流量計(jì)指示被測流量和（或）在選定的時(shí)間間隔內(nèi)流體總量的儀表。簡單來說就是用于測量管道或明渠中流體流量的一種儀表。流量計(jì)又分為有差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、節(jié)流式流量計(jì)、細(xì)縫流量計(jì)、容積流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。按介質(zhì)分類：液體流量計(jì)和氣體流量計(jì)。

 

流量計(jì)的歷史

　流量測量的發(fā)展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統(tǒng)。古羅馬凱撒時(shí)代已采用孔板測量居民的飲用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法測量尼羅河的流量。我國著名的都江堰水利工程應(yīng)用寶瓶口的水位觀測水量大小等等。17世紀(jì)托里拆利奠定差壓式流量計(jì)的理論基礎(chǔ)，這是流量測量的里程碑。自那以后，18、19世紀(jì)流量測量的許多類型儀表的雛形開始形成，如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪及靶式流量計(jì)等。20世紀(jì)由于過程工業(yè)、能量計(jì)量、城市公用事業(yè)對流量測量的需求急劇增長，才促使儀表迅速發(fā)展，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展極大地推動儀表更新?lián)Q代，新型流量計(jì)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。至今，據(jù)稱已有上百種流量計(jì)投向市場，現(xiàn)場使用中許多棘手的難題可望獲得解決。我國開展近代流量測量技術(shù)的工作比較晚，早期所需的流量儀表均從國外進(jìn)口。

 

各種流量計(jì)大比拼

1

渦輪流量計(jì)

 

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)感受流體均勻流速，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)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)稱為流量計(jì)中三類重復(fù)性、精度最佳的產(chǎn)品，作為十大類型流量計(jì)之一，其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)的規(guī)模。

 

優(yōu)點(diǎn)：(1)高精度，在所有流量計(jì)中，屬于最精確的流量計(jì)；(2)重復(fù)性好；(3)無零點(diǎn)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。

 

應(yīng)用概況：渦輪流量計(jì)在以下一些丈量對象獲得廣泛應(yīng)用：石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、自然氣和低溫流體統(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)的自然計(jì)量儀表，僅荷蘭在自然氣管線上就采用了2600多臺各種尺寸，壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計(jì)，它們已成為優(yōu)良的自然氣計(jì)量儀表。

 

2

渦街流量計(jì)

 

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)交替地分離開釋出兩串規(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、振動體式、光電式及超聲式等。

 

渦街流量計(jì)是屬于最年輕的一類流量計(jì)，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計(jì)。

 

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)丈量；(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)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

 

3

電磁流量計(jì)

 

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種丈量導(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)用的題目，如臟污流、腐蝕流的丈量。

 

70、80年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類流量計(jì)，在流量儀表中其使用量百分?jǐn)?shù)不斷上升。

 

優(yōu)點(diǎn)：

 

(1)丈量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用于丈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)不能丈量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；(2)不能丈量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；(3)不能用于較高溫度。

 

應(yīng)用概況：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，如鋼鐵產(chǎn)業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙產(chǎn)業(yè)丈量紙漿液和黑液，化學(xué)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，有色冶金產(chǎn)業(yè)的礦漿；小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、食品產(chǎn)業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場所。

 

4

差壓式流量計(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，它既可丈量流量參數(shù)，也可丈量其它參數(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、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式幾大類。

 

檢測件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類：標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。

 

所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算丈量誤差。

 

非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的，尚未列進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。

 

差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(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，但目前還是最重要的一類流量計(jì)。

 

優(yōu)點(diǎn)：

 

(1)應(yīng)用最多的孔板式流量， 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)可與之相相比；

 

(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)丈量精度普遍偏低；(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)。

 

應(yīng)用概況：

 

差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛，在封閉管道的流量丈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；活動條件方面：亞音速、音速、脈動流等。它在各產(chǎn)業(yè)部分的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4~1/3。

 

5

浮子流量計(jì)

 

浮子流量計(jì)，又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在美國、日本常稱作變面積流量計(jì)（Variable Area Flowmeter）或面積流量計(jì)。浮子流量計(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)原理設(shè)想發(fā)軔于19世紀(jì)60年代，20實(shí)際初出現(xiàn)商品。從應(yīng)用臺樹所占比例來看，1985年英國抽樣調(diào)查72家企業(yè)17000臺流量儀表中浮子流量計(jì)占19.2%。我國浮子流量計(jì)產(chǎn)量1996年估計(jì)在15萬-17萬臺之間，其中95%左右為玻璃管浮子流量計(jì)。

 

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

 

特點(diǎn)：

 

浮子流量計(jì)使用于小管徑和低流速。常用儀表口徑40-50mm以下，最小口徑做到1.5-4mm。適用于測量低流速小流量，以液體為例，口徑10mm以下玻璃管浮子流量計(jì)滿度流量的名義管徑，流速只在0.2-0.6m/s之間，甚至低于0.1m/s；金屬管浮子流量計(jì)和口徑大于15mm的玻璃管浮子流量計(jì)稍高些，流速在0.5-1.5m/s之間。

 

浮子流量計(jì)可用于較低雷諾數(shù)，選用粘度不敏感形狀的浮子，流通環(huán)隙處雷諾數(shù)只要大于40或500，雷諾數(shù)變化流量系數(shù)即保持常數(shù)，亦即流體粘度變化不影響流量系數(shù)。這數(shù)值遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)孔板等節(jié)流差壓式儀表最低雷諾數(shù)104-105的要求。

 

大部分浮子流量計(jì)沒有上游直管段要求，或者說對上游直管段要求不高。

 

浮子流量計(jì)有較寬的流量范圍度，一般為10：1，最低為5：1，最高為25：1。流量檢測元件的輸出接近于線性。壓力損失較低。

 

玻璃管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉。只要在現(xiàn)場指示流量者使用方便，缺點(diǎn)是有玻璃管易碎的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是無導(dǎo)向結(jié)構(gòu)浮子用于氣體。

 

金屬管浮子流量計(jì)無錐管破裂的風(fēng)險(xiǎn)。與玻璃管浮子流量計(jì)相比，使用溫度和壓力范圍寬。

 

大部分結(jié)構(gòu)浮子流量計(jì)只能用于自下向上垂直流的管道安裝。

 

浮子流量計(jì)應(yīng)用局限于中小管徑，普通全流型浮子流量計(jì)不能用于大管徑，玻璃管浮子流量計(jì)最大口徑100mm，金屬管浮子流量計(jì)為150mm，更大管徑只能用分流型儀表。

 

使用流體和出廠標(biāo)定流體不同時(shí)，要作流量示值修正。液體用浮子流量計(jì)通常以水標(biāo)定，氣體用空氣標(biāo)定，如實(shí)際使用流體密度、粘度與之不同，流量要偏離原分度值，要作換算修正。

6

 

容積式流量計(jì)

 

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最高的一類。它利用機(jī)械丈量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)丈量室逐次重復(fù)地布滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來丈量流體體積總量。

 

容積式流量計(jì)按其丈量元件分類，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丈量；(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，清楚明了，操縱簡便。

 

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。

 

應(yīng)用概況：

 

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

 

產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家近年P(guān)D流量計(jì)(不包括家用煤氣表和家用水表)的銷售金額占流量儀表的13%~23%；我國約占20%，1990年產(chǎn)量(不包括家用煤氣表)估計(jì)為34萬臺，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70%和20%。

 

7

超聲流量計(jì)

 

超聲流量計(jì)是通過檢測流體活動對超聲束(或超聲脈沖)的作用以丈量流量的儀表。

 

根據(jù)對信號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)，是適于解決流量丈量困難題目的一類流量計(jì)，特別在大口徑流量丈量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。

 

優(yōu)點(diǎn)：

 

(1)可做非接觸式丈量；(2)為無活動阻撓丈量，無壓力損失；(3)可丈量非導(dǎo)電性液體，對無阻撓丈量的電磁流量計(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丈量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體；(2)多普勒法丈量精度不高。

 

應(yīng)用概況：

 

(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、液化自然氣等；

 

(2)氣體應(yīng)用方面在高壓自然氣領(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。

 

8

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

 

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(以下簡稱CMF)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起來，則兩側(cè)的直管會跟著振動，即它們會同時(shí)靠攏或同時(shí)張開，即兩根管的振動是同步的，對稱的。利用流體在振動管中活動時(shí)，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。

 

我國CMF的應(yīng)用起步較晚，近年已有幾家制造廠自行開發(fā)供給市場；還有幾家制造廠組建合資企業(yè)或引用國外技術(shù)生產(chǎn)系列儀表。

 

優(yōu)點(diǎn)

 

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)直接測量質(zhì)量流量，有很高的測量精確度。

 

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。

 

測量管的振動幅小，可視作非活動件，測量管路內(nèi)無阻礙件和活動件。

 

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，影響其精確度的進(jìn)一步提高，使得許多型號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（按型號而異）會顯著著影響測量值。

 

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)對外界振動干擾較為敏感，為防止管道振動影響，大部分型號科里奧利質(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)垢會影響測量精確度，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。

 

9

明渠流量計(jì)

 

非滿管態(tài)活動的水路稱作明渠，丈量明渠中水流流量的稱作明渠流量計(jì)(open channel flowmeter)。明渠流量計(jì)測量系統(tǒng)的組成方法一般由一臺流量顯示儀、一臺流速計(jì)、一臺液位計(jì)組成；也可由一臺流量顯示儀、最多四臺流速計(jì)、一臺液位計(jì)組成的多點(diǎn)流速測量的明渠流量系統(tǒng)。明渠流量計(jì)系統(tǒng)，適用于水庫、河流、水利工程、城市供水、污水處理、農(nóng)田灌溉、水政水資源等矩形、梯形明渠及涵洞的流量測量。明渠流量計(jì)品種很多，常見的有堰式明渠流量計(jì)和槽式明渠流量計(jì)兩大類。

 

與前述幾種不同，它是在非滿管狀敞開渠道丈量自由表面自然流的流量儀表。

 

明渠流量計(jì)除圓形外，還有U字形、梯形、矩形等多種外形。

 

明渠流量計(jì)應(yīng)用場所有城市供水引水渠；火電廠引水和排水渠、污水治理流進(jìn)和排放渠；工礦企業(yè)水排放以及水利工程和農(nóng)業(yè)澆灌用渠道。有人估計(jì)1995臺，約占流量儀表整體的1.6%，但是國內(nèi)應(yīng)用尚無估計(jì)數(shù)據(jù)。

 

明渠流量計(jì)與其他封閉滿管流量儀表不同，式在非滿管狀態(tài)下或敞開渠道具有自由便面自然流的流量儀表。明渠原理的明渠流量計(jì)價(jià)格低廉、使用簡單，因而在明渠流量測量中被廣泛采用。

 

總結(jié)：

　　由上述可知,流量計(jì)發(fā)展到今天雖然已日趨成熟,但其種類仍然極其繁多,至今尚無一種對于任何場合都適用的流量計(jì)。

　　每種流量計(jì)都有其適用范圍,也都有局限性。這就要求我們:

　　(1)在選擇儀表時(shí),一定要熟悉儀表和被測對象兩方面的情況,并要兼顧考慮其它因素,這樣測量才會準(zhǔn)確;

　　(2)努力研制新型儀表,使其在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上更加完善。