常見流量計的種類及特點(diǎn)

量測量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。至今為止，可供工業(yè)用的流量儀表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。這60多種流量儀表，每種產(chǎn)品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類；按測量目的又可分為總量測量和流量測量，其儀表分別稱作總量表和流量計。流量計（16張）此外，按測量原理可分為如下幾個大類：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；利用動量定理的沖量式、可動管式；利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式；利用流體動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪式；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.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。本文按照目前最流行、最廣泛的分類法分別來闡述各種流量計的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)揮在那情況：1、差壓式流量計 差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件與流體相互作用產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。差壓式流量計由一次裝置（檢測件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換器和流量顯示儀表）組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類，如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計，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，它既可測量流量參數(shù)，也可測量其它參數(shù)（如壓力、物位、密度等）。差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為：節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式幾大類。檢測件又可按其標(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)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計、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量誤差。非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的，尚未列入國際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。差壓式流量計差壓式流量計是一類應(yīng)用最廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占居首位。近年來，由于各種新型流量計的問世，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。差壓式流量計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--壓力差優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用最多的孔板式流量計結(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可與之相比擬；檢測件與變送器、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)。缺點(diǎn)：測量精度普遍偏低；范圍度窄，一般僅3:1~4:1；(3)現(xiàn)場安裝條件要求高；壓損大(指孔板、噴嘴等)。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，這種流量計的測量精度是傳統(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：差壓式流量計應(yīng)用范圍特別廣泛。在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(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；流動條件方面：亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的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、 孔板常用取壓方法有（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到（45）vdc，負(fù)載從（0）歐姆到（1650）歐姆。6、 1151dp4e變送器的測量范圍是（0?6.2）到（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)動就是相似的。10、 當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)節(jié)流裝置時，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，測量膜片發(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，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，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%）和（±0.25%）。 注：大差壓變送器為±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、用孔板流量計測量蒸汽流量，設(shè)計時，蒸汽的密度為4.0kg/m3，而實(shí)際工作時的密度為3kg/m3，則實(shí)際指示流量是設(shè)計流量的(0.866)倍。16、 用孔板流量計測量氣氨流量，設(shè)計壓力為0.2mpa(表壓)，溫度為20°C，而實(shí)際壓力為0.15mpa(表壓)，溫度為30C，則實(shí)際指示流量是設(shè)計流量的(0.897)倍。17、 節(jié)流孔板前的直管段一般要求(10)d，孔板后的直管段一般要求(5)d，為了正確測量，孔板前的直管段最好為(30?50)d，特別是孔板前有泵或調(diào)節(jié)閥時更是如此。18、 為了使孔板流量計的流量系數(shù)a趨向定值，流體的雷諾數(shù)應(yīng)大于(界限雷諾數(shù))。19、 在孔板加工的技術(shù)要求中，上游平面應(yīng)和孔板中心線(垂直)，不應(yīng)有(可見傷痕)，上游面和下游面應(yīng)(平行)，上游入口邊緣應(yīng)(銳利無毛刺和傷痕)。編輯本段2、浮子流量計浮子流量計，又稱轉(zhuǎn)子流量計，是變面積式流量計的一種。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。浮子流量計是僅次于差壓式流量計應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計，特別在浮子流量計小、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年估計在12~14萬臺，其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計。特點(diǎn)：玻璃錐管浮子流量計結(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；適用于小管徑和低流速；壓力損失較低。編輯本段3、容積式流量計容積式流量計，又稱定排量流量計，簡稱PD流量計，在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。容積式流量計按其測量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉(zhuǎn)子流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計、往復(fù)活塞流量計、圓盤流量計、液封轉(zhuǎn)筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。優(yōu)點(diǎn):計量精度高；安裝管道條件對計量精度沒有影響；容積式流量計(6張)可用于高粘度液體的測量；范圍度寬；直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計總量，清晰明了，操作簡便。缺點(diǎn)：結(jié)果復(fù)雜，體積龐大；被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大：不適用于高、低溫場合；大部分儀表只適用于潔凈單相流體；產(chǎn)生噪聲及振動。應(yīng)用概況：容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量最大的流量計，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)(油品、天然氣等)的總量測量。工業(yè)發(fā)達(dá)國家近年P(guān)D流量計(不包括家用煤氣表和家用水表)的銷售金額占流量儀表的13%~23%；我國約占20%，1990年產(chǎn)量(不包括家用煤氣表)估計為34萬臺，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70%和20%。編輯本段4、渦輪流量計渦輪流量計，是速度式流量計中的主要種類，它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。渦輪流量計一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。渦輪流量計和容積式流量計、科里奧利質(zhì)量流量計稱為流量計中三類重復(fù)性、精度最佳的產(chǎn)品，作為十大類型流量計之一，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)：高精度，在所有流量計中，屬于最精確的流量計;重復(fù)性好；元零點(diǎn)漂移，抗干擾能力好；范圍度寬；結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)：不能長期保持校準(zhǔn)特性；流體物性對流量特性有較大影響。應(yīng)用概況：渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應(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，渦輪流量計在用量上是僅次于孔板流量計的天然計量儀表，僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺各種尺寸，壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計，它們已成為優(yōu)良的天然氣計量儀表。編輯本段5、電磁流量計電磁流量計是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。電磁流量計有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計不易應(yīng)用的問題，如臟污流、腐蝕流的測量。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，在流量儀表中其使用量百分?jǐn)?shù)不斷上升。優(yōu)點(diǎn)：測量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用于測量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等：不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好：所測得體積流量實(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，口徑范圍寬：可應(yīng)用腐蝕性流體。電磁流量計缺點(diǎn):不能測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；不能用于較高溫度。應(yīng)用概況：電磁流量計應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程；中小口徑常用于高要求或難測場合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液，化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿；小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場所。技術(shù)參數(shù)：儀表精度：管道式0.5級、1.0級；插入式2.5級測量介質(zhì)：電導(dǎo)率大于5uS/cm的各種液體和液固兩相流體。流速范圍：0.2?8m/s工作壓力：1.6MPa環(huán)境溫度：-40°C?+50°C介質(zhì)溫度：聚四氟乙烯襯里W180C橡膠材質(zhì)襯里W65C防爆標(biāo)志：ExmibdIlBT4防爆證號：GYB01349外磁干擾：W400A/m外殼防護(hù)：一體化型：IP65；分離型：傳感器IP68(水下5米，僅限于橡膠襯里)轉(zhuǎn)換器IP65輸出信號：4?20mA.DC，負(fù)載電阻0?750Q通訊輸出：RS485或CAN總線電氣連接：M20X1.5內(nèi)螺紋，?10電纜孔電源電壓：90?220V.AC、24±10%V.DC最大功耗：W10VA編輯本段6、渦街流量計渦街流量計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)則地交錯排列的游渦的儀表。渦街流量計按頻率檢出方式可分為:應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。渦街流量計是屬于最年輕的一類流量計，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計。渦街流量計安裝點(diǎn)的上游較近處若裝有閥門，不斷地開關(guān)閥門，對流量計的使用渦街流量計壽命影響極大，非常容易對流量計造成永久性損壞。流量計盡量避免在架空的非常長的管道上安裝，這樣時間一長后，由于流量計的下垂非常容易造成流量計于法蘭的密封泄露，若不得已安裝時，必須在流量計的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置。安裝方面的問題。主要是傳感器前面的直管段長度不夠，影響測量精度。比如：傳感器前面直管段明顯不足，由于FIC203不用于計量，僅僅用于控制，目前使用相當(dāng)于精度降級的使用。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單牢固；適用流體種類多；精度較高；范圍度寬；(5)壓損小。缺點(diǎn)：不適用于低雷諾數(shù)測量；需較長直管段；⑶儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計相比);儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。編輯本段7、超聲波流量計超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。根據(jù)對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、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。超聲流量計和電磁流量計一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無阻礙流量計，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。優(yōu)點(diǎn)：可做非接觸式測量；為無流動阻撓測量，無壓力損失；可測量非導(dǎo)電性液體，對無阻撓測量的電磁流量計是一種補(bǔ)充。缺點(diǎn)：(1)傳播時間法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體；(2)多普勒法測量精度不高。應(yīng)用概況：傳播時間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液、：怪液、液化天然氣等；氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗(yàn)；多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體，例如:未處理污水、工廠排放液、臟流程液;通常不適用于非常清潔的液體。編輯本段8、熱式氣體質(zhì)量流量計熱式流量計傳感器包含兩個傳感元件，一個速度傳感器和一個溫度傳感器。它們自動地補(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定值，使速度傳感器和測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，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。熱式氣體質(zhì)量流量計即MassFlowMeter（縮寫為MFM）,它是氣體流量計量中新型儀表，區(qū)別于其它氣體流量計不需要進(jìn)行壓力和溫度修正，直接測量氣體的質(zhì)量流量，一支傳感器可以做到量程從極低到高量程。它適合單一氣體和固定比例多組份氣體的測量。熱式氣體質(zhì)量流量計是用于測量和控制氣體質(zhì)量流量的新型儀表?？捎糜谑汀⒒ぁ撹F、冶金、電力、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等工業(yè)部門的空氣、烴類氣體、可燃性氣體、煙道氣體的監(jiān)測。特點(diǎn)：1、 可靠性高重復(fù)性好測量精度高壓損??；2、 無活動部件量程比寬響應(yīng)速度快無須溫壓補(bǔ)償。應(yīng)用：1、 工業(yè)管道中氣體質(zhì)量流量測量2、 煙囪排出的煙氣流速測量3、 、煅燒爐煙