流量計類型及原理




　　 一、按測量原理分類




　　 (1)力學原理：屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉子式；利用動量定理的沖量式、可動管式；利用牛頓第二定律的直接質量式；利用流體動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪式；利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式；利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。




　　 (2)電學原理：用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應變電阻式等。




　　(3)聲學原理：利用聲學原理進行流量測量的有超聲波式.聲學式(沖擊波式)等。




　　 (4)熱學原理：利用熱學原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。




　　 (5)光學原理：激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。




　　 (6)原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是屬于此類原理的儀表.




　　 (7)其它原理：有標記原理(示蹤原理、核磁共振原理)、相關原理等。




　　二、按流量計結構原理分類




　　 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




　　 容積式流量計相當于一個標準容積的容器，它接連不斷地對流動介質進行度量。流量越大，度量的次數越多，輸出的頻率越高。容積式流量計的原理比較簡單，適于測量高粘度、低雷諾數的流體。根據回轉體形狀不同，目前生產的產品分：適于測量液體流量的橢圓齒輪流量計、腰輪流量計(羅茨流量計)、旋轉活塞和刮板式流量計；適于測量氣體流量的伺服式容積流量計、皮膜式和轉簡流量計等.




　　 2.葉輪式流量計




　　 葉輪式流量計的工作原理是將葉輪置于被測流體中，受流體流動的沖擊而旋轉，以葉輪旋轉的快慢來反映流量的大小。典型的葉輪式流量計是水表和渦輪流量計，其結構可以是機械傳動輸出式或電脈沖輸出式。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，并標準化、通用化和系列化。電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準確度較高，一般誤差為±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和二次裝置組成.一次裝置稱流量測量元件，它安裝在被測流體的管道中，產生與流量(流速)成比例的壓力差，供二次裝置進行流量顯示。二次裝置稱顯示儀表。它接收測量元件產生的差壓信號，并將其轉換為相應的流量進行顯示.差壓流量計的一次裝置常為節流裝置或動壓測定裝置(皮托管、均速管等)。二次裝置為各種機械式、電子式、組合式差壓計配以流量顯示儀表.差壓計的差壓敏感元件多為彈性元件。由于差壓和流量呈平方根關系，故流量顯示儀表都配有開平方裝置，以使流量刻度線性化。多數儀表還設有流量積算裝置，以顯示累積流量，以便經濟核算。這種利用差壓測量流量的方法歷史悠久，比較成熟，世界各國一般都用在比較重要的場合，約占各種流量測量方式的70%。發電廠主蒸汽、給水、凝結水等的流量測量都采用這種表計。目前生產的產品分：孔板流量計、楔形流量計、文丘里管流量計、平均皮托管




　　 4.變面積式流量計(等壓降式流量計)




　　 放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動的流體的作用力而移動。當此作用力與浮子的“顯示重量”(浮子本身的重量減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。由于流量計的通流截面積隨浮子高度不同而異，而浮子穩定不動時上下部分的壓力差相等，因此該型流量計稱變面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)流量計。




　　 5.動量式流量計




　　 利用測量流體的動量來反映流量大小的流量計稱動量式流量計.由于流動流體的動量P與流體的密度及流速v的平方成正比，即p v2，當通流截面確定時，v與容積流量Q成正比，故p Q2。設比例系數為A，則Q＝A因此，測得P，即可反映流量Q.這種型式的流量計，大多利用檢測元件把動量轉換為壓力、位移或力等，然后測量流量。這種流量計的典型儀表是靶式和轉動翼板式流量計。




　　 6.沖量式流量計




　　 利用沖量定理測量流量的流量計稱沖量式流量計，多用于測量顆粒狀固體介質的流量，還用來測泥漿、結晶型液體和研磨料等的流量。流量測量范圍從每小時幾公斤到近萬噸。典型的儀表是水平分力式沖量流量計，其測量原理是當被測介質從一定高度h自由下落到有傾斜角的檢測板上產生一個沖力，沖力的水平分力馬質量流量成正比，故測量這個水平分力即可反映質量流量的大小。按信號(九)的檢測方式，該型流量計分位移檢測型和直接測力型。




　　 7.電磁流量計




　　 電磁流量計是應用導電體在磁場中運動產生感應電動勢，而感應電動勢又和流量大小成正比，通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業上多用以測量水、礦漿等介質的流量。可測最大管徑達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，且信號易受外磁場干擾，影響了在工業管流測量中的廣泛應用。為此，產品在不斷改進更新，向微機化發展.




　　 8.超聲波流量計




　　超聲波流量計是基于超聲波在流動介質中傳播的速度等于被測介質的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設計的。它也是由測流速來反映流量大小的。超聲波流量計雖然在70年代才出現，但由于它可以制成非接觸型式，并可與超聲波水位計聯動進行開口流量測量，對流體又不產生擾動和阻力，所以很受歡迎，是一種很有發展前途的流量計。




　　 超聲波流量計的分類：1多譜勒式超聲波流量計：換能器1發射頻率為f1的超聲波信號，經過管道內液體中的懸浮顆粒或氣泡后，頻率發生偏移，以f2的頻率反射到換能器2，這就是多譜勒將就，f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。設流體流速為v，超聲波聲速為c，多譜勒頻移fd正比于流體流速v。當管道條件、換能器安裝位置、發射頻率、聲速確定以后，c、f1、θ即為常數，流體流速和多譜勒頻移成正比，通過測量頻移就可得到流體流速，進而求得流體流量。2時差式超聲波流量計：時差式超聲波流量計是利用聲波在流體中順流傳播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




　　 流體振蕩式流量計是利用流體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.當通流截面一定時，流速與導容積流量成正比。因此，測量振蕩頻率即可測得流量.這種流量計是70年代開發和發展起來的.由于它兼有無轉動部件和脈沖數字輸出的優點，很有發展前途。目前典型的產品有渦街流量計、旋進旋渦流量計。




　　 10.質量流量計




　　 由于流體的容積受溫度、壓力等參數的影響，用容積流量表示流量大小時需給出介質的參數。在介質參數不斷變化的情況下，往往難以達到這一要求，而造成儀表顯示值失真。因此，質量流量計就得到廣泛的應用和重視。質量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質量流量計利用與質量流量直接有關的原理進行測量，目前常用的有量熱式、角動量式、振動陀螺式、馬格努斯效應式和科里奧利力式等質量流量計。間接式質量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質量流量的。




　　 還有適用于明渠測流的各種堰式流量計、槽式流量計；適于大口徑測流的插入式流量計；測量層流流量的層流流量計；適于二相流測量的相關法流量計；以及激光法、核磁共振法流量計和多種示蹤法、稀釋法測流等。