流量计按照测量原理的分类 流量计是如何工作的

　　流量设备的基本知识

　　流量计按照测量原理的分类

　　流量设备的分类，按照流量设备的测量原理可分为：容积式流量计，速度式流量计，靶式流量计，电磁流量计，旋涡流量计，转子流量计，差压流量计，超声波流量计，质量流量计等。

　　1、转子流量计

　　浮子流量计，又称转子流量计，是变面积式流量计的一种 ， 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 ， 浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业上常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻璃材质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转子流量计。国内转子流量计的生产厂家很多，主要有承德克罗尼(采用德国科隆技术)、开封仪表厂、重庆川仪、常州成丰都生产转子流量计，由于转子流量计精度高，重复性好，在小管径( ≤ 200MM )流量检测方面得到广泛应用。

　　2、容积式流量计

　　容积式流量计是通过测定壳体和转子之间形成的计量容积来测量流体的体积流量。根据转子的结构形式，容积式流量计有腰轮式，刮板式、椭圆齿轮式等。容积式流量计特点是测量精度高，有的可达 0.2% ;结构简单可靠;适用性广;耐高温高压;安装条件不高。广泛应用于原油等油品的测量。但由于是齿轮传动，管道的块状物是最大的隐患，需要在设备前装过滤器，寿命有限，经常需要维修。

　　3、差压流量计

　　差压流量计是一种使用历史悠久，实验数据较完善的测量装置。它是以测量流体流经节流装置所产生的静压差来显示流量大小的一种流量计。最基本的配置是由节流装置、差压信号管路和差压计组成。工业上常用的是节流装置是已经标准化了的“标准节流装置”。如，标准孔板、喷嘴、文丘利喷嘴、文丘利管。现在节流装置特别是喷嘴流量测量朝一体化方向，将高精度的差压变送器和温度补偿与喷嘴作成一体化，大大提高了精度。采用皮托管技术可对节流装置进行在线标定。现今在工业测量中也采用一些非标准节流装置，如双重孔板，圆缺孔板，环形孔板等，这些仪表一般需要实流标定。标准节流装置结构比较简单，但由于它尺寸公差、形状和位置公差的要求比较高，加工的技术难度较高。以标准孔板为例，它属于超薄板状零件，加工易产生变形，较大的孔板在使用过程中也易产生变形而影响精度。节流装置的取压孔一般不会开得太大，在使用过程中也会产生变形而影响测量精度。标准孔板由于在使用过程中经过流体对它的摩擦，也会使其与测量有关的结构要素(如锐角)产生磨损而降低测量精度。

　　尽管差压流量计发展较早，但随着其他各种形式的流量仪表的不断完善和开发，随着工业发展对流量计量要求的不断提高，差压流量计在工业测量中的地位已经部分地被先进的、高精度的、便利的流量仪表所取代。

　　4、电磁流量计

　　电磁流量计基于法拉第电磁感应原理研制出的一种测量导电液体体积流量的仪表，根据法拉第电磁感应定律，导电体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产生感应电压，该电动势的大小与导体在磁场中做垂直于磁场运动的速度成正比，由此再根据管径，介质的不同，转换成流量。

　　电磁流量计与选型原则：

　　1) 被测量液体必须是导电的液体或浆液;

　　2) 口径与量程，可以是正常量程超过满量程的一半，流速在 2 -4 米 之间;

　　3) 使用压力必须小于流量计耐压;

　　4) 不同温度及腐蚀性介质选用不同内衬材料和电极材料。

　　电磁流量计的测量精度建立在液体充满管道的情形下，管道中有空气的测量问题目前尚未得到很好解决。

　　电磁流量计的优点：无节流部件，因此压力损失小，减少能耗，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，比较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。

　　5、超声波流量计

　　超声波流量计是近代发展起来的一种新型测量流量的仪表，只要能传播声音的流体均可以用超声波流量计测量;超声波流量计可以测量高粘度液体、非导电性液体或气体的流量，其测量流速的原理是：超声波在流体中的传播速度会随被测流体流速而变化。

　　超声波流量计一般不作结算计量仪表使用，对于现场计量点损坏生产不能停机更换，又需要检测参数指导生产的情况也往往用到超声波流量计。超声波流量计最大优势是用于大口径流量测量(管径大于 2 米 )，即使有些结算用计量点，经过使用双方认可，选用精度高的超声波流量计，可以节约成本，并减少维护量。

　　6、质量流量计

　　经过多年研究， 1977 年美国 MICRO-MOTION 公司首先推出 U 型管质量流量计，此种流量计一问世，便显示其强大的生命力，其优点是可直接得到质量流量信号，且不受介质的物理参数影响，精度为计量值的±0.4% ，有的可达到 0.2% ，可计量种类极多的气体，液体和稀浆，特别适用于液化石油气和液化天然气等以质量交易介质测量，补充了电磁流量计不足;由于不受上流侧流速分布的影响，因而在流量计的前后侧不需要直接管段。不足处是，质量流量计加工精度较高，一般有很重的基座，因此价格昂贵;由于容易受到外部振动影响而使精度下降，要注意其安装地点及方式的选择。

　　7、漩涡流量计

　　漩涡流量计又称涡街流量计，是国际上 70 年代末才问世的产品，投放市场以来深受欢迎，得到广泛应用，可测量液体、气体、蒸汽等介质。涡街流量计是一种速度式流量计，输出信号是与流量成正比的脉冲频率信号或标准电流信号，不受流体温度、压力成分、粘度和密度的影响。结构简单，无运动件，检测元件不接触被测流体，具有精度高，使用寿命长等特点。不足之处是在安装时需要一定直管段，且普通型对于振动和高温没有很好的解决办法。涡街有压电式和电容式，后者在耐温和耐振动方面有优势，但价格较贵，一般用于过热蒸汽的测量。

　　8、靶式流量计

　　测量原理：介质在测量管中流动时，因自身的动能与靶板产生压差，使靶板产生微量的位移，由此产生的作用力与流速成正比。可测量超小流量，超低流速流量( 0 -0.08M /S )，精度可达 0.2% 。

　　流量计分类及适用条件见下表：

超声波流量计在使用过程中会出现一些不正常的现象和故障，现将一些故障现象分析如下：

一、故障现象：读数不稳定变化剧烈

原因分析：安装超声波流量传感器的管道振动大或存在改变流态装置（如流量计安装在调节阀、泵、缩流孔的下流）

解决方法：将流量传感器改装在远离振动源的地方或移至改变流态装置的上游

二、故障现象：读数不准确，误差大

原因分析：

1、超声波流量计传感器装在水平管道的顶部和底部的沉淀物干扰超声波信号。解决方法：将传感器装在管道两侧。
2、超声波流量计传感器装在水流向下的管道上，管内未充满流体。解决方法：将传感器装在充满流体的管段上。
3、存在使流态强列烈波动的装置如：文氏管、孔 板、涡街、涡轮或部分关闭的阀门，正好在 传感器发射和接收的范围内，使读数不准确。解决方法：将传感器装在远离上述装置的地方，传感器上游距上述装置 30D，下游距上述装置10D或移 至上述装置的上游。
4、超声波流量计输入管径与管道内径不匹配。解决方法：修改管径，使之匹配。

三、故障现象:传感器是好的，但流速偏低或没有流速

原因分析:

1、由于管道外的油漆、铁锈未清除干净。解决方法：重新清除管道，安装传感器。
2、管道面凹凸不平或超声波流量计安装在焊接缝处。解决方法：将管道磨平或远离焊缝处。
3、管道圆度不好，内表面不光滑，有管衬式结垢。若管材为铸铁管，则有可能出现此情况。解决方法：选择钢管等内表面光滑管道材质或衬的地方。
4、被测介质为纯净物或固体悬浮物过低。解决方法：选用适合的其它类型仪表。
5、传感器安装纤维玻璃的管道上。解决方法：将玻璃纤维除去。
6、传感器安装在套管上，则会削弱超声波信号。解决方法：将传感器移到无套管的管段部位上。
7、传感器与管道耦合不好，耦合面有缝隙或气泡。解决方法：重新安装耦合剂。

四、故障现象:当控制阀门部分关闭或降低流量时读数反会增加

原因分析：传感器装的过于靠近控制阀下游，当部分关闭阀门时流量计测量的实际是控制阀门缩径流速提高的流速，因口径缩小而流速增加。

解决方法：将传感器远离控制阀门，传感器上游距控制阀30D或将传感器移至控制阀上游距控制阀5D。

五、故障现象：超声波流量计工作正常，突然超声波流量计不再测量流量了

原因分析：

1、被测介质发生变化。解决方法：改变测量方式。
2、被测介质由于温度过高产生气化。解决方法：降温
3、被测介质温度超过传感器的极限温度。解决方法：降温
4、传感器下面的耦合剂老化或消耗了。解决方法：重新涂耦合剂
5、由于出现高频干扰使仪表超过自身滤波值。解决方法：远离干扰源
6、计算机内数据丢失。解决方法：重新输入各项正确的参数
7、计算机死机。解决方法：重新启动计算机

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