流量計(jì)的分類(lèi)與選型課件

1、2022年10月2日流量計(jì)的分類(lèi)與選型2022/10/22022年9月28日流量計(jì)的分類(lèi)與選型2022/9/2前言 測(cè)量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì)或流量表。流量計(jì)是工業(yè)測(cè)量中重要的儀表之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)流量測(cè)量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來(lái)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(lèi)型的流量計(jì)相繼問(wèn)世。 目前已投入使用的流量計(jì)已超過(guò) 100 種，種類(lèi)繁多， 但每一種流量測(cè)量方案和儀表只能使用某一種或某一類(lèi)流體在某特定條件下的測(cè)量。世界上并不存在一種十全十美的流量?jī)x表，各種儀表都尤其優(yōu)缺點(diǎn)和使用上的局限性。 精準(zhǔn)的選型是一個(gè)從事儀表選型應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員必須具備的，然而真正做到精準(zhǔn)又是

2、何其難。 今天將對(duì)市場(chǎng)上用于工業(yè)生產(chǎn)流量計(jì)量的眾多儀表按不同的分類(lèi)方式進(jìn)行分類(lèi)，并且闡述了其工作原理，以達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。 前言 參考文獻(xiàn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)流量測(cè)量技術(shù)及儀表/梁國(guó)偉，蔡武昌主編 北京-機(jī)械工業(yè)出版社流量測(cè)量?jī)x表應(yīng)用技巧/紀(jì)綱編著 北京-化學(xué)工業(yè)出版社相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB 17167 用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則GB/T 18603-2014 天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求SH/T 3005-2016 石油化工自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范HG/T 20507-2014 自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50093-2013 自動(dòng)化儀表工程施工及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范SHT 3104-2013 石油化工儀表安裝設(shè)

3、計(jì)規(guī)范 參考文獻(xiàn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)流量?jī)x表的分類(lèi)按測(cè)量對(duì)象分類(lèi)：封閉管道流量計(jì)和明渠流量計(jì)按測(cè)量目的分類(lèi)：總量測(cè)量和瞬時(shí)流量測(cè)量按輸出信號(hào)分類(lèi)：脈沖頻率信號(hào)輸出和模擬信號(hào)輸出按測(cè)量原理分類(lèi)：容積式、速度式和差壓式按測(cè)量方法和結(jié)構(gòu)分類(lèi)： (1) 差壓式流量計(jì)； (2)可變面積式流量計(jì)； (3) 速度式流量計(jì)； (4) 容積式流量計(jì) (5) 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)； (5) 熱導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)； (7) 明渠流量計(jì)； (8) 插入式流量計(jì)； (9) 固體流量計(jì)（沖量式、皮帶 秤、軌道衡）； (10) 其它流量計(jì)（激光流量計(jì)、靜電流量計(jì)、復(fù)合 效應(yīng)流量計(jì)、轉(zhuǎn)速表式流量計(jì)等）； 按測(cè)量方法和結(jié)構(gòu)分類(lèi)是一種比

4、較流行的分類(lèi)方法。流量?jī)x表的分類(lèi)按測(cè)量對(duì)象分類(lèi)：封閉管道流量計(jì)和明渠流量計(jì)差壓式流量?jī)x表原理及分類(lèi) 差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)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)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。它是目前生產(chǎn)中測(cè)量流量最成熟、最常用的方法之一。 差壓式流量計(jì)由一次裝置(檢測(cè)件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。 差壓式流量計(jì)的分類(lèi)： 檢測(cè)件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類(lèi):標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。 標(biāo)準(zhǔn)件：標(biāo)準(zhǔn)孔板（Re5000） 噴嘴（壓損低） 經(jīng)典文丘里管（壓損低） 文丘里噴嘴（壓損低）差壓式流量?jī)x表原理及分類(lèi)差壓式流量?jī)x表 非標(biāo)準(zhǔn)件： 直管段較短，壓損小：多孔平衡孔板，V錐流量計(jì)；

5、 低雷諾系數(shù)： 1/4圓缺孔板、錐形入口孔板； 臟污介質(zhì)：偏心孔板、圓缺孔板； 壓損低（清潔流體） ：道爾管、羅洛斯管等； 粘度大的含懸浮物的液體，雷諾數(shù)（Re500），如原油、瀝青等介質(zhì)：楔形流量計(jì)； 楔形流量計(jì)經(jīng)標(biāo)定后精度高，變送器采用隔膜式； 無(wú)附加壓損（清潔流體） ：彎管流量計(jì)； 管徑DN50 ：要求精度不高,內(nèi)藏孔板流量計(jì)； 大管徑、低壓損（清潔流體） ：皮托管、均速管；V錐流量計(jì)1/4圓缺錐形入口孔板彎管均速管楔形流量計(jì)羅洛斯管道爾管圓缺孔板偏心孔板皮托管差壓式流量?jī)x表 非標(biāo)準(zhǔn)件：V錐流量計(jì)1/4圓缺錐形差壓式流量?jī)x表 差壓式流量?jī)x表的優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，工作可靠，成本低廉

6、，中等精度； 廣譜式流量計(jì)，可以測(cè)量氣體、蒸汽、液體介質(zhì)的測(cè)量，而且能適應(yīng)多種工況（高溫、高壓、低靜壓、低流速、 低密度等多種工況）； 管徑從小到大，系列齊全； 標(biāo)準(zhǔn)化程度高，只要按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、安裝即可，無(wú)需標(biāo)定； 基于以上特點(diǎn)，差壓式流量計(jì)站流量計(jì)用量的一半以上。 差壓式流量?jī)x表的缺點(diǎn)： 大部分差壓式流量計(jì)的測(cè)量精度不高，處于中等精度； 量程比小，由于流量與差壓信號(hào)的平方根成正比，天生測(cè)量范圍窄，一般的量程比只有3：1，V錐流量計(jì)也只有 10:1 ； 安裝條件比較苛刻，大部分需要很長(zhǎng)的只管管，尤其是大管徑； 大部分需要導(dǎo)壓管，易泄露、堵塞及凍結(jié)； 壓損大（指孔板、噴嘴等）；差壓式流

7、量?jī)x表 差壓式流量?jī)x表的優(yōu)點(diǎn)：可變面積式流量?jī)x表原理與分類(lèi) 可變面積式流量?jī)x表中最常用的一種是轉(zhuǎn)子流量計(jì)，也叫浮子流量計(jì)。 它是在在一根由下向上擴(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。通過(guò)浮子在管中的位置可以直接讀出流量值，或者通過(guò)電磁耦合將浮子的位置轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)； 分類(lèi)方法有好多，一般按照材質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)：玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)； 除了用于測(cè)量流量的轉(zhuǎn)子流量計(jì)外，還有一種專門(mén)用于吹掃法測(cè)量壓力或者液位的吹掃裝置。 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格便宜； 適用于小管徑和低流速; 壓力損失較低； 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的缺

8、點(diǎn)： 耐壓低，玻璃管結(jié)構(gòu)有破碎的風(fēng)險(xiǎn)； 不能測(cè)量臟污流體，容易堵塞； 浮子容易被卡主，需要設(shè)置旁路； 易受外界磁場(chǎng)影響； 可變面積式流量?jī)x表原理與分類(lèi)速度式流量?jī)x表原理與分類(lèi) 速度式流量?jī)x表是以測(cè)量管道內(nèi)的流量的平均速度u，進(jìn)而求出單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)流體的體積流量。根據(jù)被測(cè)物理量的不同，速度流量?jī)x表主要包括渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、水表、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、靶式流量計(jì)等；速度式流量?jī)x表原理與分類(lèi)速度式流量?jī)x表之渦街流量計(jì)原理與分類(lèi) 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)排列的漩渦的儀表。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

9、振蕩頻率即可測(cè)得流量。 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，它兼有無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點(diǎn)，很有發(fā)展前途。 渦街流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： 渦街流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，測(cè)量元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)； 渦街流量計(jì)測(cè)量范圍寬。量程比一般能達(dá)到 10：1； 應(yīng)用范圍廣，可以測(cè)量氣體、蒸汽、液體介質(zhì)的測(cè)量； 流量不受被測(cè)流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響； 壓力損失小，不見(jiàn)得； 精度較高，重復(fù)性好，維護(hù)量??； 渦街流量計(jì)的缺點(diǎn)： 安裝條件苛刻:抗震性能差、直管段要求非常高； 不適合雜物介質(zhì)，漩渦發(fā)生體易被臟污或者污物纏繞； 耐溫性能差，

10、一般只能測(cè)量 300以下介質(zhì)的流體流量 測(cè)量氣體或蒸汽時(shí)需要補(bǔ)償；速度式流量?jī)x表之渦街流量計(jì)原理與分類(lèi)速度式流量?jī)x表之渦輪流量計(jì)原理與分類(lèi) 輪流量計(jì),是速度式流量計(jì)中的主要種類(lèi),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。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(lèi)重復(fù)性、精度最佳的產(chǎn)品,作為十大類(lèi)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。在歐洲和美國(guó)，渦輪流量計(jì)的用量?jī)H次于孔板流量計(jì)。渦輪流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： 高精度,重復(fù)性好，在所有流量計(jì)中,屬于最精確的流量計(jì)； 無(wú)零點(diǎn)漂移,抗干擾能力好; 量程范圍寬;； 結(jié)構(gòu)緊湊；渦輪流量計(jì)的缺點(diǎn)：

11、 不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性; 流體物性對(duì)流量特性有較大影響；速度式流量?jī)x表之渦輪流量計(jì)原理與分類(lèi)速度式流量?jī)x表之靶式流量計(jì)原理與分類(lèi) 靶式流量計(jì)的測(cè)量元件是一個(gè)放在管道中心的圓形靶，流體流動(dòng)時(shí)沖擊到靶上，會(huì)使靶面受力，并產(chǎn)生相應(yīng)的微小位移，這就反映了流量的大小。是一種動(dòng)量式流量?jī)x表。靶式流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝維護(hù)方便； 不易堵塞; 適合于測(cè)量粘度高、雷諾系數(shù)低的流體或漿液; 結(jié)構(gòu)緊湊；靶式流量計(jì)的缺點(diǎn)： 由于靶片及靶桿有自重，安裝好后必須重新設(shè)置零點(diǎn) ; 精度不是很高，一般做為過(guò)程控制類(lèi)計(jì)量?jī)x表，貿(mào)易結(jié)算慎用；速度式流量?jī)x表之靶式流量計(jì)原理與分類(lèi)速度式流量?jī)x表之電磁流量計(jì)原理與分類(lèi) 電磁流

12、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。根據(jù)測(cè)出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求出流體的流速，進(jìn)而計(jì)算出體積流量的一種儀表。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： 測(cè)量通道是段光滑直管,無(wú)節(jié)流件,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; 不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失,節(jié)能效果好; 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; 流量范圍大（100:11000:1）,口徑范圍寬（幾毫米到幾米） ； 可應(yīng)用腐蝕性流體； 前后直管道要求較??；電磁流量計(jì)的缺點(diǎn)： 無(wú)法測(cè)量氣體、蒸汽以及含氣泡的液體; 無(wú)法測(cè)量低電導(dǎo)介質(zhì)，如有機(jī)物等； 受內(nèi)襯影響，無(wú)法測(cè)量過(guò)高和過(guò)

13、低溫度介質(zhì)； 易受外界電磁干擾； 需要根據(jù)介質(zhì)特點(diǎn)選擇合適的電極和勵(lì)磁方式； 價(jià)格昂貴；速度式流量?jī)x表之電磁流量計(jì)原理與分類(lèi)速度式流量?jī)x表之超聲波流量計(jì)原理與分類(lèi) 超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)，傳播速度會(huì)受到流體流速的影響，根據(jù)這一原理制造了超聲波流量計(jì)。它也是由測(cè)流速來(lái)計(jì)算出體積流量的。超聲波流量計(jì)按測(cè)量原理可分為很多種，最常用的是時(shí)差式和多普勒式； 超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： 非接觸式，不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失,可以測(cè)量強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)和非導(dǎo)電介質(zhì)的流量； 不受介質(zhì)溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響 ； 流量范圍大（20:1）,口徑范圍寬（20mm5m） ； 可應(yīng)用腐蝕性流體； 可測(cè)量氣體、液體

14、、蒸汽甚至雙相介質(zhì)；超聲波流量計(jì)的缺點(diǎn)： 超聲波流量計(jì)的溫度測(cè)量范圍不高，一般只能測(cè)量溫度低于200的流體； 抗干擾能力差。易受氣泡、結(jié)垢、泵及其它聲源混入的超聲雜音干擾、影響測(cè)量精度； 直管段要求嚴(yán)格，為前20D,后5D。否則離散性差，測(cè)量精度低； 測(cè)量管道因結(jié)垢，會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量準(zhǔn)確度，帶來(lái)顯著的測(cè)量誤差，甚至在嚴(yán)重時(shí)儀表無(wú)流量顯示； 安裝的不確定性，會(huì)給流量測(cè)量帶來(lái)較大誤差。 使用壽命短；速度式流量?jī)x表之超聲波流量計(jì)原理與分類(lèi)容積式流量?jī)x表原理與分類(lèi) 容積式流量計(jì),又稱定排量流量計(jì),簡(jiǎn)稱PD流量計(jì),在流量?jī)x表中是精度最高的一類(lèi)。它利用機(jī)械測(cè) 量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分,

15、根據(jù)測(cè)量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流體體積總量。 容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件分類(lèi),可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤(pán)流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： 測(cè)量精度高，是目前所有流量計(jì)中精度最高的； 流量計(jì)前不需要直管段； 可用于高粘度的流量測(cè)量； 測(cè)量范圍寬； 直讀式儀表；超聲波流量計(jì)的缺點(diǎn)： 機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，只適合于中小管徑； 被測(cè)介質(zhì)的種類(lèi)、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)等的適用范圍不夠?qū)挘?只適合于潔凈單相流體； 會(huì)給系統(tǒng)流體產(chǎn)生脈沖；腰輪橢圓齒輪齒輪凸輪刮板雙轉(zhuǎn)子往復(fù)活塞容積式流量?jī)x表

16、原理與分類(lèi)腰輪橢圓齒輪齒輪凸輪刮板雙轉(zhuǎn)子往復(fù)活質(zhì)量流量計(jì)之科里奧利質(zhì)量流量計(jì)原理與分類(lèi) 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(以下簡(jiǎn)稱CMF)是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí),產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量?jī)x表?？评飱W利流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： 直接測(cè)量質(zhì)量流量，精度最高； 可測(cè)流體范圍廣，可測(cè)量高粘度、液固兩相流，含微量水分的氣液兩相流以及中高壓氣體； 不需要直管段； 液體粘度和密度對(duì)流量測(cè)量值的精度影響微乎其微； 可測(cè)雙向流量；科里奧利流量計(jì)的缺點(diǎn)： 零點(diǎn)穩(wěn)定性差； 無(wú)法測(cè)低壓氣體； 液體中含氣量過(guò)大會(huì)影響精度； 對(duì)振動(dòng)干擾比較敏感； 壓力損失大； 價(jià)格昂貴；質(zhì)量流量計(jì)之科里奧利質(zhì)量流量計(jì)原理

17、與分類(lèi)質(zhì)量流量計(jì)之熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)原理與分類(lèi) 利用流體經(jīng)過(guò)外部加熱的管道時(shí)產(chǎn)生的溫度場(chǎng)變化或者利用將流體加熱到某一定值是所消耗的能量與流體質(zhì)量流量間的關(guān)系原理,制造的這類(lèi)流量計(jì)叫熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)（TMF）。熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： 壓損低，精度高； 直接測(cè)量氣體的質(zhì)量流量； 流量范圍廣；熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的缺點(diǎn)： 精度不及其他類(lèi)型流量計(jì)，一般為3 ； 適用范圍窄，只能用于測(cè)量干燥的非爆炸性的氣體，如壓縮空氣、氮?dú)狻鍤饧捌渌行詺怏w； 質(zhì)量流量計(jì)之熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)原理與分類(lèi)明渠流量計(jì)原理與分類(lèi) 與前述幾種不同,它是在非滿管狀敞開(kāi)渠道測(cè)量自由表面自然流的流量?jī)x表。 非滿管態(tài)流動(dòng)的水路稱作

18、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(chǎng)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農(nóng)業(yè)灌溉用渠道。有人估計(jì)1995臺(tái),約占流量?jī)x表整體的1.6%,但是國(guó)內(nèi)應(yīng)用尚無(wú)估計(jì)數(shù)據(jù)。明渠流量計(jì)原理與分類(lèi)插入式流量計(jì)原理與分類(lèi) 插入式流量計(jì)不是基于原理劃分的流量計(jì)，它是根據(jù)安裝方式進(jìn)行分類(lèi)的，區(qū)別于管道式安裝。、 包括插入式渦街流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、插入式渦輪流量計(jì)、插入式畢托管。還有均速管本身就是一種插入式流量計(jì)。插入式流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： 價(jià)格便宜； 體積小、重量輕，容易安裝和維修； 帶球閥，可以實(shí)現(xiàn)不斷流拆卸； 壓損低； 大口徑測(cè)量?jī)x表易于拆卸校驗(yàn)； 可做成便攜式；插入式的缺點(diǎn)： 精度低； 插入式流量計(jì)原理與分類(lèi)固體流量計(jì)原理與分類(lèi) 用于測(cè)量固體物料流量的流量計(jì)，主要有沖量式流量計(jì)、皮帶秤和軌道衡； 沖量式流量計(jì)利用固體物料從高空落下，落在沖量式流量計(jì)的傾斜的檢測(cè)板上，根