1、2020年6月26日,流量計的分類與選型,2020/6/26,2020/6/26,前言,測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或流量表。流量計是工業(yè)測量中重要的儀表之一。隨著工業(yè)生產的發(fā)展，對流量測量的準確度和范圍的要求越來越高，流量測量技術日新月異。為了適應各種用途， 各種類型的流量計相繼問世。 目前已投入使用的流量計已超過 100 種，種類繁多， 但每一種流量測量方案和儀表只能使用某一種或某一類流體在某特定條件下的測量。世界上并不存在一種十全十美的流量儀表，各種儀表都尤其優(yōu)缺點和使用上的局限性。 精準的選型是一個從事儀表選型應用的設計人員必須具備的，然而真正做到精準又是何其難。 今天將對市場上用于

2、工業(yè)生產流量計量的眾多儀表按不同的分類方式進行分類，并且闡述了其工作原理，以達到學習的目的。,2020/6/26,參考文獻及相關標準,參考文獻 流量測量技術及儀表/梁國偉，蔡武昌主編 北京-機械工業(yè)出版社 流量測量儀表應用技巧/紀綱編著 北京-化學工業(yè)出版社 相關標準 GB 17167 用能單位能源計量器具配備和管理通則 GB/T 18603-2014 天然氣計量系統(tǒng)技術要求 SH/T 3005-2016 石油化工自動化儀表選型設計規(guī)范 HG/T 20507-2014 自動化儀表選型設計規(guī)范 GB 50093-2013 自動化儀表工程施工及質量驗收規(guī)范 SHT 3104-2013 石油化工儀表

3、安裝設計規(guī)范,2020/6/26,流量儀表的分類,按測量對象分類：封閉管道流量計和明渠流量計 按測量目的分類：總量測量和瞬時流量測量 按輸出信號分類：脈沖頻率信號輸出和模擬信號輸出 按測量原理分類：容積式、速度式和差壓式 按測量方法和結構分類： (1) 差壓式流量計； (2)可變面積式流量計； (3) 速度式流量計； (4) 容積式流量計 (5) 科里奧利質量流量計； (5) 熱導式質量流量計； (7) 明渠流量計； (8) 插入式流量計； (9) 固體流量計（沖量式、皮帶 秤、軌道衡）； (10) 其它流量計（激光流量計、靜電流量計、復合 效應流量計、轉速表式流量計等）； 按測量方法和結構分

4、類是一種比較流行的分類方法。,2020/6/26,差壓式流量儀表,原理及分類 差壓式（也稱節(jié)流式）流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經節(jié)流裝置時產生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。它是目前生產中測量流量最成熟、最常用的方法之一。 差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉換和流量顯示儀表)組成。 差壓式流量計的分類： 檢測件又可按其標準化程度分為二大類:標準的和非標準的。 標準件：標準孔板（Re5000） 噴嘴（壓損低） 經典文丘里管（壓損低） 文丘里噴嘴（壓損低）,2020/6/26,差壓式流量儀表,非標準件： 直管段較短，壓損小：多孔平衡孔板，V錐流量計； 低雷諾系數(shù)： 1/4圓

5、缺孔板、錐形入口孔板； 臟污介質：偏心孔板、圓缺孔板； 壓損低（清潔流體） ：道爾管、羅洛斯管等； 粘度大的含懸浮物的液體，雷諾數(shù)（Re500），如原油、瀝青等介質：楔形流量計； 楔形流量計經標定后精度高，變送器采用隔膜式； 無附加壓損（清潔流體） ：彎管流量計； 管徑DN50 ：要求精度不高,內藏孔板流量計； 大管徑、低壓損（清潔流體） ：皮托管、均速管；,V錐流量計,1/4圓缺,錐形入口孔板,彎管,均速管,楔形流量計,羅洛斯管,道爾管,圓缺孔板,偏心孔板,皮托管,2020/6/26,差壓式流量儀表,差壓式流量儀表的優(yōu)點： 結構簡單，安裝方便，工作可靠，成本低廉，中等精度； 廣譜式流量計，可

6、以測量氣體、蒸汽、液體介質的測量，而且能適應多種工況（高溫、高壓、低靜壓、低流速、 低密度等多種工況）； 管徑從小到大，系列齊全； 標準化程度高，只要按照標準進行設計、制造、安裝即可，無需標定； 基于以上特點，差壓式流量計站流量計用量的一半以上。 差壓式流量儀表的缺點： 大部分差壓式流量計的測量精度不高，處于中等精度； 量程比小，由于流量與差壓信號的平方根成正比，天生測量范圍窄，一般的量程比只有3：1，V錐流量計也只有 10:1 ； 安裝條件比較苛刻，大部分需要很長的只管管，尤其是大管徑； 大部分需要導壓管，易泄露、堵塞及凍結； 壓損大（指孔板、噴嘴等）；,2020/6/26,可變面積式流量儀

7、表,原理與分類 可變面積式流量儀表中最常用的一種是轉子流量計，也叫浮子流量計。 它是在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自由地上升和下降。通過浮子在管中的位置可以直接讀出流量值，或者通過電磁耦合將浮子的位置轉換成標準電流信號； 分類方法有好多，一般按照材質進行分類：玻璃管轉子流量計和金屬管轉子流量計； 除了用于測量流量的轉子流量計外，還有一種專門用于吹掃法測量壓力或者液位的吹掃裝置。 轉子流量計的優(yōu)點： 結構簡單，使用方便，價格便宜； 適用于小管徑和低流速; 壓力損失較低； 轉子流量計的缺點： 耐壓低，玻璃管結構有破碎的風險； 不能

8、測量臟污流體，容易堵塞； 浮子容易被卡主，需要設置旁路； 易受外界磁場影響；,2020/6/26,速度式流量儀表,原理與分類 速度式流量儀表是以測量管道內的流量的平均速度u，進而求出單位時間內流過流體的體積流量。根據(jù)被測物理量的不同，速度流量儀表主要包括渦街流量計、渦輪流量計、水表、電磁流量計、超聲波流量計、靶式流量計等；,2020/6/26,速度式流量儀表之渦街流量計,原理與分類 渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體,流體在發(fā)生體兩側交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的漩渦的儀表。當通流截面一定時，流速與導容積流量成正比。因此，測量振蕩頻率即可測得流量。 渦街流量計按頻率 檢出方式

9、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，它兼有無轉動部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點，很有發(fā)展前途。 渦街流量計的優(yōu)點： 渦街流量計無可動部件，測量元件結構簡單，性能可靠，使用壽命長； 渦街流量計測量范圍寬。量程比一般能達到 10：1； 應用范圍廣，可以測量氣體、蒸汽、液體介質的測量； 流量不受被測流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響； 壓力損失小，不見得； 精度較高，重復性好，維護量?。?渦街流量計的缺點： 安裝條件苛刻:抗震性能差、直管段要求非常高； 不適合雜物介質，漩渦發(fā)生體易被臟污或者污物纏繞； 耐溫性能差，一般只能測量 300以下介質的流體流量 測量氣體或

10、蒸汽時需要補償；,2020/6/26,速度式流量儀表之渦輪流量計,原理與分類 輪流量計,是速度式流量計中的主要種類,它采用多葉片的轉子(渦輪)感受流體平均流速,從而且推導出流量或總量的儀表。渦輪流量計和容積式流量計、科里奧利質量流量計稱為流量計中三類重復性、精度最佳的產品,作為十大類型流量計之一,其產品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產的規(guī)模。在歐洲和美國，渦輪流量計的用量僅次于孔板流量計。 渦輪流量計的優(yōu)點： 高精度,重復性好，在所有流量計中,屬于最精確的流量計； 無零點漂移,抗干擾能力好; 量程范圍寬;； 結構緊湊； 渦輪流量計的缺點： 不能長期保持校準特性; 流體物性對流量特性有較大影響；,

11、2020/6/26,速度式流量儀表之靶式流量計,原理與分類 靶式流量計的測量元件是一個放在管道中心的圓形靶，流體流動時沖擊到靶上，會使靶面受力，并產生相應的微小位移，這就反映了流量的大小。是一種動量式流量儀表。 靶式流量計的優(yōu)點： 結構簡單,安裝維護方便； 不易堵塞; 適合于測量粘度高、雷諾系數(shù)低的流體或漿液; 結構緊湊； 靶式流量計的缺點： 由于靶片及靶桿有自重，安裝好后必須重新設置零點 ; 精度不是很高，一般做為過程控制類計量儀表，貿易結算慎用；,2020/6/26,速度式流量儀表之電磁流量計,原理與分類 電磁流量計是根據(jù)法拉弟電磁感應定律制成的一種測量導電性液體的儀表。根據(jù)測出的感應電動

12、勢求出流體的流速，進而計算出體積流量的一種儀表。 電磁流量計的優(yōu)點： 測量通道是段光滑直管,無節(jié)流件,不會阻塞,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、泥漿、污水等; 不產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、粘度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響; 流量范圍大（100:11000:1）,口徑范圍寬（幾毫米到幾米） ； 可應用腐蝕性流體； 前后直管道要求較??； 電磁流量計的缺點： 無法測量氣體、蒸汽以及含氣泡的液體; 無法測量低電導介質，如有機物等； 受內襯影響，無法測量過高和過低溫度介質； 易受外界電磁干擾； 需要根據(jù)介質特點選擇合適的電極和勵磁方式

13、； 價格昂貴；,2020/6/26,速度式流量儀表之超聲波流量計,原理與分類 超聲波在流動的流體中傳播時，傳播速度會受到流體流速的影響，根據(jù)這一原理制造了超聲波流量計。它也是由測流速來計算出體積流量的。超聲波流量計按測量原理可分為很多種，最常用的是時差式和多普勒式； 超聲波流量計的優(yōu)點： 非接觸式，不產生流量檢測所造成的壓力損失,可以測量強腐蝕性介質和非導電介質的流量； 不受介質溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響 ； 流量范圍大（20:1）,口徑范圍寬（20mm5m） ； 可應用腐蝕性流體； 可測量氣體、液體、蒸汽甚至雙相介質； 超聲波流量計的缺點： 超聲波流量計的溫度測量范圍不高，一般只能測

14、量溫度低于200的流體； 抗干擾能力差。易受氣泡、結垢、泵及其它聲源混入的超聲雜音干擾、影響測量精度； 直管段要求嚴格，為前20D,后5D。否則離散性差，測量精度低； 測量管道因結垢，會嚴重影響測量準確度，帶來顯著的測量誤差，甚至在嚴重時儀表無流量顯示； 安裝的不確定性，會給流量測量帶來較大誤差。 使用壽命短；,2020/6/26,容積式流量儀表,原理與分類 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最高的一類。它利用機械測 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。 容積式流量計按其測量元件分

15、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。 超聲波流量計的優(yōu)點： 測量精度高，是目前所有流量計中精度最高的； 流量計前不需要直管段； 可用于高粘度的流量測量； 測量范圍寬； 直讀式儀表； 超聲波流量計的缺點： 機械結構復雜，體積龐大，只適合于中小管徑； 被測介質的種類、口徑、介質工作狀態(tài)等的適用范圍不夠寬； 只適合于潔凈單相流體； 會給系統(tǒng)流體產生脈沖；,腰輪,橢圓齒輪,齒輪,凸輪刮板,雙轉子,往復活塞,2020/6/26,質量流量計之科里奧利質量流量計,原理與分類 科里奧利質量流量計(以下簡稱C

16、MF)是利用流體在振動管中流動時,產生與質量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質量流量儀表。 科里奧利流量計的優(yōu)點： 直接測量質量流量，精度最高； 可測流體范圍廣，可測量高粘度、液固兩相流，含微量水分的氣液兩相流以及中高壓氣體； 不需要直管段； 液體粘度和密度對流量測量值的精度影響微乎其微； 可測雙向流量； 科里奧利流量計的缺點： 零點穩(wěn)定性差； 無法測低壓氣體； 液體中含氣量過大會影響精度； 對振動干擾比較敏感； 壓力損失大； 價格昂貴；,2020/6/26,質量流量計之熱式氣體質量流量計,原理與分類 利用流體經過外部加熱的管道時產生的溫度場變化或者利用將流體加熱到某一定值是所消耗的

17、能量與流體質量流量間的關系原理,制造的這類流量計叫熱式氣體質量流量計（TMF）。 熱式氣體質量流量計的優(yōu)點： 壓損低，精度高； 直接測量氣體的質量流量； 流量范圍廣； 熱式氣體質量流量計的缺點： 精度不及其他類型流量計，一般為3 ； 適用范圍窄，只能用于測量干燥的非爆炸性的氣體，如壓縮空氣、氮氣、氬氣及其他中性氣體；,2020/6/26,明渠流量計,原理與分類 與前述幾種不同,它是在非滿管狀敞開渠道測量自由表面自然流的流量儀表。 非滿管態(tài)流動的水路稱作明渠,測量明渠中水流流量的稱作明渠流量計(open channel flowmeter)。 明渠流量計除圓形外,還有U字形、梯形、矩形等多種形狀

18、。 明渠流量計應用場所有城市供水引水渠;火電廠引水和排水渠、污水治理流入和排放渠;工礦企業(yè)水排放以及水利工程和農業(yè)灌溉用渠道。有人估計1995臺,約占流量儀表整體的1.6%,但是國內應用尚無估計數(shù)據(jù)。,2020/6/26,插入式流量計,原理與分類 插入式流量計不是基于原理劃分的流量計，它是根據(jù)安裝方式進行分類的，區(qū)別于管道式安裝。、 包括插入式渦街流量計、插入式電磁流量計、插入式渦輪流量計、插入式畢托管。還有均速管本身就是一種插入式流量計。 插入式流量計的優(yōu)點： 價格便宜； 體積小、重量輕，容易安裝和維修； 帶球閥，可以實現(xiàn)不斷流拆卸； 壓損低； 大口徑測量儀表易于拆卸校驗； 可做成便攜式； 插入式的缺點： 精度低；,2020/6/26,固體流量計,原理與分類 用于測量固體物料流量的流量計，主要有沖量式流量計、皮帶秤和軌道衡； 沖量式流量計利用固體物料從高空落下，落在沖