上一篇基礎(chǔ)儀表知識中說到了儀表分為流量計、溫度計、液位計、壓力表、分析表、軸檢測、速度儀表、振動檢測、重量儀表等種類。按照應(yīng)用不同儀表種類可以分為六大類：

壓力儀表、溫度儀表、流量儀表、液位儀表、特殊儀表（振動、位移等）、分析儀表。

我們將前四類儀表歸為常規(guī)儀表，每一類儀表都對應(yīng)的檢測一種工藝參數(shù)，同一種工藝參數(shù)根據(jù)儀表檢測原理或者測量方式不同可采用多種不同檢測儀表。這一篇文章就要說測量工藝同一種工藝參數(shù)有哪些儀表可以選擇，本節(jié)主要介紹常規(guī)儀表中流量計的分類？

流量儀表

流量是流體在單位時間內(nèi)通過管道或設(shè)備某有效橫截面處的流體量，又稱瞬時流量。

體積流量：單位時間內(nèi)流過的流體以體積表示，稱為體積流量，常用Q表示。

質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)流過的流體以質(zhì)量表示，稱為質(zhì)量流量，常用M表示。

它們之間的關(guān)系是什么： M=Q·ρ或Q=M/ρ 式中ρ——流體的密度

流量儀表按測量原理可分為以下幾個大類：

（1）力學原理：差壓式、轉(zhuǎn)子式、沖量式、直接質(zhì)量式、靶式、渦輪式、漩渦式、渦街式、皮托管式、容積式等

（2）電學原理：電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等

（3）聲學原理：超聲波式、沖擊波式等

（4）熱學原理：熱量式、直接量熱式、間接量熱式等

（5）光學原理：激光式、光電式等

（6）原子物理原理：核磁共振式、核輻射式等

這么多類型的流量儀表，工業(yè)生產(chǎn)常用的基本是差壓流量計、轉(zhuǎn)子流量計、質(zhì)量流量計、渦街流量計、電磁流量計、超聲波流量計、熱式質(zhì)量流量計。本片對這幾種流量計做一下介紹。如果你們還有你們公司常用的流量計評論區(qū)告訴我，我們一起探討學習。

差壓流量計

測量原理：充滿管道的流體，當它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時，流束將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降，即壓差，介質(zhì)流動的流量越大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大，所以差壓流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守恒定律和流動連續(xù)性定律為基準的。

差壓流量計——孔板的測量方法

差壓式流量計的應(yīng)用大約有一百多年的歷史，技術(shù)比較成熟和穩(wěn)定，適用于液體、氣體、蒸汽等較高溫度、壓力的場合。

兩式中P1、v1、A1分別為節(jié)流元件前的壓力、速度、流通截面積， P2、v2、A2分別為節(jié)流元件后的壓力、速度、流通截面積、ρ為流體密度。結(jié)合兩式推導可得

式中K為儀表系數(shù)，可見流量正比于差壓的開方值。

平衡流量計

孔板流量計

轉(zhuǎn)子流量計

測量原理：轉(zhuǎn)子流量計又稱浮子流量計，是表面積式流量計的一種，它是由一個錐形管和一個置于錐形管內(nèi)可以上下自由移動的轉(zhuǎn)子(也稱浮子)構(gòu)成。轉(zhuǎn)子流量計本體可以用兩端法蘭、螺紋或軟管與測量管道連接，垂直安裝在測量管道上。當流體自下而上流入錐管時，被轉(zhuǎn)子截流，這樣在轉(zhuǎn)子上、下游之間產(chǎn)生壓力差，轉(zhuǎn)子在壓力差的作用下上升，這時作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個：流體對轉(zhuǎn)子的動壓力F1（向上）、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力F2（向上）、轉(zhuǎn)子自身的重力G（向下）。這三個力達到平衡時，轉(zhuǎn)子就平穩(wěn)地浮在錐管內(nèi)某一位置上。此時：

G= F1 + F2

對于給定的轉(zhuǎn)子流量計，轉(zhuǎn)子大小和形狀已經(jīng)確定，因此它在流體中的浮力和自身重力都是已知的常量，唯有流體對浮子的動壓力是隨來流流速的大小而變化的。因此當流速變大或變小時，轉(zhuǎn)子將作向上或向下的移動，相應(yīng)位置的流動截面積也發(fā)生變化，直到流速變成平衡時對應(yīng)的速度，轉(zhuǎn)子就在新的位置上穩(wěn)定。對于一臺給定的轉(zhuǎn)子流量計，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。這就是轉(zhuǎn)子流量計的計量原理。

轉(zhuǎn)子流量計背部構(gòu)造圖

轉(zhuǎn)子流量計

其具體工作過程為：

流量增加→浮子節(jié)流作用產(chǎn)生的壓差力也增加→浮子上升→浮子與錐形管壁間的環(huán)形流通面積增大→流過此環(huán)隙的流速降低→壓差力隨之下降，直到其恢復為原來的壓差數(shù)值為止→轉(zhuǎn)子就平衡在比原來高的位置上

因此，浮子的停浮高度與流量大小成對應(yīng)關(guān)系。

質(zhì)量流量計

測量原理：勵磁驅(qū)動系統(tǒng)以固定頻率驅(qū)動U形測量管振動，當流體被強制接受管子的垂直運動時，在前半個振動周期內(nèi)，管子向上運動，測量管中流體在驅(qū)動點前產(chǎn)生一個向下壓的力，阻礙管子的向上運動，二在驅(qū)動點后產(chǎn)生向上的力，加速管子向上運動。這兩個力的合成，使得測量管發(fā)生扭曲；在振動的另外半周期內(nèi)，扭曲方向則相反。

質(zhì)量流量計內(nèi)部構(gòu)造

質(zhì)量流量計構(gòu)造圖

測量管振動波幅效果圖

測量管扭曲的程度與流體流過測量管質(zhì)量流量值成正比，在驅(qū)動點兩側(cè)的測量管上安裝電磁感應(yīng)器，以測量其運動的相位差，這一相位差直接正比于流過的質(zhì)量流量。將這個相位差信號轉(zhuǎn)變成電信號，以進入變送器作進一步的處理。

測量管振幅

渦街流量計

測量原理：渦街流量計基于卡門渦街原理，通常由漩渦發(fā)生體、檢測器（也稱傳感器）和轉(zhuǎn)換器組成。漩渦發(fā)生體是渦街流量計的關(guān)鍵部件，由它產(chǎn)生卡門渦街。檢測器檢測通過熱敏式、差壓式、超聲波式、應(yīng)變式等方法檢測出漩渦頻率信號，再通過轉(zhuǎn)換器計算出流量大小。

根據(jù)流體連續(xù)性定律，渦街流量計流量與漩渦頻率有如下關(guān)系：

式中K為流量系數(shù)，物理意義是流過每立方米體積流量產(chǎn)生的渦街脈沖數(shù)，此系數(shù)是儀表出廠前經(jīng)實驗標定得出的。

渦街流量計外形圖

渦街流量計外形圖

渦街流量計內(nèi)部構(gòu)造圖

電磁流量計

測量原理：電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的，是用來測量導電液體體積流量的儀表。由于其獨特的優(yōu)點，電磁流量計目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導電液體的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)；電磁流量計各種漿液流量測量，形成了獨特的應(yīng)用領(lǐng)域。

在結(jié)構(gòu)上，電磁流量計由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上，它的作用是將流進管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感生電勢信號，并通過傳輸線將此信號送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器安裝在離傳感器不太遠的地方，它將傳感器送來的流量信號進行放大，并轉(zhuǎn)換成流量信號成正比的標準電信號輸出，以進行顯示，累積和調(diào)節(jié)控制。

根據(jù)公式：

法拉第計算公式

整理可得管道的體積流量為：

由上式可見，體積流量Q與感應(yīng)電動勢E和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系,與磁場的磁感應(yīng)強度B成反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)．這就是電磁流量計的測量原理。

根據(jù)測量原理可知電磁流量計只能檢測導電的液體。電磁流量計對導電率的要求不低于5μS/cm 。

電磁流量計內(nèi)部構(gòu)造圖

超聲波流量計

測量原理：超聲波流量計是基于時差法原理工作的。聲波信號可順流體方向和逆流體方向同時從一個傳感器傳輸至另一個傳感器，信號在逆流時的傳輸速度低于順流時的傳輸速度，由此產(chǎn)生聲波運行時間差。該差值與被測介質(zhì)的流速成正比。

超聲波流量計根據(jù)管道的截面積和聲波運行時間差計算介質(zhì)的流量。

應(yīng)用場合：水、污水；低電導率的超純水；酸和堿；油漆；石油等。

熱式質(zhì)量流量計

測量原理:

傳感器由兩個鉑電阻組成，其中一個用于測量介質(zhì)溫度（參考端），另一個鉑電阻（測量端）內(nèi)部帶有一個加熱電阻，在兩個鉑電阻間形成一個溫度差。介質(zhì)流過傳感器表面，將帶走測量端表面的熱量而發(fā)生溫度差值的變化。不同介質(zhì)、不同流量所帶走的熱量不同，根據(jù)溫度差值的變化得出質(zhì)量流量。

熱式質(zhì)量流量計測量原理圖

本篇文章只是對常規(guī)儀表中的常用流量計分類做了簡單的介紹，后期我會針對每一種流量計從原理、安裝、使用、設(shè)置、故障等各方面做詳細的介紹。文中可能有不正確的地方，歡迎大家提出探討。

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