上一篇基礎(chǔ)儀表知識中說到了儀表分為流量計(jì)、溫度計(jì)、液位計(jì)、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(jì)的分類？

流量儀表

流量是流體在單位時(shí)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(shí)流量。

體積流量：單位時(shí)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(shí)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(gè)大類：

（1）力學(xué)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(xué)原理：電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等

（3）聲學(xué)原理：超聲波式、沖擊波式等

（4）熱學(xué)原理：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

（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(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、熱式質(zhì)量流量計(jì)。本片對這幾種流量計(jì)做一下介紹。如果你們還有你們公司常用的流量計(jì)評論區(qū)告訴我，我們一起探討學(xué)習(xí)。

差壓流量計(jì)

測量原理：充滿管道的流體，當(dāng)它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時(shí)，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(jì)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(zhǔn)的。

差壓流量計(jì)——孔板的測量方法

差壓式流量計(jì)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(dǎo)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(jì)

孔板流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)

測量原理：轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱浮子流量計(jì)，是表面積式流量計(jì)的一種，它是由一個(gè)錐形管和一個(gè)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(jì)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(dāng)流體自下而上流入錐管時(shí)，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(shí)作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個(gè)：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(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。此時(shí)：

G= F1 + F2

對于給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，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(dāng)流速變大或變小時(shí)，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(shí)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(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。這就是轉(zhuǎn)子流量計(jì)的計(jì)量原理。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)背部構(gòu)造圖

轉(zhuǎn)子流量計(jì)

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(fù)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(jì)

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(dāng)流體被強(qiáng)制接受管子的垂直運(yùn)動時(shí)，在前半個(gè)振動周期內(nèi)，管子向上運(yùn)動，測量管中流體在驅(qū)動點(diǎn)前產(chǎn)生一個(gè)向下壓的力，阻礙管子的向上運(yùn)動，二在驅(qū)動點(diǎn)后產(chǎn)生向上的力，加速管子向上運(yùn)動。這兩個(gè)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(jì)內(nèi)部構(gòu)造

質(zhì)量流量計(jì)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(diǎn)兩側(cè)的測量管上安裝電磁感應(yīng)器，以測量其運(yùn)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(gè)相位差信號轉(zhuǎn)變成電信號，以進(jìn)入變送器作進(jìn)一步的處理。

測量管振幅

渦街流量計(jì)

測量原理：渦街流量計(jì)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(jì)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(jì)算出流量大小。

根據(jù)流體連續(xù)性定律，渦街流量計(jì)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(shí)驗(yàn)標(biāo)定得出的。

渦街流量計(jì)外形圖

渦街流量計(jì)外形圖

渦街流量計(jì)內(nèi)部構(gòu)造圖

電磁流量計(jì)

測量原理：電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的，是用來測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，電磁流量計(jì)目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)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(jì)各種漿液流量測量，形成了獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域。

在結(jié)構(gòu)上，電磁流量計(jì)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(jìn)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(yuǎn)的地方，它將傳感器送來的流量信號進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成流量信號成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出，以進(jìn)行顯示，累積和調(diào)節(jié)控制。

根據(jù)公式：

法拉第計(jì)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(qiáng)度B成反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)．這就是電磁流量計(jì)的測量原理。

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

電磁流量計(jì)內(nèi)部構(gòu)造圖

超聲波流量計(jì)

測量原理：超聲波流量計(jì)是基于時(shí)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(shí)從一個(gè)傳感器傳輸至另一個(gè)傳感器，信號在逆流時(shí)的傳輸速度低于順流時(shí)的傳輸速度，由此產(chǎn)生聲波運(yùn)行時(shí)間差。該差值與被測介質(zhì)的流速成正比。

超聲波流量計(jì)根據(jù)管道的截面積和聲波運(yùn)行時(shí)間差計(jì)算介質(zhì)的流量。

應(yīng)用場合：水、污水；低電導(dǎo)率的超純水；酸和堿；油漆；石油等。

熱式質(zhì)量流量計(jì)

測量原理:

傳感器由兩個(gè)鉑電阻組成，其中一個(gè)用于測量介質(zhì)溫度（參考端），另一個(gè)鉑電阻（測量端）內(nèi)部帶有一個(gè)加熱電阻，在兩個(gè)鉑電阻間形成一個(gè)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(jì)測量原理圖

本篇文章只是對常規(guī)儀表中的常用流量計(jì)分類做了簡單的介紹，后期我會針對每一種流量計(jì)從原理、安裝、使用、設(shè)置、故障等各方面做詳細(xì)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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