流量計(jì)選型比較

流量測量方法和儀表的種類繁多,分類方法也很多。至今為止,可供工業(yè)用的流量儀表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。這60多種流量儀表,每種產(chǎn)品都有它特定的適用性,也都有它的局限性。 按測量原理分有力學(xué)原理、熱學(xué)原理、聲學(xué)原理、電學(xué)原理、光學(xué)原理、原子物理學(xué)原理等。按照目前*流行、*廣泛的分類法,即分為:容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振蕩流量計(jì)中的渦街流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和插入式流量計(jì)、探針式流量計(jì)。

差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計(jì)算流量的儀表。
差壓式流量計(jì)由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計(jì)分類,如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)等。
二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì),差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表,它既可測量流量參數(shù),也可測量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。
差壓式流量計(jì)的檢測件按其作用原理可分為:節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式幾大類。
差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用*廣泛的流量計(jì),在各類流量儀表中其使用量占居首位。近年來,由于各種新型流量計(jì)的問世,它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降,但目前仍是*重要的一類流量計(jì)。

優(yōu)點(diǎn): 

(1)應(yīng)用*多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長;
(2)應(yīng)用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計(jì)可與之相比擬;
(3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

缺點(diǎn):
(1)測量精度普遍偏低;
(2)范圍度窄,一般僅3:1~4:1;
(3)現(xiàn)場安裝條件要求高;
(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。

差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(yīng)用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態(tài)方面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾mm到幾m;流動(dòng)條件方面:亞音速、音速、脈動(dòng)流等。

浮子流量計(jì),又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì),是變面積式流量計(jì)的一種,在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動(dòng)力承受的,從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。 

浮子流量計(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍*寬廣的一類流量計(jì),特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。

特點(diǎn): 

(1)玻璃錐管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,缺點(diǎn)是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風(fēng)險(xiǎn);
(2)適用于小管徑和低流速;
(3)壓力損失較低。

容積式流量計(jì),又稱定排量流量計(jì),簡稱PD流量計(jì),在流量儀表中是精度*高的一類。它利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分,根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。 

容積式流量計(jì)按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。

優(yōu)點(diǎn): 

(1)計(jì)量精度高;
(2)安裝管道條件對計(jì)量精度沒有影響;
(3)可用于高粘度液體的測量;
(4)范圍度寬;
(5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì),總量,清晰明了,操作簡便。
缺點(diǎn):
(1)結(jié)果復(fù)雜,體積龐大;
(2)被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大;
(3)不適用于高、低溫場合;
(4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體;
(5)產(chǎn)生噪聲及振動(dòng)。

容積式流量計(jì)與差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)并列為三類使用量*大的流量計(jì),常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)(油品、天然氣等)的總量測量。 

渦輪流量計(jì),是速度式流量計(jì)中的主要種類,它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速,從而且推導(dǎo)出流量或總量的儀表。 

一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成,也可做成整體式。
渦輪流量計(jì)和容積式流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)稱為流量計(jì)中三類重復(fù)性、精度*佳的產(chǎn)品,作為十大類型流量計(jì)之一。

優(yōu)點(diǎn):
(1)高精度,在所有流量計(jì)中,屬于***的流量計(jì);
(2)重復(fù)性好;
(3)元零點(diǎn)漂移,抗干擾能力好;
(4)范圍度寬;
(5)結(jié)構(gòu)緊湊。
缺點(diǎn):
(1)不能長期保持校準(zhǔn)特性;
(2)流體物性對流量特性有較大影響。

渦輪流量計(jì)在以下一些測量對象獲得廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國,渦輪流量計(jì)在用量上是僅次于孔板流量計(jì)的天然計(jì)量儀表。

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。 電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性,可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問題,如臟污流、腐蝕流的測量。

優(yōu)點(diǎn):
(1)測量通道是段光滑直管,不會(huì)阻塞,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、泥漿、污水等;
(2)不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失,節(jié)能效果好;
(3)所測得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響;
(4)流量范圍大,口徑范圍寬;
(5)可應(yīng)用腐蝕性流體。
缺點(diǎn):
(1)不能測量電導(dǎo)率很低的液體,如石油制品;
(2)不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體;
(3)不能用于較高溫度。

電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程;中小口徑常用于高要求或難測場合,如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制,造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液,化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液,有色冶金工業(yè)的礦漿;小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場所。

渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體,流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦的儀表。渦街流量計(jì)按頻率檢出方式可分為:應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等。

優(yōu)點(diǎn):
(1)結(jié)構(gòu)簡單牢固;
(2)適用流體種類多;
(3)精度較高;
(4)范圍度寬;
(5)壓損小。
缺點(diǎn):
(1)不適用于低雷諾數(shù)測量;
(2)需較長直管段;
(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計(jì)相比);
(4)儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

超聲波流量計(jì)是通過檢測流體流動(dòng)對超聲束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。 根據(jù)對信號(hào)檢測的原理超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法(直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣,因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件,均屬無阻礙流量計(jì),是適于解決流量測量困難問題的一類流量計(jì),特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn):
(1)可做非接觸式測量;
(2)為無流動(dòng)阻撓測量,無壓力損失;
(3)可測量非導(dǎo)電性液體,對無阻撓測量的電磁流量計(jì)是一種補(bǔ)充。
缺點(diǎn):
(1)傳播時(shí)間法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體;
(2)多普勒法測量精度不高。 

(1)傳播時(shí)間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液、:怪液、液化天然氣等;
(2)氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗(yàn);
(3)多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體,例如:未處理污水、工廠排放液、臟流程液;通常不適用于非常清潔的液體。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)該流量計(jì)是一種直接而精密地測量流體質(zhì)量流量的新穎儀表，以結(jié)構(gòu)主體采用兩根并排的U形管，讓兩根管的回彎部分相向微微振動(dòng)起來，則兩側(cè)的直管會(huì)跟著振動(dòng)，即它們會(huì)同時(shí)靠攏或同時(shí)張開，即兩根管的振動(dòng)是同步的，對稱的。如果在管子同步振動(dòng)的同時(shí)，將流體導(dǎo)入管內(nèi)，使之沿管內(nèi)向前流動(dòng)，則管子將強(qiáng)迫流體與之一起上下振動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)

• 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)直接測量質(zhì)量流量，有很高的測量**度。

• 可測量流體范圍廣泛，包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。

• 測量管的振動(dòng)幅小，可視作非活動(dòng)件，測量管路內(nèi)無阻礙件和活動(dòng)件。

• 對應(yīng)對迎流流速分布不敏感，因而無上下游直管段要求。

• 測量值對流體粘度不敏感，流體密度變化對測量值得值的影響微小。

• 可做多參數(shù)測量，如同期測量密度，并由此派生出測量溶液中溶質(zhì)所含的濃度。

缺點(diǎn)

• 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)零點(diǎn)不穩(wěn)定形成零點(diǎn)漂移，影響其**度的進(jìn)一步提高，使得許多型號(hào)儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點(diǎn)不穩(wěn)定度量兩部分。

• 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)不能用于測量低密度介質(zhì)和低壓氣體；液體中含氣量超過某一限制（按型號(hào)而異）會(huì)顯著著影響測量值。

• 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)對外界振動(dòng)干擾較為敏感，為防止管道振動(dòng)影響，大部分型號(hào)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的流量傳感器安裝固定要求較高。

• 不能用于較大管徑，目前尚局限于150（200）mm以下。

• 測量管內(nèi)壁磨損腐蝕或沉積結(jié)垢會(huì)影響測量**度，尤其對薄壁管測量管的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)更為顯著。

• 壓力損失較大，與容積式儀表相當(dāng)，有些型號(hào)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)甚至比容積式儀表大100%。

• 大部分型號(hào)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)重量和體積較大。

• 價(jià)格昂貴。國外價(jià)格5000 ～10000美元一套，約為同口徑電磁流量計(jì)的2 ～5倍；國內(nèi)價(jià)格約為電磁流量計(jì)的2～ 8倍。

熱式流量計(jì)傳感器包含兩個(gè)傳感元件，一個(gè)速度傳感器和一個(gè)溫度傳感器。它們自動(dòng)地補(bǔ)償和校正氣體溫度變化。儀表的電加熱部分將速度傳感器加熱到高于工況溫度的某一個(gè)定值，使速度傳感器和測量工況溫度的傳感器之間形成恒定溫差。當(dāng)保持溫差不變時(shí)，電加熱消耗的能量，也可以說熱消散值，與流過氣體的質(zhì)量流量成正比。

特點(diǎn)：

• 可靠性高

• 重復(fù)性好

• 測量精度高

• 壓損小

• 無活動(dòng)部件

• 量程比寬

• 響應(yīng)速度快

• 無須溫壓補(bǔ)償

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是用于測量和控制氣體質(zhì)量流量的新型儀表?？捎糜谑?、化工、鋼鐵、冶金、電力、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等工業(yè)部門的空氣、烴類氣體、可燃性氣體、煙道氣體的監(jiān)測。

• 工業(yè)管道中氣體質(zhì)量流量測 

• 煙囪排出的煙氣流速測量

• 煅燒爐煙道氣流量測量

• 燃?xì)膺^程中空氣流量測量

• 壓縮空氣流量測量

• 半道體芯片制造過程中氣體流量測量

• 污水處理中氣體流量測量

• 加熱通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中的氣體流量測量

• 熔劑回收系統(tǒng)氣體流量測量

• 燃燒鍋爐中燃燒氣體流量測量

• 天然氣、火炬氣、氫氣等氣體流量測量

• 啤酒生產(chǎn)過程中二氧化碳?xì)怏w流量測量

• 水泥、**、玻璃廠生產(chǎn)過程中氣體質(zhì)量流量測量 

明渠流量計(jì)的工作原理是利用明渠技術(shù)，通過測量流體液位高度，再經(jīng)過儀器內(nèi)部的微處理器運(yùn)算得到流量。由于是非接觸測量，明渠流量計(jì)能在較惡劣的環(huán)境中應(yīng)用。明渠流量計(jì)在微機(jī)控制下，發(fā)射和接受明渠，根據(jù)傳輸時(shí)間計(jì)算出明渠流量計(jì)距被測液面的距離，從而得到液位高度,由于該液位與流量之間有一定的比例關(guān)系，因此可根據(jù)計(jì)算公式*終得到液體流量Q。

• 測量范圍大，流量測量不受支流面回水的影響。

• 測量時(shí)不受水中漂浮物泥沙、氣泡和水位大幅度變化的影響流量傳感器對水流產(chǎn)生阻力結(jié)構(gòu)簡單、體積小、安裝方便。

• 標(biāo)準(zhǔn)渠道不需要改造可直接安裝，安裝施工費(fèi)用低。

• 儀表顯示輸出功能齊全，可顯示水位、流速、流量、累計(jì)流量等測量數(shù)據(jù)，并具有RS-485通訊接口。

• 具有水位、泥位、流速超限報(bào)警功能。

• 具有數(shù)據(jù)保存功能，可在長期停電的情況下保存設(shè)置參數(shù)和流量值。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)由兩個(gè)部件組成，轉(zhuǎn)子流量計(jì)一件是從下向上逐漸擴(kuò)大的錐形管；轉(zhuǎn)子流量計(jì)另一件是置于錐形管中且可以沿管的中心線上下自由移動(dòng)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子流量計(jì)當(dāng)測量流體的流量時(shí)，被測流體從錐形管下端流入，流體的流動(dòng)沖擊著轉(zhuǎn)子，并對它產(chǎn)生一個(gè)作用力（這個(gè)力的大小隨流量大小而變化）；當(dāng)流量足夠大時(shí)，所產(chǎn)生的作用力將轉(zhuǎn)子托起，并使之升高。同時(shí)，被測流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管壁間的環(huán)形斷面，這時(shí)作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個(gè):流體對轉(zhuǎn)子的動(dòng)壓力、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力和轉(zhuǎn)子自身的重力。 流量計(jì)垂直安裝時(shí)，轉(zhuǎn)子重心與錐管管軸會(huì)相重合，作用在轉(zhuǎn)子上的三個(gè)力都沿平行于管軸的方向。當(dāng)這三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)，轉(zhuǎn)子就平穩(wěn)地浮在錐管內(nèi)某一位置上。對于給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子大小和形狀己經(jīng)確定，因此它在流體中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流體對浮子的動(dòng)壓力是隨來流流速的大小而變化的。因此當(dāng)來流流速變大或變小時(shí)，轉(zhuǎn)子將作向上或向下的移動(dòng)，相應(yīng)位置的流動(dòng)截面積也發(fā)生變化，直到流速變成平衡時(shí)對應(yīng)的速度，轉(zhuǎn)子就在新的位置上穩(wěn)定。對于一臺(tái)給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子在錐管中的位置與流體流經(jīng)錐管的流量的大小成一一對應(yīng)關(guān)系。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)是工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室*常用的一種流量計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、直觀、壓力損失小、維修方便等特點(diǎn)。轉(zhuǎn)子流量計(jì)適用于測量通過管道直 徑D<150mm的小流量，也可以測量腐蝕性介質(zhì)的流量。使用時(shí)流量計(jì)必須安裝在垂直走向的管段上，流體介質(zhì)自下而上地通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)。