摘要：常見的幾種流量計的工作原理及應用介紹資訊由優(yōu)秀的流量計、流量儀生產(chǎn)報價廠家為您提供。差壓流量計 差壓流量計是一種應用廣泛的流量測量儀器，約占流量測量儀器總數(shù)的70%。它由節(jié)流裝置和差壓變送器組成。當充有圓管的流體流經(jīng)節(jié)流部件(如孔板)時，流束在孔板處形成局部收縮。更多的流量計廠家選型號價格報價歡迎您來電咨詢，下面是常見的幾種流量計的工作原理及應用介紹文章詳情。

差壓流量計

差壓流量計是一種應用廣泛的流量測量儀器，約占流量測量儀器總數(shù)的70%。它由節(jié)流裝置和差壓變送器組成。當充有圓管的流體流經(jīng)節(jié)流部件(如孔板)時，流束在孔板處形成局部收縮。由于流速的增加和靜壓的降低，孔板前后產(chǎn)生一個壓差，該壓差與流速的平方成正比。

孔板流量計，也稱為差壓流量計，由一個主檢測件(節(jié)流件)和一個輔助裝置(差壓變送器和流量累加器)組成，用于測量氣體、蒸汽和液體的流量。它具有結構簡單、維護方便、性能穩(wěn)定、使用可靠的特點。節(jié)流孔板節(jié)流裝置是一種標準節(jié)流部件，可根據(jù)以下國家標準直接生產(chǎn)，無需校準。

①國家標準GB 2622006中流量測量節(jié)流裝置的設計、安裝和使用。

②國際標準IS0 5167規(guī)定的各種節(jié)流裝置。

③化學工業(yè)部標準GJ 5187G-HK06。

填充在管道中的流體流過管道中的節(jié)流裝置，導致節(jié)流元件附近的局部收縮，增加流速并在上游側和下游側之間產(chǎn)生靜壓差(見圖1)。

圖1流體流經(jīng)節(jié)流裝置時壓力和流量的變化

在已知相關參數(shù)的情況下，根據(jù)流量連續(xù)性原理和伯努利方程，可以推導出壓差與流量的關系，從而得到流量。

其中p是節(jié)流裝置前后的壓差，q是瞬時流量。由于流體的性質，節(jié)流裝置測得的壓差和流量之間的關系是平方根和平方根之間的關系。

目前，幾種典型的流量測量設備被廣泛使用，如電磁流量計、渦街流量計、超聲波流量計等。

電磁流量計

電磁流量計是20世紀五六十年代隨著電子技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種新型流量測量儀器。電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律制成的，用于測量導電液體的體積流量。電磁流量計因其獨特的優(yōu)點，已廣泛應用于工業(yè)過程中各種導電液體的流量測量，如酸、堿、鹽等各種腐蝕性介質；電磁流量計的各種泥漿流量測量形成了獨特的應用領域。

在結構上，電磁流量計由電磁流量傳感器和轉換器組成。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上，其功能是將流入管道的液體體積流量值線性轉換成感應電勢信號，并通過傳輸線將信號發(fā)送給轉換器。轉換器安裝在離傳感器不遠的地方，它放大傳感器發(fā)出的流量信號，并將其轉換成與流量信號成比例的標準電信號，用于顯示、累積和調節(jié)控制。

圖2電磁流量計測量的基本原理

電磁流量計的測量原理是基于法拉第電磁感應定律。流量計的測量管是內(nèi)襯絕緣材料的非磁性合金短管。兩個電極沿管徑方向穿過管壁并固定在測量管上。電極尖端基本上與襯里的內(nèi)表面齊平。當激勵線圈被兩個波脈沖激勵時，在垂直于測量管軸線的方向上將產(chǎn)生磁通量密度為b的工作磁場。此時，如果具有一定電導率的流體流過測量管，切割磁力線將感應電動勢e。電動勢e與磁通量密度b、測量管內(nèi)徑d和平均流速u的乘積成正比..電動勢e(流量信號)由電極檢測，并通過電纜發(fā)送到轉換器。轉換器放大流量信號后，可以顯示流體流量，并輸出脈沖和模擬電流等信號進行流量控制和調節(jié)。

E =電極間的信號電壓，用E=KBdu公式表示，v；k是系數(shù)；b是磁通量密度，t；d是測量管的內(nèi)徑，m；u是平均流速，m/s；在這個公式中，k和d是常數(shù)，因為激勵電流是常數(shù)，b也是常數(shù)。從E=KBdu，可以知道體積流量Q與信號電壓E成比例，即，由流量引起的信號電壓E與體積流量Q成線性關系..因此，只要測量e，就可以確定流量q，這是電磁流量計的基本工作原理。

由E=KBdu可知，液-固兩相流體介質的溫度、密度、壓力、電導率和液-固組成比不會影響測量結果。至于流動狀態(tài)，只要符合軸對稱流動(如層流或湍流)，就不會影響測量結果。因此，電磁流量計是一種真正的體積流量計。對于制造商和用戶來說，任何其他導電流體介質的體積流量只有在用普通水進行實際校準后才能測量，無需任何校正。這是電磁流量計的一個突出優(yōu)點，其他任何流量計都沒有。

測量管中沒有運動部件和節(jié)流部件，因此幾乎沒有壓力損失，應該注意的是，測量條件必須滿足以下假設:

(1)該場是均勻分布的恒定磁場；

②被測流體的速度分布是軸對稱的；

③被測液體是非磁性的；

④被測液體的電導率均勻且各向同性。

圖3模塊化電磁流量計

中國有許多電磁流量計制造商。經(jīng)過幾十年的技術模仿和創(chuàng)新，國產(chǎn)電流流量計的質量有了很大的提高。一些制造商推出了高質量和更人性化功能的“模塊化電磁流量計”。本文僅簡要介紹這些產(chǎn)品。

YR-DC11智能電磁流量計是我國第一臺模塊化設計、窗口、核心部件在線更換、長度可調、故障自診斷的全智能流量計。這六項核心專利技術與其他制造商生產(chǎn)的傳統(tǒng)模擬或智能電磁流量計有很大不同，特別是在測量精度的可靠性和穩(wěn)定性，以及修改流量計測量范圍、使用功能和使用壽命的能力方面。電磁流量計設計了一種全功能、實用、直觀、易操作的背光寬溫中文液晶顯示器。

模塊化電磁流量計的特點:

1、集成、拆分兩用，隨機選擇；

2.流體狀態(tài)是可見的，因此不再可能猜測(通過窗口可以看到流量計中的介質是否已滿，并且一眼就可以看到)

3.長度可自由調節(jié)，非常適合現(xiàn)場使用(可直接替代國內(nèi)外任何廠家的產(chǎn)品，無需改變現(xiàn)場管道的長度)；

4.在線帶壓拆卸，維護方便(用戶可以在線更換流量計電極等部件，故障產(chǎn)品不需要返廠，不耽誤生產(chǎn))；

5.模塊化設計，售后零等待(輸入替換零件的參數(shù)，流量計中央處理器自動調試到出廠狀態(tài))；

6.進一步智能化，提供可靠保障(流量計配有故障自診斷，方便用戶直觀判斷故障位置和原因)；

圖4帶窗口的電磁流量計

渦街流量計

渦街流量計是在流體中放置一個(或多個)浮體，流體在浮體的兩側交替地分離和釋放兩個規(guī)則的渦流。在一定的流量范圍內(nèi)，渦流分離頻率與管道中的平均流速成正比，流體的流量可以通過用各種檢測元件測量渦流頻率來計算。

值得注意的是，渦街流量計仍然是一種發(fā)展中的流量計，盡管它的理論基礎和實踐經(jīng)驗都很差。迄今為止，zui基本的流動方程往往引用卡門渦街理論，這一理論和一些定量關系是通過卡門在氣體風洞(均勻流場)中的實驗得到的，不同于封閉管道中三維不均勻流場的旋渦分離規(guī)律。至于實際經(jīng)驗，需要通過長期應用來積累。一般流量計工廠校準是在實驗室參考條件下進行的，在現(xiàn)場偏離這些條件是不可避免的。在制造商的標準和數(shù)據(jù)中，工作條件的偏差會導致多少額外的誤差仍然不清楚。這些都表明流量計的快速發(fā)展需要基礎研究工作的跟上，否則在實踐中會出現(xiàn)一些意想不到的問題。

渦街流量計的原理:在流體中設置一個渦流發(fā)生器(節(jié)流器)，在渦流發(fā)生器的兩側交替產(chǎn)生規(guī)則的渦流。這種渦流被稱為卡門渦街(見圖5)，渦流發(fā)生器的下游是非對稱排列的。

圖5渦街流量計的原理

根據(jù)卡門渦街原理，有以下關系:

其中m是渦流探空體兩側的弓形面積與管道橫截面面積之比；d是表面路徑；d是渦流發(fā)生器的迎面寬度；f是渦流出現(xiàn)的頻率；U1是渦流發(fā)生器兩側的平均流速；Sr是斯特魯哈爾數(shù)；u是被測介質流的平均速度。

管道中的體積流量qv為:

其中k為流量計的儀表系數(shù)，單位為脈沖數(shù)/m3。k不僅與渦流發(fā)生器和管道的幾何尺寸有關，還與斯特魯哈爾數(shù)有關。斯特魯哈爾數(shù)是一個無量綱參數(shù)，它與渦流發(fā)生器的形狀和雷諾數(shù)有關。圖6顯示了圓柱形渦流發(fā)生器的斯特魯哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)之間的關系。

圖6漫步數(shù)與雷諾數(shù)的關系曲線

從圖6可以看出，在re = 2× 104 ~ 7× 105的范圍內(nèi)，Sr可視為一個常數(shù)，這是儀器的正常工作范圍。測量氣體流量時，渦街流量計的流量計公式為:

公式中，qvm指標準狀態(tài)下的體積流量(0℃或20℃，101.325千帕)；Pn是標準狀態(tài)下的絕對壓力；p工況下的絕對壓力；Tn標準狀態(tài)下的熱力學溫度；t是工作條件下的氣體壓縮系數(shù)；z是工作條件下的氣體壓縮系數(shù)。

渦街流量計輸出的脈沖頻率信號不受流體物理性質和成分變化的影響，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，儀表系數(shù)只與渦流發(fā)生器和管道的形狀和尺寸有關。然而，質量流量需要在物料平衡和能量計量中進行檢測。此時，流量計應同時檢測體積流量和流體密度，流體的物理性質和成分將對流量計量產(chǎn)生直接影響。

圖7智能渦街流量計

渦街流量計由傳感器和轉換器組成，如圖7所示。傳感器包括渦流發(fā)生器、檢測元件、儀表本體等。轉換器包括前置放大器、濾波整形電路、數(shù)模轉換器、輸出接口電路、端子、支架和防護罩等。近年來，智能流量計還在轉換器中安裝了微處理器、顯示通訊等功能模塊。

超聲波流量計

當超聲波在流動的流體中傳播時，攜帶了流體流速的信息，因此接收到的超聲波可以檢測流體流速并將其轉換成流速。根據(jù)檢測方法，可分為不同類型的超聲波流量計，如傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法和相關法。超聲波流量計是近十年來隨著集成電路技術的快速發(fā)展而應用的一種非接觸式儀表。它適用于測量難以接觸和觀察的流體和大管道的流量。它可以結合水位計測量開放水流的流速。超聲波流量計不需要在流體中安裝測量元件，因此它不會改變流體的流動狀態(tài)并產(chǎn)生額外的阻力。儀表的安裝和維護不會影響生產(chǎn)管道的運行，是一種理想的節(jié)能流量計。

目前，工業(yè)流量測量普遍存在大直徑、大流量測量困難的問題，這是因為隨著測量管徑的增加，普通流量計將導致制造和運輸困難、成本增加、能量損失增加、安裝不便等。超聲波流量計可以避免這些缺點。由于各種超聲波流量計都可以安裝在管道外進行非接觸式流量測量，儀器的成本與被測管道的直徑無關，而其他類型流量計的成本隨著直徑的增加而大大增加。

超聲波流量計被認為是一種很好的大直徑流量測量儀器，多普勒超聲波流量計可以測量兩相介質的流量，因此它可以用來測量污水管和污水等臟流。在電廠中，使用便攜式超聲波流量計測量汽輪機的進水量和汽輪機的循環(huán)水要方便得多。超聲波流量計也可用于氣體測量。管徑適用范圍為5米，從幾米寬的明渠和涵洞到500米寬的河流。

文丘里管

文丘里管(見圖8)是新一代差壓式流量測量儀器。其基本測量原理與標準孔板相同，是一種基于伯努利方程和流量連續(xù)性方程的流量測量方法。內(nèi)文丘里管由圓形測量管和置于測量管內(nèi)并與測量管同軸的特殊芯體組成。特殊芯的徑向外表面具有與傳統(tǒng)文丘里管的內(nèi)表面相似的幾何輪廓，并與測量管的內(nèi)表面形成不同直徑的環(huán)形流動間隙。流體流經(jīng)內(nèi)文氏管的節(jié)流過程與經(jīng)典文氏管和環(huán)形孔板的節(jié)流過程基本相似。內(nèi)文丘里管的這種結構特征使其在使用過程中沒有類似于節(jié)流孔節(jié)流部件的尖銳邊緣磨損和結垢問題，并且可以在節(jié)流之前有效地調節(jié)(校正)管中流體速度分布的流動梯度和各種可能的非軸對稱速度分布，從而實現(xiàn)高精度和高穩(wěn)定性的流量測量。

圖8文丘里管

文丘里管根據(jù)其結構分為內(nèi)置文丘里管和插入式文丘里管。在鋼鐵廠熱風爐助燃空氣、冷風和煤氣(高爐煤氣、焦爐煤氣和轉爐煤氣)的測量以及火電廠鍋爐一次風和二次風大直徑低流量管道儀表的測量中取得了良好的效果。它解決了目前工業(yè)企業(yè)中各種低壓、大直徑、低流量氣體流量的精確測量問題，是一種測量范圍廣、安裝方便的流體測量裝置。

文丘里管的測量原理:當充滿管道的流體流經(jīng)管道中的節(jié)流元件時，文丘里管的喉部會形成局部收縮，從而使流量增加，靜壓降低，從而在文丘里管喉部前后產(chǎn)生壓差。流體流速越大，壓差越大，所以流速可以根據(jù)壓差來測量。這種測量方法基于流動連續(xù)性方程(質量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)。

其中qm為質量流量(kg/s)。Qv是體積流量(m3/s)；c是流出系數(shù)；ε是膨脹系數(shù)；d是節(jié)流件的開口直徑；β是直徑比，β= d/d；d是管道的內(nèi)徑；ρ1是測量流體的密度，kg/m；△P為壓差。

阿牛巴流量計

阿牛巴流量計(又稱笛形平均管流量計和托巴管流量計)屬于差壓式流量計。采用皮托管測量原理，測量擋板上游動壓與下游靜壓之間形成的壓差，達到測量流量的目的。測量管徑在DN20和DN12000之間。阿牛巴流量計主要用于測量工業(yè)過程中的液體、燃氣、蒸汽、氣體等各種能源，具有很高的穩(wěn)定性和重復性。阿牛桿式流量計的設計理論符合伯努利方程，可由JG 640-90進行測試。

測量原理:當流體流經(jīng)探頭時，在探頭前部產(chǎn)生一個高壓分布區(qū)，高壓分布區(qū)的壓力略高于管道的靜壓。根據(jù)伯努利方程，當流體流過探頭時，速度增加，在探頭后部產(chǎn)生低壓分布區(qū)，低壓分布區(qū)的壓力略低于管道的靜壓。當流體流過探頭后，探頭后部會產(chǎn)生部分真空，探頭兩側會出現(xiàn)渦流。截面形狀、表面粗糙度和低壓取壓孔的位置是決定探頭性能的關鍵因素。低壓信號的穩(wěn)定性和準確性對平均探頭的準確性和性能起著決定性的作用。阿牛棒平均速度流量探頭可以準確地檢測由流體平均速度引起的平均壓差。在巴平均流速測流儀的高低壓區(qū)，有多對按一定標準布置的壓力孔，可以準確測量平均流速。

圖9阿牛酒吧

目前，阿牛巴流量計需要的參數(shù)有被測介質、被測介質溫度、被測介質壓力、被測介質流量和被測介質粘度。

阿牛巴流量計的輸出為差壓信號，可與測量差壓的儀器儀表配合使用，能準確測量圓管和矩形管中的各種液體、氣體和蒸汽(過熱蒸汽和飽和蒸汽)。被測管道的尺寸范圍為ф 20-3000毫米。阿牛巴流量計已成功應用于電力工業(yè)(包括核工業(yè))、化工、石油化工和金屬冶煉等行業(yè)。其適用范圍如下。

A.氣體運輸和液體運輸。

能量研究，蒸汽鍋爐熱效率，水泵效率，氣體壓縮機效率和燃料消耗。

過程控制輸入和輸出，比率/平衡；通過冷卻水或空氣蒸汽加熱。

D.化學工業(yè)中的飼養(yǎng)。

E.負載平衡泵、壓縮機、冷卻器和過濾器。

與差壓流量計相比，阿牛巴流量計具有以下優(yōu)點。

一、精度高、穩(wěn)定性好

阿牛巴流量計的精度為1%，穩(wěn)定性為0.1%。它能長時間保持非常穩(wěn)定的壓差信號輸出，保證輸出壓差信號與管道流量之間的映射關系。這是因為磨損、腐蝕、附著油污、灰塵等因素對阿牛巴流量計的流量系數(shù)影響不大，但這些因素增加了孔板的流量系數(shù)，流量系數(shù)將增加到20%以上，由此產(chǎn)生的誤差也將達到20%以上。由此可見，阿牛巴流量計的精度長期穩(wěn)定。

設計合理，安裝方便經(jīng)濟

阿牛巴流量計重量輕，易于安裝和拆卸，不需要起重工具。該系列的部分產(chǎn)品可在被測管道連續(xù)流動、不停輸?shù)那闆r下安裝或拆卸，可節(jié)約可觀的安裝成本。例如，當流量計安裝在直徑為200毫米的管道上時，阿牛巴流量計只有一個長度為150毫米的焊縫，而孔板有兩個總長度為1200毫米的焊縫。就工時而言，安裝阿牛流量計僅需要1.5個工時，而安裝孔板需要12個工時。

C.有利于管道布置

阿牛巴流量計不僅適用于圓形管道，也適用于矩形管道和埋在地下任何深度的管道。阿牛巴流量計的上游和下游直管段的長度遠小于孔板的長度。當它安裝在彎管后面時，仍然可以獲得穩(wěn)定和高精度。這是阿牛巴流量計的獨特優(yōu)勢，為管道尤其是大口徑管道的布置設計帶來了極大的靈活性，并節(jié)約了成本。

d、壓力損失小，能量損失少

永久壓力損失就是功率損失。阿牛巴流量計的永久壓力損失僅占壓差的2%-15%，而普通孔板的永久壓力損失占壓差的40%-80%。隨著管徑的增大，阿牛巴流量計的永久壓力損失可以忽略不計。例如，在直徑為1000毫米的管道中使用阿牛巴流量計，每年的能量損失只有幾百元，而使用孔板時，每年的能量損失高達2萬多元，這對今天的節(jié)能非常有意義。

皮托管

皮托管，也稱為“皮托管”和“風速管”，在英語中是皮托管。皮托管是一種測量氣流總壓和靜壓以確定氣流速度的管狀裝置，由法國皮托管發(fā)明。嚴格地說，皮托管只測量氣流的總壓，也稱為總壓管；當總壓和靜壓同時測量時，稱為風速計，但通常稱為風速計皮托管。

(1)皮托管的結構

頭部為半球形，后面是雙層外殼。當測量速度時，壓頭與流入流量對準，壓頭中心的小孔(總壓孔)感受流入流量的總壓P0，該總壓P0通過內(nèi)管傳遞到壓力表。頭部后面的外殼壁8D上均勻開有一排孔(靜壓孔)，來流的靜壓P被感應并通過外殼傳遞到壓力表。對于不可壓縮流，馬赫數(shù)和速度可以根據(jù)伯努利方程和能量方程計算。然而，在超音速流中，皮托管頭部出現(xiàn)孤立激波，總壓孔感受波后的總壓，很難測量來流的靜壓，因此皮托管不再適用。總壓力孔有一定的面積，它感覺到的是駐點附近的平均壓力，這個壓力比總壓力稍低。靜壓孔感受到的靜壓也有一定的誤差，其他的，如制造和安裝也有誤差，所以在計算流量時應該加上一個修正系數(shù)ξ。ξ的值通常在0.91.05的范圍內(nèi)，這是通過在已知速度的氣流中校準或通過標準皮托管校準來確定的。皮托管結構簡單，使用方便，應用廣泛。例如，皮托管通常安裝在飛機頭部或機翼前緣，用來測量相對空氣的飛行速度，也稱為皮托管。

②皮托管的使用

皮托管不僅用于測量飛機速度，還具有許多其他功能。在科研、生產(chǎn)、教學、環(huán)保、隧道、礦井通風和能源管理等部門，皮托管通常用于測量通風管道、工業(yè)管道和爐膛煙道中的氣流速度，其流量可以通過換算確定，也可以測量管道中的水流速度。用皮托管測量速度和確定流量有可靠的理論依據(jù)，使用方便準確，是一種經(jīng)典而廣泛的測量方法。此外，它還可以用來測量流體的壓力。

交通實際應用中的一些技巧

①交通積累

在實際應用中，經(jīng)常需要知道氣體或液體的累積流量。累積流量是在特定時間內(nèi)通過特定部分的液體流量的總和，這是眾所周知的。但是計算機控制系統(tǒng)和流量積算儀如何實現(xiàn)這一功能呢？我們知道系統(tǒng)的一個指標是采樣周期，也就是說，計算機多久從現(xiàn)場采集一次數(shù)據(jù)？通用系統(tǒng)軟件可以自行定義該值，例如5000。然后，首先，我們將瞬時流量Lt/h轉換為t/s形式的測量值，然后使用積分算法計算流量累積。積分時間設置為5歐姆，這意味著收集的瞬時流量l每5歐姆累積一次。

②小信號切除

在實際工程應用中，由于生產(chǎn)條件的不同，例如在設備運行的初始階段，管道中可能會有少量的水流動，導致瞬時流量不為零。然而，我們不需要記錄這些數(shù)據(jù)，所以我們需要在累積計算期間自動移除這樣的值，即，小信號切割。例如，當流量大于某個設定值時，累計計算開始，該設定值需要根據(jù)經(jīng)驗和過程進行設置。一般邏輯如下:當瞬時流量大于小流量A時，加法器的使能端有效，否則，加法器不工作。

③累積清算

由于計算機中的溢出問題，累加值不能無限增加，所以我們需要清除它并在特定時間內(nèi)再次累加，這樣我們就可以增加自動清零或手動清零的功能來改進累加算法。自動清零可以以每天、每周或每月為一個周期，并且可以在邏輯控制中增加對當前時間的判斷。

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