流量計的分類及選型課件

流量計的分類及選型

提綱流量計的分類差壓式流量計的工作原理及特點渦街流量計的工作原理及特點電磁流量計的工作原理及特點浮子流量計的工作原理及特點容積式流量計的工作原理及特點渦輪流量計的工作原理及特點插入式流量計的工作原理及特點科氏力質(zhì)量流量計的工作原理及特點超聲流量計的工作原理及特點典型流量流體的流量測量流量計的應(yīng)用領(lǐng)域四，交通運輸有五種方式：鐵路公路、航空、水運、和管道運輸。管道運輸必須裝備流量計，它是控制、分配和調(diào)度的眼睛，亦是安全監(jiān)沒和經(jīng)濟核算的必備工具。五，生物技術(shù)生物技術(shù)中需監(jiān)測計量的物質(zhì)很多，如血液，尿液等。儀表開發(fā)的難度極大，品種繁多。六，科學(xué)實驗科學(xué)實驗需要的流量計不但數(shù)量多，且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計流量計100多種中很大一部分是應(yīng)科研之需用的，它們并不批量生產(chǎn)，在市面出售，許多科研機構(gòu)和大企業(yè)皆設(shè)專門小組研制專用的流量計。七，海洋氣象，江河湖泊這些領(lǐng)域為敞開流道，一般需檢測流速，然后推算流量。流速計和流量計所依據(jù)的物理原理及流體力學(xué)基礎(chǔ)是共通的但是儀表原理及結(jié)構(gòu)以及使用條件有很大差別。流量計的分類差壓式流量計：充滿管道的流體，當它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時，流束將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降，即壓差，介質(zhì)流動的流量越大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大，所以差壓式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(xù)性定律為基準的。差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類,如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。

差壓式流量計差壓式流量計的缺點及局限性測量精確度在流量計中屬中等水平。由于眾多因素的影響錯綜復(fù)雜，精確度難以提高。范圍度窄，由于儀表信號（差壓）與流量為平方關(guān)系，一般范圍度較小?，F(xiàn)場安裝條件要求較高，如需較長的直管段（指孔板、噴嘴）。節(jié)流裝置與差壓顯示儀表之間引壓管線為薄弱環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生泄漏，堵塞及凍結(jié)、信號失真等故障。差壓式流量計特點

（一）已實現(xiàn)標準化的差壓流量計：ISO5167標準中所列的幾種節(jié)流裝置

①標準孔板

②噴嘴

③文丘里管差壓式流量計分類差壓式流量計分類（二）非標差壓式流量計

①低雷諾數(shù)用：1/4圓孔板，錐形入口孔板，雙重孔板，雙斜孔板，半圓孔板等；

②臟污介質(zhì)用：圓缺孔板，偏心孔板，環(huán)狀孔板，楔形孔板，彎管節(jié)流件等；

③低壓損用：羅洛斯管，道爾管，道爾孔板，雙重文丘里噴嘴，通用文丘里管，Vasy管等；

④小管徑用：整體（內(nèi)藏）孔板；

⑤端頭節(jié)流裝置：端頭孔板，端頭噴嘴，Borda

管等；渦街流量計在流體中安放一個非流線型旋渦發(fā)生體，使流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離，釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的旋渦，且在一定范圍內(nèi)旋渦分離頻率與流量成正比的流量計。卡曼渦街渦街流量計（1）旋渦流量計的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、牢固、安裝維護方便。相比節(jié)流裝置無需導(dǎo)壓管和三閥組等，減少泄漏、堵塞和凍結(jié)等。精確度較高，一般為±（1～1.5）%R。測量范圍寬，合理確定口徑，范圍度可達20:1.壓損小，約為節(jié)流式差壓流量計的1/4～1/2。輸出與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移。在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出頻率不受流體物性（密度、粘度）和組成的影響，即儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀、尺寸有關(guān)。渦街流量計特點（1）渦街流量計的慎用

振動和干擾較強的場所、穩(wěn)定性要求高的場合慎用旋渦流量計低靜壓低流速場合慎用渦街流量計低密度流體慎用渦街流量計高粘度不宜用渦街流量計測量贓物介質(zhì)不宜用渦街流量計測量渦街流量計適用性電磁流量計法拉第電磁感應(yīng)定律（右手定則）E=K·B·V·D式中：E

——

感應(yīng)電勢；

K

——

儀表常數(shù)；

B

——

磁感應(yīng)強度；

V

——

平均流速；

D

——

測量管內(nèi)徑。電磁流量計的優(yōu)點管道為光滑直管：直通無阻塞,壓損小,節(jié)能效果好測量體積流量：不受密度,溫度,壓力,黏度,電導(dǎo)率(需大于最小電導(dǎo)率)等物理參數(shù)影響流量測量范圍大：1000:1，根據(jù)現(xiàn)場需要改變流量量程，無需離線實流標定最低保證精度流速達0.5m/s線性好，精度高：可達0.2%示值可測正反向流量；可測脈沖流和多相流與流體接觸的電極和內(nèi)襯材料有多種選擇可掩埋安裝和長期沉浸安裝，最高IP68使用壽命長，性價比高供電模式可選：220VAC，24VDC,電池供電電磁流量計特點浮子流量計

浮子流量計,又稱轉(zhuǎn)子流量計,是變面積式流量計的一種,在一根由下向上擴大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的,浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下運動，與浮子重量平衡后，通過磁耦合傳到與刻度盤指示流量。一般分為玻璃和金屬轉(zhuǎn)子流量計。金屬轉(zhuǎn)子流量計是工業(yè)上最常用的，對于小管徑腐蝕性介質(zhì)通常用玻璃材質(zhì)，由于玻璃材質(zhì)的本身易碎性，關(guān)鍵的控制點也有用全鈦材等貴重金屬為材質(zhì)的轉(zhuǎn)子流量計浮子流量計分類玻璃錐管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單,使用方便；適用于小管徑和低流速;壓力損失較低；不受液體中所含的各種雜音（電氣的、化學(xué)的及流體的等）的影響；

低價格，容易安裝。缺點1）耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風(fēng)險；

2）不能測量有雜質(zhì)的介質(zhì)，易堵塞；

3）易受外界磁場影響。浮子流量計特點容積式流量計

安裝在計量腔內(nèi)的一對相互嚙合的橢圓齒輪，在流體的作用下交替相互驅(qū)動，各自繞軸旋轉(zhuǎn)。齒輪與殼體之間有一新月形計量室，齒輪每轉(zhuǎn)一周就排出4份固定的容積，因此由齒輪的轉(zhuǎn)動次數(shù)就可計出流體流過的總量。橢圓齒輪容積式流量計橢圓齒輪式流量計對流體的清潔度要求較高，如果被測介質(zhì)過濾不清，齒輪很容易被固體異物卡死而停止測量。齒輪既作計量之用又作驅(qū)動之用，使用日久齒輪磨損后，齒輪與殼體之間所構(gòu)成的新月形計量室容積相應(yīng)增大；齒輪與殼體之間的間隙也相應(yīng)增大（導(dǎo)致泄漏增大）。這兩個因素都使得儀表示值偏低。在儀表超負荷運行時，磨損加速，上述情況變得更加嚴重。橢圓齒輪容積式流量計

在腰輪流量計中，由腰輪與殼體所組成的計量室和腰輪轉(zhuǎn)數(shù)實現(xiàn)計量。腰輪齒輪由于同計量精確度密切相關(guān)的是腰輪，而驅(qū)動有專門的驅(qū)動齒輪擔任，因此，驅(qū)動齒輪的磨損不影響計量精確度。另外，根據(jù)力學(xué)關(guān)系分析，主動輪對從動輪的驅(qū)動，驅(qū)動力由驅(qū)動輪傳遞，兩個腰輪之間無明顯摩擦，所以腰輪磨損極微小，這一特點使得腰輪流量計能長期保持較高的測量精確度。容積式流量計刮板流量計的特點：彈性刮板流量計是一種結(jié)構(gòu)獨特的容積式流量計。作為計量部件的轉(zhuǎn)子和刮板與計量室為彈性接觸。即使介質(zhì)中有較多雜質(zhì)，固體顆粒較大，也能正常工作，不會卡死和嚴重磨損。特點：運行無脈動，噪聲小，但計量精度不如腰輪高。刮板式

圖5.4彈性刮板流量計工作原理1-殼體；2-嵌條；3-擋板；4-刮板；5-轉(zhuǎn)子容積式流量計雙轉(zhuǎn)子

圖5.4彈性刮板流量計工作原理1-殼體；2-嵌條；3-擋板；4-刮板；5-轉(zhuǎn)子雙轉(zhuǎn)子流量計的特點：由于特殊設(shè)計的螺旋轉(zhuǎn)子，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩一定，等速回轉(zhuǎn)，無脈動，無噪聲。由于一對轉(zhuǎn)子排量大，所以，相同流量上限的儀表，螺桿式體積小得多，重量也輕。范圍度寬，最大可達300：1.但當液體粘度很高>100mPa·s）時，因流量上限受儀表兩端壓差制約，范圍度有一定程度下降。容積式流量計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，笨重，尤其是口徑較大時，體積龐大，故一般只適用于中小口徑。由于高溫條件下零件熱膨脹、變形，低溫條件下材料變脆等問題，容積式流量計不適用于高低溫場合，流體溫度范圍只能達到-30～+160℃，壓力最高10MPa。對流體潔凈程度要求高，當含有顆粒等各種固形物時，流量計上游須裝目數(shù)足夠多的過濾器。并要經(jīng)常清理，維護工作量大。轉(zhuǎn)動部分長期運轉(zhuǎn)，引起機械磨損，一般都導(dǎo)致計量誤差增大。部分型式容積流量計（如橢圓齒輪式、腰輪式、旋轉(zhuǎn)活塞式）在測量過程中會引起流動脈動，較大口徑儀表噪聲較大，甚至使管道產(chǎn)生振動。缺點渦輪流量計當被測流體流過渦輪流量計傳感器時，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢，即電脈沖信號，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。

渦輪流量計測量對象獲得廣泛應(yīng)用:石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)。在歐洲和美國,渦輪流量計在用量上是僅次于孔板流量計的天然計量儀表

渦輪流量計

優(yōu)點:(1)高精度,在所有流量計中,屬于最精確的流量計之一;渦輪流量計和容積式流量計、科里奧利質(zhì)量流量計稱為流量計中三類重復(fù)性、精度最佳的產(chǎn)品

(2)重復(fù)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:(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。

特點插入式流量計（1）點流速型：插入式渦街、插入式渦輪、插入式電磁、畢托管差壓流量計等。（2）徑流速型：差壓式均速管流量傳感器（圓形斷面、菱形斷面、子彈頭斷面、T

形斷面）、熱式均速管流量傳感器等分類插入式流量計優(yōu)勢

與滿管式流量計相比，插入式流量計有很多優(yōu)點：價格便宜，只及滿管式的幾分之一到幾十分之一。體積小、重量輕，易于安裝和維修。帶配套球閥的，可實現(xiàn)不斷流拆裝。壓損小插入式流量計結(jié)構(gòu)測量頭：其結(jié)構(gòu)實際上就是一臺流量傳感器，不過這里作為局部流速測量的流速計使用。插入桿：支撐測量頭的一根支桿。插入機構(gòu)：由連接法蘭、插入桿提升機構(gòu)及球閥組成?？稍诓粩嗔鞯那闆r下將測量頭由管道內(nèi)提升到表體外，以便檢查維修。轉(zhuǎn)換器：測量頭信號輸出轉(zhuǎn)換的電子部件。儀表表體：對于大口徑一般都不帶儀表表體，而是利用工藝管道的一段作為測量管。超聲波流量計超聲波流量計依據(jù)測量原理常見的有兩類：時間差計量（傳播速度差法）多普勒原理計量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

分類超聲波流量計時差式超聲波流量計多普勒超聲波流量計為利用多普勒效應(yīng)工作。如附圖所示其通過對流體中顆粒與氣泡的反射，使得傳輸頻率被線性改變。其最終結(jié)果是發(fā)射器與接收器頻率之間的轉(zhuǎn)換，該值與流速存在直接關(guān)系。多普勒式超聲波流量計優(yōu)點①可作非接觸測量夾裝式換能器安裝無需斷流。因此可作便攜式流量測量工作。由于儀表不與流體接觸，流體的高壓、腐蝕、結(jié)晶不對儀表構(gòu)成威脅。②儀表不對流體產(chǎn)生妨礙，無壓損。③可采用干法標定。除帶測量管段式外，一般不需作實流標實。④價格基本上與管徑無關(guān)。超聲波流量計缺點①時差法超聲流量計只能用于清潔液體和氣體。懸浮顆粒和氣泡超過某一范圍的流體，不能使用。②外夾式換能器不能用于襯里或結(jié)垢太厚的管道，也不能用于襯里（或銹層）與內(nèi)管壁剝離（若夾層夾有氣體會嚴重衰減超聲信號）或銹蝕嚴重（改變超聲傳播路徑）的管道。③管徑太小時不能使用?？剖狭|(zhì)量流量計質(zhì)量流量計以科氏力為基礎(chǔ)，在傳感器內(nèi)部有兩根平行的T型振管，中部裝有驅(qū)動線圈，兩端裝有拾振線圈，變送器提供的激勵電壓加到驅(qū)動線圈上時，振動管作往復(fù)周在振管周期振動，工業(yè)過程的流體介質(zhì)流經(jīng)傳感器的振動管，就會上產(chǎn)生科氏力效應(yīng)，使兩根振管扭轉(zhuǎn)振動，安裝在振管兩端的拾振線圈將產(chǎn)生相位不同的兩組信號，這兩個信號差與流經(jīng)傳感器的流體質(zhì)量流量成比例關(guān)系。計算機解算出流經(jīng)振管的質(zhì)量流量。不同的介質(zhì)流經(jīng)傳感器時，振管的主振頻率不同，據(jù)此解算出介質(zhì)密度。安裝在傳感器器振管上的鉑電阻可間接測量介質(zhì)的溫度?？剖狭|(zhì)量流量計優(yōu)點直接測量質(zhì)量流量，有很高的測量精確度?？蓽y量流體范圍廣泛，包括高粘度流體、液固二相流體、含有微量氣體的液—氣兩相流體以及密度足夠高的中高壓氣體。上、下游管路引起的旋渦流和非均勻流速分布對儀表性能無影響，通常不要求配置專門長度的直管段流體粘度變化對測量值影響不顯著，流體密度變化對測量值影響也極微小。有多路輸出，可同時分別輸出瞬時質(zhì)量流量或體積流量、流體密度、流體溫度等信號。還帶有若干開關(guān)量輸入輸出口，某些型號儀表能實現(xiàn)批量操作。

有雙向流量測量功能?？剖狭|(zhì)量流量計缺點零點穩(wěn)定性差，影響其精確度的進一步提高。不能用于測量密度較低的介質(zhì)如低壓氣體。液體中含氣量稍高一些就會使測量誤差顯著增大。對外界振動干擾較為敏感。不能用于較大管徑，目前只能做到DN300。測量管內(nèi)壁磨損、腐蝕、沉積結(jié)垢會影響測量精確度。壓力損失大，尤其是測量飽和蒸氣壓較高的液體時，壓損很易導(dǎo)致液體氣化，出現(xiàn)氣穴，導(dǎo)致誤差增大甚至無法測量。典型流量流體的流量測量蒸汽流量的測量節(jié)流裝置測量孔板、噴嘴、文丘里渦街流量計插入式流量計差壓式均速管流量傳感器（圓形斷面、菱形斷面、子彈頭斷面、T形斷面）等蒸汽的溫壓補償可直接得出質(zhì)量流量測量飽和蒸汽：壓力變送器和溫度傳感器配一樣測量過熱蒸汽：壓力變送器和溫度傳感器兩樣必配

干凈氣體流量的測量氣體的特點

(1)振動大(2)含水分(3)脈動流選用流量計

(1)浮子流量計

(2)差壓式節(jié)流裝置（針對積水，可選用圓缺孔板或偏心孔板）

(3)渦街流量①在無振動或無明顯振動的場所使用。②優(yōu)勢：壓損小、精度高、范圍度寬、維護工作量小。③局限性：

口徑：15mm≤DN≤400mm；壓力：PN≤4MPa（或6.4MPa）

溫度：tmax≤420℃。

風(fēng)管和煙道氣體流量的測量氣體的特點低靜壓、低流速、有的振動明顯，有的含有灰塵。

管道截面形式有圓形和矩形。選用流量計

(1)均速管流量計

配有球閥，便于拔出清洗；

矩形流通截面，用多根均速管，提高測量準確度。

(2)差壓式節(jié)流裝置

煤氣流量的測量氣體的特點①流體靜壓低、流速低，允許壓損小，一般不允許用縮小管徑的方法提高流速。②流體濕度高，有的測量對象還帶少量水，在管道底部作分層流動。③有的測量對象氫含量高，流體密度小，用渦街流量計測量時，信號較弱。④煤氣發(fā)生爐、焦爐等產(chǎn)出的煤氣一般帶焦油之類粘稠物，有的還帶一定數(shù)量塵埃。⑤測量點位于壓氣機出口時，存在一定的流動脈動。⑥流體屬易燃易爆介質(zhì)，儀表有防爆要求。⑦從小到大各種管徑都有。⑧最小流量與最大流量差異懸殊。⑨用于貿(mào)易結(jié)算的系統(tǒng)，計量精確度要求高；用作一般監(jiān)視和過程控制的系統(tǒng)，精確度要求則低一些。

煤氣流量的測量選用流量計（1）孔板差壓流量計①可換孔板節(jié)流裝置

a.在不斷流前提下，抽下孔板清洗；

b.在不斷流前提下，更換不同測量范圍的孔板。②圓缺孔板水平管道底部分層流動的水，從圓缺部分順利通過節(jié)流件。

煤氣流量的測量選用流量計（2）均速管差壓式流量計①優(yōu)點：壓力損失可忽略。

便于不斷流清洗。

管徑較大時，投資省。②局限性：精度不如孔板流量計高，只適用于過程控制；強制檢定困難。差壓信號小，易出現(xiàn)漂移。

天然氣流量的測量國際天然氣貿(mào)易計量：體積計量、質(zhì)量計量和能量計量三種。工業(yè)國家：以質(zhì)量計量和能量計量為主。我國：在法定要求的質(zhì)量指標下，以體積為主進行交接計量。能量計量也在用。選用流量計（1）孔板差壓流量計（2）渦輪流量計結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便；外形尺寸相對較?。痪_度高；重復(fù)性好；（3）氣體超聲波流量計（4）旋進漩渦流量計（5）渦街流量計

天然氣流量的測量液體流量的測量液體的分類

(1)按導(dǎo)電性分：