简述几种流量计的工作原理

量是计量科学技术的组成部分之一，它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好这一工作，对保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用，特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代，流量计在国民经济中的地位与作用更加明显。工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量（Flow Rate）和累计流量（Total Flow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一周、一月、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也可以相互转化。

1、孔板流量计：

工作原理：

流体充满管道，流经管道内的节流装置时，流速会出现局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。

工作特点：

①节流装置结构简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉;

②应用范围广，全部单相流皆可测量，部分混相流亦可应用;

③标准型节流装置无须实流校准，即可投用;

④ 一体型孔板安装更简单，无须引压管，可直接接差压变送器和压力变送器。

2、电磁流量计：

工作原理：

基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁常当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬(橡胶，特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。

工作特点：

①具有双向测量系统;

② 传感器所需的直管段较短，长度为5倍的管道直径；

③ 压力损失小；

④测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；

⑤主要应用于污水处理方面。

3、涡轮流量计：

工作原理：

在一定的流量范围内，涡轮的转速与流体的流速成正比。流体流动带动涡轮转动，涡轮的转速转换成电脉冲，用二次表显示出数据，反应流体流速。

工作特点：

①抗杂质能力强;

②抗电磁干扰和抗振能力强;

③其结构与原理简单，便于维修;

④几乎无压力损失，节省动力消耗。

4、涡街流量计：

工作原理：

根据流体振荡原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，根据这种关系，旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度，再乘以横截面积得到流量。

工作特点：

①结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠;

②安装简单，维护十分方便;

③检测传感器不直接接触被测介质，性能稳定，寿命长;

④输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高;

⑤测量范围宽，量程比可达1：10;

⑥压力损失较小，运行费用低，更具节能意义。

5、腰轮流量计：

工作原理：

当有流体通过流量计时，在流量计进出口流体差压的作用下.两腰轮将按正方向旋转。计量室内液体不断流进流出，只需要知道计量室体积和腰轮转动次数就可以计算出流体流量。

工作特点：

适合各种清洁液体的流量测量，尤其适用于油品计量，也可制成测量气体的流量计。它的计量准确度高，可达0.1-0.5级，压力损失小，量程范围大。

6、文丘里流量计：

工作原理：

当流体流经文丘里流量计管道内的节流件时，流速在文丘里节流件初形成局部收缩，导致流速增加，静压差下降，文丘里流量计前后便产生了静压差，流体流量越大，静压差就越大，根据压差来衡量流量。

工作特点：

无磨蚀与积污的问题，同时可以有一定的整流的作用，测量精度和稳定性高。

7、容积式流量计：

工作原理：

流体通过流量计，就会在流量计进出口之间产生一定的压力差.流量计的转动部件(简称转子)在这个压力差作用下产生旋转，并将流体由入口排向出口.在这个过程中，流体一次次地充满流量计的“计量空间”，然后又不断地被送往出口。在给定流量计条件下，该计量空间的体积是确定的，只要测得转子的转动次数.就可以得到通过流量计的流体体积的累积值。

工作特点：

①计量精度高;

②安装管道条件对计量精度没有影响;

③可用于高粘度液体的测量;

④范围度宽;

⑤直读式仪表无需外部能源可直接获得累计，总量，清晰明了，操作简便;

⑥结构复杂，体积庞大

⑦不适用于高、低温场合;

⑧大部分仪表只适用于洁净单相流体;

⑨噪声和振动较大。

8、椭圆齿轮流量计：

工作原理：

当被测液体经管道进入流量计时，由于进出口处产生的压力差推动一对齿轮连续旋转，不断地把经初月形空腔计量后的液体输送到出口处，椭圆齿轮的转数与每次排量四倍的乘积即为被测液体流量的总量。

工作特点：

流量测量与流体的流动状态无关;粘度愈大的介质，从齿轮和计量空间隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此核测介质的粘度愈大，泄漏误差愈小，对测量愈有利;椭圆齿轮流量计计量精度高，适用于高粘度介质流量的测量，但不适用于含有固体颗粒的流体(固体颗粒会将齿轮卡死，以致无法测量流量)。如果被测液体介质中夹杂有气体时，也会引起测量误差。

9、转子流量计：

工作原理：

当测量流体的流量时，被测流体从锥形管下端流入，流体的流动冲击着转子，并对它产生一个作用力，当流量足够大时，产生的作用力将转子托起。同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的环形断面，这时作用在转子上的力有三个:流体对转子的动压力、转子在流体中的浮力和转子自身的重力。流量计垂直安装时，转子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子上的三个力都沿平行于管轴的方向。当这三个力达到平衡时，转子就平稳地浮在锥管内某一位置上。对于给定的转子流量计，转子大小和形状己经确定，因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流体对浮子的动压力是随来流流速的大小而变化的。因此当来流流速变大或变小时，转子将作向上或向下的移动，相应位置的流动截面积也发生变化，直到流速变成平衡时对应的速度，转子就在新的位置上稳定。对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中的位置与流体流经锥管的流量的大小成一一对应关系。

工作特点：

它具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点;转子流量计适用于测量通过管道直径。

10、双转子流量计：

工作原理：

进、出口处较小的压差推动转子旋转，同一时刻，每一个转子在同一横截面上受到流体的旋转力矩虽然不一样，但两个转子分别在所有横截面上受到旋转力矩的合力矩是相等的。因此两个转子各自作等速、等转矩旋转，排量均衡无脉动。螺旋转子每转一周可输出 8 倍空腔的容积，因此，转子的转数与流体的累积流量成正比，转子的转速与流体的瞬时流量成正比。转子的转数通过磁性联轴器传到表头计数器，显示出流过流量计(流过管道)的流量。

工作特点：

① 适用于稀油、轻质油、稠油、含砂量大、含水量大的原油，被测量液体的粘度范围大;

② 流量计通过的液体流量大;

③使用寿命长，准确度高，可靠性强;

④压内损失极小;

⑤可直接与计算机联网。

11、靶式流量计：

工作原理：

当流体流动，对靶板产生一个作用力，使靶板产生微量的位移，位移大小与流速有关，根据位移与流速的关系计算出流量。

工作特点：

①整台仪表结构坚固无可动部件，插入式结构,拆卸方便;

②可选用多种防腐及耐高低温材质(如哈氏合金，钛等);

③整机可做成全密封无死角(焊接形式)，无任何泄漏点，可耐42MPa 高压;

④仪表内设自检程序，故障现象一目了然;

⑤传感器不与被测介质接触，不存在零部件磨损，使用安全可靠；

⑥能准确测量各种常温、高温500 度、低温-200 度工况下的气体、液体流量等。

12、超声波流量计：

工作原理：

超声波流量计通过检测流体流动对超声波产生的影响来对液体流量进行测量，其利用的是“时差法”。首先，使用探头1发射信号，信号穿过管壁1、流体、管壁2后被另一侧的探头2接收到;在探头1发射信号的同时探头2也发出同样的信号，经过管壁2、流体、管壁1后被探头1接收到;由于流速的存在使得两时间不等，存在时间差，因此根据时间差便可求得流速，进而得到流量值。

工作特点：

可以测量常规管道流量，还可以测量不易观察、不易接触的管道的流量；其不仅可以测量常规流体流量，还可对具有强腐蚀性、放射性、易燃、易爆等特点的流体进行流量的测量。但是超声波流量计对所测流体的温度范围有所限制，目前我国的超声波流量计仅可用于200℃以下流体的测量;而且，超声波流量计的测量线路相当复杂，对测量线路要求较高。

13、科里奥利质量流量计：

工作原理：

当一个位于旋转系内的质点作朝向或者离开旋转中心的运动时，将产生一惯性力，通过直接或者间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管道上的科里奥利力，就可以测得流体通过管道的质量流量。

工作特点：

科里奥利质量流量计直接测量质量流量，有很高的测量精确度。可测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的中高压气体。测量管的振动幅度小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件和活动件。对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号科里奥利质量流量计的流量传感器安装固定要求较高等。

编辑：黄飞