講解常用流量計的原理和特點

實際可行的為儀表工/自控/熱工解決檢修時問題

一、孔板流量計

自動化儀表四廠孔板流量計是將標準孔板與多參量差壓變送器（或差壓變送、溫度變送器及壓力變送器）配套組成的高量程比差壓流量裝置，可測量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量。廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領域的過程控制和測量。孔板流量計被廣泛適用于煤炭、化工、交通、建筑、輕紡、食品、醫藥、農業、環境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域，是發展工農業生產，節約能源，改進產品質量，提高經濟效益和管理水平的重要工具在國民經濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。

優點：

1、標準節流件是全用的，并得到了國際標準組織的認可，無需實流校準，即可投用，在流量傳感器中也是一的；

2、結構易于復制，簡單、牢固、性能穩定可靠、價格低廉；

3、應用范圍廣，包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流，一般生產過程的管徑、工作狀態(溫度、壓力)皆可以測量；

4、檢測件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產，便與專業化規模生產。

缺點：

1、測量的重復性、精確度在流量傳感器中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯綜復雜，精確度難于提高；

2、范圍度窄，由于流量系數與雷諾數有關,一般范圍度僅3∶1～4∶1；

3、有較長的直管段長度要求，一般難于滿足。尤其對較大管徑，問題更加突出；

4、壓力損失大；

5、孔板以內孔銳角線來保證精度，因此傳感器對腐蝕、磨損、結垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，需每年拆下強檢一次；

6、采用法蘭連接，易產生跑、冒、滴、漏問題，大大增加了維護工作量。

二、立式腰輪流量計

腰輪流量計又叫羅茨流量計，其結構特征為:在流量計的殼體內有一個計量室，計量室內有一對或兩對可以相切旋轉的腰輪。在流量計殼體外面與兩個搜輪同軸安裝了一對傳動齒輪，它們相互嚙合使兩個腰輪可以相互聯動。腰輪流量計能用于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。它的計準確度高，可達0.1-0.5級。

腰輪流量計產品設計新穎，外形美觀。具有重量輕、精度高，安裝使用方便等特點。是容積式流量計的典型產品之一。其主要缺點有:體積大、笨重.壓損較大.運行中振動較大等 .利用互成45度角的兩對腰輪結構,可以大大減小運行中的振動噪聲.

三、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高的一類。它利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分，根據測量室逐次重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流體體積總量。容積式流量計按其測量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、圓盤流量計、液封轉筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。

優點：

⑴計量精度高；

⑵安裝管道條件對計量精度沒有影響；

⑶可用于高粘度液體的測量；

⑷范圍度寬；

⑸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：

⑴結構復雜，體積龐大；

⑵被測介質種類、口徑、介質工作狀態局限性較大；

⑶不適用于高、低溫場合；

⑷大部分儀表只適用于潔凈單相流體；

⑸產生噪聲及振動。

四、橢圓齒輪流量計

橢圓齒輪流量計（又稱排量流量計，齒輪流量計），屬于容積式流量計一種，在流量儀表中是精度較高的一類。它利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分，根據計量室逐次、重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流量體積總量。橢圓齒輪流量計可以選用不同的材料（鑄鐵、鑄鋼、304不銹鋼、316不銹鋼）制造，它特別適合于重油、聚乙烯醇、樹脂等粘度較高介質的流量測量。

按照要求正確安裝后的橢圓齒輪流量計，使用時即可保證足夠的精度，通常累計值的精度可達0.5級，是一種較為準確的流量計量儀表。但是，如果使用時被測介質的流量過小，儀表的泄漏誤差的影響就會突出，不能再保證足夠的測量精度。因此，不同型號規格的橢圓齒輪流量計對小使用流量有一允許值，只有當實際被測流量大于該下限流量允許值時，測量精度才能得到保證。

其次，使用橢圓齒輪流量計要注意被測介質的溫度不能過高，否則不僅會增加測量誤差，而且有使齒輪發生卡死的可能。為此，橢圓齒輪流量計在儀表所規定的使用溫度范圍內使用。

長期使用后的橢圓齒輪流量計，其內部的齒輪會被腐蝕和磨損，從而影響測量精度。因此，要經常注意觀察，并定期拆下進行檢查，若條件允許好定期進行標定。

五、文丘里流量計

新一代差壓式流量測量儀表，其基本測量原理是以能量守恒定律——伯努力方程和流動連續性方程為基礎的流量測量方法。內文丘里管由一圓形測量管和置入測量管內并與測量管同軸的特型芯體所構成。特型芯體的徑向外表面具有與經典文丘里管內表面相似的幾何廓形，并與測量管內表面之間構成一個異徑環形過流縫隙。流體流經內文丘里管的節流過程同流體流經經典文丘里管、環形孔板的節流過程基本相似。內文丘里管的這種結構特點，使之在使用過程中不存在類似孔板節流件的銳緣磨蝕與積污問題，并能對節流前管內流體速度分布梯度及可能存在的各種非軸對稱速度分布進行有效的流動調整（整流），從而實現了高精確度與高穩定性的流量測量。

優點：如果能完全按照ASME標準精確制造，測量精度也可以達到 0.5%, 但是國產文丘里由于其制造技術問題, 精度很難保證, 國內老資格的技術力量雄厚的開封儀表廠也只能保證4% 測量精度，對于超超臨界發電的工況，這種喉管處的均壓環在高溫高壓下使用是一個很危險的環節，不采用均壓環，就不符合ASNE ISO5167標準，測量精度就無法保證，這是高壓經典式文丘里制造中的一個矛盾。

缺點：喉管和進口/出口一樣材質,流體對喉管的沖刷和磨損嚴重，無法保證長期測量精度。結構長度須按ISO-5167規定制造, 否則就達不到所需精度, 由于ISO-5167對經典文丘里的嚴格結構規定, 使得它的流量測量范圍大/小流量比很小, 一般在 3 – 5 之間. 很難滿足流量變化幅度大的流量測量.

六、雙轉子氣體流量計

雙轉子流量計屬于目前國際上新一代容積式流量計，也稱為 UF —‖流量計或螺桿流量計。是用于管道中液體流量的測量和控制的精密儀表。廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、交通、船舶、油庫、碼頭、槽罐車等部門，特別適用于原油、精煉油、輕烴等工業液體的計量流量計可現場指示，字碼直接讀數并可配發訊器，輸出電脈沖信號，遠傳到二次儀表或計算機，組成自動控制、自動檢測和數據處理等系統。

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。

流量計通過的液體流量大，流量是同通徑普通容積表的二倍左右。

使用壽命長，準確度高，可靠性強。

壓內損失小。

有線遠傳長距離為1000米，脈沖信號輸出N=0.1L（一個脈沖為1N），可直接與計算機聯網。

七、渦輪流量計

智能液體渦輪流量計是采用先進的超低功耗單片微機技術研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表，是速度式流量計中的主要種類,當被測流體流過渦輪流量計傳感器時，在流體的作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，同時，葉片周期性地切割電磁鐵產生的磁力線，改變線圈的磁通量，根據電磁感應原理，在線圈內將感應出脈動的電勢信號，即電脈沖信號，此電脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比。

具有機構緊湊、讀數直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優點。

八、轉子流量計

浮子流量計,又稱轉子流量計，通過量測設在直流管道內的轉動部件的 （位置 )來推算流量的裝置。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子流量計。金屬轉子流量計是工業上常用的，對于小管徑腐蝕性介質通常用玻璃材質，由于玻璃材質的本身易碎性，關鍵的控制點也有用全鈦材等貴重金屬為材質的轉子流量計。

轉子流量計是工業上和實驗室常用的一種流量計。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D<150mm的小流量，也可以測量腐蝕性介質的流量。使用時流量計須安裝在垂直走向的管段上，流體介質自下而上地通過轉子流量計。其壓損小,量程比大(10:1),安裝維護方便,可廣泛用于復雜,惡劣環境及各種介質條件的流量測量與過程控制中

九、靶式流量計

靶式流量計于六十年代開始應用于工業流量測量，主要用于解決高粘度、低雷諾數流體的流量測量，先后經歷了氣動表和電動表兩大發展階段，SBL系列智能靶式流量計是在原有應變片式（電容式）靶式流量計測量原理的基礎上 ，采用了新型力感應式傳感器作為測量和敏感傳遞元件，同時利用了現代數字智能處理技術而研制的一種新式流量計量儀表。

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、可就地采用干式標定方法，即采用砝碼掛重法。單鍵操作可完成標定；

7、具有多種安裝方式供選擇，如選擇在線插入式，安裝費用低；

8、具有一體化溫度、壓力補償，直接輸出質量或標方；

9、具有可選小信號切除、非線性修正、濾波時間可選擇；

10、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；

11、計量準確，精度可達到0.2%；

12、重復性好，一般為0.05%～0.08%，測量快速；

13、壓力損失小，僅為標準孔板的1/2△P 左右；

14、抗干擾，抗雜質能力特強；

15、可根據實際需要更換阻流件（靶片）而改變量程；

16、低功耗電池現場顯示，能在線直讀示值，顯示屏可同時讀取瞬時和累積流量及百分比棒圖；

17、安裝簡單方便，易維護；

18、多種輸出形式，能遠傳各種參數；

19、抗震動性強，一定范圍內可測脈動流。

十、噴嘴流量計

噴嘴流量計是測量流量的差壓發生裝置，配合各種差壓計或差壓變送器可測量管道中各種流體的流量。標準噴嘴節流裝置與差壓變送器配套使用，可測量液體、蒸汽、氣體的流量，廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、輕工等部門。

一體式安裝由智能顯示儀（多參差變送器）和噴嘴裝置一道組成噴嘴流量計。它自帶有高品質的差壓傳感器、壓力傳感器，熱電阻溫度傳感器。AW2003-型智能顯示儀（多 參差變送器）不僅在差壓傳感器量程范圍自動適應，而且各種補償系數如：流出系數C、流 束膨張系數ε等均進行在線計算，實現了擴大量程的同時保證計量的精度。 采用大屏幕LCD同屏顯示累積流量、瞬時流量、瞬時壓力、瞬時溫度值，不用人工切換。4-20mA兩線制瞬時流量輸出。分本安型防爆產品及普通型產品兩大類。 分體式安裝由獨立的噴嘴裝置、差壓、壓力、溫度變送器、流量計算儀、截止閥等部份組合而成。各部份之間的連接組合由用戶自己完成。

特點：

與孔板流量計相比，噴嘴流量計的壓力損失較小，因而節約能源，比較堅固耐用，適合高溫高壓流體，廣泛使用在電力、化工等行業的蒸汽流量測量。噴嘴流量計包括標準噴嘴（ISA1932噴嘴）、長頸噴嘴兩種。其設計制造均符合國際標準ISO5167或國家標準GB/T2624的規定。

十一、節流流量計

在氣體的流動管道上裝有一個節流裝置，其內裝有一個孔板，開有一個圓孔，其孔徑比管道內徑小，在孔板前燃氣穩定的向前流動，氣體流過孔板時由于孔徑變小，截面積收縮，使穩定流動狀態被打亂，因而流速將發生變化，速度加快，氣體的靜壓隨之降低，于是在孔板前后產生壓力降落，即差壓（孔板前截面大的地方壓力大，通過孔板截面小的地方壓力?。?。差壓的大小和氣體流量有確定的數值關系，即流量大時，差壓就大，流量小時，差壓就小。流量與差壓的平方根成正比。節流式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。

節流式流量計是一種典型的差壓式流量計．是目前工業生產中用來測量氣體、液體和蒸氣流量的常用的一種流量儀表．據調查統計，在煉鋼廠、煉油廠等工業生產系統中所使用的流量計有(70—80)%左右是節流式流量計．在整個工業生產領域中，節流式流量計也占流量儀表總數的一半以上．節流式流量計所以得到如此廣泛的應用，主要是因為它具有以下兩個非常突出的優點：

1.結構簡單，安裝方便，工作可靠，成本低，又具有一定準確度．能滿足工程測量的需要．

2.有很長的使用歷史，有豐富的、可靠的實驗數據，設計加工已經標準化．只要按標準設計加工的節流式流量計，不需要進行實際標定，也能在已知的不確定度范圍內進行流量測量．

尤其是二個優點，使得節流式流量計在制造和使用上都非常方便．因為對一個流量計，特別是大流量測量用的流量汁，在檢定時將會遇到各種各樣的困難．

十二、電磁流量計

電磁流量計是20世紀50~60年代隨著電子技術的發展而迅速發展起來的新型流量測量儀表。 電磁流量計是應用電磁感應原理， 根據導電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導電流體流量的一種儀器。

1.測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響；

2.測量管內無阻礙流動部件，無壓損，直管段要求較低。對漿液測量有獨特的適應性；

3.合理選擇傳感器襯里和電極材料，即具有良好的耐腐蝕和耐磨損性；

4.轉換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點穩定、精確度高。流量范圍度可達150：1；

5.轉換器可與傳感器組成一體型或分離型；

6.轉換器采用16位高性能微處理器，2x16LCD顯示，參數設定方便，編程可靠；

7.流量計為雙向測量系統，內裝三個積算器：正向總量、反向總量及差值總量；可顯示正、反流量，并具有多種輸出：電流、脈沖、數字通訊、HART；

8.轉換器采用表面安裝技術(SMT)，具有自檢和自診斷功能；

9.測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響，傳感器感應電壓信號與平均流速呈線性關系，因此測量精度高。

10.測量管道內無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內無可動部件，因此傳感器壽命極長。

11.由于感應電壓信號是在整個充滿磁場的空間中形成的，是管道載面上的平均值，因此傳感器所需的直管段較短，長度為5倍的管道直徑。

12.轉換器采用國際新先進的單片機（MCU）和表面貼裝技術（SMT），性能可靠，精度高，功耗低，零點穩定，參數設定方便。點擊中文顯示LCD，顯示累積流量，瞬時流量、流速、流量百分比等。

13.雙向測量系統，可測正向流量、反向流量。采用特殊的生產工藝和優質材料，自動化儀表四廠確保產品的性能在長時候內保持穩定。