產品分類
Product Classification
淺談流量計的發(fā)展及現(xiàn)狀
1 概述
流量測量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。至今為止，可供工業(yè)用的流量儀表種類達60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。
這60多種流量儀表，每種產品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類；按測量目的又可分為總量測量和流量測量，其儀表分別稱作總量表和流量計。
總量表測量一段時間內流過管道的流量，是以短暫時間內流過的總量除以該時間的商來表示，實際上流量計通常亦備有累積流量裝置，做總量表使用，而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此，以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意義。
按測量原理分有力學原理、熱學原理、聲學原理、電學原理、光學原理、原子物理學原理等。
本文按照目前最流行、最廣泛的分類法，即分為：容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質量流量計和插入式流量計來分別闡述各種流量計的原理、特點、應用概況及國內外的發(fā)展情況。
1.1差壓式流量計
差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產生的差壓，已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。
差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類，如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。
二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計，差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標準化)程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測量流量參數(shù)，也可測量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。
差壓式流量計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。
檢測件又可按其標準化程度分為二大類：標準的和非標準的。
所謂標準檢測件是只要按照標準文件設計、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實流標定即可確定其流量值和估算測量誤差。
非標準檢測件是成熟程度較差的，尚未列入國際標準中的檢測件。
差壓式流量計是一類應用最廣泛的流量計，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的問世，它的使用量百分數(shù)逐漸下降，但目前仍是最重要的一類流量計。
優(yōu)點：
(1)應用最多的孔板式流量計結構牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長；
(2)應用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比擬；
(3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產，便于規(guī)模經(jīng)濟生產。
缺點：
(1)測量精度普遍偏低；
(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)。
應用概況：
差壓式流量計應用范圍特別廣泛，在封閉管道的流量測量中各種對象都有應用，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；流動條件方面：亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/4~1/3。
1.2 浮子流量計
浮子流量計，又稱轉子流量計，是變面積式流量計的一種，在一根由下向上擴大的垂直錐管中，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自由地上升和下降。
浮子流量計是僅次于差壓式流量計應用范圍最寬廣的一類流量計，特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。
80年代中期，日本、西歐、美國的銷售金額占流量儀表的15％~20％。我國產量1990年估計在12~14萬臺，其中95％以上為玻璃錐管浮子流量計。
特點：
(1)玻璃錐管浮子流量計結構簡單，使用方便，缺點是耐壓力低，有玻璃管易碎的較大風險；
(2)適用于小管徑和低流速；
(3)壓力損失較低。
1.3容積式流量計
容積式流量計，又稱定排量流量計，簡稱PD流量計，在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)測量室逐次重復地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。
容積式流量計按其測量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、圓盤流量計、液封轉筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。
優(yōu)點：
(1)計量精度高；
(2)安裝管道條件對計量精度沒有影響；
(3)可用于高粘度液體的測量；
(4)范圍度寬；
(5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計，總量，清晰明了，操作簡便。
缺點：
(1)結果復雜，體積龐大；
(2)被測介質種類、口徑、介質工作狀態(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)產生噪聲及振動。
應用概況：
容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量最大的流量計，常應用于昂貴介質(油品、天然氣等)的總量測量。
工業(yè)發(fā)達國家近年PD流量計(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年產量(不包括家用煤氣表)估計為34萬臺，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70％和20％。
1.4 渦輪流量計
渦輪流量計，是速度式流量計中的主要種類，它采用多葉片的轉子(渦輪)感受流體平均流速，從而且推導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。
渦輪流量計和容積式流量計、科里奧利質量流量計稱為流量計中三類重復性、精度最佳的產品，作為十大類型流量計之一，其產品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產的規(guī)模。
優(yōu)點：
(1)高精度，在所有流量計中，屬于最精確的流量計；
(2)重復性好；
(3)元零點漂移，抗干擾能力好；
(4)范圍度寬；
(5)結構緊湊。
缺點：
(1)不能長期保持校準特性；
(2)流體物性對流量特性有較大影響。
應用概況：
渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應用：石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國，渦輪流量計在用量上是僅次于孔板流量計的天然計量儀表，僅荷蘭在天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，它們已成為優(yōu)良的天然氣計量儀表。
流量測量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。至今為止，可供工業(yè)用的流量儀表種類達60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表。
這60多種流量儀表，每種產品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類；按測量目的又可分為總量測量和流量測量，其儀表分別稱作總量表和流量計。
總量表測量一段時間內流過管道的流量，是以短暫時間內流過的總量除以該時間的商來表示，實際上流量計通常亦備有累積流量裝置，做總量表使用，而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此，以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意義。
按測量原理分有力學原理、熱學原理、聲學原理、電學原理、光學原理、原子物理學原理等。
本文按照目前最流行、最廣泛的分類法，即分為：容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質量流量計和插入式流量計來分別闡述各種流量計的原理、特點、應用概況及國內外的發(fā)展情況。
1.1差壓式流量計
差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產生的差壓，已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。
差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類，如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。
二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計，差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標準化)程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測量流量參數(shù)，也可測量其它參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。
差壓式流量計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。
檢測件又可按其標準化程度分為二大類：標準的和非標準的。
所謂標準檢測件是只要按照標準文件設計、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實流標定即可確定其流量值和估算測量誤差。
非標準檢測件是成熟程度較差的，尚未列入國際標準中的檢測件。
差壓式流量計是一類應用最廣泛的流量計，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的問世，它的使用量百分數(shù)逐漸下降，但目前仍是最重要的一類流量計。
優(yōu)點：
(1)應用最多的孔板式流量計結構牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長；
(2)應用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比擬；
(3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產，便于規(guī)模經(jīng)濟生產。
缺點：
(1)測量精度普遍偏低；
(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)。
應用概況：
差壓式流量計應用范圍特別廣泛，在封閉管道的流量測量中各種對象都有應用，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；流動條件方面：亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/4~1/3。
1.2 浮子流量計
浮子流量計，又稱轉子流量計，是變面積式流量計的一種，在一根由下向上擴大的垂直錐管中，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自由地上升和下降。
浮子流量計是僅次于差壓式流量計應用范圍最寬廣的一類流量計，特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。
80年代中期，日本、西歐、美國的銷售金額占流量儀表的15％~20％。我國產量1990年估計在12~14萬臺，其中95％以上為玻璃錐管浮子流量計。
特點：
(1)玻璃錐管浮子流量計結構簡單，使用方便，缺點是耐壓力低，有玻璃管易碎的較大風險；
(2)適用于小管徑和低流速；
(3)壓力損失較低。
1.3容積式流量計
容積式流量計，又稱定排量流量計，簡稱PD流量計，在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)測量室逐次重復地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。
容積式流量計按其測量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、圓盤流量計、液封轉筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。
優(yōu)點：
(1)計量精度高；
(2)安裝管道條件對計量精度沒有影響；
(3)可用于高粘度液體的測量；
(4)范圍度寬；
(5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計，總量，清晰明了，操作簡便。
缺點：
(1)結果復雜，體積龐大；
(2)被測介質種類、口徑、介質工作狀態(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)產生噪聲及振動。
應用概況：
容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量最大的流量計，常應用于昂貴介質(油品、天然氣等)的總量測量。
工業(yè)發(fā)達國家近年PD流量計(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年產量(不包括家用煤氣表)估計為34萬臺，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70％和20％。
1.4 渦輪流量計
渦輪流量計，是速度式流量計中的主要種類，它采用多葉片的轉子(渦輪)感受流體平均流速，從而且推導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。
渦輪流量計和容積式流量計、科里奧利質量流量計稱為流量計中三類重復性、精度最佳的產品，作為十大類型流量計之一，其產品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產的規(guī)模。
優(yōu)點：
(1)高精度，在所有流量計中，屬于最精確的流量計；
(2)重復性好；
(3)元零點漂移，抗干擾能力好；
(4)范圍度寬；
(5)結構緊湊。
缺點：
(1)不能長期保持校準特性；
(2)流體物性對流量特性有較大影響。
應用概況：
渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應用：石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國，渦輪流量計在用量上是僅次于孔板流量計的天然計量儀表，僅荷蘭在天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，它們已成為優(yōu)良的天然氣計量儀表。
