流量计的分类与选型

美景（北京）环保科技有限公司2019年10月14日流量计的分类与选型2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司前言测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。流量计是工业测量中重要的仪表之一。随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异。为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世。目前已投入使用的流量计已超过100种，种类繁多，但每一种流量测量方案和仪表只能使用某一种或某一类流体在某特定条件下的测量。世界上并不存在一种十全十美的流量仪表，各种仪表都尤其优缺点和使用上的局限性。精准的选型是一个从事仪表选型应用的设计人员必须具备的，然而真正做到精准又是何其难。今天将对市场上用于工业生产流量计量的众多仪表按不同的分类方式进行分类，并且阐述了其工作原理，以达到学习的目的。2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司参考文献及相关标准参考文献流量测量技术及仪表/梁国伟，蔡武昌主编北京-机械工业出版社流量测量仪表应用技巧/纪纲编著北京-化学工业出版社相关标准GB17167《用能单位能源计量器具配备和管理通则》GB/T18603-2014《天然气计量系统技术要求》SH/T3005-2016《石油化工自动化仪表选型设计规范》HG/T20507-2014《自动化仪表选型设计规范》GB50093-2013《自动化仪表工程施工及质量验收规范》SH∕T3104-2013《石油化工仪表安装设计规范》2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司流量仪表的分类按测量对象分类：封闭管道流量计和明渠流量计按测量目的分类：总量测量和瞬时流量测量按输出信号分类：脉冲频率信号输出和模拟信号输出按测量原理分类：容积式、速度式和差压式按测量方法和结构分类：(1)差压式流量计；(2)可变面积式流量计；(3)速度式流量计；(4)容积式流量计(5)科里奥利质量流量计；(5)热导式质量流量计；(7)明渠流量计；(8)插入式流量计；(9)固体流量计（冲量式、皮带秤、轨道衡）；(10)其它流量计（激光流量计、静电流量计、复合效应流量计、转速表式流量计等）；按测量方法和结构分类是一种比较流行的分类方法。2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司差压式流量仪表原理及分类差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。它是目前生产中测量流量最成熟、最常用的方法之一。差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。差压式流量计的分类：检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。标准件：①标准孔板（Re＞5000）②喷嘴（压损低）③经典文丘里管（压损低）④文丘里喷嘴（压损低）2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司差压式流量仪表非标准件：①直管段较短，压损小：多孔平衡孔板，V锥流量计；②低雷诺系数：1/4圆缺孔板、锥形入口孔板；③脏污介质：偏心孔板、圆缺孔板；④压损低（清洁流体）：道尔管、罗洛斯管等；⑤粘度大的含悬浮物的液体，雷诺数（Re＜500），如原油、沥青等介质：楔形流量计；楔形流量计经标定后精度高，变送器采用隔膜式；⑥无附加压损（清洁流体）：弯管流量计；⑦管径DN＜50：要求精度不高,内藏孔板流量计；⑧大管径、低压损（清洁流体）：皮托管、均速管；2019/10/14V锥流量计1/4圆缺锥形入口孔板弯管均速管楔形流量计罗洛斯管道尔管圆缺孔板偏心孔板皮托管美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司差压式流量仪表差压式流量仪表的优点：①结构简单，安装方便，工作可靠，成本低廉，中等精度；②广谱式流量计，可以测量气体、蒸汽、液体介质的测量，而且能适应多种工况（高温、高压、低静压、低流速、低密度等多种工况）；③管径从小到大，系列齐全；④标准化程度高，只要按照标准进行设计、制造、安装即可，无需标定；基于以上特点，差压式流量计站流量计用量的一半以上。差压式流量仪表的缺点：①大部分差压式流量计的测量精度不高，处于中等精度；②量程比小，由于流量与差压信号的平方根成正比，天生测量范围窄，一般的量程比只有3：1，V锥流量计也只有10:1；③安装条件比较苛刻，大部分需要很长的只管管，尤其是大管径；④大部分需要导压管，易泄露、堵塞及冻结；⑤压损大（指孔板、喷嘴等）；2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司可变面积式流量仪表原理与分类可变面积式流量仪表中最常用的一种是转子流量计，也叫浮子流量计。它是在在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。通过浮子在管中的位置可以直接读出流量值，或者通过电磁耦合将浮子的位置转换成标准电流信号；分类方法有好多，一般按照材质进行分类：玻璃管转子流量计和金属管转子流量计；除了用于测量流量的转子流量计外，还有一种专门用于吹扫法测量压力或者液位的吹扫装置。转子流量计的优点：①结构简单，使用方便，价格便宜；②适用于小管径和低流速;③压力损失较低；转子流量计的缺点：①耐压低，玻璃管结构有破碎的风险；②不能测量脏污流体，容易堵塞；③浮子容易被卡主，需要设置旁路；④易受外界磁场影响；2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司速度式流量仪表原理与分类速度式流量仪表是以测量管道内的流量的平均速度u，进而求出单位时间内流过流体的体积流量。根据被测物理量的不同，速度流量仪表主要包括涡街流量计、涡轮流量计、水表、电磁流量计、超声波流量计、靶式流量计等；2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司速度式流量仪表之涡街流量计原理与分类涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体,流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交错排列的漩涡的仪表。当通流截面一定时，流速与导容积流量成正比。因此，测量振荡频率即可测得流量。涡街流量计按频率检出方式可分为:应力式、应变式、电容式、热敏式、振动体式、光电式及超声式等，它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点，很有发展前途。涡街流量计的优点：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10：1；③应用范围广，可以测量气体、蒸汽、液体介质的测量；④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；⑤压力损失小，不见得；⑥精度较高，重复性好，维护量小；涡街流量计的缺点：①安装条件苛刻:抗震性能差、直管段要求非常高；②不适合杂物介质，漩涡发生体易被脏污或者污物缠绕；③耐温性能差，一般只能测量300℃以下介质的流体流量④测量气体或蒸汽时需要补偿；2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司速度式流量仪表之涡轮流量计原理与分类轮流量计,是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而且推导出流量或总量的仪表。涡轮流量计和容积式流量计、科里奥利质量流量计称为流量计中三类重复性、精度最佳的产品,作为十大类型流量计之一,其产品已发展为多品种、多系列批量生产的规模。在欧洲和美国，涡轮流量计的用量仅次于孔板流量计。涡轮流量计的优点：①高精度,重复性好，在所有流量计中,属于最精确的流量计；②无零点漂移,抗干扰能力好;③量程范围宽;；④结构紧凑；涡轮流量计的缺点：①不能长期保持校准特性;②流体物性对流量特性有较大影响；2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司速度式流量仪表之靶式流量计原理与分类靶式流量计的测量元件是一个放在管道中心的圆形靶，流体流动时冲击到靶上，会使靶面受力，并产生相应的微小位移，这就反映了流量的大小。是一种动量式流量仪表。靶式流量计的优点：①结构简单,安装维护方便；②不易堵塞;③适合于测量粘度高、雷诺系数低的流体或浆液;④结构紧凑；靶式流量计的缺点：①由于靶片及靶杆有自重，安装好后必须重新设置零点;②精度不是很高，一般做为过程控制类计量仪表，贸易结算慎用；2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司速度式流量仪表之电磁流量计原理与分类电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。根据测出的感应电动势求出流体的流速，进而计算出体积流量的一种仪表。电磁流量计的优点：①测量通道是段光滑直管,无节流件,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等;②不产生流量检测所造成的压力损失,节能效果好;③所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响;;④流量范围大（100:1~1000:1）,口径范围宽（几毫米到几米）；⑤可应用腐蚀性流体；⑥前后直管道要求较小；电磁流量计的缺点：①无法测量气体、蒸汽以及含气泡的液体;②无法测量低电导介质，如有机物等；③受内衬影响，无法测量过高和过低温度介质；④易受外界电磁干扰；⑤需要根据介质特点选择合适的电极和励磁方式；⑥价格昂贵；2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司速度式流量仪表之超声波流量计原理与分类超声波在流动的流体中传播时，传播速度会受到流体流速的影响，根据这一原理制造了超声波流量计。它也是由测流速来计算出体积流量的。超声波流量计按测量原理可分为很多种，最常用的是时差式和多普勒式；超声波流量计的优点：①非接触式，不产生流量检测所造成的压力损失,可以测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量；②不受介质温度、压力、密度、粘度等参数的影响；③流量范围大（20:1）,口径范围宽（20mm~5m）；④可应用腐蚀性流体；⑤可测量气体、液体、蒸汽甚至双相介质；超声波流量计的缺点：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；⑤安装的不确定性，会给流量测量带来较大误差。⑥使用寿命短；2019/10/14美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司容积式流量仪表原理与分类容积式流量计,又称定排量流量计,简称PD流量计,在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。超声波流量计的优点：①测量精度高，是目前所有流量计中精度最高的；②流量计前不需要直管段；③可用于高粘度的流量测量；④测量范围宽；⑤直读式仪表；超声波流量计的缺点：①机械结构复杂，体积庞大，只适合于中小管径；②被测介质的种类、口径、介质工作状态等的适用范围不够宽；③只适合于洁净单相流体；④会给系统流体产生脉冲；2019/10/14腰轮椭圆齿轮齿轮凸轮刮板双转子往复活塞美景（北京）环保科技有限公司美景（北京）环保科技有限公司质量流量计之科里奥利质量流量计原理与分类科里奥利质量流量计(以下简称CMF)是利用流体在振动管中流动时,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。科里奥利流量计的优点：①直接测量质量流量，精度最高；②可测流体范围广，可测量高粘度、液固两相流，含微量水分的气液两相流以及中高压气体；③不需要直管段；④液体粘度和密度对流量测量值的精度影响微乎其微；⑤可测双向流量；科里奥利流量计的缺点：①零点稳定性差；②无法测低压气体