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简述各种流量计原理及特点
2012/9/18 4:03:32
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简述各种流量计原理及特点
目前工程实际中，流量测量方法及流量仪表的种类繁多，至今为止，可供工业用的流量仪表种类多达数十余种。在流量仪表的家族中，每种产品都有它特定的适用性及使用局限性。按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类：按测量目的又可分为总量测量和流量测量，其仪表分别称作总量表和流量计。
本文简要介绍目前最常用流量计分类法，主要有：差压式流量计、容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、 涡轮流量计 、 电磁流量计 、流体振荡流量计中的 涡街流量计 质量流量计等分别简述各种流量计的原理及特点。
2. 差压式流量计
差压式流量计是通过安装于是工业管道中流量检测元件产生的差压，将已知流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计差压式流量计算流量计。
差压式流量计由一次检测件及二次仪表（差压转换器或变送器和流量显示仪表）组成。以检测件形式划分差压式流量计分类，有 孔板流量计 、文丘里流量计、均速管流量计等。二次仪表为各种机械、电子、机电一体式差压式流量计、差压变送器及流量显示仪表。差压式流量仪表是流量仪表大家族中应用最广泛的一中流量仪表，目前国内外已系列化、通用化、标准化，差压式流量计既可单独测量流量参数，也可测量其它参数（压力、物位、密度）等。差压式流量计的检测件按其作用原理可分为：节流装置、水利阻力、动压头式、动压头增益及射流式、以及离心式等几大类。
检测件有标准化型式或非标准两大类。标准型检测元件是以标准文件设计、制造、安装和使用，无需经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。而非标型检测元件一般尚未列入国际标准中检测元件。差压式流量计也是应用最广泛的一种流量仪表，在各种流量计使用量中占据首位。
主要优点是：(1)应用最多的孔板式流量计结构牢固，性能稳定可靠，使用寿命长;(2)应用范围广泛，至今尚无任何一流量计可与之比拟；(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产，便于规模经济生产。
主要缺点是：(1)测量精度普遍偏低：(2)范围度窄，一般仅3：1～4：1；(3)现场安装条件要求高；(4)压损大（指孔板、喷嘴等）。
3. 容积式流量计
容积式流量计，又称定排量流量计，简称PD流量计，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。
容积式流量计按其测量元件分类：有椭圆齿轮流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、湿式气体计及膜盒式气体计、液封转筒式流量计等。
主要优点：(1)计量精度高；(2)安装管道条件对计量精度没有影响；(3)可用于高粘度液体的测量；(4)范围度宽；(5)直读式仪表无需外部能源可直接获得累计，总量，清晰明了，操作简便。
主要缺点：(1)结果复杂，体积庞大；(2)被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大；(3)不适用于高、低温场合；(4)大部分仪表只适用于洁净单相流体；(5)产生噪声及振动。
4. 浮子流量计
浮子流量计，又称转子流量计，是变面积式流量计的一种，在一根由下向上扩大的垂直锥管中，圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的，从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。
浮子流量计是继差压式流量计之后应用较广泛的一类流量计，适用于微小流量监测。
主要优点：(1)结构简单，使用方便；(2)适用于小管径和低流速；(3)压力损失较低。缺点：耐压力低，有玻璃管易碎。
5. 涡轮流量计
涡轮流量计是属于速度式流量计中主要品种，它的结构由多叶片的转子（涡轮）感应流体平均流速，从而计量出流量或总流量的仪表。其结构由传感器和显示仪两部分组成，有分体式和一体式两种。
涡轮流量计和容积式流量计、科奥利质量流量计统称为流量计中三类重复性、精度最佳的品种。目前已朝多品种，多系列化发展。
主要优点：(1)精度高，在所有流量计仪表中属于最精确的流量仪表；(2)重复性好；(3)无零点漂移，抗干扰性好；(4)测量范围度宽；(5)结构紧凑。
主要缺点：(1)不能长期保持校准特性；(2)流体物性对流量特性影响较大。
6. 涡衔流量计
涡衔流量计的结构是在流体中安放一根非流线型游涡发生体，当流体在游涡发生体两侧交替分离释放出两串规则交错排列的游涡的仪表。
涡衔流量计一般按频率检出方式，划分有：应力式、应变式、电容式、热敏式、光电式及超声波式、振动式等。
涡衔流量计属于国内外新型流量仪表。
主要优点：(1)结构简单牢固；(2)适用于多流体种类的场合流量；(3)有较高测量精度；(4)测量范围度宽，且压损小。
主要缺点：(1)不适应于低雷诺数流体测量；(2)需较长直管段；(3)与涡轮流量计相比，仪表系数较低。
7. 电磁流 量计
电磁流量计由传感器及转换器及显示器等部分组成， 电磁流量计 根据法拉第电磁感应定律制成的一般测量导电流体的流量仪表。
电磁流量计具有其它流量计不能比拟独特优势，特别适用如脏污流体及腐蚀流体的测量。电磁流量计在70-80年代由于电磁流量在技术上有重大突破，使它成为现代工业领域广泛应用的流量监测仪表。
主要优点：(1)由于测量通道是段光滑直管，不会阻塞，特别适用于固体颗粒的液固二相流体，如纸浆、污水、泥浆等；(2)无压损，节能效果好；(3)不受流体的湿度、密度、粘度、压力和电导率变化影响；(4)流量范围大，口径范围宽；(5)适用于腐蚀性流体的测量。
主要缺点：(1)不适用测量由释放的石油制品流体；(2)不适用气体、蒸汽及含有较大气泡的液体；(3)不适用高温场合。
8. 超声波流量计
超声波流量计可分为传播速度差法（直接时差法、时差法、相位差法和频差法）、波速偏移法、多普差法、互相关法、空间滤去法及噪声法等。
超声流量计与电磁流量计均属于无阻碍流体直流的结构。因此，适用于解决流量测量困难的场合，特别适用于大口径流量测量领域。
主要优点：(1)可做非接触式流体测量；(2)属于无阻碍测量，故无压力损失；(3)它与电磁流量计相比，具有可测非导电性液体，独特优点。
主要缺点：(1)在传播时间法时，只能用于清洁液体和气体，而在多普勒法时，测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体；(2)多普勒法测量精度不高。
9. 科里奥利质量流量计
科里奥利质量流量计是利用流体在振动管中流动时，产生与质量流量成正比的科里奥利力学原理制成的一种直接式质量流量仪表。
10. 明渠流量计
明渠流量计属于在非满管状敞开渠道测量自由表面自然流动的流量仪表。因此，也亦称非满管态流动的水沟叫明渠。明渠流量计除有圆形外，还有U形、梯形、矩形等多种形状。明渠流量计是广泛应用于城市供水引水渠，火力及水利发电厂引水和排水渠，城市及工矿企业污水治理流入和排放渠，水利工程和农业灌溉用渠道流量计测量流量结构方式。
综上所述，目前流量计测量技术发展至今虽然已日趋成熟，但其种类繁多，至今尚无一种对于任何场合都能适用的流量计，而每种流量计都有供适用范围，具有局限性。因此，在选用何种流量计时，应熟知仪表的工作原理及特点，根据被测对象的不同，合理正确选择流量计是值得人们讨论的问题。
涡衔流量计的结构是在流体中安放一根非流线型游涡发生体，当流体在游涡发生体两侧交替分离释放出两串规则交错排列的游涡的仪表。
涡衔流量计一般按频率检出方式，划分有：应力式、应变式、电容式、热敏式、光电式及超声波式、振动式等。
涡衔流量计属于国内外新型流量仪表。
主要优点：(1)结构简单牢固；(2)适用于多流体种类的场合流量；(3)有较高测量精度；(4)测量范围度宽，且压损小。
主要缺点：(1)不适应于低雷诺数流体测量；(2)需较长直管段；(3)与涡轮流量计相比，仪表系数较低。
7. 电磁流 量计
电磁流量计由传感器及转换器及显示器等部分组成， 电磁流量计 根据法拉第电磁感应定律制成的一般测量导电流体的流量仪表。
电磁流量计具有其它流量计不能比拟独特优势，特别适用如脏污流体及腐蚀流体的测量。电磁流量计在70-80年代由于电磁流量在技术上有重大突破，使它成为现代工业领域广泛应用的流量监测仪表。
主要优点：(1)由于测量通道是段光滑直管，不会阻塞，特别适用于固体颗粒的液固二相流体，如纸浆、污水、泥浆等；(2)无压损，节能效果好；(3)不受流体的湿度、密度、粘度、压力和电导率变化影响；(4)流量范围大，口径范围宽；(5)适用于腐蚀性流体的测量。
主要缺点：(1)不适用测量由释放的石油制品流体；(2)不适用气体、蒸汽及含有较大气泡的液体；(3)不适用高温场合。
8. 超声波流量计
超声波流量计可分为传播速度差法（直接时差法、时差法、相位差法和频差法）、波速偏移法、多普差法、互相关法、空间滤去法及噪声法等。
超声流量计与电磁流量计均属于无阻碍流体直流的结构。因此，适用于解决流量测量困难的场合，特别适用于大口径流量测量领域。
主要优点：(1)可做非接触式流体测量；(2)属于无阻碍测量，故无压力损失；(3)它与电磁流量计相比，具有可测非导电性液体，独特优点。
主要缺点：(1)在传播时间法时，只能用于清洁液体和气体，而在多普勒法时，测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体；(2)多普勒法测量精度不高。
9. 科里奥利质量流量计
科里奥利质量流量计是利用流体在振动管中流动时，产生与质量流量成正比的科里奥利力学原理制成的一种直接式质量流量仪表。
10. 明渠流量计
明渠流量计属于在非满管状敞开渠道测量自由表面自然流动的流量仪表。因此，也亦称非满管态流动的水沟叫明渠。明渠流量计除有圆形外，还有U形、梯形、矩形等多种形状。明渠流量计是广泛应用于城市供水引水渠，火力及水利发电厂引水和排水渠，城市及工矿企业污水治理流入和排放渠，水利工程和农业灌溉用渠道流量计测量流量结构方式。
综上所述，目前流量计测量技术发展至今虽然已日趋成熟，但其种类繁多，至今尚无一种对于任何场合都能适用的流量计，而每种流量计都有供适用范围，具有局限性。因此，在选用何种流量计时，应熟知仪表的工作原理及特点，根据被测对象的不同，合理正确选择流量计是值得人们讨论的问题。