已出現(xiàn)的常用流量計(jì)種類和應(yīng)用以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)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(yīng)網(wǎng)友要求整理的已經(jīng)出現(xiàn)的常用流量計(jì)的種類以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 

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(shí)，為了進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，也需要知道在一段時(shí)間內(nèi)流過的介質(zhì)總量。所以.流且測(cè)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(cè)量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來越高，流量測(cè)量技術(shù)日新月異.為了適應(yīng)各種用途。各種類型的流量計(jì)相繼問世i目前己投入使用的流量計(jì)已超過100種州。從不同的角度出發(fā)，流量計(jì)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(jì)采用的測(cè)量原理進(jìn)行歸納分類:二是按流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分類。

書上的一種分類法

    I.速度式流量計(jì)
    速度式流量計(jì)根據(jù)流體力學(xué)原理進(jìn)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(jì)算流量。常用儀表有差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、靶式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等。
    2.容積式流量計(jì)
    容積式流量計(jì)以單位時(shí)間內(nèi)排出流體的固定容積的數(shù)目為測(cè)量依據(jù)來計(jì)算流最。常用儀表有橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、活塞式流最計(jì)等。
    3.質(zhì)量式流量計(jì)
    質(zhì)量式流量計(jì)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(dòng)量式、差壓式等;而間接式是用密度與體積流量經(jīng)過運(yùn)算求得質(zhì)量流趁的.如溫度壓力補(bǔ)償式、密度補(bǔ)償式等。質(zhì)量式流量計(jì)的被測(cè)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(cè)量儀表。

網(wǎng)上的一種分類法：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)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。
(3)光學(xué)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(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。
(6)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。
(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。

1、浮子流量計(jì)

　　 浮子流量計(jì),又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì),是變面積式流量計(jì)的一種,在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動(dòng)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(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計(jì),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(jì)在12~14萬臺(tái),其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計(jì)。
特點(diǎn):
(1)玻璃錐管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,缺點(diǎn)是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風(fēng)險(xiǎn);
(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(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)的原理比較簡單，適于測(cè)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(cè)量液體流量的橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(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)簡流量計(jì)等.

優(yōu)點(diǎn):
(1)計(jì)量精度高;
(2)安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒有影響;
(3)可用于高粘度液體的測(cè)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(jì),總量,清晰明了,操作簡便。
缺點(diǎn):
(1)結(jié)果復(fù)雜,體積龐大;
(2)被測(cè)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(dòng)。

3.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)的快慢來反映流量的大小。典型的葉輪式流量計(jì)是水表和渦輪流量計(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)輸出的水表準(zhǔn)確度較低，誤差約士2%，但結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，國內(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)輸出的渦輪流量計(jì)的準(zhǔn)確度較高，一般誤差為士0. 2%-0. 5%.

4、差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)又稱節(jié)流式流量計(jì).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(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差來實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量.差壓式流量計(jì)一般由能將被測(cè)流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的節(jié)流裝置、能將此壓差轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的流量值的差壓計(jì)以及能將所測(cè)流量顯示出來的顯示儀表三部分組成。
(1)應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長;
(2)應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計(jì)可與之相比擬;
(3)檢測(cè)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(jì)生產(chǎn)。
注：一種新型產(chǎn)品：引進(jìn)美國航天航空局而開發(fā)的平衡流量計(jì)，這種流量計(jì)的測(cè)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(fù)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(yùn)行的能力消耗。
應(yīng)用概況: 差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測(cè)量中各種對(duì)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(dòng)條件方面:亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4~1/3。

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(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p  V2，當(dāng)通流截面確定時(shí)，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(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渦輪流量計(jì)

　　 渦輪流量計(jì),是速度式流量計(jì)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(dǎo)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(jì)和容積式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)稱為流量計(jì)中三類重復(fù)性、精度最佳的產(chǎn)品,作為十大類型流量計(jì)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(diǎn):
(1)高精度,在所有流量計(jì)中,屬于最精確的流量計(jì);
(2)重復(fù)性好;
(3)元零點(diǎn)漂移,抗干擾能力好;
(4)范圍度寬;
(5)結(jié)構(gòu)緊湊。
應(yīng)用概況: 
     渦輪流量計(jì)在以下一些測(cè)量對(duì)象獲得廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無機(jī)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(jì)在用量上是僅次于孔板流量計(jì)的天然計(jì)量儀表,僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺(tái)各種尺寸,壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計(jì),它們已成為優(yōu)良的天然氣計(jì)量儀表。

7電磁流量計(jì)

　　 電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表。 電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性,可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問題,如臟污流、腐蝕流的測(cè)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(jì),在流量儀表中其使用量百分?jǐn)?shù)不斷上升。
優(yōu)點(diǎn):
(1)測(cè)量通道是段光滑直管,不會(huì)阻塞,適用于測(cè)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(cè)所造成的壓力損失,節(jié)能效果好;
(3)所測(cè)得體積流量實(shí)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;
(5)可應(yīng)用腐蝕性流體。

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計(jì)的。它也是由測(cè)流速來反映流量大小的。超聲波流量計(jì)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(jì)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行開口流量測(cè)量，對(duì)流體又不產(chǎn)生擾動(dòng)和阻力，所以很受歡迎，是一種很有發(fā)展前途的流量計(jì)。
      超聲波流量計(jì)按測(cè)量原理分可分為時(shí)差式和多普勒式
   利用時(shí)差式原理制造的時(shí)差式超聲流量計(jì)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(jì)。
    利用多普勒效應(yīng)制造的超聲多普勒流量計(jì)多用于測(cè)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(shí)差式超聲波流量計(jì)只能測(cè)量單一清澈流體的問題，也被認(rèn)為是非接觸測(cè)量雙相流的理想儀表。
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)通流截面一定時(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年代開發(fā)和
發(fā)展起來的.由于它兼有無轉(zhuǎn)動(dòng)部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點(diǎn)，掩良有發(fā)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。
    在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，流動(dòng)工質(zhì)的溫度、壓力等運(yùn)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(jì)的應(yīng)用遇到困難，而間接式質(zhì)量流量計(jì)由于密度計(jì)受濕度和壓力適用范圍的限制，往往也不好實(shí)際應(yīng)用。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的是溫度壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)。可把它看作一種間接式質(zhì)量流量計(jì)，不是配用密度計(jì)，而是利用溫度、壓力與密度間的關(guān)系，用溫度、壓力信號(hào)經(jīng)函數(shù)運(yùn)算為密度信號(hào)，與容積流量相乘而得到質(zhì)量流量.目前溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)雖己實(shí)用化，但當(dāng)被測(cè)介質(zhì)參數(shù)變化范圍很大或很迅速時(shí)，正確地補(bǔ)償將很困難或不可能，因此進(jìn)一步研究在實(shí)際生產(chǎn)中適用的質(zhì)量流量計(jì)和密度計(jì)還是一個(gè)課題。
11、渦街流量計(jì)

　　 渦街流量計(jì)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(cuò)排列的游渦的儀表。
渦街流量計(jì)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(dòng)體式、光電式及超聲式等。
     渦街流量計(jì)是屬于最年輕的一類流量計(jì),但其發(fā)展迅速,目前已成為通用的一類流量計(jì)。
優(yōu)點(diǎn):
(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(diǎn):
(1)不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量;
(2)需較長直管段;
(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計(jì)相比);
(4)儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

12、明渠流量計(jì)

　　 與前述幾種不同,它是在非滿管狀敞開渠道測(cè)量自由表面自然流的流量儀表。 非滿管態(tài)流動(dòng)的水路稱作明渠,測(cè)量明渠中水流流量的稱作明渠流量計(jì)(open channel flowmeter)。
      明渠流量計(jì)除圓形外,還有U字形、梯形、矩形等多種形狀。 
      明渠流量計(jì)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業(yè)灌溉用渠道。有人估計(jì)1995臺(tái),約占流量儀表整體的1.6%,但是國內(nèi)應(yīng)用尚無估計(jì)數(shù)據(jù)
13、智能威力巴流量計(jì)
適用于氣體、液體和蒸汽的高精度流量測(cè)量。威力巴流量計(jì)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(jìn)行流量測(cè)量。威力巴反映流體真實(shí)的流速，其精度達(dá)到± 1.0%，重復(fù)性達(dá)± 0.1%。威力巴的突出優(yōu)點(diǎn)是：輸出一個(gè)非常穩(wěn)定、無脈動(dòng)的差壓信號(hào)

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