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流量計(jì)指示被測(cè)流量和（或）在選定的時(shí)間間隔內(nèi)流體總量的儀表。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是用于測(cè)量管道或明渠中流體流量的一種儀表。流量計(jì)又分為有差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、節(jié)流式流量計(jì)、細(xì)縫流量計(jì)、容積流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。按介質(zhì)分類(lèi)：液體流量計(jì)和氣體流量計(jì)。

 

流量計(jì)的歷史

　流量測(cè)量的發(fā)展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統(tǒng)。古羅馬凱撒時(shí)代已采用孔板測(cè)量居民的飲用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法測(cè)量尼羅河的流量。我國(guó)著名的都江堰水利工程應(yīng)用寶瓶口的水位觀測(cè)水量大小等等。17世紀(jì)托里拆利奠定差壓式流量計(jì)的理論基礎(chǔ)，這是流量測(cè)量的里程碑。自那以后，18、19世紀(jì)流量測(cè)量的許多類(lèi)型儀表的雛形開(kāi)始形成，如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪及靶式流量計(jì)等。20世紀(jì)由于過(guò)程工業(yè)、能量計(jì)量、城市公用事業(yè)對(duì)流量測(cè)量的需求急劇增長(zhǎng)，才促使儀表迅速發(fā)展，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展極大地推動(dòng)儀表更新?lián)Q代，新型流量計(jì)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)。至今，據(jù)稱(chēng)已有上百種流量計(jì)投向市場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)使用中許多棘手的難題可望獲得解決。我國(guó)開(kāi)展近代流量測(cè)量技術(shù)的工作比較晚，早期所需的流量?jī)x表均從國(guó)外進(jìn)口。

 

各種流量計(jì)大比拼

1

渦輪流量計(jì)

 

渦輪流量計(jì)，是速度式流量計(jì)中的主要種類(lèi)，它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體均勻流速，從而且推導(dǎo)出流量或總量的儀表。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。

 

渦輪流量計(jì)和容積式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)稱(chēng)為流量計(jì)中三類(lèi)重復(fù)性、精度最佳的產(chǎn)品，作為十大類(lèi)型流量計(jì)之一，其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)的規(guī)模。

 

優(yōu)點(diǎn)：(1)高精度，在所有流量計(jì)中，屬于最精確的流量計(jì)；(2)重復(fù)性好；(3)無(wú)零點(diǎn)擾能力好；(4)范圍度寬；(5)結(jié)構(gòu)緊湊。

 

缺點(diǎn)：(1)不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性；(2)流體物性對(duì)流量特性有較大影響。

 

應(yīng)用概況：渦輪流量計(jì)在以下一些丈量對(duì)象獲得廣泛應(yīng)用：石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液、液化氣、自然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國(guó)，渦輪流量計(jì)在用量上是僅次于孔板流量計(jì)的自然計(jì)量?jī)x表，僅荷蘭在自然氣管線上就采用了2600多臺(tái)各種尺寸，壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計(jì)，它們已成為優(yōu)良的自然氣計(jì)量?jī)x表。

 

2

渦街流量計(jì)

 

渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離開(kāi)釋出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦的儀表。

 

渦街流量計(jì)按頻率檢出方式可分為：應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等。

 

渦街流量計(jì)是屬于最年輕的一類(lèi)流量計(jì)，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類(lèi)流量計(jì)。

 

優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固；(2)適用流體種類(lèi)多；(3)精度較高；(4)范圍度寬；(5)壓損小。

 

缺點(diǎn)：(1)不適用于低雷諾數(shù)丈量；(2)需較長(zhǎng)直管段；(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計(jì)相比)；(4)儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

 

3

電磁流量計(jì)

 

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種丈量導(dǎo)電性液體的儀表。

 

電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的題目，如臟污流、腐蝕流的丈量。

 

70、80年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類(lèi)流量計(jì)，在流量?jī)x表中其使用量百分?jǐn)?shù)不斷上升。

 

優(yōu)點(diǎn)：

 

(1)丈量通道是段光滑直管，不會(huì)阻塞，適用于丈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(cè)所造成的壓力損失，節(jié)能效果好；

 

(3)所測(cè)得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響；(4)流量范圍大，口徑范圍寬；(5)可應(yīng)用腐蝕性流體。

 

缺點(diǎn)：(1)不能丈量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；(2)不能丈量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；(3)不能用于較高溫度。

 

應(yīng)用概況：電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程；中小口徑常用于高要求或難測(cè)場(chǎng)合，如鋼鐵產(chǎn)業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙產(chǎn)業(yè)丈量紙漿液和黑液，化學(xué)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，有色冶金產(chǎn)業(yè)的礦漿；小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、食品產(chǎn)業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。

 

4

差壓式流量計(jì)

 

差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)計(jì)算流量的儀表。

 

差壓式流量計(jì)由一次裝置(檢測(cè)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(cè)件形式對(duì)差壓式流量計(jì)分類(lèi)，如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)等。

 

二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì)，差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的、種類(lèi)規(guī)格龐雜的一大類(lèi)儀表，它既可丈量流量參數(shù)，也可丈量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。

 

差壓式流量計(jì)的檢測(cè)件按其作用原理可分為：節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式幾大類(lèi)。

 

檢測(cè)件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類(lèi)：標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。

 

所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無(wú)須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算丈量誤差。

 

非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是成熟程度較差的，尚未列進(jìn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)件。

 

差壓式流量計(jì)是一類(lèi)應(yīng)用最廣泛的流量計(jì)，在各類(lèi)流量?jī)x表中其使用量占居首位。近年來(lái)，由于各種新型流量計(jì)的問(wèn)世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前還是最重要的一類(lèi)流量計(jì)。

 

優(yōu)點(diǎn)：

 

(1)應(yīng)用最多的孔板式流量， 計(jì)結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)；

 

(2)應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無(wú)任何一類(lèi)流量計(jì)可與之相相比；

 

(3)檢測(cè)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(jì)生產(chǎn)。

 

缺點(diǎn)：(1)丈量精度普遍偏低；(2)范圍度窄，一般僅3：1~4：1；(3)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求高；(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。

 

應(yīng)用概況：

 

差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛，在封閉管道的流量丈量中各種對(duì)象都有應(yīng)用，如流體方面：?jiǎn)蜗?、混相、潔凈、臟污、粘性流等；工作狀態(tài)方面：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等；管徑方面：從幾mm到幾m；活動(dòng)條件方面：亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各產(chǎn)業(yè)部分的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4~1/3。

 

5

浮子流量計(jì)

 

浮子流量計(jì)，又稱(chēng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在美國(guó)、日本常稱(chēng)作變面積流量計(jì)（Variable Area Flowmeter）或面積流量計(jì)。浮子流量計(jì)是變面積式流量計(jì)的一種，在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中，圓形橫截面的浮子的重力是由液體動(dòng)力承受的，從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。

浮子流量計(jì)原理設(shè)想發(fā)軔于19世紀(jì)60年代，20實(shí)際初出現(xiàn)商品。從應(yīng)用臺(tái)樹(shù)所占比例來(lái)看，1985年英國(guó)抽樣調(diào)查72家企業(yè)17000臺(tái)流量?jī)x表中浮子流量計(jì)占19.2%。我國(guó)浮子流量計(jì)產(chǎn)量1996年估計(jì)在15萬(wàn)-17萬(wàn)臺(tái)之間，其中95%左右為玻璃管浮子流量計(jì)。

 

浮子流量計(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類(lèi)流量計(jì)，特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。

 

特點(diǎn)：

 

浮子流量計(jì)使用于小管徑和低流速。常用儀表口徑40-50mm以下，最小口徑做到1.5-4mm。適用于測(cè)量低流速小流量，以液體為例，口徑10mm以下玻璃管浮子流量計(jì)滿(mǎn)度流量的名義管徑，流速只在0.2-0.6m/s之間，甚至低于0.1m/s；金屬管浮子流量計(jì)和口徑大于15mm的玻璃管浮子流量計(jì)稍高些，流速在0.5-1.5m/s之間。

 

浮子流量計(jì)可用于較低雷諾數(shù)，選用粘度不敏感形狀的浮子，流通環(huán)隙處雷諾數(shù)只要大于40或500，雷諾數(shù)變化流量系數(shù)即保持常數(shù)，亦即流體粘度變化不影響流量系數(shù)。這數(shù)值遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)孔板等節(jié)流差壓式儀表最低雷諾數(shù)104-105的要求。

 

大部分浮子流量計(jì)沒(méi)有上游直管段要求，或者說(shuō)對(duì)上游直管段要求不高。

 

浮子流量計(jì)有較寬的流量范圍度，一般為10：1，最低為5：1，最高為25：1。流量檢測(cè)元件的輸出接近于線性。壓力損失較低。

 

玻璃管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。只要在現(xiàn)場(chǎng)指示流量者使用方便，缺點(diǎn)是有玻璃管易碎的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是無(wú)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)浮子用于氣體。

 

金屬管浮子流量計(jì)無(wú)錐管破裂的風(fēng)險(xiǎn)。與玻璃管浮子流量計(jì)相比，使用溫度和壓力范圍寬。

 

大部分結(jié)構(gòu)浮子流量計(jì)只能用于自下向上垂直流的管道安裝。

 

浮子流量計(jì)應(yīng)用局限于中小管徑，普通全流型浮子流量計(jì)不能用于大管徑，玻璃管浮子流量計(jì)最大口徑100mm，金屬管浮子流量計(jì)為150mm，更大管徑只能用分流型儀表。

 

使用流體和出廠標(biāo)定流體不同時(shí)，要作流量示值修正。液體用浮子流量計(jì)通常以水標(biāo)定，氣體用空氣標(biāo)定，如實(shí)際使用流體密度、粘度與之不同，流量要偏離原分度值，要作換算修正。

6

 

容積式流量計(jì)

 

容積式流量計(jì)，又稱(chēng)定排量流量計(jì)，簡(jiǎn)稱(chēng)PD流量計(jì)，在流量?jī)x表中是精度最高的一類(lèi)。它利用機(jī)械丈量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)丈量室逐次重復(fù)地布滿(mǎn)和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)丈量流體體積總量。

 

容積式流量計(jì)按其丈量元件分類(lèi)，可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤(pán)流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。

 

優(yōu)點(diǎn)：(1)計(jì)量精度高；(2)安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒(méi)有影響；(3)可用于高粘度液體的丈量；(4)范圍度寬；(5)直讀式儀表無(wú)需外部能源可直接獲得累計(jì)，總量，清楚明了，操縱簡(jiǎn)便。

 

缺點(diǎn)：(1)結(jié)果復(fù)雜，體積龐大；(2)被測(cè)介質(zhì)種類(lèi)、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大；(3)不適用于高、低溫場(chǎng)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(dòng)。

 

應(yīng)用概況：

 

容積式流量計(jì)與差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)并列為三類(lèi)使用量最大的流量計(jì)，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)(油品、自然氣等)的總量丈量。

 

產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家近年P(guān)D流量計(jì)(不包括家用煤氣表和家用水表)的銷(xiāo)售金額占流量?jī)x表的13%~23%；我國(guó)約占20%，1990年產(chǎn)量(不包括家用煤氣表)估計(jì)為34萬(wàn)臺(tái)，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70%和20%。

 

7

超聲流量計(jì)

 

超聲流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體活動(dòng)對(duì)超聲束(或超聲脈沖)的作用以丈量流量的儀表。

 

根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法(直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。

 

超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無(wú)阻礙流量計(jì)，是適于解決流量丈量困難題目的一類(lèi)流量計(jì)，特別在大口徑流量丈量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)它是發(fā)展迅速的一類(lèi)流量計(jì)之一。

 

優(yōu)點(diǎn)：

 

(1)可做非接觸式丈量；(2)為無(wú)活動(dòng)阻撓丈量，無(wú)壓力損失；(3)可丈量非導(dǎo)電性液體，對(duì)無(wú)阻撓丈量的電磁流量計(jì)是一種補(bǔ)充。

 

缺點(diǎn)：

 

1)傳播時(shí)間法只能用于清潔液體和氣體；而多普勒法只能用于丈量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體；(2)多普勒法丈量精度不高。

 

應(yīng)用概況：

 

(1)傳播時(shí)間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液、：怪液、液化自然氣等；

 

(2)氣體應(yīng)用方面在高壓自然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗(yàn)；

 

（3)多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體，例如：未處理污水、工廠排放液、臟流程液；通常不適用于非常清潔的液體。

 

8

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

 

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CMF)是一種直接而精密地測(cè)量流體質(zhì)量流量的新穎儀表，以結(jié)構(gòu)主體采用兩根并排的U形管，讓兩根管的回彎部分相向微微振動(dòng)起來(lái)，則兩側(cè)的直管會(huì)跟著振動(dòng)，即它們會(huì)同時(shí)靠攏或同時(shí)張開(kāi)，即兩根管的振動(dòng)是同步的，對(duì)稱(chēng)的。利用流體在振動(dòng)管中活動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量?jī)x表。

 

我國(guó)CMF的應(yīng)用起步較晚，近年已有幾家制造廠自行開(kāi)發(fā)供給市場(chǎng)；還有幾家制造廠組建合資企業(yè)或引用國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)系列儀表。

 

優(yōu)點(diǎn)

 

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)直接測(cè)量質(zhì)量流量，有很高的測(cè)量精確度。

 

可測(cè)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(cè)量管的振動(dòng)幅小，可視作非活動(dòng)件，測(cè)量管路內(nèi)無(wú)阻礙件和活動(dòng)件。

 

對(duì)應(yīng)對(duì)迎流流速分布不敏感，因而無(wú)上下游直管段要求。

 

測(cè)量值對(duì)流體粘度不敏感，流體密度變化對(duì)測(cè)量值得值的影響微小。

 

可做多參數(shù)測(cè)量，如同期測(cè)量密度，并由此派生出測(cè)量溶液中溶質(zhì)所含的濃度。

 

缺點(diǎn)

 

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)零點(diǎn)不穩(wěn)定形成零點(diǎn)漂移，影響其精確度的進(jìn)一步提高，使得許多型號(hào)儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點(diǎn)不穩(wěn)定度量?jī)刹糠帧?/div>