已出现的常用流量计种类和应用以及各自的优缺点介绍

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摘要：    在化工生产中，经常需要侧量生产过程中各种介质的流量.以便为生产操作和管理、控制提供依据。同时，为了进行经济核算，也需要知道在一段时间内流过的介质总量。所以.流且测量是化工生产过程中的重要环节之一。.随着工业生产的发展，取流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异.为了适应各种用途。各种类型的流量计相继问世i目前己投入使用的流量计已超过100种州。从不同的角度出发，流量计有不同的分类方法。

常用的分类方法有两种J一是按流量计采用的测量原理进行归纳分类:二是按流量计的结构原理进行分类。

书上的一种分类法

    I.速度式流量计
    速度式流量计根据流体力学原理进行流t侧且，即以流体在管道内的流速为侧量依据来计算流量。常用仪表有差压式流量计、转子流量计、靶式流量计、电磁流量计、涡轮流量计等。
    2.容积式流量计
    容积式流量计以单位时间内排出流体的固定容积的数目为测量依据来计算流最。常用仪表有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、活塞式流最计等。
    3.质量式流量计
    质量式流量计以流体流过的质量为侧A依据，一般分为直接式和间接式两种。直接式可直接侧量质量流量，如热力式、科氏力式、动量式、差压式等;而间接式是用密度与体积流量经过运算求得质量流趁的.如温度压力补偿式、密度补偿式等。质量式流量计的被测流量数值不受流休的温度、压力、枯度等变化的影响，是一种发展中的流量测量仪表。

网上的一种分类法：按测量原理分类

(1)力学原理:属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式;利用动量定理的冲量式、可动管式;利用牛顿第二定律的直接质量式;利用流体动量原理的靶式;利用角动量定理的涡轮式;利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式;利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。

(2)热学原理:利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。
(3)光学原理:激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。
(4)原于物理原理:核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表.
(5)电学原理:用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。
(6)声学原理:利用声学原理进行流量测量的有超声波式.声学式(冲击波式)等。
(7)其它原理:有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。

1、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。
浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围最宽广的一类流量计,特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。
         80年代中期,日本、西欧、美国的销售金额占流量仪表的15%~20%。中国产量1990年估计在12~14万台,其中95%以上为玻璃锥管浮子流量计。
特点:
(1)玻璃锥管浮子流量计结构简单,使用方便,缺点是耐压力低,有玻璃管易碎的较大风险;
(2)适用于小管径和低流速;
(3)压力损失较低。

2.容积式流量计
    容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。根据回转体形状不同，目前生产的产品分:适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计;适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等.

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。
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。

3.叶轮式流量计
    叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约士2%，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为士0. 2%-0. 5%.

4、差压式流量计

差压式流量计又称节流式流量计.是目前化工生产中侧量流量最成熟、最常用的一种侧量仪表.它是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差来实现流量测量.差压式流量计一般由能将被测流量转换成压差信号的节流装置、能将此压差转换成对应的流量值的差压计以及能将所测流量显示出来的显示仪表三部分组成。
(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,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;
(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。
注：一种新型产品：引进美国航天航空局而开发的平衡流量计，这种流量计的测量精度是传统节流装置的5-10倍，永久压力损失1/3。压力恢复快2倍，最小直管段可以小至1.5D，安装和使用方便，大大减少流体运行的能力消耗。
应用概况: 差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用,如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面:从几mm到几m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的1/4~1/3。

4.变面积式流量计(等压降式流量计)
    放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子O7"显示重量气浮子本身的重量减去它所受流体的浮力)相平衡时，俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等，因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子〔浮子〕流量计。
5.动量式流量计
    利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计.由于流动流体的动量p与流体的密度及流速v的平方成正比，即p  V2，当通流截面确定时，v与容积流量Q成正比，故p  Q2。设比例系数为A，则Q=A因此，测得P，即可反映流量Q.这种型式的流量计，大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等，然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。

6涡轮流量计

　　 涡轮流量计,是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而且推导出流量或总量的仪表。
     一般它由传感器和显示仪两部分组成,也可做成整体式。
    涡轮流量计和容积式流量计、科里奥利质量流量计称为流量计中三类重复性、精度最佳的产品,作为十大类型流量计之一,其产品已发展为多品种、多系列批量生产的规模。
优点:
(1)高精度,在所有流量计中,属于最精确的流量计;
(2)重复性好;
(3)元零点漂移,抗干扰能力好;
(4)范围度宽;
(5)结构紧凑。
应用概况: 
     涡轮流量计在以下一些测量对象获得广泛应用:石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体统在欧洲和美国,涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的天然计量仪表,仅荷兰在天然气管线上就采用了2600多台各种尺寸,压力从0.8~6.5MPa的气体涡轮流量计,它们已成为优良的天然气计量仪表。

7电磁流量计

　　 电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。 电磁流量计有一系列优良特性,可以解决其它流量计不易应用的问题,如脏污流、腐蚀流的测量。70、80年代电磁流量在技术上有重大突破,使它成为应用广泛的一类流量计,在流量仪表中其使用量百分数不断上升。
优点:
(1)测量通道是段光滑直管,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等;
(2)不产生流量检测所造成的压力损失,节能效果好;
(3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响;
(4)流量范围大,口径范围宽;
(5)可应用腐蚀性流体。

8.超声波流量计
  超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在70年代才出现，但由于它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力，所以很受欢迎，是一种很有发展前途的流量计。
      超声波流量计按测量原理分可分为时差式和多普勒式
   利用时差式原理制造的时差式超声流量计近年来得到广泛的关注和使用，是目前企事业使用最多的一种超声波流量计。
    利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计多用于测量介质有一定的悬浮颗粒或气泡介质，使用有一定的局限性，但却解决了时差式超声波流量计只能测量单一清澈流体的问题，也被认为是非接触测量双相流的理想仪表。
9流体振荡式流量计
  {流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡，且振荡的频率与流速成比例这一原理设计
的.当通流截面一定时，流速与导容积流量成正比。因此，测量振荡频率即可测得流量.这种流量计是70年代开发和
发展起来的.由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点，掩良有发展前途。目前典型的产品有涡街流量计、旋进旋
涡流量计。
10.质量流量计
    由于流体的容积受温度、压力等参数的影响，用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下，往往难以达到这一要求，而造成仪表显示值失真。因此，质量流量计就得到广泛的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量，目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。
    在现代工业生产中，流动工质的温度、压力等运行参数不断提高，在高温高压的情况下，由于材质和结构等方面的原因，直接式质量流量计的应用遇到困难，而间接式质量流量计由于密度计受湿度和压力适用范围的限制，往往也不好实际应用。因此，在工业生产中广泛采用的是温度压力补偿式质量流量计。可把它看作一种间接式质量流量计，不是配用密度计，而是利用温度、压力与密度间的关系，用温度、压力信号经函数运算为密度信号，与容积流量相乘而得到质量流量.目前温度、压力补偿式质量流量计虽己实用化，但当被测介质参数变化范围很大或很迅速时，正确地补偿将很困难或不可能，因此进一步研究在实际生产中适用的质量流量计和密度计还是一个课题。
11、涡街流量计

　　 涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体,流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交错排列的游涡的仪表。
涡街流量计按频率检出方式可分为:应力式、应变式、电容式、热敏式、振动体式、光电式及超声式等。
     涡街流量计是属于最年轻的一类流量计,但其发展迅速,目前已成为通用的一类流量计。
优点:
(1)结构简单牢固;
(2)适用流体种类多;
(3)精度较高;
(4)范围度宽;
(5)压损小。
缺点:
(1)不适用于低雷诺数测量;
(2)需较长直管段;
(3)仪表系数较低(与涡轮流量计相比);
(4)仪表在脉动流、多相流中尚缺乏应用经验。

12、明渠流量计

　　 与前述几种不同,它是在非满管状敞开渠道测量自由表面自然流的流量仪表。 非满管态流动的水路称作明渠,测量明渠中水流流量的称作明渠流量计(open channel flowmeter)。
      明渠流量计除圆形外,还有U字形、梯形、矩形等多种形状。 
      明渠流量计应用场所有城市供水引水渠;火电厂引水和排水渠、污水治理流入和排放渠;工矿企业水排放以及水利工程和业灌溉用渠道。有人估计1995台,约占流量仪表整体的1.6%,但是国内应用尚无估计数据
13、智能威力巴流量计
适用于气体、液体和蒸汽的高精度流量测量。威力巴流量计是一种差压式、速率平均式流量传感器，通过传感器在流体中所产生的差压进行流量测量。威力巴反映流体真实的流速，其精度达到± 1.0%，重复性达± 0.1%。威力巴的突出优点是：输出一个非常稳定、无脉动的差压信号

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