工业中常用流量计及其测量原理

一、流量计单位
工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量（Flow Rate）和累计流量（Total Flow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一周、一月、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也可以相互转化。

二、流量计分类
1、流量计按照介质分类有：液体流量计和气体流量计
2、流量计按照测量原理分类有：
（1）力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。
（2）电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。
（3）声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式．声学式（冲击波式）等。
（4）热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。
（5）光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。
（6）原子物理原理：核磁共振式、核辐射式等是属于此类原理的仪表．
（7）其它原理：有标记原理（示踪原理、核磁共振原理）、相关原理等。
3、流量计分为有靶式流量计、差压式流量计、浮子流量计（转子流量计）、容积式流量计、电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计、孔板流量计、热式质量流量计等

三、流量计工作原理
1、靶式流量计：
靶式流量计的工作原理是：在测量管(仪表表体)中心同轴放置一圆形靶板，当流体冲击靶板时，靶板上受到一个力，它与流速，密度和靶板受力面积之间的关系成正比。经力转换器转变成电信号或气压信号输出，输出信号与流量的关系就可求出。
结构：他由测量装置力转换器和信号处理显示几部分组成。测量装置包括靶板和测量管，力转换器为应变计式传感器，信号处理显示可就地直读显示后输出标准信号。力传感器由筒式弹性体和力应变片组成，它可分为内贴和外帖两种。当弹性体在力作用下发生了形变，它破坏了由力应变片组成的电桥平衡，产生于流量成平方关系的电信号。

2、差压式流量计：由三部分组成，即由节流装置、导压管和差压计。差压式流量计是利用流体流动的节流原理来实现流量测量的。节流原理是流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象。测量原理如图1所示。

3、转子流量计：根据节流原理测量流体流量的，在一根由下向上扩大的垂直锥管中，圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的，从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。但是它是改变流体的流通面积来保持转子上下的差压恒定，故又称为变流通面积恒差压流量计，也称为浮子流量计。

4、容积式流量计：容积式流量计，又称定排量流量计，简称PD流量计，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。

5、电磁流量计：电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。
据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流速成正比例，其计算原理如图2所示

6、超声波流量计：当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，其传播时间的变化正比于液体的流速。零流量时，两个传感器发射和接收声波所需的时间完全相同（唯一可实际测量零流量的技术），液体流动时，逆流方向的声波传输时间大于顺流方向的声波传输时间。计算方式如图3所示

7、涡街流量计：涡街流量计是根据卡门（Karman）涡街原理研究生产的测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用图4表示：

8、孔板流量计：充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加。根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。其基本公式如图5所示：

9、热式质量流量计：热式质量流量计的作业原理依据金氏定律（英文名称：King’s Law)。
使用外部热源对管道内被丈量的气体进行加热，热能跟着气体一同活动，经过丈量管道内因气体活动而发生的热量改变，即：气体经过管路前后的温度改变，来核算气体的质量流量。另一种方法是经过丈量加热气体时气体温度上升到某一点所需求的能量和气体质量之间的来核算得到气体的质量流量。其计算公式如公式7所示：