流量計種類及流量計工作原理

 流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。      總量表測量一段時間內(nèi)流過管道的流量,是以短暫時間內(nèi)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(fā)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。      按照目前zui流行、zui廣泛的分類法,即分為: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(zhì)量流量計和插入式流量計、探針式流量計，來分別闡述各種流量計的原理、特點、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)展情況。  差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(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(fā)展為三化(系列化、通用化及標準化)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。     檢測件又可按其標準化程度分為二大類:標準的和非標準的。     所謂標準檢測件是只要按照標準文件設(shè)計、制造、安裝和使用,無須經(jīng)實流標定即可確定其流量值和估算測量誤差。     非標準檢測件是成熟程度較差的,尚未列入標準中的檢測件。    差壓式流量計是一類應(yīng)用zui廣泛的流量計,在各類流量儀表中其使用量占居*。近年來,由于各種新型流量計的問世,它的使用量百分數(shù)逐漸下降,但目前仍是zui重要的一類流量計。    優(yōu)點:     (1)應(yīng)用zui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;    (2)應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬;     (3)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)濟生產(chǎn)。    缺點:     (1)測量精度普遍偏低;    (2)范圍度窄,一般僅3:1~4:1;    (3)現(xiàn)場安裝條件要求高;    (4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。     注：一種新型產(chǎn)品：引進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，*壓力損失1/3。壓力恢復(fù)快2倍，zui小直管段可以小至1.5D，安裝和使用方便，大大減少流體運行的能力消耗。   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。 [編輯本段]3.2 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zui寬廣的一類流量計,特別在小、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:     (1)玻璃錐管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,缺點是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風險;     (2)適用于小管徑和低流速;  (3)壓力損失較低。 [編輯本段]3.3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zui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。    優(yōu)點:     (1)計量精度高;     (2)安裝管道條件對計量精度沒有影響;    (3)可用于高粘度液體的測量;    (4)范圍度寬;     (5)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:     (1)結(jié)果復(fù)雜,體積龐大;     (2)被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大;    (3)不適用于高、低溫場合;     (4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體;    (5)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zui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]3.4 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,從而且推導(dǎo)出流量或總量的儀表。     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*的產(chǎn)品,作為類型流量計之一,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:     (1)高精度,在所有流量計中,屬于zui的流量計;    (2)重復(fù)性好;     (3)元零點漂移,抗干擾能力好;    (4)范圍度寬;