各类流量计工作原理、优缺点与用途

各类流量计工作原理、优缺点与用途

2019年11月3日

按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类；按测量目的又可分为总量测量和流量测量，其仪表分别称作总量表和流量计。

此外，按测量原理可分为如下几个大类：

力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。

电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。

声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式．声学式（冲击波式）等。

热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。

光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。

原子物理原理：核磁共振式、核辐射式等是属于此类原理的仪表．

其它原理：有标记原理（示踪原理、核磁共振原理）、相关原理等。

各种流量计的原理、特点、应用概况：

01电磁流量计

1、优点

(1) 电磁流量计可用来测量工业导电液体或浆液。

(2) 无压力损失。

(3) 测量范围大，电磁流量变送器的口径从2.5mm到2.6m。

(4) 电磁流量计测量被测流体工作状态下的体积流量，测量原理中不涉及流体的温度、压力、密度和粘度的影响。

2、缺点

(1) 电磁流量计的应用有一定局限性，它只能测量导电介质的液体流量，不能测量非导电介质的流量，例如气体和水处理较好的供热用水。另外在高温条件下其衬里需考虑。

(2) 电磁流量计是通过测量导电液体速度确定工作状态下的体积流量。按照计量要求，对于液态介质，应测量质量流量，测量介质流量应涉及到流体的密度，不同流体介质具有不同的密度，而且随温度变化。如果电磁流量计转换器不考虑流体密度，仅给出常温状态下的体积流量是不合适的。

(3) 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。变送器和转换器必须配套使用，两者之间不能用两种不同型号的仪表配用。在安装变送器时，从安装地点的选择到具体的安装调试，必须严格按照产品说明书要求进行。安装地点不能有振动，不能有强磁场。在安装时必须使变送器和管道有良好的接触及良好的接地。变送器的电位与被测流体等电位。在使用时，必须排尽测量管中存留的气体，否则会造成较大的测量误差。

(4) 电磁流量计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。

(5) 供水管道结垢或磨损改变内径尺寸，将影响原定的

流量值，造成测量误差。如100mm口径仪表内径变化1mm 会带来约2%附加误差。

(6) 变送器的测量信号为很小的毫伏级电势信号，除流量信号外，还夹杂一些与流量无关的信号，如同相电压、正交电压及共模电压等。为了准确测量流量，必须消除各种干扰信号，有效放大流量信号。应该提高流量转换器的性能，最好采用微处理机型的转换器，用它来控制励磁电压，按被测流体性质选择励磁方式和频率，可以排除同相干扰和正交干扰。但改进的仪表结构复杂，成本较高。

(7) 价格较高

02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。

根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法（直接时差法、时差法、相位差法和频差法）、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。

超声流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难

问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，它是发展迅速的一类流量计之一。

1、优点

(1) 超声波流量计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。

(2) 可以测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量。

(3) 超声波流量计的测量范围大，管径范围从20mm～5m.

(4) 超声波流量计可以测量各种液体和污水流量。

(5) 超声波流量计测量的体积流量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。可以做成固定式和便携式两种形式。

2、缺点

(1) 超声波流量计的温度测量范围不高，一般只能测量温度低于200℃的流体。

(2) 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。

(3) 直管段要求严格，为前20D,后5D。否则离散性差，测量精度低。

(4) 安装的不确定性，会给流量测量带来较大误差。

(5) 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。

(6) 可靠性、精度等级不高(一般为1.5～2.5级左右)，重复性差。

(7) 使用寿命短(一般精度只能保证一年)。

(8) 超声波流量计是通过测量流体速度来确定体积流量，对液体应该测量它的质量流量，仪表测量质量流量是通过体积流量乘以人为设定的密度后得到的，当流体温度变化时，流体密度是变化的，人为设定密度值，不能保证质量流量的准确度。只能在测量流体速度的同时，又测量了流体密度，才能通过运算，得到真实质量流量值。

(9) 价格较高。

03涡街流量计

1、优点

(1) 涡街流量计无可动部件，测量元件结构简单，性能

可靠，使用寿命长。

(2) 涡街流量计测量范围宽。量程比一般能达到1：10。

(3) 涡街流量计的体积流量不受被测流体的温度、压力、密度或粘度等热工参数的影响。一般不需单独标定。它可以测量液体、气体或蒸汽的流量。

(4) 它造成的压力损失小。

(5) 准确度较高，重复性为0.5%，且维护量小。

2、缺点

(1) 涡街流量计工作状态下的体积流量不受被测流体温度、压力、密度等热工参数的影响，但液体或蒸汽的最终测量结果应是质量流量，对于气体，最终测量结果应是标准体积流量。质量流量或标准体积流量都必须通过流体密度进行换算，必须考虑流体工况变化引起的流体密度变化。

(2) 造成流量测量误差的因素主要有：管道流速不均造成的测量误差;不能准确确定流体工况变化时的介质密度;将湿饱和蒸汽假设成干饱和蒸汽进行测量。这些误差如果不加以限制或消除，涡街流量计的总测量误差会很大。

(3) 抗振性能差。外来振动会使涡街流量计产生测量误