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　1流量計的類型及特點
　　
　　自然界中流體廣泛存在，常見的空氣、水和血液等均屬于流體。單位時間內(nèi)，流體流過管道或設(shè)備某處橫截面的數(shù)量稱為流量。流量測量是一項極其復雜的工作，就流體對象而言，有各種液體、氣體和多相流體。測量條件差別也很大，進行流量測量時的流體溫度范圍可自高溫至低溫乃低溫；壓力范圍可自超高壓至低壓；流量范圍可自大流量至微小流量；黏度范圍可自低黏度至高黏度；流態(tài)范圍有層流、紊流、脈動流和各種多相流流型。因此，在具體進行測量時應根據(jù)測量對象和各種測量條件，采用相應的流量測量方法。
　　
　　測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計。流量測量方法和儀表的種類繁多，其測量原理結(jié)構(gòu)特性、適用范圍及使用方法各不相同。至今為止，可供工業(yè)用的流量儀表種類達60多種。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。
　　
　　流量計的分類方式有多種，從原理上大體可分為差壓式流量計、容積式流量計、速度式流量計、質(zhì)量流量計等。本文將選差壓式流量計、容積式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、渦街流量計等來分別闡述其原理和特點。
　　
　　1.1差壓式流量計
　　
　　差壓式流量計是應用流體流經(jīng)節(jié)流裝置所產(chǎn)生的靜壓差來測量流量的一種流量計。差壓式流量計由檢測件（一次裝置）、壓差信號管路和差壓計（二次裝置）組成，又稱節(jié)流式流量計，是目前應用zui廣的一類流量計。通常用節(jié)流裝置對差壓式流量計分類，如孔板流量計、文丘利管流量計和噴嘴等，節(jié)流裝置已標準化，稱為標準節(jié)流裝置。二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計、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、標準化）程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測量流量參數(shù)，也可測量其他參數(shù)，如壓力、物位、密度等。
　　
　　差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為：節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式六大類。差壓式流量計是一類應用zui廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占居*。近年來，由于各種新型流量計的問世，它的使用量逐漸下降，但目前仍是zui重要的一類流量計，適合于高溫流體流量的測量，可用于測量高溫液體、蒸汽和氣體，但其用以制造的鋼材及結(jié)構(gòu)必須和被測高溫流體的溫度和壓力相適應。
　　
　　差壓式流量計優(yōu)點為：應用zui多的孔板式流量計，結(jié)構(gòu)簡單牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長；應用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比擬；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)。
　　
　　差壓式流量計缺點為：測量精度普遍偏低；測量范圍窄，一般僅3:1-4:1；現(xiàn)場安裝條件要求高（上下游需有足夠長的直管段長度等）；壓力損失大（指孔板、噴嘴等）。
　　
　　差壓式流量計應用概況：差壓式流量計應用范圍廣泛，在封閉管道的流量測量中，各種對象都有應用。流體方面有單相、混相、潔凈、臟污、黏性流等；工作狀態(tài)方面有常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等；管徑方面可從幾毫米（mm）到幾米（m）；流動條件方面有亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/4-1/3。
　　
　　1.2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zui高的一類。容積式流量計的原理是利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)測量室逐次重復地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。
　　
　　容積式流量計形式眾多，應根據(jù)所測流體的流量范圍、溫度、壓力、所用管徑、腐蝕性和黏度等選用。按其測量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計、腰輪式流量計、刮板流量計、往復活塞流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計、圓盤流量計、濕式氣體流量計、皮囊式流量計及伺服式流量計等。
　　
　　容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量zui大的流量計，常應用于昂貴介質(zhì)（油品、天然氣等）的總量測量。
　　
　　容積式流量計優(yōu)點為：測量準確度高；測量準確度與流體種類、黏度、密度等物理量無關(guān)，也不受流動狀態(tài)影響；量程比寬，可達10:1以上；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。
　　
　　容積式流量計缺點為：結(jié)構(gòu)復雜，體積龐大；被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大；不適用于高、低溫場合；對被測介質(zhì)的清潔度要求嚴格，大部分儀表只適用于潔凈單相流體；產(chǎn)生噪聲及振動。
　　
　　1.3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，從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。
　　
　　浮子流量計是僅次于差壓式流量計應用范圍zui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。主要分為玻璃浮子流量計、電遠傳金屬管浮子流量計、氣遠傳金屬管浮子流量計等。
　　
　　浮子流量計的特點：靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、直觀、使用方便、測量范圍大、價格低廉等；壓力損失較低。
　　
　　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，從而推導出流量或總量的儀表。一般由渦輪流量變送器（包括渦輪、磁電轉(zhuǎn)換裝置）前置放大器和顯示積算機構(gòu)兩部分組成，也可做成整體式。
　　
　　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性、精度*的產(chǎn)品，廣泛應用于石油、有機液體、無機液體、液化氣、天然氣和低溫流體的流量測量。
　　
　　渦輪流量計優(yōu)點為：高精度，在所有流量計中，屬于zui的流量計；重復性好；無零點漂移，抗*力好；范圍度寬；結(jié)構(gòu)緊湊。渦輪流量計缺點為：不能長期保持校準特性；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)法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電性液體的儀表。它是利用導電體在磁場中流動所產(chǎn)生的感應電動勢，推算并顯示流量的流量計，通常由電磁傳感器、轉(zhuǎn)換器和顯示儀表組成。
　　
　　電磁流量計可用于測量電導率大于10-7S/m的多種導電液體的體積流量，特別適用于測量各種酸、堿、鹽等腐蝕性溶液；各種磨損性較大的礦漿、水泥漿；各種纖維溶液、低漿及對衛(wèi)生要求嚴格的酒、牛奶和糖漿等的流量，但不能用于測量氣體和蒸汽的流量。20世紀七八十年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使它成為應用廣泛的一類流量計，在流量儀表中其使用量不斷上升。
　　
　　電磁流量計應用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應用于給排水工程；中小口徑常用于高要求或難測場合，如鋼鐵工業(yè)高爐風口冷卻水控制，造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液，化學工業(yè)的強腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿；小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學等有衛(wèi)生要求的場所。
　　
　　電磁流量計優(yōu)點為：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；不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好；所測得體積流量實際上不受流體密度、黏度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響；流量范圍大，口徑范圍廣；可應用腐蝕性流體。
　　
　　電磁流量計缺點為：不能測量電導率很低的液體，如石油制品；不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；不能用于較高溫度；成本較高。
　　
　　1.6渦街流量計
　　
　　渦街污水流量計是在流體中安放一根非流線型旋渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)會周期性交替向下游分離釋放流體旋渦，并在下游形成兩串規(guī)則地交錯排列的游渦隊列（卡門渦街）的儀表。渦街流量計由旋渦發(fā)生體、檢測器、放大器及轉(zhuǎn)換器組成，可以直接用數(shù)字輸出或與數(shù)字式顯示儀表等配套使用。渦街流量計按頻率檢出方式可分為：應力式、應變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。
　　
　　渦街流量計是屬于zui年輕的一類流量計，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計。渦街流量計優(yōu)點為：結(jié)構(gòu)簡單牢固；適用流體種類多；精度較高；范圍寬；壓力損失小。
　　
　　渦街流量計缺點為：不適用于低雷諾數(shù)測量；需較長直管段；儀表系數(shù)較低（與渦輪流量計相比）；儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應用經(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。它是由超聲波換能器等構(gòu)成的檢測部分、電子線路（包括發(fā)射、接收電路和信號處理電路）以及指示、累積和記錄儀表組成。根據(jù)對信號檢測的原理，超聲流量計可分為傳播速度差法（直接時差法、時差法、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。
　　
　　超聲流量計和電磁污水流量計一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬*流量計，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點，近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。傳播時間法主要應用于工廠排放液、液化天然氣等；氣體應用方面在高壓天然氣領(lǐng)域有使用良好的經(jīng)驗；而多普勒法則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、臟流程液等，通常不適用于非常清潔的液體。
　　
　　超聲流量計優(yōu)點為：可做非接觸式測量；為無流動阻撓測量，無壓力損失；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。
　　
　　超聲流量計缺點為：傳播時間法只能用于清潔單相液體和氣體，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；多普勒法測量精度不高。
　　
　　結(jié)束語
　　
　　由上述可知，流量計發(fā)展到今天雖然已日趨成熟，但其種類仍然極其繁多，由于流量測量的復雜性，至今尚無一種對于任何場合都適用的流量計。每種流量計都有其適用范圍，也都有局限性。這就要求我們：*，在選擇儀表時，一定要熟悉儀表和被測對象兩方面的情況，并要兼顧考慮其他因素，這樣測量才會準確；第二，盡快研制新型儀表，使其在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上更加完善。