儀器儀表精品資料：各種流量計優(yōu)缺點

1、、流量儀表的分類測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或流量表。 流量計是工業(yè)測量中重要的儀 表之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對流量測量的準確度和范圍的要求越來越高， 流 量測量技術(shù)日新月異。為了適應各種用途，各種類型的流量計相繼問世。目前已 投入使用的流量計已超過100種。從不同的角度出發(fā)，流量計有不同的分類方 法。常用的分類方法有兩種：一是按流量計采用的測量原理進行歸納分類；二是按流量計的結(jié)構(gòu)原理進行分類。1、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(zhuǎn)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(zhì)量式；利用流體 動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪式

2、；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。2、按流量計結(jié)構(gòu)分類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

3、連不斷地對流動介質(zhì)進行度 量。流量越大，度量的次數(shù)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(shù)的流體。根據(jù)回轉(zhuǎn)體形狀不同，目前生產(chǎn)的產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)簡流量計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(zhuǎn)，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(jié)構(gòu)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，誤差約土2%,但結(jié)構(gòu)簡單，造價低，國

4、內(nèi)已批量生產(chǎn)，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%-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(chǎn)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(chǎn)生的差壓信號， 并將其轉(zhuǎn)換為 相應的流量進行顯示。差壓流量計的一次裝置常為節(jié)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

5、示儀表都配有開平方裝置， 以使流量刻度線性化。多數(shù)儀表還設有流量 積算裝置，以顯示累積流量，以便經(jīng)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(fā)電廠主蒸汽、給水、凝結(jié)水等的流量測量都采用這種表計。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，浮子即停止。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(wěn)定不動時上下部分的壓力差相等， 因 此該型流量

6、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(zhuǎn) 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(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)的流量，還用來測泥漿、結(jié)晶型液體和研磨料等的流量。流

7、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?jīng)_量流量計，其測量原理是當被測 介質(zhì)從一定高度h自由下落到有傾斜角的檢測板上產(chǎn)生一個沖力，沖力的水平 分力馬質(zhì)量流量成正比，故測量這個水平分力即可反映質(zhì)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(chǎn)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(yè)上多用以測量水、礦漿等介質(zhì)的流量?？蓽y最大管徑達2m， 而且壓損極小。但導電率低的介質(zhì)，如氣體、蒸汽等則不能應用。電磁流量計造 價較高，且信號易

8、受外磁場干擾，影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應用。為此， 產(chǎn)品在不斷改進更新，向微機化發(fā)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(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)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(xiàn)，但由于它可以制成非接觸型式，并可 與超聲波水位計聯(lián)動進行開口流量測量， 對流體又不產(chǎn)生擾動和阻力，所以很受 歡迎，是一種很有發(fā)展前途的流量計。利用多普勒效應制造的超聲多普勒流量計近年來得到廣泛的關注，被認為是非接觸測量雙相流的理想儀表。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(chǎn)生振蕩，

9、 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(fā)和發(fā)展起 來的。由于它兼有無轉(zhuǎn)動部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點， 很有發(fā)展前途。目前典型 的產(chǎn)品有渦街流量計、旋進旋渦流量計。10）質(zhì)量流量計由于流體的容積受溫度、壓力等參數(shù)的影響，用容積流量表示流量大小時需 給出介質(zhì)的參數(shù)。在介質(zhì)參數(shù)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(zhì)量流量計就得到廣泛的應用和重視。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計利用與質(zhì)量流量直接有關的原理進行測15 *'讀萬卷書行萬里路

10、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(zhì)量流量計。間接式質(zhì)量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質(zhì)量 流量的。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，流動工質(zhì)的溫度、壓力等運行參數(shù)不斷提高，在高 溫高壓的情況下，由于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等方面的原因，直接式質(zhì)量流量計的應用遇到 困難，而間接式質(zhì)量流量計由于密度計受濕度和壓力適用范圍的限制，往往也不好實際應用。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的是溫度壓力補償式質(zhì)量流量計。可把它看作一種間接式質(zhì)量流量計， 不是配用密度計，而是利用溫度、壓力與密度 間的關系，用溫度、壓力信號經(jīng)函數(shù)運算為密度信號，與容積流量相乘而得到質(zhì) 量流量。目前溫度、壓力補償

11、式質(zhì)量流量計雖已實用化， 但當被測介質(zhì)參數(shù)變化 范圍很大或很迅速時，正確地補償將很困難或不可能，因此進一步研究在實際生 產(chǎn)中適用的質(zhì)量流量計和密度計還是一個課題。除上述常用結(jié)構(gòu)原理的流量計外，各種結(jié)構(gòu)的流量計還很多，如適用于明渠 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。隨著科技的發(fā)展和實際應用需要，新型 流量計將不斷涌現(xiàn)流量計的類型將更為齊全。、各類流量計技術(shù)特點差壓流量計（DP）這是最普通的流量技術(shù)，包括孔板、文丘里管和音速噴嘴。DP流量計可用 易于使

12、用。但容易堵塞后，流量測量的精確度取決于差壓變送器的精確度。 由于 它產(chǎn)生的壓力損失較大，后期維護量大，已逐漸被新型 (DP)所取代，如V錐流 量計。于測量大多數(shù)液體、氣體和蒸汽的流速DP流量計沒有移動部分，應用廣泛，6容積流量計(PD)PD流量計用于測量液體或氣體的體積流速，它將流體引入計量空間內(nèi)，并 計算轉(zhuǎn)動次數(shù)。葉輪、齒輪、活塞等用以分流流體。PD流量計的精確度較高，是測量粘性液體的幾種方法之一。 但是它也會產(chǎn)生不可恢復的壓力誤差， 以及需 裝有移動部件。渦輪流量計當流體流經(jīng)渦輪流量計時，流體使葉輪旋轉(zhuǎn)。葉輪的旋轉(zhuǎn)速度與流體的速度 相關。通過葉輪感受到的流體平均流速，推導出流量或總量。渦

13、輪流量計可精確 地測量潔凈的液體和氣體。像PD流量計，渦輪流量計也會產(chǎn)生不可恢復的壓力 誤差，也需要移動部件。電磁流量計具有傳導性的流體在流經(jīng)電磁場時，通過測量電壓可得到流體的速度。電磁 流量計沒有移動部件，不受流體的影響。在滿管時測量導電性液體精確度很高。 電磁流量計可用于測量漿狀流體的流速。因測量精度高，基本不用維護，是理想的計量儀表；但僅適合測量導電的液體，使其應用范圍受到限制。超聲流量計傳播時間法和多普勒效應法是超聲流量計常采用的方法，用以測量流體的平均速度。像其他速度測量計一樣，是測量體積流量的儀表。它是無阻礙流量計， 如果超聲變送器安裝在管道外測，就無須插入。它理論上適用于幾乎所有

14、的液體， 包括漿體。但實際應用中由于生產(chǎn)工藝，技術(shù)以及工作環(huán)境，管道的污濁等都會 影響測量精確度。渦街流量計渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體， 游渦的速度與流體的 速度成一定比例，從而計算出體積流量。渦街流量計適用與測量液體、氣體或蒸 汽。它沒有移動部件，也沒有污垢問題。渦街流量計會產(chǎn)生噪音，而且要求流體 具有較高的流速，以產(chǎn)生旋渦。熱質(zhì)量流量計通過測量流體的溫度的升高或熱傳感器降低來測量流體速度。熱式質(zhì)量流量計沒有移動部件或孔，能精確測量氣體的流量。熱質(zhì)量流量計是少數(shù)能測量質(zhì)量 流量的技術(shù)之一，也是少數(shù)用于測量大口徑氣體流量的技術(shù)?？评飱W利流量計這種流量計利用振動流體管產(chǎn)生與質(zhì)

15、量流量相應的偏轉(zhuǎn)來進行測量?？评飱W'；8利流量計可用于液體、漿體、氣體或蒸汽的質(zhì)量流量的測量。精確度高。但要對 管道壁進行定期的維護，防止腐蝕。三、各類流量儀表對比1.1差壓式流量計優(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；范圍度窄，一般僅3:14:1 ；(3) 現(xiàn)場安裝條件要求高；(4) 壓損大(指孔板、噴嘴等)。1.2浮子流量計(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

16、管易碎的較大風險；金屬管浮子流量計很好的解決了這個問題;(2) 適用于小管徑和低流速；(3) 壓力損失較低。浮子流量計是僅次于差壓式流量計應用范圍最寬廣的一類流量計，特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。1.3容積式流量計容積式流量計，又稱定排量流量計，簡稱 PD流量計，在流量儀表中是精度最高的一類。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

17、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。1.4渦輪流量計渦輪流量計，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。優(yōu)點：(1) 高精度，在所有流量計中，屬于最精確的流量計；(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：I11(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。1.5電磁流量計電磁流量計是根據(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。如臟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， 污流、腐蝕流的測量優(yōu)點：

18、(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；12(2) 不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體;(3) 不能用于較咼溫度。1.6渦街流量計流體在發(fā)生體兩側(cè)交渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體,替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的游渦的儀表。優(yōu)點：(1) 結(jié)構(gòu)簡單牢固；(2) 適用流體種類多

19、；(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、多相流中尚缺之應用經(jīng)驗。1.7超聲流量計超聲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。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。四、流量計的應用1、污水處理污水分為生活污水和工業(yè)污水污水為固液混合流體，工業(yè)污水由于組分復雜，具有腐蝕性，測量難度大， 大多數(shù)儀表無法進行測量。理論上超聲波可以應用，時差式超聲波流量計因在應用過程中，測量效果差， 已很少被使用；多譜勒式超聲波僅適合測量無腐蝕性， 無大顆粒，大雜質(zhì)的污水， 精度不高，也很少被使用用。污水處理主要應用儀表為電磁流量，和少量的明渠流量計。2、化工行業(yè)化工行業(yè)是流量儀表應用最廣泛的一個行業(yè)， 各種類型的流量儀表都有自己 適用的場合。1測量粘稠的油類介質(zhì)時，容積式儀表有很好的應用和測量效果；2測量空氣，蒸汽等氣體時，渦街流量計的使用最為普遍，也有采用V錐，孔板等DP儀表的應用；3測量各類輕質(zhì)油，