全国产流量计的类型及其工作原理

 今天来回答一个粉丝的小问题，全国产流量计都有什么样的类型呢，和武汉利又德的小编一起来看看吧。

    首先我们了解一下什么是全国产流量计，一般测量流体流量的仪表统称为流量计，全国产流量计是工业测量中重要的仪表之一。随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异。为了适应各种用途，各种类型的全国产流量计相继问世。目前已投入使用的流量计已超过100种。从不同的角度出发，全国产流量计有不同的分类方法。常用的分类方法有两种，一是按全国产流量计采用的测量原理进行归纳分类：二是按全国产流量计的结构原理进行分类。

一、 按测量原理分类

(1) 电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。

(2) 声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式．声学式(冲击波式)等。

(3) 热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。

(4) 光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。

(5) 原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表．

(6) 其它原理：有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。

二、按流量计结构原理分类

    按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型：

1.容积式流量计

    力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。

2．叶轮式流量计

    叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约±2％，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为±0．2％一0．5％。

3．差压式流量计(变压降式流量计)

    差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示．差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表．差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的70％。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。

4．变面积式流量计(等压降式流量计)

    放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量减去它所受流体的浮力)相平衡时，俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等，因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子(浮子)流量计。

5．动量式流量计

    利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计．由于流动流体的动量P与流体的密度 及流速v的平方成正比，即p  v2，当通流截面确定时，v与容积流量Q成正比，故p  Q2。设比例系数为A，则Q＝A 因此，测得P，即可反映流量Q．这种型式的流量计，大多利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等，然后测量流量。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。

6．冲量式流量计

    利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计，多用于测量颗粒状固体介质的流量，还用来测泥浆、结晶型液体和研磨料等的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。典型的仪表是水平分力式冲量流量计，其测量原理是当被测介质从一定高度h自由下落到有倾斜角 的检测板上产生一个冲力，冲力的水平分力马质量流量成正比，故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小。按信号(九)的检测方式，该型流量计分位移检测型和直接测力型。

7．电磁流量计

    电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势，而感应电动势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m，而且压损极小。但导电率低的介质，如气体、蒸汽等则不能应用。

    电磁流量计造价较高，且信号易受外磁场干扰，影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此，产品在不断改进更新，向微机化发展．

8．超声波流量计

    超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在70年代才出现，但由于它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力，所以很受欢迎，是一种很有发展前途的流量计。

    利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计近年来得到广泛的关注，被认为是非接触测量双相流的理想仪表。

9．流体振荡式流量计

流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡，且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的．当通流截面一定时，流速与导容积流量成正比。因此，测量振荡频率即可测得流量．这种流量计是70年代开发和发展起来的．由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点，很有发展前途。目前典型的产品有涡街流量计、旋进旋涡流量计。

10．质量流量计

    由于流体的容积受温度、压力等参数的影响，用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下，往往难以达到这一要求，而造成仪表显示值失真。因此，质量流量计就得到广泛的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量，目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。

    在现代工业生产中，流动工质的温度、压力等运行参数不断提高，在高温高压的情况下， 由于材质和结构等方面的原因，直接式质量流量计的应用遇到困难，而间接式质量流量计由于密度计受湿度和压力适用范围的限制，往往也不好实际应用。因此，在工业生产中广泛采用的是温度压力补偿式质量流量计。可把它看作一种间接式质量流量计，不是配用密度计，而是利用温度、压力与密度间的关系，用温度、压力信号经函数运算为密度信号，与容积流量相乘而得到质量流量．目前温度、压力补偿式质量流量计虽已实用化，但当被测介质参数变化范围很大或很迅速时，正确地补偿将很困难或不可能，因此进一步研究在实际生产中适用的质量流量计和密度计还是一个课题。

   陈上述常用结构原理的流量计比各种结构的流量计很多，如适用于明渠测流的各种堰式流量计、槽式流量计；适于大口径测流的插入式流量计；测量层流流量的层流流量计；适于二相流测量的相关法流量计；以及激光法、核磁共振法流量计和多种示踪法、稀释法测流等。随着科技的发展和实际应用需要，新型流量计将不断涌现流量计的类型将更为齐全。

三、流量计工作原理

1、靶式流量计：

    靶式流量计的工作原理是：在测量管(仪表表体)中心同轴放置一圆形靶板，当流体冲击靶板时，靶板上受到一个力，它与流速，密度和靶板受力面积之间的关系成正比。经力转换器转变成电信号或气压信号输出，输出信号与流量的关系就可求出。

    结构：他由测量装置力转换器和信号处理显示几部分组成。测量装置包括靶板和测量管，力转换器为应变计式传感器，信号处理显示可就地直读显示后输出标准信号。力传感器由筒式弹性体和力应变片组成，它可分为内贴和外帖两种。当弹性体在力作用下发生了形变，它破坏了由力应变片组成的电桥平衡，产生于流量成平方关系的电信号。

2、差压式流量计：由三部分组成，即由节流装置、导压管和差压计。差压式流量计是利用流体流动的节流原理来实现流量测量的。节流原理是流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象。测量原理如图1所示。

3、转子流量计：根据节流原理测量流体流量的，在一根由下向上扩大的垂直锥管中，圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的，从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。但是它是改变流体的流通面积来保持转子上下的差压恒定，故又称为变流通面积恒差压流量计，也称为浮子流量计。

4、容积式流量计：容积式流量计，又称定排量流量计，简称PD流量计，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。

5、电磁流量计：电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。

    据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流速成正比例，其计算原理如图2所示

6、超声波流量计：当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，其传播时间的变化正比于液体的流速。零流量时，两个传感器发射和接收声波所需的时间完全相同（唯一可实际测量零流量的技术），液体流动时，逆流方向的声波传输时间大于顺流方向的声波传输时间。计算方式如图3所示

7、涡街流量计：涡街流量计是根据卡门（Karman）涡街原理研究生产的测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用图4表示：

8、孔板流量计：充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加。根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。其基本公式如图5所示：

9、热式质量流量计：热式质量流量计的作业原理依据金氏定律（英文名称：King’s Law)。

    使用外部热源对管道内被丈量的气体进行加热，热能跟着气体一同活动，经过丈量管道内因气体活动而发生的热量改变，即：气体经过管路前后的温度改变，来核算气体的质量流量。另一种方法是经过丈量加热气体时气体温度上升到某一点所需求的能量和气体质量之间的来核算得到气体的质量流量。其计算公式如公式7所示：

四、流量计单位

    工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量（Flow Rate）和累计流量（Total Flow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一周、一月、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也可以相互转化。

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