分門別類流量計工作原理詳解析(圖)
隨著科學技術的發展，新型的流量儀表在不斷的涌現，品種繁多，性能各異，其使用條件及技術參數也各不相同。至今為止,可供工業用的流量儀表種類達60種之多，而每種產品都有它特定的適用性,也都有它的局限性，并且沒有一種流量儀表能夠適用于任何流體、任何量程、任何流動狀態以及任何使用條件。
1.流量計產品分類
按照不同的分類標準，流量計可以分為不同的類別。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類。按測量原理分有力學原理、熱學原理、聲學原理、電學原理、光學原理、原子物理學原理等。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。總量表測量一段時間內流過管道的流量,是以短暫時間內流過的總量除以該時間的商來表示,實際上流量計通常亦備有累積流量裝置,做總量表使用,而總量表亦備有流量發訊裝置。因此,以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意義。按照目前*流行、*廣泛的分類法，流量計可以分為:容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質量流量計和插入式流量計。
2.流量計產品簡介
本節從流量計的原理、特點和應用方面簡要介紹幾種在水工業行業中應用比較廣泛的流量計。
? 電磁流量計
電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應定律。在電磁流量計中，測量管內的導電介質相當于法拉第試驗中的導電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有導電介質流過時，則會產生感應電壓（工作原理如下圖所示）。管道內部的兩個電極測量產生的感應電壓。測量管道通過不導電的內襯（橡膠，特氟隆等）實現與流體和測量電極的電磁隔離。
電磁流量計工作原理圖
市場上電磁流量計的功能差別較大，簡單的就只是測量單向流量，只輸出模擬信號帶動后位儀表；多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報警、空管和電源切斷報警、小信號切除、流量顯示和總量計算、自動核對和故障自診斷、與上位機通信和運動組態等。有些型號儀表的串行數字通信功能可選多種通信接口和專用芯片（ASIC），以連接HART協議系統、PROFTBUS、Modbus、FF現場總線等。
電磁流量計有一系列優良特性,可以解決其它流量計不易應用的問題,如臟污流、腐蝕流的測量。上世紀70、80年代電磁流量在技術上有重大突破,其應用十分廣泛。
優點:
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2
不產生流量檢測所造成的壓力損失,節能效果好2
所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響;2
流量范圍大,口徑范圍寬;2
可應用腐蝕性流體。2
缺點:
不能測量電導率很低的液體,如石油制品2
不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體2
不能用于較高溫度。2
電磁流量計應用領域廣泛,大口徑儀表較多應用于給排水工程;中小口徑常用于高要求或難測場合,如鋼鐵工業高爐風口冷卻水控制,造紙工業測量紙漿液和黑液,化學工業的強腐蝕液,有色冶金工業的礦漿;小口徑、微小口徑常用于醫藥工業、食品工業、生物化學等有衛生要求的場所。
? 超聲流量計
超聲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點,近年來它是發展迅速的一類流量計之一。
優點：
可做非接觸式測量2
為無流動阻撓測量,無壓力損失2
可測量非導電性液體,對無阻撓測量的電磁流量計是一種補充2
缺點:
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2
應用領域：
傳播時間法應用于清潔、單相液體和氣體，如工廠排放液、液化天然氣等2
氣體應用方面在高壓天然氣領域已有使用良好的經驗2
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、2
臟流程液;通常不適用于非常清潔的液體
差壓式流量計
差壓式流量計是一類應用*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,其應用量略有下降,但目前仍是*重要的一類流量計。差壓式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓,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。該流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉換和流量顯示儀表)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。二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計,差壓變送器及流量顯示儀表。它已發展為三化(系列化、通用化及標準化)程度很高的、種類規格龐雜的一大類儀表,它既可測量流量參數,也可測量其它參數(如壓力、物位、密度等)。
優點:
應用*多的孔板式流量計結構牢固,性能穩定可靠,使用壽命長2
應用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬2
檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產,便于規模經濟生產2
缺點:
測量精度普遍偏低2
范圍度窄,一般僅3:1－4:12
現場安裝條件要求高2
壓損大(指孔板、噴嘴等)2
差壓式流量計應用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態方面: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。它在各工業部門的用量約占流量計全部用量的1/4－1/3。
? 渦輪流量計
渦輪流量計,是速度式流量計中的主要種類,它采用多葉片的轉子(渦輪)感受流體平均流
速,從而且推導出流量或總量。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。
優點:
高精度,在所有流量計中,屬于***的流量計2
重復性好2
無零點漂移,抗干擾能力好2
范圍度寬2
結構緊湊2
缺點:
不能長期保持校準特性2
流體物性對流量特性有較大影響。2
渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應用:石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體。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。
