流量计分类选型论文

流量计的分类与选型

【摘要】没有一种流量计是完美的，对任何流体、工况都完全适应的，每种流量计都有自己的特点，有着其适应的条件，因此在对各种测量方法和仪表特性作比较全面了解的前提下，选择出最适合、最稳定可靠的最佳形式。本文介绍了几种流量计的特点和适用环境。

【关键词】电磁式；节流式流量计；孔板

流量计是少数几种使用比制造艰难的仪表之一。这是因为流量是一个动态量，处于运动状态的液体内部不仅存在着粘性摩擦作用，还会产生不稳定的旋涡和二次流等复杂流动现象。测量仪表本身受到众多因素，如：管道、口径大小、形状（圆形、矩形）、边界条件、介质的物性（温度、压力、密度、粘度、脏污性、腐蚀性等）、流体的流动状态（紊流状态、速度分布等）以及安装条件与水平的影响。面对国内外十几类、上百个品种的流量仪表（先后发展起来的容积式、差压式、涡轮式、面积式、电磁式、超声波式和热式流量计等类型），如何根据流量、流态、安装要求与环境条件、经济性等因素合理选型，是应用好流量仪表的前提和基础。除了仪表自身质量要得到保证，工艺数据的提供和仪表的安装、使用、维护是否合理也相当重要。

1 电磁流量计

电磁流量计自20世纪50年代末国内首次工业应用以来，七八十年代在流量测量中运用和发展很快。电磁流量计的工作原理是基

于法拉第电磁感应定律，即被测介质垂直于磁力线方向流动，因而在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一感应电动势ex，当磁场强度b与两极间距离d一定时，则感应电动势ex与被测介质流量（流速）成正比。电磁流量计不受温度、压力、粘度、重度等外界因素的影响，测量管内部无收缩或凸出部分的压力损失，另外，流量元件检测出的最初信号，是一个与流体平均流速成精确线性变化的电压，它与流体的其他性质无关，具有很大的优越性。根据污水具有流量变化大、含杂质、腐蚀性小、有一定的导电能力等特性，测量污水的流量，电磁流量计是一个很好的选择。它结构紧凑、体积小，安装、操作、维护方便，如测量系统采用智能化设计，整体密封加强，能在较恶劣的环境下正常工作。选型时要注意以下几点：

1.1 被测量液体必须是导电的液体或浆液；

1.2 口径与量程，最好是正常量程超过满量程的一半（一般为正常流量的4～8倍），流速在2-4 m/s之间；

1.3 使用压力必须小于流量计耐压；

1.4 不同温度及腐蚀性介质选用不同内衬材料和电极材料。

电磁流量计的优点：无节流部件，因此压力损失小。不受流体的温度、压力、密度和粘度的影响；只与被测流体的平均速度有关，测量范围宽；只需经水标定后即可测量其他介质，无须修正，最适合作为结算用计量设备使用。由于技术及工艺材料的不断改进，稳定性、线性度、精度和寿命的不断提高和管径的不断扩大，对于固液两相的介质的测量采用了可更换电极以及刮刀电极的方式，解决

了高压（32mpa）、耐腐蚀（防强酸、碱衬里）介质的测量问题，以及口径的不断扩大（最大作到3200mm口径），寿命的不断增长（一般大于10年），电磁流量计得到越来越广泛的应用，其成本也得到了降低，但整体价格特别是大管径的价格仍较高，因此在流量仪表的采购中有重要的地位。

缺点：电磁流量计不能用于测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体，不能用来测量电解率很低的液体介质，不能测量高温高压流体；电磁流量计的安装与调试比其它流量计复杂，且要求更严格；用来测量带有污垢的粘性液体时，粘性物或沉淀物附着在测量管内壁或电极上，使变送器输出电势变化，带来测量误差，电极上污垢物达到一定厚度，可能导致仪表无法测量。

2 超声波流量计

超声波流量计是通过检测流体流动对超声束（或超声脉冲）的作用以测量流量的仪表。在封闭管道用超声波流量计按测量原理分类有：时间传播法、多普勒效应法、波束偏移法、相关法、噪声法。

对管道流量进行测试时，为提高水流量测量精度，选择测量点时要求选择流体流场均匀的部分，一般应遵循下列原则：

2.1 被测管道内流体必须是满管。

2.2 选择被测管道的材质应均匀质密，易于超声波传播，如垂直管段(流体由下向上）或水平管段（整个管路中最低处为好）。

2.3 安装距离应选择上游大于10倍直管径，下游大于5倍直管径(注：不同仪器要求的距离会有所不同,具体距离以使用的仪器说

明书为准)以内无任何阀门、弯头、变径等均匀的直管段，测量点应充分远离阀门、泵、高压电、变频器等干扰源。

2.4 充分考虑管内结垢状况，尽量选择无结垢的管段进行测量。

优点：是一种非接触式测量仪表，可用来测量不易接触、不易观察的流体流量和大管径流量，它不会改变流体的流动状态，不会产生压力损失，且便于安装；可以测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量；超声波流量计的测量范围大，管径范围从20mm～５m，不受被测流体的温度、压力、粘度及密度等热物性参数的影响；可以做成捆绑式、管道式和便携式两种形式。

缺点：温度测量范围不高，一般只能测量温度低于200℃的流体；抗干扰能力差；易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超声杂音干扰、影响测量精度；直管段要求严格，为前20d，后5d否则离散性差，测量精度低；测量管道因结垢，会严重影响测量准确度，带来显著的测量误差，甚至在严重时仪表无流量显示；可靠性、精度等级不高（一般为1.5～2.5级左右），重复性差。

3 涡街流量计

涡街流量计作为一种新型流量计，80年代中期以来发展较快，它在流量测量方面有着诸多的优点和长处，在现代流量测量中应用越来越广泛。在国内使用涡街流量计进行流量测量也愈来愈得到重视，目前我国已有性能优良并有自主知识产权的产品系列。涡街流量计是基于流体振动发展起来的，根据旋涡的不同，检测方式从热丝式、热敏式逐渐发展了应力式、磁敏式及差动开关电容式、超声

波式等。

涡街流量计的原理是在流量计管道中，设置一阻流件，当流体流经阻流件时，由于阻流件表面的阻流作用等原因，在其下游会产生两列不对称的旋涡，这些旋涡在阻流件的侧后方分开，形成所谓的卡门旋涡列，两列旋涡的旋转方向是相反的，当旋涡列是稳定时，产生旋涡的频率f与流量计管道中流体流速υ呈线性关系。

涡街流量计优点：几乎可用于一切可形成旋涡列的场合，不仅可用于封闭的管道，还可用于开放的沟槽。与涡轮流量计相比，涡街流量计没有可动的机械部件，维护工作量小，仪表常数稳定；与孔板式流量计相比，涡街流量计测量范围大，压力损失小，准确度高，安装与维护简单。

缺点：（1）涡街流量计的测量范围较大，一般10：1，但测量下限受许多因素限制：re＞10000是涡街流量计工作的最基本条件，除此以外，它还受旋涡能量的限制，介质流速较低，则旋涡的强度、旋转速度也低，难以引起传感元件产生响应信号，旋涡频率f也小，还会使信号处理发生困难。测量上限则受传感器的频率响应（如磁敏式一般不超过400hz）和电路的频率限制，因此设计时一定要对流速范围进行计算、核算，根据流体的流速进行选择。使用现场环境条件复杂，选型时除注意环境温度、湿度、气氛等条件外，还要考虑电磁干扰。在强干扰如高压输电电站、大型整流所等场合，磁敏式、压电应力式等仪表不能正常工作或不能准确测量。

（2）振动也是该类仪表的一大劲敌。因此在使用时注意避免机