流量計的分類和選型教育課件

流量計的分類和選型前言

測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或流量表。流量計是工業(yè)測量中重要的儀表之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對流量測量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來越高，流量測量技術(shù)日新月異。為了適應(yīng)各種用途，各種類型的流量計相繼問世。

目前已投入使用的流量計已超過100種，種類繁多，

但每一種流量測量方案和儀表只能使用某一種或某一類流體在某特定條件下的測量。世界上并不存在一種十全十美的流量儀表，各種儀表都尤其優(yōu)缺點和使用上的局限性。

精準(zhǔn)的選型是一個從事儀表選型應(yīng)用的設(shè)計人員必須具備的，然而真正做到精準(zhǔn)又是何其難。今天將對市場上用于工業(yè)生產(chǎn)流量計量的眾多儀表按不同的分類方式進(jìn)行分類，并且闡述了其工作原理，以達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。

2023/6/24參考文獻(xiàn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)流量測量技術(shù)及儀表/梁國偉，蔡武昌主編北京-機械工業(yè)出版社流量測量儀表應(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)GB17167《用能單位能源計量器具配備和管理通則》GB/T18603-2014《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》SH/T3005-2016《石油化工自動化儀表選型設(shè)計規(guī)范》HG/T20507-2014《自動化儀表選型設(shè)計規(guī)范》GB50093-2013《自動化儀表工程施工及質(zhì)量驗收規(guī)范》SH∕T3104-2013《石油化工儀表安裝設(shè)計規(guī)范》

2023/6/24流量儀表的分類按測量對象分類：封閉管道流量計和明渠流量計按測量目的分類：總量測量和瞬時流量測量按輸出信號分類：脈沖頻率信號輸出和模擬信號輸出按測量原理分類：容積式、速度式和差壓式按測量方法和結(jié)構(gòu)分類：

(1)

差壓式流量計；(2)可變面積式流量計；(3)

速度式流量計；

(4)

容積式流量計(5)

科里奧利質(zhì)量流量計；(5)熱導(dǎo)式質(zhì)量流量計；(7)明渠流量計；(8)插入式流量計；

(9)固體流量計（沖量式、皮帶

秤、軌道衡）；

(10)其它流量計（激光流量計、靜電流量計、復(fù)合

效應(yīng)流量計、轉(zhuǎn)速表式流量計等）；按測量方法和結(jié)構(gòu)分類是一種比較流行的分類方法。2023/6/24差壓式流量儀表原理及分類差壓式（也稱節(jié)流式）流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。它是目前生產(chǎn)中測量流量最成熟、最常用的方法之一。

差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。

差壓式流量計的分類：

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。

標(biāo)準(zhǔn)件：①標(biāo)準(zhǔn)孔板（Re＞5000）②噴嘴（壓損低）③經(jīng)典文丘里管（壓損低）④文丘里噴嘴（壓損低）2023/6/24差壓式流量儀表非標(biāo)準(zhǔn)件：

①直管段較短，壓損?。憾嗫灼胶饪装?，V錐流量計；

②低雷諾系數(shù)：1/4圓缺孔板、錐形入口孔板；③臟污介質(zhì)：偏心孔板、圓缺孔板；④壓損低（清潔流體）：道爾管、羅洛斯管等；⑤粘度大的含懸浮物的液體，雷諾數(shù)（Re＜500），如原油、瀝青等介質(zhì)：楔形流量計；

楔形流量計經(jīng)標(biāo)定后精度高，變送器采用隔膜式；

⑥無附加壓損（清潔流體）：彎管流量計；⑦管徑DN＜50：要求精度不高,內(nèi)藏孔板流量計；

⑧大管徑、低壓損（清潔流體）：皮托管、均速管；V錐流量計1/4圓缺錐形入口孔板彎管均速管楔形流量計羅洛斯管道爾管圓缺孔板偏心孔板皮托管2023/6/24差壓式流量儀表差壓式流量儀表的優(yōu)點：

①結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，工作可靠，成本低廉，中等精度；②廣譜式流量計，可以測量氣體、蒸汽、液體介質(zhì)的測量，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）；③管徑從小到大，系列齊全；④標(biāo)準(zhǔn)化程度高，只要按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計、制造、安裝即可，無需標(biāo)定；

基于以上特點，差壓式流量計站流量計用量的一半以上。

差壓式流量儀表的缺點：①大部分差壓式流量計的測量精度不高，處于中等精度；②量程比小，由于流量與差壓信號的平方根成正比，天生測量范圍窄，一般的量程比只有3：1，V錐流量計也只有10:1；③安裝條件比較苛刻，大部分需要很長的只管管，尤其是大管徑；④大部分需要導(dǎo)壓管，易泄露、堵塞及凍結(jié)；⑤壓損大（指孔板、噴嘴等）；2023/6/24可變面積式流量儀表原理與分類可變面積式流量儀表中最常用的一種是轉(zhuǎn)子流量計，也叫浮子流量計。

它是在在一根由下向上擴大的垂直錐管中,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。通過浮子在管中的位置可以直接讀出流量值，或者通過電磁耦合將浮子的位置轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號；

分類方法有好多，一般按照材質(zhì)進(jìn)行分類：玻璃管轉(zhuǎn)子流量計和金屬管轉(zhuǎn)子流量計；

除了用于測量流量的轉(zhuǎn)子流量計外，還有一種專門用于吹掃法測量壓力或者液位的吹掃裝置。

轉(zhuǎn)子流量計的優(yōu)點：①結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格便宜；②適用于小管徑和低流速;③壓力損失較低；

轉(zhuǎn)子流量計的缺點：①耐壓低，玻璃管結(jié)構(gòu)有破碎的風(fēng)險；②不能測量臟污流體，容易堵塞；③浮子容易被卡主，需要設(shè)置旁路；④易受外界磁場影響；

2023/6/24速度式流量儀表原理與分類速度式流量儀表是以測量管道內(nèi)的流量的平均速度u，進(jìn)而求出單位時間內(nèi)流過流體的體積流量。根據(jù)被測物理量的不同，速度流量儀表主要包括渦街流量計、渦輪流量計、水表、電磁流量計、超聲波流量計、靶式流量計等；2023/6/24速度式流量儀表之渦街流量計原理與分類

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)則地交錯排列的漩渦的儀表。當(dāng)通流截面一定時，流速與導(dǎo)容積流量成正比。因此，測量振蕩頻率即可測得流量。

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，它兼有無轉(zhuǎn)動部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點，很有發(fā)展前途。渦街流量計的優(yōu)點：①渦街流量計無可動部件，測量元件結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用壽命長；

②渦街流量計測量范圍寬。量程比一般能達(dá)到10：1；

③應(yīng)用范圍廣，可以測量氣體、蒸汽、液體介質(zhì)的測量；④流量不受被測流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響；⑤壓力損失小，不見得；⑥精度較高，重復(fù)性好，維護(hù)量?。?/p>

渦街流量計的缺點：

①安裝條件苛刻:抗震性能差、直管段要求非常高；

②不適合雜物介質(zhì)，漩渦發(fā)生體易被臟污或者污物纏繞；③耐溫性能差，一般只能測量300℃以下介質(zhì)的流體流量

④測量氣體或蒸汽時需要補償；2023/6/24速度式流量儀表之渦輪流量計原理與分類

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,從而且推導(dǎo)出流量或總量的儀表。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。在歐洲和美國，渦輪流量計的用量僅次于孔板流量計。渦輪流量計的優(yōu)點：①高精度,重復(fù)性好，在所有流量計中,屬于最精確的流量計；

②無零點漂移,抗干擾能力好;

③量程范圍寬;；④結(jié)構(gòu)緊湊；渦輪流量計的缺點：

①不能長期保持校準(zhǔn)特性;

②流體物性對流量特性有較大影響；2023/6/24速度式流量儀表之靶式流量計原理與分類

靶式流量計的測量元件是一個放在管道中心的圓形靶，流體流動時沖擊到靶上，會使靶面受力，并產(chǎn)生相應(yīng)的微小位移，這就反映了流量的大小。是一種動量式流量儀表。靶式流量計的優(yōu)點：①結(jié)構(gòu)簡單,安裝維護(hù)方便；

②不易堵塞;

③適合于測量粘度高、雷諾系數(shù)低的流體或漿液;④結(jié)構(gòu)緊湊；靶式流量計的缺點：

①由于靶片及靶桿有自重，安裝好后必須重新設(shè)置零點;

②精度不是很高，一般做為過程控制類計量儀表，貿(mào)易結(jié)算慎用；

2023/6/24速度式流量儀表之電磁流量計原理與分類

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。根據(jù)測出的感應(yīng)電動勢求出流體的流速，進(jìn)而計算出體積流量的一種儀表。電磁流量計的優(yōu)點：①測量通道是段光滑直管,無節(jié)流件,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;

②不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失,節(jié)能效果好;

③所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響;;④流量范圍大（100:1~1000:1）,口徑范圍寬（幾毫米到幾米）

；

⑤可應(yīng)用腐蝕性流體；⑥前后直管道要求較??；電磁流量計的缺點：

①無法測量氣體、蒸汽以及含氣泡的液體;

②無法測量低電導(dǎo)介質(zhì)，如有機物等；

③受內(nèi)襯影響，無法測量過高和過低溫度介質(zhì)；④易受外界電磁干擾；⑤需要根據(jù)介質(zhì)特點選擇合適的電極和勵磁方式；

⑥價格昂貴；2023/6/24速度式流量儀表之超聲波流量計原理與分類

超聲波在流動的流體中傳播時，傳播速度會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。它也是由測流速來計算出體積流量的。超聲波流量計按測量原理可分為很多種，最常用的是時差式和多普勒式；

超聲波流量計的優(yōu)點：①非接觸式，不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失,可以測量強腐蝕性介質(zhì)和非導(dǎo)電介質(zhì)的流量；②不受介質(zhì)溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響

；

③

流量范圍大（20:1）,口徑范圍寬（20mm~5m）

；

④可應(yīng)用腐蝕性流體；⑤可測量氣體、液體、蒸汽甚至雙相介質(zhì)；超聲波流量計的缺點：①超聲波流量計的溫度測量范圍不高，一般只能測量溫度低于200℃的流體；

②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、影響測量精度；

③直管段要求嚴(yán)格，為前20D,后5D。否則離散性差，測量精度低；

④測量管道因結(jié)垢，會嚴(yán)重影響測量準(zhǔn)確度，帶來顯著的測量誤差，甚至在嚴(yán)重時儀表無流量顯示；⑤安裝的不確定性，會給流量測量帶來較大誤差。⑥使用壽命短；2023/6/24容積式流量儀表原理與分類

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。

超聲波流量計的優(yōu)點：①測量精度高，是目前所有流量計中精度最高的；②流量計前不需要直管段；

③

可用于高粘度的流量測量；

④測量范圍寬；⑤直讀式儀表；超聲波流量計的缺點：①機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，只適合于中小管徑；

②被測介質(zhì)的種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)等的適用范圍不夠?qū)挘?/p>

③只適合于潔凈單相流體；

④會給系統(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2023/6/24質(zhì)量流量計之科里奧利質(zhì)量流量計原理與分類

科里奧利質(zhì)量流量計(以下簡稱CMF)是利用流體在振動管中流動時,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)量流量儀表?？评飱W利流量計的優(yōu)點：①直接測量質(zhì)量流量，精度最高；②可測流體范圍廣，可測量高粘度、液固兩相流，含微量水分的氣液兩相流以及中高壓氣體；

③

不需要直管段；

④液體粘度和密度對流量測量值的精度影響微乎其微；⑤可測雙向流量；科里奧利流量計的缺點：①零點穩(wěn)定性差；

②無法測低壓氣體；

③液體中含氣量過大會影響精度；

④對振動干擾比較敏感；⑤壓力損失大；⑥價格昂貴；2023/6/24質(zhì)量流量計之熱式氣體質(zhì)量流量計原理與分類

利用流體經(jīng)過外部加熱的管道時產(chǎn)生的溫度場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,制造的這類流量計叫熱式氣體質(zhì)量流量計（TMF）。熱式氣體質(zhì)量流量計的優(yōu)點：①壓損低，精度高；②直接測量氣體的質(zhì)量流量；

③

流量范圍廣；熱式氣體質(zhì)量流量計的缺點：①精度不及其他類型流量計，一般為3％；

②適用范圍窄，只能用于測量干燥的非爆炸性的氣體，如壓縮空氣、氮氣、氬氣及其他中性氣體；

2023/6/24明渠流量計原理與分類

與前述幾種不同,它是在非滿管狀敞開渠道測量自由表面自然流的流量儀表。

非滿管態(tài)流動的水路稱作明渠,測量明渠中水流流量的稱作明渠流量計(openchannelflowmeter)。

明渠流量計除圓形外,還有U字形、梯形、矩形等多種形狀。

明渠流量計應(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農(nóng)業(yè)灌溉用渠道。有人估計1995臺,約占流量儀表整體的1.6%,但是國內(nèi)應(yīng)用尚無估計數(shù)據(jù)。2023/6/24插入式流量計原理與分類插入式流量計不是基于原理劃分的流量計，它是根據(jù)安裝方式進(jìn)行分類的，區(qū)別于管道式安裝。、

包括插入式渦街流量計、插入式電磁流量計、插入式渦輪流量計、插入式畢托管。還有均速管本身就是一種插入式流量計。插入式流量計的優(yōu)點：①價格便宜；②體積小、重量輕，容易安裝和維修；

③

帶球閥，可以實現(xiàn)不斷流拆卸；④壓損低；⑤大口徑測量儀表易于拆卸校驗；⑥可做成便攜式；插入式的缺點：①精度低；