流量計原理及分類(lèi)

一 按測量原理分類(lèi)

（1）力學(xué)原理：屬于此類(lèi)原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式，轉子式；利用動(dòng)量定理的沖量式，可動(dòng)管式；利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式；利用流體動(dòng)量原理的靶式；利用角動(dòng)量定理的渦輪式；利用流體震蕩原理的漩渦式，渦街式；利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰，槽式等等。

（2）聲學(xué)原理：利用聲學(xué)原理進(jìn)行流量測量的有超聲波式，聲學(xué)式（沖擊波式）等。

（3）電學(xué)原理：用于此類(lèi)原理的儀表有電磁式，差動(dòng)電容式，電感式，應變電阻式等。

（4）熱學(xué)原理：利用熱學(xué)原理測量流量的有熱量式，直接量熱式，間接量熱式等。

（5）光學(xué)原理：激光式，光電式等是屬于此類(lèi)原理的儀表。

（6）原子物理原理：核磁共振式，核輻射式等是屬于此類(lèi)原理的儀表。

（7）其他原理：有標記原理（示蹤原理，核磁共振原理），相關(guān)原理等。

二 按流量計結構原理分類(lèi)

按當前流量計產(chǎn)品的實(shí)際情況，根據流量計的結構原理，大致上可歸納為以下幾種類(lèi)型：

（1）容積式流量計

容積式流量計相當于一個(gè)標準容積的容器，它接連不斷地對流動(dòng)介質(zhì)進(jìn)行度量。流量越大，度量次數越多，輸出的頻率越高。容積式流量計的原理比較簡(jiǎn)單，適用于測量高粘度，低雷諾數的流體。根據回轉體形狀不同，目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分為：適于測量液體流量的橢圓齒輪流量計，腰輪流量計（羅茨流量計），旋轉活塞和刮板式流量計；適于測量氣體流量的伺服式容積流量計，皮膜式和轉簡(jiǎn)流量計等。

（2）葉輪式流量計

葉輪式流量計的工作原理是將葉輪置于被測流體中，受流體流動(dòng)的沖擊而旋轉，以葉輪旋轉的快慢來(lái)反應流量的大小。典型的葉輪式流量計是水表和渦輪流量計，其結構可以是機械傳動(dòng)輸出式或電脈沖輸出式。一般機械式傳動(dòng)輸出的水表準確度較低，誤差約±2％，但結構簡(jiǎn)單，造價(jià)低，國內已批量生產(chǎn)，并標準化、通用化和系列化。電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準確度較高，一般誤差為±0.2％一0.5％。

(3)差壓式流量計(變壓降式流量計)

差壓式流量計由一次裝置和二次裝置組成，一次裝置稱(chēng)流量測量元件，它安裝在被測流體的管道中，產(chǎn)生與流量(流速)成比例的壓力差，供二次裝置進(jìn)行流量顯示。二次裝置稱(chēng)顯示儀表。它接收測量元件產(chǎn)生的差壓信號，并將其轉換為相應的流量進(jìn)行顯示．差壓流量計的一次裝置常為節流裝置或動(dòng)壓測定裝置(皮托管、均速管等)。二次裝置為各種機械式、電子式、組合式差壓計配以流量顯示儀表。差壓計的差壓敏感元件多為彈性元件，由于差壓和流量呈平方根關(guān)系，故流量顯示儀表都配有開(kāi)平方裝置，以使流量刻度線(xiàn)性化。多數儀表還設有流量積算裝置，以顯示累積流量，以便經(jīng)濟核算。這種利用差壓測量流量的方法歷史悠久，比較成熟，世界各國一般都用在比較重要的場(chǎng)合，約占各種流量測量方式的70％。發(fā)電廠(chǎng)主蒸汽、給水、凝結水等的流量測量都采用這種表計。目前生產(chǎn)的產(chǎn)品分：孔板流量計、楔形流量計、文丘里管流量計、平均皮托管。

(4)變面積式流量計
放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動(dòng)的流體的作用力而移動(dòng)。當此作用力與浮子的“顯示重量”(浮子本身的重量減去它所受流體的浮力)相平衡時(shí)，俘子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。由于流量計的通流截面積隨浮子高度不同而異，而浮子穩定不動(dòng)時(shí)上下部分的壓力差相等，因此該型流量計稱(chēng)變面積式流量計或等壓降式流量計。該式流量計的典型儀表是轉子(浮子)流量計。

(5)動(dòng)量式流量計
利用測量流體的動(dòng)量來(lái)反映流量大小的流量計稱(chēng)動(dòng)量式流量計．由于流動(dòng)流體的動(dòng)量P與流體的密度及流速v的平方成正比，即p v2，當通流截面確定時(shí)，v與容積流量Q成正比，故pQ2。設比例系數為A，則Q＝A 因此，測得P，即可反映流量Q．這種型式的流量計，大多利用檢測元件把動(dòng)量轉換為壓力、位移或力等，然后測量流量。這種流量計的典型儀表是靶式和轉動(dòng)翼板式流量計。

(6)沖量式流量計
利用沖量定理測量流量的流量計稱(chēng)沖量式流量計，多用于測量顆粒狀固體介質(zhì)的流量，還用來(lái)測泥漿、結晶型液體和研磨料等的流量。流量測量范圍從每小時(shí)幾公斤到近萬(wàn)噸。典型的儀表是水平分力式?jīng)_量流量計，其測量原理是當被測介質(zhì)從一定高度h自由下落到有傾斜角的檢測板上產(chǎn)生一個(gè)沖力，沖力的水平分力馬質(zhì)量流量成正比，故測量這個(gè)水平分力即可反映質(zhì)量流量的大小。按信號(九)的檢測方式，該型流量計分位移檢測型和直接測力型。

(7)電磁流量計
電磁流量計是應用導電體在磁場(chǎng)中運動(dòng)產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，而感應電動(dòng)勢又和流量大小成正比，通過(guò)測電動(dòng)勢來(lái)反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測量水、礦漿等介質(zhì)的流量?？蓽yzui大管徑達2m，而且壓損極小。但導電率低的介質(zhì)，如氣體、蒸汽等則不能應用。
電磁流量計造價(jià)較高，且信號易受外磁場(chǎng)干擾，影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應用。為此，產(chǎn)品在不斷改進(jìn)更新，向微機化發(fā)展。

(8)超聲波流量計
超聲波流量計是基于超聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設計的。它也是由測流速來(lái)反映流量大小的。超聲波流量計雖然在70年代才出現，但由于它可以制成非接觸型式，并可與超聲波水位計聯(lián)動(dòng)進(jìn)行開(kāi)口流量測量，對流體又不產(chǎn)生擾動(dòng)和阻力，所以很受歡迎，是一種很有發(fā)展前途的流量計。

超聲波流量計的分類(lèi)：

1. 多譜勒式超聲波流量計：換能器1發(fā)射頻率為f1的超聲波信號，經(jīng)過(guò)管道內液體中的懸浮顆?；驓馀莺?，頻率發(fā)生偏移，以f2的頻率反射到換能器2，這就是多譜勒將就，f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。設流體流速為v，超聲波聲速為c，多譜勒頻移fd正比于流體流速v。當管道條件、換能器安裝位置、發(fā)射頻率、聲速確定以后，c、f1、θ即為常數，流體流速和多譜勒頻移成正比，通過(guò)測量頻移就可得到流體流速，進(jìn)而求得流體流量。

2. 時(shí)差式超聲波流量計：時(shí)差式超聲波流量計是利用聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比這一原理來(lái)測量流體流量的。

(9)流體振蕩式流量計
流體振蕩式流量計是利用流體在特定流道條件下流動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生振蕩，且振蕩的頻率與流速成比例這一原理設計的。當通流截面一定時(shí)，流速與導容積流量成正比。因此，測量振蕩頻率即可測得流量。這種流量計是70年代開(kāi)發(fā)和發(fā)展起來(lái)的，由于它兼有無(wú)轉動(dòng)部件和脈沖數字輸出的優(yōu)點(diǎn)，很有發(fā)展前途。目前典型的產(chǎn)品有渦街流量計、旋進(jìn)旋渦流量計。

(10)質(zhì)量流量計
由于流體的容積受溫度、壓力等參數的影響，用容積流量表示流量大小時(shí)需給出介質(zhì)的參數。在介質(zhì)參數不斷變化的情況下，往往難以達到這一要求，而造成儀表顯示值失真。因此，質(zhì)量流量計就得到廣泛的應用和重視。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理進(jìn)行測量，目前常用的有量熱式、角動(dòng)量式、振動(dòng)陀螺式、馬格努斯效應式和科里奧利力式等質(zhì)量流量計。間接式質(zhì)量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質(zhì)量流量的。
還有適用于明渠測流的各種堰式流量計、槽式流量計；適于大口徑測流的插入式流量計；測量層流流量的層流流量計；適于二相流測量的相關(guān)法流量計；以及激光法、核磁共振法流量計和多種示蹤法、稀釋法測流等。