各類流量計(jì)工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)與用途

各類流量計(jì)工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)與用途2019年11月3日按測(cè)量對(duì)象劃分就有封閉管道和明渠兩大類；按測(cè)量目的又可分為總量測(cè)量和流量測(cè)量，其儀表分別稱作總量表和流量計(jì)。此夕卜，按測(cè)量原理可分為如下幾個(gè)大類：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。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。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。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。光學(xué)原理：激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。原子物理原理：核磁共振式、核輻射式等是屬于此類原理的儀表.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。各種流量計(jì)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況：01電磁流量計(jì)1、 優(yōu)點(diǎn)電磁流量計(jì)可用來測(cè)量工業(yè)導(dǎo)電液體或漿液。無壓力損失。測(cè)量范圍大，電磁流量變送器的口徑從 2.5mm到2.6m。⑷電磁流量計(jì)測(cè)量被測(cè)流體工作狀態(tài)下的體積流量，測(cè)量原理中不涉及流體的溫度、壓力、密度和粘度的影響。2、 缺點(diǎn)電磁流量計(jì)的應(yīng)用有一定局限性，它只能測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)的液體流量，不能測(cè)量非導(dǎo)電介質(zhì)的流量，例如氣體和水處理較好的供熱用水。另外在高溫條件下其襯里需考慮。電磁流量計(jì)是通過測(cè)量導(dǎo)電液體速度確定工作狀態(tài)下的體積流量。按照計(jì)量要求，對(duì)于液態(tài)介質(zhì)，應(yīng)測(cè)量質(zhì)量流量，測(cè)量介質(zhì)流量應(yīng)涉及到流體的密度，不同流體介質(zhì)具有不同的密度，而且隨溫度變化。如果電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器不考慮流體密度，僅給出常溫狀態(tài)下的體積流量是不合適的。電磁流量計(jì)的安裝與調(diào)試比其它流量計(jì)復(fù)雜，且要求更嚴(yán)格。變送器和轉(zhuǎn)換器必須配套使用，兩者之間不能用兩種不同型號(hào)的儀表配用。在安裝變送器時(shí)，從安裝地點(diǎn)的選擇到具體的安裝調(diào)試，必須嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書要求進(jìn)行。安裝地點(diǎn)不能有振動(dòng)，不能有強(qiáng)磁場(chǎng)。在安裝時(shí)必須使變送器和管道有良好的接觸及良好的接地。變送器的電位與被測(cè)流體等電位。在使用時(shí)，必須排盡測(cè)量管中存留的氣體，否則會(huì)造成較大的測(cè)量誤差。⑷電磁流量計(jì)用來測(cè)量帶有污垢的粘性液體時(shí)，粘性物或沉淀物附著在測(cè)量管內(nèi)壁或電極上，使變送器輸出電勢(shì)變化，帶來測(cè)量誤差，電極上污垢物達(dá)到一定厚度，可能導(dǎo)致儀表無法測(cè)量。供水管道結(jié)垢或磨損改變內(nèi)徑尺寸，將影響原定的流量值，造成測(cè)量誤差。如100mm口徑儀表內(nèi)徑變化1mm會(huì)帶來約2%附加誤差。變送器的測(cè)量信號(hào)為很小的毫伏級(jí)電勢(shì)信號(hào)，除流量信號(hào)外，還夾雜一些與流量無關(guān)的信號(hào)，如同相電壓、正交電壓及共模電壓等。為了準(zhǔn)確測(cè)量流量，必須消除各種干擾信號(hào)，有效放大流量信號(hào)。應(yīng)該提高流量轉(zhuǎn)換器的性能，最好采用微處理機(jī)型的轉(zhuǎn)換器，用它來控制勵(lì)磁電壓，按被測(cè)流體性質(zhì)選擇勵(lì)磁方式和頻率，可以排除同相干擾和正交干擾。但改進(jìn)的儀表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。價(jià)格較高02超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)是通過檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束(或超聲脈沖)的作用以測(cè)量流量的儀表。根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法(直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無阻礙流量計(jì)，是適于解決流量測(cè)量困難問題的一類流量計(jì)，特別在大口徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。1、 優(yōu)點(diǎn)超聲波流量計(jì)是一種非接觸式測(cè)量?jī)x表，可用來測(cè)量不易接觸、不易觀察的流體流量和大管徑流量。它不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生壓力損失，且便于安裝?？梢詼y(cè)量強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)和非導(dǎo)電介質(zhì)的流量。超聲波流量計(jì)的測(cè)量范圍大，管徑范圍從20mm~5m.⑷超聲波流量計(jì)可以測(cè)量各種液體和污水流量。(5)超聲波流量計(jì)測(cè)量的體積流量不受被測(cè)流體的溫度、壓力、粘度及密度等熱物性參數(shù)的影響?？梢宰龀晒潭ㄊ胶捅銛y式兩種形式。2、 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弋的流體?？垢蓴_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。⑶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。安裝的不確定性，會(huì)給流量測(cè)量帶來較大誤差。測(cè)量管道因結(jié)垢，會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量準(zhǔn)確度，帶來顯著的測(cè)量誤差，甚至在嚴(yán)重時(shí)儀表無流量顯示?？煽啃浴⒕鹊燃?jí)不高(一般為1?5~2.5級(jí)左右),重復(fù)性差。使用壽命短(一般精度只能保證一年)。超聲波流量計(jì)是通過測(cè)量流體速度來確定體積流量，對(duì)液體應(yīng)該測(cè)量它的質(zhì)量流量，儀表測(cè)量質(zhì)量流量是通過體積流量乘以人為設(shè)定的密度后得到的，當(dāng)流體溫度變化時(shí)，流體密度是變化的，人為設(shè)定密度值，不能保證質(zhì)量流量的準(zhǔn)確度。只能在測(cè)量流體速度的同時(shí)，又測(cè)量了流體密度，才能通過運(yùn)算，得到真實(shí)質(zhì)量流量值。價(jià)格較高。03渦街流量計(jì)1、優(yōu)點(diǎn)(1)渦街流量計(jì)無可動(dòng)部件，測(cè)量元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，使用壽命長。渦街流量計(jì)測(cè)量范圍寬。量程比一般能達(dá)至01:10。渦街流量計(jì)的體積流量不受被測(cè)流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響。一般不需單獨(dú)標(biāo)定。它可以測(cè)量液體、氣體或蒸汽的流量。它造成的壓力損失小。準(zhǔn)確度較高，重復(fù)性為0.5%，且維護(hù)量小。2、缺點(diǎn)渦街流量計(jì)工作狀態(tài)下的體積流量不受被測(cè)流體溫度、壓力、密度等熱工參數(shù)的影響，但液體或蒸汽的最終測(cè)量結(jié)果應(yīng)是質(zhì)量流量，對(duì)于氣體，最終測(cè)量結(jié)果應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)體積流量。質(zhì)量流量或標(biāo)準(zhǔn)體積流量都必須通過流體密度進(jìn)行換算，必須考慮流體工況變化引起的流體密度變化。造成流量測(cè)量誤差的因素主要有：管道流速不均造成的測(cè)量誤差；不能準(zhǔn)確確定流體工況變化時(shí)的介質(zhì)密度；將濕飽和蒸汽假設(shè)成干飽和蒸汽進(jìn)行測(cè)量。這些誤差如果不加以限制或消除，渦街流量計(jì)的總測(cè)量誤差會(huì)很大?？拐裥阅懿?。夕卜來振動(dòng)會(huì)使渦街流量計(jì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，甚至不能正常工作。通道流體高流速?zèng)_擊會(huì)使渦街發(fā)生體的懸臂產(chǎn)生附加振動(dòng)，使測(cè)量精度降低。大管徑影響更為明顯。對(duì)測(cè)量臟污介質(zhì)適應(yīng)性差。渦街流量計(jì)的發(fā)生體極易被介質(zhì)臟污或被污物纏繞，改變幾何體尺寸，對(duì)測(cè)量精度造成極大影響。直管段要求高。渦街流量計(jì)直管段一定要保證前40D后20D，才能滿足測(cè)量要求。耐溫性能差。渦街流量計(jì)一般只能測(cè)量 300弋以下介質(zhì)的流體流量。04孔板流量計(jì)1、優(yōu)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件是全世界通用的，并得到了國際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)可，無需實(shí)流校準(zhǔn)，即可投用，在流量計(jì)中亦是唯一的。結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡(jiǎn)單、牢固、性能穩(wěn)定可靠、價(jià)格低廉；⑶應(yīng)用范圍廣，包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流，一般生產(chǎn)過程的管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆有⑷檢測(cè)件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產(chǎn)，便于專業(yè)化規(guī)模生產(chǎn);2、缺點(diǎn)測(cè)量的重復(fù)性、精確度在流量計(jì)中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯(cuò)綜復(fù)雜，精確度難于提高。范圍度窄，由于流量系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān)，一般范圍度僅3:1~4:1。有較長的直管段長度要求，一般難于滿足。尤其對(duì)較大管徑，問題更加突出。⑷壓力損失大，通常為維持一臺(tái)孔板流量計(jì)正常運(yùn)行，水泵需要附加動(dòng)力克服孔板的壓力損失。該附加耗電量可直接由壓力損失和流量計(jì)算確定。一年約需多耗電數(shù)萬度，折合人民幣數(shù)萬元。下孔板的附加運(yùn)行費(fèi)用是極高的，采用彎管流量計(jì)該運(yùn)行費(fèi)用為零！(5)孑L板以內(nèi)孔銳角線來保證精度，因此對(duì)腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，需每年拆下強(qiáng)檢—次。采用法蘭連接，易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏問題，大大增加了維護(hù)工作量。05熱式質(zhì)量流量計(jì)(恒溫差)熱式流量計(jì)傳感器包含兩個(gè)傳感元件，一個(gè)速度傳感器和一個(gè)溫度傳感器。它們自動(dòng)地補(bǔ)償和校正氣體溫度變化。儀表的電加熱部分將速度傳感器加熱到高于工況溫度的某一個(gè)定值，使速度傳感器和測(cè)量工況溫度的傳感器之間形成恒定溫差。當(dāng)保持溫差不變時(shí)，電加熱消耗的能量，也可以說熱消散值，與流過氣體的質(zhì)量流量成正比。1、優(yōu)點(diǎn)球閥安裝，安裝拆卸方便。并可以帶壓安裝?；诮鹗隙桑苯訙y(cè)量質(zhì)量流量。測(cè)量值不受壓力和溫度影響。響應(yīng)迅速快。量程范圍大，管道式安裝最小可以測(cè)量8.8mm管道的流量，最大可以測(cè)到30米。插入式類型的流量計(jì)，一支流量計(jì)可以用于測(cè)量多種管徑。2、缺點(diǎn)精度不及其他類型流量計(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)?、氬氣及其他中性氣體。06靶式流量計(jì)1、優(yōu)點(diǎn)感測(cè)件為無可動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固；應(yīng)用范圍和適應(yīng)性很廣泛，一般工業(yè)過程中的流體介質(zhì)，包括液、氣和蒸汽，口徑范圍(DN15mm以上)，各種工作狀態(tài)(高、低溫，常壓、高壓)皆可應(yīng)用，可以說其應(yīng)用范圍可與孔板流量計(jì)相比美。準(zhǔn)確度高，總量測(cè)量可達(dá)0.2%R；⑷范圍度寬，4:1~15:1至30:1;(5)可解決困難的流量測(cè)量問題，可測(cè)量含有雜質(zhì)(微粒)之類的臟污流體；原油、污水、高溫渣油、漿液、燒堿液，瀝青等；⑹靈敏度高，能測(cè)量微小流量，流速可低至0.08m/s；用于小口徑(DN15mm~DN50mm),低雷諾數(shù)(Red=103~5x103)的流體，它可以彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置難以應(yīng)用的場(chǎng)合，如小口徑蒸汽流量測(cè)量等；可適應(yīng)高參數(shù)流體的測(cè)量，壓力高達(dá)數(shù)十MPa，溫度達(dá)450°C;可用于雙向流動(dòng)流體的測(cè)量；壓力損失較低，約為標(biāo)準(zhǔn)孔板的一半；抗上游阻流件干擾能力強(qiáng)，上游側(cè)直管段長度一般5~10D即可；可采取干式(掛重法)校驗(yàn)，周期校驗(yàn)方便；直讀式儀表無需外能源，清晰明了，操作簡(jiǎn)便，亦可輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(脈沖頻率或電流信號(hào))；儀表性能價(jià)格比高，為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的流量計(jì)；安裝簡(jiǎn)單方便，易維護(hù)。2、缺點(diǎn)由于靶式流量計(jì)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，一般做為過程控制類計(jì)量?jī)x表，貿(mào)易結(jié)算慎用;（3）不適合流體開關(guān)非常頻繁的工況，持續(xù)工作的情況下應(yīng)用較好；⑷量程窄，一般儀表均為10:1的范圍度。07差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件與流體相互作用產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來計(jì)算流量的儀表。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)換器和流量顯示儀表）組成。通常以檢測(cè)件形式對(duì)差壓式流量計(jì)分類，如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)、皮托管原理式-畢托巴流量計(jì)等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì)，差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化（系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化）程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測(cè)量流量參數(shù)，也可測(cè)量其它參數(shù)（如壓力、物位、密度等）。差壓式流量計(jì)的檢測(cè)件按其作用原理可分為：節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式幾大類。檢測(cè)件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類：標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測(cè)量誤差。非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是成熟程度較差的，尚未列入國際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)件。差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(jì)，在各類流量?jī)x表中其使用量占居首位。由于各種新型流量計(jì)的問世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是最重要的一類流量計(jì)。差壓式流量計(jì)流體體積流量公式為：v=aAV2/j(p-q)v--體積j--液體密度a--流量系數(shù)，與流道尺寸取壓方式和流速公布有關(guān)A--孔板開孔面積p-q--壓力差1、優(yōu)點(diǎn)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；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；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)。2、 缺點(diǎn)測(cè)量精度普遍偏低；范圍度窄，一般僅3:1~4:1；現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求高；壓損大(指孔板、噴嘴等)。3、 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：?jiǎn)蜗?、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：從幾毫米到幾米；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。（1） 常用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置（孔板）、（噴嘴）、（文丘利管）。（2） 常用非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有（雙重孔板）、（圓缺孔板）、（1/4圓噴嘴）和（文丘利噴嘴）。（3） 孑L板常用取壓方法有（角接取壓）、（法蘭取壓），其它方法有（理論取壓）、（徑距取壓）和（管接取壓）。（4） 標(biāo)準(zhǔn)孔板法蘭取壓法，上下游取壓孔中心距孔板前后端面的間距均為（25?4±0.8）mm，也叫1英寸法蘭取壓。（5） 1151變送器的工作電源范圍（12）vdc至（（45）vdc,負(fù)載從（0）歐姆到（1650）歐姆。（6） 1151dp4e變送器的測(cè)量范圍是（0~6.2）至I」（0~37.4）kpa。（7） 1151差壓變送器的最大正遷移量為（500%）,最大負(fù)遷移量為（600%）。（8） 管道內(nèi)的流體速度，一般情況下，在（管道中心線）處的流速最大，在（管壁）處的流速等于零。（9） 若（雷諾數(shù)）相同，流體的運(yùn)動(dòng)就是相似的。（10） 當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，流束將在（縮口）處發(fā)生（局部收縮），從而使（流速）增加，而（靜壓力）降低。（11） 1151差壓變送器采用可變電容作為敏感元件，當(dāng)差壓增加時(shí)，測(cè)量膜片發(fā)生位移，于是低壓側(cè)的電容量（增加），高壓側(cè)的電容量（減少）（12） 1151差壓變送器的最小調(diào)校量程使用時(shí)，則最大負(fù)荷遷移為量程的（600%），最大正遷移為（500%），如果在1151的最大調(diào)校量程使用時(shí)，則最大負(fù)遷移為（100%），正遷移為（0%）。（13） 1151差壓變送器的精度為（±0.2%）（±0.25%）。注：大差壓變送器為士0.25%。（14） 常用的流量單位、體積流量為（m3/h）、（t/h）,質(zhì)量流量為（kg/h）、（t/h）,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積流量為（nm3/h）。（15） 用孔板流量計(jì)測(cè)量蒸汽流量，設(shè)計(jì)時(shí)，蒸汽的密度為4.0kg/m3，而實(shí)際工作時(shí)的密度為3kg/m3，則實(shí)際指示流量是設(shè)計(jì)流量的（0.866）倍。（16）用孔板流量計(jì)測(cè)量氣氨流量，設(shè)計(jì)壓力為0.2mpa（表壓），溫度為20弋，而實(shí)