幾種常用流量計的工作原理

量是計量科學技術的組成部分之一，它與國民經濟、國防建設、科學研究有密切的關系。做好這一工作，對保證產品質量、提高生產效率、促進科學技術的發展都具有重要的作用，特別是在能源危機、工業生產自動化程度愈來愈高的當今時代，流量計在國民經濟中的地位與作用更加明顯。工程上常用單位m3/h，它可分為瞬時流量（Flow Rate）和累計流量（Total Flow），瞬時流量即單位時間內過封閉管道或明渠有效截面的量，流過的物質可以是氣體、液體、固體；累計流量即為在某一段時間間隔內（一天、一周、一月、一年）流體流過封閉管道或明渠有效截面的累計量。通過瞬時流量對時間積分亦可求得累計流量，所以瞬時流量計和累計流量計之間也可以相互轉化。

1、孔板流量計：

工作原理：

流體充滿管道，流經管道內的節流裝置時，流速會出現局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在節流件前后便產生了壓力降，即壓差，介質流動的流量越大，在節流件前后產生的壓差就越大，所以孔板流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守衡定律和流動連續性定律為基準的。

工作特點：

①節流裝置結構簡單、牢固，性能穩定可靠，使用期限長，價格低廉;

②應用范圍廣，全部單相流皆可測量，部分混相流亦可應用;

③標準型節流裝置無須實流校準，即可投用;

④ 一體型孔板安裝更簡單，無須引壓管，可直接接差壓變送器和壓力變送器。

2、電磁流量計：

工作原理：

基于法拉第電磁感應定律。在電磁流量計中，測量管內的導電介質相當于法拉第試驗中的導電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁常當有導電介質流過時，則會產生感應電壓。管道內部的兩個電極測量產生的感應電壓。測量管道通過不導電的內襯(橡膠，特氟隆等)實現與流體和測量電極的電磁隔離。

工作特點：

①具有雙向測量系統;

② 傳感器所需的直管段較短，長度為5倍的管道直徑；

③ 壓力損失小；

④測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響；

⑤主要應用于污水處理方面。

3、渦輪流量計：

工作原理：

在一定的流量范圍內，渦輪的轉速與流體的流速成正比。流體流動帶動渦輪轉動，渦輪的轉速轉換成電脈沖，用二次表顯示出數據，反應流體流速。

工作特點：

①抗雜質能力強;

②抗電磁干擾和抗振能力強;

③其結構與原理簡單，便于維修;

④幾乎無壓力損失，節省動力消耗。

4、渦街流量計：

工作原理：

根據流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發生體后上下交替產生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋渦發生體特征寬度有關，根據這種關系，旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發生體的流體平均速度，再乘以橫截面積得到流量。

工作特點：

①結構簡單而牢固，無可動部件，可靠性高，長期運行十分可靠;

②安裝簡單，維護十分方便;

③檢測傳感器不直接接觸被測介質，性能穩定，壽命長;

④輸出是與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移，精度高;

⑤測量范圍寬，量程比可達1：10;

⑥壓力損失較小，運行費用低，更具節能意義。

5、腰輪流量計：

工作原理：

當有流體通過流量計時，在流量計進出口流體差壓的作用下.兩腰輪將按正方向旋轉。計量室內液體不斷流進流出，只需要知道計量室體積和腰輪轉動次數就可以計算出流體流量。

工作特點：

適合各種清潔液體的流量測量，尤其適用于油品計量，也可制成測量氣體的流量計。它的計量準確度高，可達0.1-0.5級，壓力損失小，量程范圍大。

6、文丘里流量計：

工作原理：

當流體流經文丘里流量計管道內的節流件時，流速在文丘里節流件初形成局部收縮，導致流速增加，靜壓差下降，文丘里流量計前后便產生了靜壓差，流體流量越大，靜壓差就越大，根據壓差來衡量流量。

工作特點：

無磨蝕與積污的問題，同時可以有一定的整流的作用，測量精度和穩定性高。

7、容積式流量計：

工作原理：

流體通過流量計，就會在流量計進出口之間產生一定的壓力差.流量計的轉動部件(簡稱轉子)在這個壓力差作用下產生旋轉，并將流體由入口排向出口.在這個過程中，流體一次次地充滿流量計的“計量空間”，然后又不斷地被送往出口。在給定流量計條件下，該計量空間的體積是確定的，只要測得轉子的轉動次數.就可以得到通過流量計的流體體積的累積值。

工作特點：

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;

⑥結構復雜，體積龐大

⑦不適用于高、低溫場合;

⑧大部分儀表只適用于潔凈單相流體;

⑨噪聲和振動較大。

8、橢圓齒輪流量計：

工作原理：

當被測液體經管道進入流量計時，由于進出口處產生的壓力差推動一對齒輪連續旋轉，不斷地把經初月形空腔計量后的液體輸送到出口處，橢圓齒輪的轉數與每次排量四倍的乘積即為被測液體流量的總量。

工作特點：

流量測量與流體的流動狀態無關;粘度愈大的介質，從齒輪和計量空間隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此核測介質的粘度愈大，泄漏誤差愈小，對測量愈有利;橢圓齒輪流量計計量精度高，適用于高粘度介質流量的測量，但不適用于含有固體顆粒的流體(固體顆粒會將齒輪卡死，以致無法測量流量)。如果被測液體介質中夾雜有氣體時，也會引起測量誤差。

9、轉子流量計：

   

工作原理：

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子，并對它產生一個作用力，當流量足夠大時，產生的作用力將轉子托起。同時，被測流體流經轉子與錐形管壁間的環形斷面，這時作用在轉子上的力有三個:流體對轉子的動壓力、轉子在流體中的浮力和轉子自身的重力。流量計垂直安裝時，轉子重心與錐管管軸會相重合，作用在轉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，轉子就平穩地浮在錐管內某一位置上。對于給定的轉子流量計，轉子大小和形狀己經確定，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，轉子將作向上或向下的移動，相應位置的流動截面積也發生變化，直到流速變成平衡時對應的速度，轉子就在新的位置上穩定。對于一臺給定的轉子流量計，轉子在錐管中的位置與流體流經錐管的流量的大小成一一對應關系。

工作特點：

它具有結構簡單、直觀、壓力損失小、維修方便等特點;轉子流量計適用于測量通過管道直徑。

10、雙轉子流量計：

工作原理：

進、出口處較小的壓差推動轉子旋轉，同一時刻，每一個轉子在同一橫截面上受到流體的旋轉力矩雖然不一樣，但兩個轉子分別在所有橫截面上受到旋轉力矩的合力矩是相等的。因此兩個轉子各自作等速、等轉矩旋轉，排量均衡無脈動。螺旋轉子每轉一周可輸出 8 倍空腔的容積，因此，轉子的轉數與流體的累積流量成正比，轉子的轉速與流體的瞬時流量成正比。轉子的轉數通過磁性聯軸器傳到表頭計數器，顯示出流過流量計(流過管道)的流量。

工作特點：

① 適用于稀油、輕質油、稠油、含砂量大、含水量大的原油，被測量液體的粘度范圍大;

② 流量計通過的液體流量大;

③使用壽命長，準確度高，可靠性強;

④壓內損失極小;

⑤可直接與計算機聯網。

11、靶式流量計：

工作原理：

當流體流動，對靶板產生一個作用力，使靶板產生微量的位移，位移大小與流速有關，根據位移與流速的關系計算出流量。

工作特點：

①整臺儀表結構堅固無可動部件，插入式結構,拆卸方便;

②可選用多種防腐及耐高低溫材質(如哈氏合金，鈦等);

③整機可做成全密封無死角(焊接形式)，無任何泄漏點，可耐42MPa 高壓;

④儀表內設自檢程序，故障現象一目了然;

⑤傳感器不與被測介質接觸，不存在零部件磨損，使用安全可靠；

⑥能準確測量各種常溫、高溫500 度、低溫-200 度工況下的氣體、液體流量等。

12、超聲波流量計：

工作原理：

超聲波流量計通過檢測流體流動對超聲波產生的影響來對液體流量進行測量，其利用的是“時差法”。首先，使用探頭1發射信號，信號穿過管壁1、流體、管壁2后被另一側的探頭2接收到;在探頭1發射信號的同時探頭2也發出同樣的信號，經過管壁2、流體、管壁1后被探頭1接收到;由于流速的存在使得兩時間不等，存在時間差，因此根據時間差便可求得流速，進而得到流量值。

工作特點：

可以測量常規管道流量，還可以測量不易觀察、不易接觸的管道的流量；其不僅可以測量常規流體流量，還可對具有強腐蝕性、放射性、易燃、易爆等特點的流體進行流量的測量。但是超聲波流量計對所測流體的溫度范圍有所限制，目前我國的超聲波流量計僅可用于200℃以下流體的測量;而且，超聲波流量計的測量線路相當復雜，對測量線路要求較高。

13、科里奧利質量流量計：

     

工作原理：

當一個位于旋轉系內的質點作朝向或者離開旋轉中心的運動時，將產生一慣性力，通過直接或者間接地測量出在旋轉管道中流動的流體作用于管道上的科里奧利力，就可以測得流體通過管道的質量流量。

工作特點：

科里奧利質量流量計直接測量質量流量，有很高的測量精確度。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。測量管的振動幅度小，可視作非活動件，測量管路內無阻礙件和活動件。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量流量計的流量傳感器安裝固定要求較高等。