這十一種類型流量計，儀表人都得掌握！

上海自動化儀表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。按照目前流行、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。

差壓式流量計

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工作原理

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。

　　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位置。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,但目前仍是重要的一類流量計。

2產(chǎn)品特點與不足優(yōu)點:

(1)應用最、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)。

3應用情況

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(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。

浮子流量計

1工作原理

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用范圍寬廣的一類流量計,特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。

2產(chǎn)品特點

(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。

容積式流量計

1工作原理

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。

2產(chǎn)品特點與不足

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。

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應用情況

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大的流量計,常應用于昂貴介質(zhì)(油品、天然氣等)的總量測量。

渦輪流量計

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工作原理

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、質(zhì)量流量計稱為流量計中三類重復性、精度的產(chǎn)品,作為十大類型流量計之一。

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產(chǎn)品特點

優(yōu)點:

(1)高精度,在所有流量計中,屬于精確的流量計;

(2)重復性好;

(3)元零點漂移,抗干擾能力好;

(4)范圍度寬;

(5)結(jié)構(gòu)緊湊。

缺點:

(1)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。

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應用情況

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、天然氣和低溫流體統(tǒng)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。

電磁流量計

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工作原理

電磁流量計是根據(jù)法拉弟電磁感應定律制成的一種測量導電性液體的儀表。 電磁流量計有一系列優(yōu)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。

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產(chǎn)品特點與不足

優(yōu)點:

(1)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(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、壓力和電導率變化的明顯影響;

(4)流量范圍大,口徑范圍寬;

(5)可應用腐蝕性流體。

缺點:

(1)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;

(3)不能用于較高溫度。

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應用情況

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(yè)高爐風口冷卻水控制,造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液,化學工業(yè)的強腐蝕液,有色冶金工業(yè)的礦漿;小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學等有衛(wèi)生要求的場所。

渦街流量計

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工作原理

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)則地交錯排列的游渦的儀表。渦街流量計按頻率檢出方式可分為:應力式、應變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。

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產(chǎn)品特點與不足

優(yōu)點:

(1)結(jié)構(gòu)簡單牢固;

(2)適用流體種類多;

(3)精度較高;

(4)范圍度寬;

(5)壓損小。

缺點:

(1)不適用于低雷諾數(shù)測量;

(2)需較長直管段;

(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計相比);

(4)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應用經(jīng)驗。

超聲波流量計

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工作原理

超聲波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(jù)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(yōu)點。

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產(chǎn)品特點與不足

優(yōu)點:

(1)可做非接觸式測量;

(2)為無流動阻撓測量,無壓力損失;

(3)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。

缺點:

(1)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。

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應用情況

(1)傳播時間法應用于清潔、單相液體和氣體。典型應用有工廠排放液、:怪液、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(jīng)驗;

(3)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、臟流程液;通常不適用于非常清潔的液體。

科里奧利質(zhì)量流量計

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工作原理

科里奧利質(zhì)量流量計該流量計是一種直接測量流體質(zhì)量流量的新穎儀表，以結(jié)構(gòu)主體采用兩根并排的U形管，讓兩根管的回彎部分相向微微振動起來，則兩側(cè)的直管會跟著振動，即它們會同時靠攏或同時張開，即兩根管的振動是同步的，對稱的。如果在管子同步振動的同時，將流體導入管內(nèi)，使之沿管內(nèi)向前流動，則管子將強迫流體與之一起上下振動。

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產(chǎn)品特點與不足

優(yōu)點

科里奧利質(zhì)量流量計直接測量質(zhì)量流量，有很高的測量準確度。

可測量流體范圍廣泛，包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。

測量管的振動幅小，可視作非活動件，測量管路內(nèi)無阻礙件和活動件。

對應對迎流流速分布不敏感，因而無上下游直管段要求。

測量值對流體粘度不敏感，流體密度變化對測量值得值的影響微小。

可做多參數(shù)測量，如同期測量密度，并由此派生出測量溶液中溶質(zhì)所含的濃度。

缺點

科里奧利質(zhì)量流量計零點不穩(wěn)定形成零點漂移，影響其準確度的進一步提高，使得許多型號儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點不穩(wěn)定度量兩部分。

科里奧利質(zhì)量流量計不能用于測量低介質(zhì)和低壓氣體；液體中含氣量超過某一限制（按型號而異）會顯著著影響測量值。

科里奧利質(zhì)量流量計對外界振動干擾較為敏感，為防止管道振動影響，大部分型號科里奧利質(zhì)量流量計的流量傳感器安裝固定要求較高。

不能用于較大管徑，目前尚局限于150（200）mm以下。

測量管內(nèi)壁磨損腐蝕或沉積結(jié)垢會影響測量準確度，尤其對薄壁管測量管的科里奧利質(zhì)量流量計更為顯著。

壓力損失較大，與容積式儀表相當，有些型號科里奧利質(zhì)量流量計甚至比容積式儀表大100%。

大部分型號科里奧利質(zhì)量流量計重量和體積較大。

價格昂貴。國外價格5000 ～10000美元一套，約為同口徑電磁流量計的2 ～5倍；國內(nèi)價格約為電磁流量計的2～ 8倍。

熱式質(zhì)量流量計

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工作原理

熱式流量計傳感器包含兩個傳感元件，一個速度傳感器和一個溫度傳感器。它們自動地補償和校正氣體溫度變化。儀表的電加熱部分將速度傳感器加熱到高于工況溫度的某一個定值，使速度傳感器和測量工況溫度的傳感器之間形成恒定溫差。當保持溫差不變時，電加熱消耗的能量，也可以說熱消散值，與流過氣體的質(zhì)量流量成正比。

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產(chǎn)品特點與不足

特點：

可靠性高

重復性好

測量精度高

壓損小

無活動部件

量程比寬

響應速度快

無須溫壓補償

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應用情況

熱式氣體質(zhì)量流量計是用于測量和控制氣體質(zhì)量流量的新型儀表?？捎糜谑?、化工、鋼鐵、冶金、電力、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等工業(yè)部門的空氣、烴類氣體、可燃性氣體、煙道氣體的監(jiān)測。

工業(yè)管道中氣體質(zhì)量流量測

煙囪排出的煙氣流速測量

煅燒爐煙道氣流量測量

燃氣過程中空氣流量測量

壓縮空氣流量測量

半道體芯片制造過程中氣體流量測量

污水處理中氣體流量測量

加熱通風和空調(diào)系統(tǒng)中的氣體流量測量

熔劑回收系統(tǒng)氣體流量測量

燃燒鍋爐中燃燒氣體流量測量

天然氣、火炬氣、氫氣等氣體流量測量

啤酒生產(chǎn)過程中二氧化碳氣體流量測量

水泥、卷煙、玻璃廠生產(chǎn)過程中氣體質(zhì)量流量測量

明渠流量計

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工作原理

明渠流量計的工作原理是利用明渠技術(shù)，通過測量流體液位高度，再經(jīng)過儀器內(nèi)部的微處理器運算得到流量。由于是非接觸測量，明渠流量計能在較惡劣的環(huán)境中應用。明渠流量計在微機控制下，發(fā)射和接受明渠，根據(jù)傳輸時間計算出明渠流量計距被測液面的距離，從而得到液位高度,由于該液位與流量之間有一定的比例關系，因此可根據(jù)計算公式終得到液體流量Q。

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產(chǎn)品特點與不足

測量范圍大，流量測量不受支流面回水的影響。

測量時不受水中漂浮物泥沙、氣泡和水位大幅度變化的影響流量傳感器對水流產(chǎn)生阻力結(jié)構(gòu)簡單、體積小、安裝方便。

標準渠道不需要改造可直接安裝，安裝施工費用低。

儀表顯示輸出功能齊全，可顯示水位、流速、流量、累計流量等測量數(shù)據(jù)，并具有RS-485通訊接口。

具有水位、泥位、流速超限報警功能。

具有數(shù)據(jù)保存功能，可在長期停電的情況下保存設置參數(shù)和流量值。

金屬轉(zhuǎn)子流量計

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工作原理

轉(zhuǎn)子流量計由兩個部件組成，轉(zhuǎn)子流量計一件是從下向上逐漸擴大的錐形管；轉(zhuǎn)子流量計另一件是置于錐形管中且可以沿管的線上下自由移動的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子流量計當測量流體的流量時，被測流體從錐形管下端流入，流體的流動沖擊著轉(zhuǎn)子，并對它產(chǎn)生一個作用力（這個力的大小隨流量大小而變化）；當流量足夠大時，所產(chǎn)生的作用力將轉(zhuǎn)子托起，并使之升高。同時，被測流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管壁間的環(huán)形斷面，這時作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個:流體對轉(zhuǎn)子的動壓力、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力和轉(zhuǎn)子自身的重力。 流量計垂直安裝時，轉(zhuǎn)子與錐管管軸會相重合，作用在轉(zhuǎn)子上的三個力都沿平行于管軸的方向。當這三個力達到平衡時，轉(zhuǎn)子就平穩(wěn)地浮在錐管內(nèi)某一位置上。對于給定的轉(zhuǎn)子流量計，轉(zhuǎn)子大小和形狀己經(jīng)確定，因此它在流體中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流體對浮子的動壓力是隨來流流速的大小而變化的。因此當來流流速變大或變小時，轉(zhuǎn)子將作向上或向下的移動，相應位置的流動截面積也發(fā)生變化，直到流速變成平衡時對應的速度，轉(zhuǎn)子就在新的位置上穩(wěn)定。對于一臺給定的轉(zhuǎn)子流量計，轉(zhuǎn)子在錐管中的位置與流體流經(jīng)錐管的流量的大小成一一對應關系。

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產(chǎn)品特點

上海自動化儀表轉(zhuǎn)子流量計是工業(yè)上和實驗室常用的一種流量計。它具有結(jié)構(gòu)簡單、直觀、壓力損失小、維修方便等特點。轉(zhuǎn)子流量計適用于測量通過管道直 徑D<150mm的小流量，也可以測量腐蝕性介質(zhì)的流量。使用時流量計須安裝在垂直走向的管段上，流體介質(zhì)自下而上地通過轉(zhuǎn)子流量計。