流量計類型及原理

流量計類型及原理




　　 一、按測量（liàng）原理分類




　　 (1)力學原理：屬（shǔ）於此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉子式（shì）；利用動量定理的衝量式（shì）、可動管式；利用牛（niú）頓第二定律的（de）直接質量式；利用流體動量原理的靶式（shì）；利用角動量定理的渦輪式；利用流（liú）體振蕩原理的旋渦式、渦街（jiē）式；利用總靜壓力（lì）差的（de）皮托管（guǎn）式以及容積式和（hé）堰、槽式等等。




　　 (2)電學原理：用於此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應變（biàn）電（diàn）阻式等。




　　(3)聲（shēng）學原理：利用聲學原理進（jìn）行流量測量的有超（chāo）聲波（bō）式（shì）.聲學式(衝擊波式)等。




　　 (4)熱學原理：利用熱學原理測量流（liú）量的有熱（rè）量式、直接量熱式、間（jiān）接量熱式等。




　　 (5)光學原理：激光式、光電式等是屬於此類原（yuán）理的儀表。




　　 (6)原於物理原理：核磁共振式、核幅射式等是屬於（yú）此類原理的儀（yí）表（biǎo）.




　　 (7)其它原（yuán）理：有標（biāo）記原理(示蹤原（yuán）理、核磁共振原理)、相關原（yuán）理等（děng）。




　　二、按流量計（jì）結（jié）構原理分類




　　 按當前流量計產品的實際情況，根據流量計的結構原理，大致上可歸納為以下幾種類型：




　　 1.容積式流量計




　　 容積（jī）式流量計相當於一個標（biāo）準容積的容器，它接連（lián）不斷地對流動介（jiè）質進行度量。流量越大，度量的次數越多（duō），輸出的頻率越高。容積式流量計的原理比（bǐ）較簡單，適（shì）於測量高粘度、低（dī）雷諾數（shù）的流體。根據回轉體形狀不同（tóng），目前生產（chǎn）的（de）產品分：適於測量液體流量的橢圓（yuán）齒輪流量計、腰輪流量計(羅茨流（liú）量（liàng）計（jì）)、旋轉（zhuǎn）活塞和刮（guā）板式流量計；適於測（cè）量氣體流（liú）量的伺服式容積（jī）流量（liàng）計、皮膜式和轉簡流量（liàng）計等.




　　 2.葉輪式（shì）流量計




　　 葉輪式（shì）流（liú）量計的工作（zuò）原理是將葉輪置於（yú）被測流體中，受流（liú）體流動的衝擊而旋轉，以葉輪旋轉的快慢來反映流量的大小。典型的葉輪式（shì）流量計是水表（biǎo）和渦輪流量計（jì），其結構可以是機械傳動輸出式（shì）或電脈（mò）衝輸出式。一般機械式傳動輸出的水表準確度較低，誤差約±2%，但結構簡單，造價低，國內已批量生產，並標（biāo）準化、通用化和係列化。電脈衝信號輸出（chū）的渦輪流量計的準確度較高，一般（bān）誤（wù）差（chà）為±0.2%一0.5%。




　　 3.差壓式流量計(變壓降式流量計)




　　差壓式流量計由一次裝置（zhì）和二次裝置組成.一次裝（zhuāng）置稱流量測量元件（jiàn），它安裝（zhuāng）在被（bèi）測流體的管道中，產生（shēng）與流量(流速)成比例的壓力差，供二次裝置進行流（liú）量顯示。二次裝置稱（chēng）顯示儀（yí）表。它接收（shōu）測量元件產生的差壓（yā）信號，並（bìng）將其轉換為相應的流量進（jìn）行顯示（shì）.差（chà）壓流量計的（de）一次裝置常為節流裝置（zhì）或動壓測定裝置(皮托管、均速管等)。二（èr）次裝置（zhì）為各種機械式、電子式、組合式差（chà）壓計配以流（liú）量（liàng）顯示儀表（biǎo）.差壓計的差（chà）壓敏（mǐn）感元件多為彈性元件。由於差壓和流量呈平（píng）方根關係，故流量顯示儀表（biǎo）都配有開平（píng）方裝置，以使流量刻度線（xiàn）性化。多數儀表還設有流量積（jī）算（suàn）裝置，以顯示累積流量，以便經濟核算。這種利（lì）用（yòng）差壓測（cè）量流量（liàng）的方法曆史悠久，比較成熟，世界各國一般都用在（zài）比較重要的場合，約占各種流量測量方式的70%。發電廠（chǎng）主蒸汽、給水、凝（níng）結水等的流量測量都采用這種表計。目前（qián）生產的產品分：孔板流量計、楔形流量計、文丘裏管流量計（jì）、平均皮托管（guǎn）




　　 4.變麵積式流量（liàng）計(等壓（yā）降（jiàng）式（shì）流（liú）量（liàng）計)




　　 放在上大下小的錐形流道中的（de）浮子受到（dào）自下而上流動的流體的作（zuò）用力而移動。當此作用力與浮子的“顯示重量（liàng）”(浮子本身的重量減（jiǎn）去它所受流體的浮力)相平衡時，俘子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。由於流量計的通流截麵積隨浮子（zǐ）高度不同而（ér）異，而浮子穩（wěn）定不動（dòng）時上下部分的壓力差相等，因（yīn）此該型流量計稱變（biàn）麵積式流量計或等壓降式流量計。該式流量計的典型儀表是轉子(浮子)流（liú）量計。




　　 5.動量式流量計




　　 利用測量流體的動量（liàng）來反映流量大小（xiǎo）的流量計稱動量式流（liú）量（liàng）計.由於流動流體的動量P與流體的密度及流速（sù）v的平方成正比，即p v2，當通流截麵確定時，v與容積流量Q成正（zhèng）比，故（gù）p Q2。設比例係數為A，則Q＝A因此，測（cè）得P，即可（kě）反映流量Q.這種型式的流（liú）量計，大（dà）多利用檢測元件把動（dòng）量轉換為（wéi）壓力、位移或力等，然後測量流量。這種流量計的（de）典型儀表是（shì）靶式和轉動（dòng）翼板式流量計。




　　 6.衝量式流量計




　　 利用衝量定理測量流（liú）量的流量計稱衝量（liàng）式流量（liàng）計（jì），多用於測量顆粒狀固體介質的（de）流量，還用來測泥漿、結晶型液體和（hé）研磨料等的流量。流量測量範圍從每小時幾公斤到近萬噸。典型的儀表是水平分力式衝量流量計，其測量（liàng）原理是當被測介質從一（yī）定高度h自由下落到有傾斜角的檢測板上產生一個衝力，衝力的水平分力馬質量流量成正比，故（gù）測量這個水平（píng）分力即可反映質量流量（liàng）的大小。按信號(九)的檢測方式，該型流量計分位移檢測型和直（zhí）接測（cè）力型。




　　 7.電磁流量計




　　 電磁流量計是應用導電體（tǐ）在磁場中運動產（chǎn）生感應電動勢，而感應電動（dòng）勢（shì）又和流量大（dà）小成正比，通過測電動勢來反映管道流量的原理而（ér）製成的（de）。其測量精度（dù）和靈敏度都較高。工業上多（duō）用以測量水、礦漿等介質的流（liú）量。可測（cè）最大（dà）管（guǎn）徑達2m，而且壓損極小。但導電率低的介質，如氣體、蒸汽等則不能應用。




　　 電磁流量計造價較高，且信號易受外磁場幹（gàn）擾，影響了在工業管流測量中的廣（guǎng）泛應用（yòng）。為此，產品在不斷改進更新，向微機化發展.




　　 8.超聲波流量計




　　超聲波流量計是基於超聲波在流（liú）動介（jiè）質中傳播的速度（dù）等於被測介質的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原（yuán）理而設計的。它也是由（yóu）測流速來反映（yìng）流量大（dà）小的。超聲波流量計雖然在（zài）70年代才出現，但由於它可以製成非接觸型式，並可與超聲波水位計聯動進行（háng）開口流量（liàng）測（cè）量（liàng），對流體又（yòu）不產生擾動和阻力，所以很受歡迎，是一種很有發展（zhǎn）前途（tú）的（de）流量計。




　　 超聲（shēng）波流（liú）量計（jì）的分類：1多譜勒式超聲波流（liú）量（liàng）計：換能器1發（fā）射頻率為f1的超聲波（bō）信號，經過管道內液體中的懸浮顆粒（lì）或氣泡（pào）後，頻率發生偏（piān）移，以f2的頻率反射到換（huàn）能器（qì）2，這就是多譜勒將就，f2與f1之差即（jí）為多譜勒頻差fd。設流體流速為v，超聲波聲速為c，多譜勒頻移fd正比於流體流速v。當管道條件、換能器安裝位置、發射（shè）頻率、聲速確定以後，c、f1、θ即為常數，流體流（liú）速和多譜勒頻移成正比，通過測量頻移就可得到流體（tǐ）流速，進而（ér）求得流體流量。2時差式超聲波流量計：時差式超聲波流量計（jì）是利用聲波（bō）在流（liú）體中（zhōng）順（shùn）流傳播（bō）和逆流傳播的時間差與流體流速成正比這一原理來測量流體流量的。




　　 9.流體振蕩式流量計




　　 流體振蕩式（shì）流量計是利用流體（tǐ）在特定流道條件下流動時將產生振蕩，且振蕩的頻率與流速成比例這一原理設計的.當通（tōng）流截麵一定時，流速與導容積流量成正比。因此，測量振蕩（dàng）頻率即可測得流量（liàng）.這種流量計是70年代開發和發展（zhǎn）起來的.由於它兼有無轉動部件和脈衝數（shù）字輸出的優點（diǎn），很有發展前途。目前典型的產（chǎn）品有渦街（jiē）流量計、旋進旋渦流量計。




　　 10.質量流量計（jì）




　　 由（yóu）於流體的容積受溫度（dù）、壓力等參數的影響，用容（róng）積流量表示流量大小時需給出介質（zhì）的參數。在介質參數不（bú）斷變化的情況下，往往難以達到這一要求，而造成儀表顯示值失真。因此，質量流（liú）量計就得到廣泛的應用（yòng）和重視。質量流量計分直接式和間接（jiē）式兩種（zhǒng）。直接（jiē）式質量流量計利用與質量流量直接（jiē）有關的原理進行測量，目前常（cháng）用的有量（liàng）熱（rè）式、角（jiǎo）動量式、振動（dòng）陀螺式、馬格努斯效應式和科裏奧利（lì）力式等質量（liàng）流量計。間接式質量流量計是用密度（dù）計與容積流量直接相乘求得（dé）質量流量的。




　　 還有適用於（yú）明渠測流的各種堰式流量計、槽（cáo）式（shì）流量（liàng）計；適（shì）於大口徑測流的插入（rù）式流量計；測量層流流量的（de）層流流量計；適於二相流測（cè）量的（de）相關法流量計；以（yǐ）及激光法、核磁（cí）共（gòng）振法流量計（jì）和多種示蹤法、稀釋法測流等。