流量計類型及原理

流量計類型及原理




　　 一、按測（cè）量原（yuán）理分類




　　 (1)力學原理：屬於此類原（yuán）理的（de）儀表有利用伯（bó）努利定（dìng）理的差壓式、轉子式；利用動量定理的衝量式、可動（dòng）管式；利用牛頓第二定律的直接質（zhì）量式；利用流體動量原理的靶式；利用角（jiǎo）動量定（dìng）理的渦輪式（shì）；利用流體振蕩（dàng）原理的旋渦（wō）式、渦街式；利用總（zǒng）靜壓力差的皮托管式以（yǐ）及（jí）容積式（shì）和堰、槽式等（děng）等。




　　 (2)電（diàn）學原理（lǐ）：用於此類原理的（de）儀表有電磁式、差動電（diàn）容式、電感式、應變電（diàn）阻式等。




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




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




　　 (5)光學原理（lǐ）：激光（guāng）式、光電式等是屬（shǔ）於此類原理的儀表。




　　 (6)原於物理原理：核磁共振式、核幅（fú）射式等是（shì）屬於此（cǐ）類原理的儀表.




　　 (7)其它原（yuán）理：有標記原理(示蹤原理、核磁共振原（yuán）理)、相關原（yuán）理等。




　　二、按流量計結構原理分類




　　 按當前流（liú）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（xíng）：




　　 1.容積式流量計




　　 容積式流量計相當於（yú）一個標（biāo）準（zhǔn）容積的容器，它接連（lián）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（pín）率（lǜ）越高。容（róng）積（jī）式流量計的原理（lǐ）比較簡單，適於測量高粘度、低雷諾數的流體。根據回（huí）轉體形狀（zhuàng）不同，目前生產的產品分：適於測量液體流量（liàng）的橢圓齒輪（lún）流量計、腰（yāo）輪流量計(羅茨流量計)、旋轉活（huó）塞和（hé）刮板式流量計；適於測量氣體流量的伺服式容積流（liú）量計、皮膜式和轉簡流量計等.




　　 2.葉輪（lún）式流量計




　　 葉（yè）輪式（shì）流量計的工作原理是將葉輪置於被（bèi）測流體中，受流體流動的衝（chōng）擊而（ér）旋轉，以葉輪旋轉（zhuǎn）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（yǐ）是機械傳動輸出式或電脈衝輸出式。一般機械式傳動輸出的水表準確度較低，誤差（chà）約±2%，但結（jié）構（gòu）簡單，造價低，國內已批量生產，並標準化、通用化和係列化。電脈衝信號輸出（chū）的渦輪流量計（jì）的準確度較高，一般誤差為±0.2%一0.5%。




　　 3.差壓式流量計（jì）(變壓降式流量計（jì）)




　　差壓式流量計（jì）由一次（cì）裝（zhuāng）置和二（èr）次裝置組成.一次裝置稱流量測量元件，它安裝（zhuāng）在被測流體的管（guǎn）道中，產生與流量(流速)成比例的壓力差，供二次裝置進行（háng）流量顯示。二次（cì）裝置稱顯示儀表。它接收測量元件產生的差壓信號，並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（zhuāng）置或動壓（yā）測定裝置(皮托管、均（jun1）速管等)。二次裝置為各種機械式（shì）、電子式、組合（hé）式差壓計配以流量（liàng）顯（xiǎn）示儀表.差壓計的（de）差壓敏感元件多為彈（dàn）性（xìng）元（yuán）件。由於（yú）差壓和流量呈平方根關係，故流量（liàng）顯示儀表都配（pèi）有開（kāi）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（shì）累積流量，以便經濟核算。這種利用差壓測量流量的方法曆史悠久，比較成熟，世界各（gè）國一般都用在比（bǐ）較（jiào）重要的場合，約占各（gè）種流量測量方（fāng）式的70%。發電廠主蒸汽、給水、凝結水（shuǐ）等（děng）的流量測量都采用這種表計。目（mù）前生產（chǎn）的產品分：孔板流量計、楔形流量計（jì）、文丘（qiū）裏管流量（liàng）計、平均皮托管




　　 4.變（biàn）麵積式流量計(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（zì）下（xià）而上流動的流體的作用力而移動。當此作用力與浮（fú）子的“顯示重量”(浮子本身的重量（liàng）減去它所受流體的浮力)相平衡時，俘子即靜（jìng）止。浮子靜止的（de）高度可作（zuò）為流量（liàng）大小的量度。由於（yú）流量計的通流截麵（miàn）積隨浮子高（gāo）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（cǐ）該型流量（liàng）計稱變麵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（dòng）量式流量計（jì）




　　 利用測量流體的動量（liàng）來反映流量（liàng）大小的（de）流量計稱動量式流量計.由於流（liú）動流體的動量P與流體的密度及流速（sù）v的平方成正比，即p v2，當通流截麵確定時，v與（yǔ）容積流量Q成（chéng）正比，故p Q2。設比例係（xì）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（duō）利（lì）用檢測（cè）元件把（bǎ）動量轉換為壓力、位移或力等，然後測量流量。這種流量（liàng）計的典（diǎn）型儀表是靶式和轉動（dòng）翼板式流量計。




　　 6.衝量式（shì）流（liú）量計




　　 利用衝量定理（lǐ）測量流量的流量計稱衝（chōng）量式流量計，多用於測（cè）量顆粒狀固體介質的流量，還用（yòng）來測泥漿（jiāng）、結晶型液體和研磨料等的流量。流量測量範圍從每小時幾公斤到近萬噸。典型的儀表是（shì）水平分力（lì）式衝量流量計，其測量原（yuán）理是（shì）當被測（cè）介質從一定（dìng）高度h自由下落到有（yǒu）傾斜角的檢測板上（shàng）產生一個衝力，衝力的水平分力馬質量流量成正比，故測量（liàng）這個水平分力即可反映質量流量的大小。按（àn）信號(九)的檢測方式，該型流量（liàng）計分位移檢測型和直接（jiē）測力型。




　　 7.電磁流量計




　　 電磁流量（liàng）計是應用導電體在磁場中運動產生感應（yīng）電動勢，而感應電動勢又和流量大小成（chéng）正比，通過測電（diàn）動勢來反映管道流量的原理而製成（chéng）的。其測量精度和靈敏度都較高。工業上（shàng）多用以測量水、礦漿等介質的流（liú）量。可測最大管徑達2m，而且壓損極小（xiǎo）。但導電率（lǜ）低（dī）的介（jiè）質（zhì），如氣（qì）體、蒸汽（qì）等則不能應用。




　　 電磁流量計造（zào）價較（jiào）高，且信（xìn）號易（yì）受外磁場幹擾，影響了在工業（yè）管流測量中（zhōng）的廣泛應用。為此，產品在不斷改進更新，向微機（jī）化發展.




　　 8.超聲波流量計




　　超聲波流量計是基於超聲波在（zài）流動介質中傳播的速度等於被測介質的平均流速和聲波本身速度的幾（jǐ）何（hé）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，但由於它可以製成非接觸型式，並可與超聲波水位計聯動進行開口流量（liàng）測量，對流體又（yòu）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（chāo）聲波流量計的分（fèn）類：1多譜勒式超聲波流量計：換能器1發（fā）射頻率（lǜ）為（wéi）f1的超聲波信號，經過（guò）管道內液體中的懸浮顆粒或氣泡後，頻率發生偏移，以f2的頻率反射到換能器2，這就是多譜勒（lè）將就，f2與f1之差即為（wéi）多譜勒頻差fd。設流體（tǐ）流速為v，超聲波聲（shēng）速為c，多譜勒頻移fd正（zhèng）比於流體流速v。當管道條件、換能（néng）器安裝位置、發射頻率（lǜ）、聲速確定以後（hòu），c、f1、θ即為常數，流體流速和多（duō）譜勒頻移成正比，通過測量頻（pín）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（liàng）計：時差式（shì）超聲波流量計是（shì）利用（yòng）聲（shēng）波在流體中順流（liú）傳播和逆流傳播的時間差與流體流速（sù）成（chéng）正比這一原理來測量（liàng）流體流量的。




　　 9.流體（tǐ）振蕩式流量（liàng）計




　　 流體振蕩（dàng）式流量計是利用流體在（zài）特定流道條件（jiàn）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（lǐ）設計的.當通流截麵一定時，流速與導容積流量成正比（bǐ）。因（yīn）此，測（cè）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（qǐ）來的.由於它兼有無轉動部件和脈衝數字輸（shū）出的優點，很（hěn）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




　　 由於流體的（de）容積受溫度、壓（yā）力等（děng）參數的影響，用容（róng）積流（liú）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（liú）量計就得到廣泛的應用和重視（shì）。質量流量計（jì）分直接式和間接（jiē）式兩種。直（zhí）接（jiē）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（shì）、角動量式（shì）、振動陀螺式、馬格努斯效應式和科裏奧利力式等質量流量計（jì）。間（jiān）接式質量流（liú）量計是用（yòng）密度計與容積流量（liàng）直接相乘求得質量流量的。




　　 還有適用於明渠測流的各種堰式（shì）流（liú）量計、槽式流量計；適於大（dà）口徑測流的插入式流量計；測（cè）量層流流量的層流流量計；適於二相流測量的相關法流量計；以及（jí）激光法、核磁共（gòng）振（zhèn）法流量計和多種示蹤法、稀釋法測流等。