）由于安裝污水超聲傳感器的場(chǎng)所都是環(huán)境比較差的地方，因此，儀器的主機(jī)應(yīng)裝在室內(nèi)，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)看管，定期對(duì)線路及傳感器進(jìn)行巡查。2）應(yīng)定期對(duì)儀器進(jìn)行計(jì)量檢定。計(jì)安裝時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：1）為了保證流經(jīng)流量槽的污水沒(méi)有異物，流量槽上游不遠(yuǎn)處必需加裝過(guò)濾網(wǎng)。2）為了保證流經(jīng)流量槽的污水平穩(wěn)、沒(méi)有波紋，可以在流量槽邊設(shè)置一個(gè)與槽相通的靜水井，井的內(nèi)徑大于或等于100mm，井底應(yīng)低于行進(jìn)渠槽最低處150mm，行進(jìn)渠槽的直段寬度大于或等于堰水面寬度的10倍，下游最高水位低于堰板的最低水位。3）傳感器探頭發(fā)射面應(yīng)與液面平行，傳感器下端面與最高液位的距離應(yīng)大于或等于0.7m.4）傳感器四周應(yīng)無(wú)強(qiáng)光、電磁場(chǎng)等輻射源。5）超聲傳感器上方應(yīng)有防雨雪的措施。渦街流量計(jì)可以測(cè)量液體嗎？渦街流量計(jì)可以測(cè)量氣體嗎？渦街流量計(jì)測(cè)量蒸汽性能怎么樣？渦街流量計(jì)至少保證流量計(jì)前15倍管徑，流量計(jì)后5倍管徑。如流量計(jì)前有彎頭，縮進(jìn)，擴(kuò)大等干擾源，則需保證流量計(jì)前30–40倍的管徑，流量計(jì)后6倍管徑。流量計(jì)應(yīng)安裝于調(diào)整閥，壓力或溫度傳感器的上游。渦街流量計(jì)緊要用于哪些介質(zhì)流量測(cè)量：如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。利用在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體，則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)定的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。常見(jiàn)問(wèn)題緊要有指示長(zhǎng)期不準(zhǔn)；始終無(wú)指示；指示大范圍波動(dòng)，無(wú)法讀數(shù)；指示不回零；小流量時(shí)無(wú)指示；大流量時(shí)指示還可以，小流量時(shí)指示不準(zhǔn)；流量變化時(shí)指示變化跟不上；儀表K系數(shù)無(wú)法確定，多處資料均不一致。總結(jié)引起這些問(wèn)題的緊要原因，緊要涉及到以下方面選型方面的問(wèn)題。渦街流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)的提高是行業(yè)進(jìn)展的努力探求，如測(cè)量范圍，電阻從超導(dǎo)到1014Ω，溫度從接近確定零度到1010℃。如測(cè)量精準(zhǔn)度，時(shí)間測(cè)量從30萬(wàn)年不差1秒提高到600萬(wàn)年不差1秒。努力探求高穩(wěn)定性和高牢靠性隨著儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，牢靠性技術(shù)在航天航空、電力、冶金、石油化工等大型工程和工業(yè)生產(chǎn)中起到維護(hù)正常工作的緊要作用。保障現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表的測(cè)控系統(tǒng)正常工作的渦街流量計(jì)也要求高穩(wěn)定性和高牢靠性。由于新材料的顯現(xiàn)和各種加工技術(shù)的進(jìn)展，現(xiàn)代的牢靠性按平均無(wú)故障時(shí)間與10年前相比提高了3倍。微型便攜化渦街流量計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)合已經(jīng)走出試驗(yàn)室，無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)還是環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)實(shí)需求都需要便攜式渦街流量計(jì)。渦街流量計(jì)熱敏檢測(cè)元件靈敏度高，適用于較低溫度（<200℃）和較低密度的氣體測(cè)景，但因熱敏電阻用玻璃封裝，較脆弱，敞易受流體中的污物、有害物質(zhì)及顆粒物的影響，所以被測(cè)介質(zhì)還應(yīng)足清潔的液體或氣體。壓電元件耐臟，因而應(yīng)用較