??流量計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)

什么是流量計(jì)？

流量計(jì)是用來(lái)測(cè)量流體在管道或其他管道中流動(dòng)時(shí)的體積流量或質(zhì)量流量的裝置。

人們已經(jīng)開發(fā)出許多測(cè)量原理，用于根據(jù)壓力和溫度等條件適當(dāng)?shù)販y(cè)量各種流量。流量類型包括氣體、液體和多相流。

有些產(chǎn)品可以安裝在管道外部來(lái)測(cè)量流量。然而，由于許多產(chǎn)品是安裝在管道內(nèi)部來(lái)測(cè)量流量的，因此在管道安裝之前或設(shè)計(jì)階段就必須考慮流量計(jì)的安裝。

流量計(jì)的用途

流量計(jì)廣泛應(yīng)用于化工、石油廠、汽車、半導(dǎo)體、制藥和食品等行業(yè)的流體制造中。

目前已開發(fā)出 10 多種不同的流量計(jì)工作原理，需要根據(jù)所處理的流體選擇合適的流量計(jì)。

安裝在管道內(nèi)的流量計(jì)可能會(huì)干擾流體流動(dòng)。因此，在選擇流量計(jì)時(shí)必須考慮這種干擾的程度。維護(hù)頻率、時(shí)間和成本也必須納入考慮范圍。

流量計(jì)的類型

下面簡(jiǎn)要介紹不同類型的流量計(jì)、其工作原理和優(yōu)點(diǎn)。

• 容積式流量計(jì)

• 科里奧利流量計(jì)

• 超聲波流量計(jì)

• 電磁流量計(jì)

• 熱式流量計(jì)

• 卡門渦街流量計(jì)

• 面積流量計(jì)

• 渦輪流量計(jì)

• 差壓流量計(jì)

• 渦街流量計(jì)

• 流通池流量計(jì)

1. 容積式流量計(jì)

容積式流量計(jì)由一根與被測(cè)管道內(nèi)徑相同的管道、一個(gè)轉(zhuǎn)子和一個(gè)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)器組成。當(dāng)流體流過(guò)管道時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速來(lái)測(cè)量流量。

雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且精度很高，但使用齒輪可能會(huì)導(dǎo)致齒輪卡死等問(wèn)題。

由于它直接測(cè)量流體的體積，因此常用于測(cè)量密度相對(duì)穩(wěn)定的燃油和潤(rùn)滑油的流量。憑借其高精度，它也適用于燃油貿(mào)易等應(yīng)用領(lǐng)域。

2. 科里奧利流量計(jì)

科里奧利流量計(jì)由兩個(gè)U形管、一個(gè)振動(dòng)器和一個(gè)力傳感器組成。它是一種利用科里奧利力進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)，科里奧利力是指流體流經(jīng)的兩個(gè)振動(dòng)的U形管會(huì)產(chǎn)生相反方向的力。

科里奧利流量計(jì)雖然由于其測(cè)量原理的原因，體積較大且長(zhǎng)度較長(zhǎng)，但它可以直接測(cè)量質(zhì)量流量。科里奧利流量計(jì)精度高、響應(yīng)靈敏，因此在需要同時(shí)測(cè)量流體密度時(shí)應(yīng)用廣泛。

另一方面，它比其他方法更昂貴，而且不能測(cè)量振動(dòng)環(huán)境或含有氣泡的流體的流速。

3. 超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)由超聲波發(fā)生器和測(cè)量?jī)x器組成。它通過(guò)測(cè)量超聲波的傳播時(shí)間和超聲波反射引起的多普勒效應(yīng)來(lái)計(jì)算流量。這種流量計(jì)可以從管道外部測(cè)量流量。

它具有非接觸式測(cè)量流體流量的優(yōu)勢(shì)。它還可以改裝到現(xiàn)有管道上，而且即使在大直徑管道上，安裝成本也很低。

然而，由于管道壁厚等因素造成的誤差，這種方法不適用于需要高精度流量測(cè)量的應(yīng)用。

讓我們一起來(lái)了解一下超聲波流量計(jì)的工作原理和一些的生產(chǎn)商。

4. 電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)通過(guò)測(cè)量線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)來(lái)計(jì)算流量，該線圈是電磁流量計(jì)的組成部分，當(dāng)放置在被測(cè)流體中的磁性材料的速度增加時(shí)，線圈就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

許多這類裝置不需要安裝在管道內(nèi)，當(dāng)安裝在管道內(nèi)的流量計(jì)（例如用于污染水的流量計(jì)）維護(hù)成本較高時(shí)，就會(huì)使用這類裝置。

電磁流量計(jì)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，也不會(huì)阻礙流體流動(dòng)，因此適用于測(cè)量含有固體顆粒的漿料的流量。但是，它們無(wú)法測(cè)量油等非導(dǎo)電流體的流量。

5. 熱式流量計(jì)

熱式流量計(jì)由兩個(gè)溫度傳感器和一個(gè)加熱器組成。它測(cè)量流體加熱前后的溫度差，并將該溫度差轉(zhuǎn)換為流量。其主要特點(diǎn)是能夠處理較寬的溫度范圍。

熱式流量計(jì)可以非接觸式測(cè)量氣體流量，因此適用于測(cè)量腐蝕性氣體。此外，它們壓力損失極小，并且可以測(cè)量質(zhì)量流量。但是，它們不適用于含有易結(jié)垢成分的氣體。

圖 1. 熱力學(xué)原理

6. 面積流量計(jì)

面積式流量計(jì)的工作原理是利用垂直錐形管內(nèi)的浮子來(lái)阻擋流體從底部向上流動(dòng)，從而在浮子兩端產(chǎn)生壓差。當(dāng)浮子的重量與壓差達(dá)到平衡時(shí)，浮子就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，讀取該位置即可確定流量。

它用于測(cè)量液體或氣體的流量，以及測(cè)量吹掃液或氣體的流量。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但測(cè)量精度不高。

圖 2. 面積公式原理

7. 渦輪式流量計(jì)

將渦輪流量計(jì)放置在流體中，利用葉輪的轉(zhuǎn)速與流速成正比這一事實(shí)，通過(guò)測(cè)量葉輪的轉(zhuǎn)速（葉輪的軸線與流體平行）來(lái)計(jì)算體積流量。

其輕巧的設(shè)計(jì)使其安裝更加靈活。它重量輕、價(jià)格低廉，并且具有出色的重復(fù)性和響應(yīng)速度，因此適用于測(cè)量大體積流體。然而，其軸承會(huì)隨著時(shí)間的推移而老化，導(dǎo)致使用壽命縮短。

8. 差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)利用孔板產(chǎn)生壓力損失，并通過(guò)測(cè)量一次側(cè)和二次側(cè)之間的壓力差來(lái)測(cè)量流量。

它的主要特點(diǎn)是成本低廉且應(yīng)用范圍廣。此外，它無(wú)需進(jìn)行實(shí)際的流量校準(zhǔn)。

圖 3. 差壓公式原理

9. 卡門渦街流量計(jì)

卡門渦街流量計(jì)由產(chǎn)生卡門渦流的障礙物和渦流測(cè)量裝置組成。流量是通過(guò)測(cè)量卡門渦流來(lái)計(jì)算的。

卡門渦旋是形成于障礙物后面的規(guī)則渦旋。

卡門渦街流量計(jì)由于沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件或電極，因此可以測(cè)量多種流體。但是，它們需要一段直管，并且容易因振動(dòng)而發(fā)生故障，因此不適合在高振動(dòng)環(huán)境中使用。

它用于測(cè)量蒸汽和清水等物質(zhì)。

圖 4. 卡門渦旋原理。

10. 渦街流量計(jì)

渦街流量計(jì)是一種利用卡門渦旋的流量計(jì)。卡門渦旋是規(guī)則的、交替的渦流序列，出現(xiàn)在置于流體中的物體（渦旋源）下游。

11. 流通池流量計(jì)

流量池流量計(jì)是一種孔板流量計(jì)，它通過(guò)在水或空氣流經(jīng)的管道中安裝孔板來(lái)產(chǎn)生壓差，并通過(guò)測(cè)量產(chǎn)生的壓差來(lái)測(cè)量安裝在支流中的浮子所指示的值。