流量计主要有哪几种分类？测量原理分别是什么？

2025-03-14 06:05:20

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回答（1）：

目前流量测量的方法很多，测量原理和流量传感器（或称流量计）也各不相同。

一、差压式流量计的基本构成和原理：
差压式流量传感器又称节流式流量传感器，主要由节流装置和差压传感器 (或差压变送器)组成。它是利用管路内的节流装置，将管道中流体的瞬时流量转换成节流装置前后的压力差，然后用差压传感器将差压信号转换成电信号，或直接用差压变送器把差压信号转换为与流量对应的标准电流信号或电压信号，以供测量、显示、记录或控制。
节流装置的作用是把被测流体的流量转换成压差信号。当被测流体流过节流元件时，流体受到局部阻力，在节流元件前后产生压力差，就像电流流过电阻元件产生电压差那样。
二、容积式流量计又称排量流量计(positive displacement flowmeter), 简称PD流量计或PDF, 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, 根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。PD流量计一般不具有时间基准, 为得到瞬时流量值需要另外附加测量时间的装置。
容积式流量计的分类： 1. 椭圆齿轮流量计 2. 腰轮流量计(又称罗茨流量计)
3. 活塞式式流量计　活塞受被测介质推动在气缸中往复运动, 每往复一次送出一定量介质, 主要用于测量较低粘度的油类, 可以测量很小的流量。 4. 刮板式流量计　在它的偏心转子上安装有刮板, 在转子旋转时由刮板与外壳间构成固定容积将介质送出流量计,再根据转子的转数确定总量。
三、速度流量计——叶轮式流量计
通过叶轮盒的分配作用，将多束水流从叶轮盒的进水口切向冲击叶轮使之旋转，然后通过齿轮减速机构连续记录叶轮的转数，从而记录流经水表的累积流量。
四、振动式流量计
根据流体受阻后产生振动漩涡的原理制成的流量传感器，又称漩涡式流量计（俗称涡接流量计）。流体在流动过程中遇到某种阻碍后在它的下游会产生一系列自激振荡的漩涡，测量流量漩涡的振动频率就可推算出流量值。该进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响。
五、电磁式流量计
流量传感器是把流过管道内的导电液体的体积流量转换为线性电信号。其转换原理就是著名的法拉第电磁感应定律，即导体通过磁场，切割电磁线，产生电动势。
六、质量流量计
科里奥利流量计：利用振动流体管产生与质量流量相应的偏转来进行测量。科里奥利流量计可用于液体、浆体、气体或蒸汽的质量流量的测量。精确度高。但要对管道壁进行定期的维护，防止腐蚀。

回答（2）：

各种流量计原理及分类
　
利用容积积分原理的流量计：（容积式）
　　这类流量计的测量原理和使用一个小量杯经过多次测量得到大容器内液体的容量相类似。它是通过使流体在流动过程中进入一个固定大小的空间，并推动这个空间沿流体运动方向运动到一定位置后流出。当这个过程连续进行时，统计通过的空间的数量即可得到流量。
　　根据这个原理工作的流量计有：椭圆齿轮流量计，腰轮（罗茨）流量计，刮板（凸轮、凹线）流量计，旋转活塞流量计，圆盘流量计。湿式流量计，皮囊流量计
　
利用动压能和静压能转换原理的流量计：（节流式）
　　在同一根密闭管道中，当流体流动流速加快，其静压能会转化为动压能。所以在同一根密闭管道中，流速越快的位置静压越低。在流体通路中设置一个节流元件，使流过节流元件的流体流速加快，则节流元件前后会形成压力不同的静压区，其压力差（差压）的平方与流量成正比，通过测量差压并加以开方则可以得到流量值
　　根据这个原理工作的流量计有：孔板流量计，喷嘴流量计，1/4圆喷嘴流量计，文丘利管流量计，V塞管流量计，层流流量计，堰式流量计
　
利用流体动压原理的流量计：
　　运动中的流体保持其流动的能量称动压能。流体所具有的动压能和流速相关，改变流体的运动状态时流体的动压能会转化为动压力作用于改变流体的运动状态的物体上，检测这个物体所受的力或者直接测量动压力就能得到流速，并进而获得流量值。
　　根据这个原理工作的流量计有：靶式流量计，挡板流量计，皮托管流量计，匀速管（阿牛巴笛形管）流量计，动压管流量计
　
利用流体离心力原理的流量计：
　　物体在做圆周运动时会产生离心力，在物体质量和圆周半径一定的情况下，离心力的大小与物体的速度相对应，对于流体同样如此。使流体经过一段圆形弯道，并测量其对弯道内外侧的压力差，可得到流速，并进而获得流量值。
　　根据这个原理工作的流量计有：弯管流量计，环形管流量计
　
利用流体动量力矩原理的流量计：（涡轮式）
　　流体在遇到与流向呈一定角度的阻挡面时，其动压能会在阻挡面上形成一个和流体流动方向呈一定角度的力。将一组与流向呈一定角度的叶片固定在一个转轴上形成一个涡轮（旋翼）时，在流体作用下涡轮（旋翼）将获得一个转动力矩并发生旋转，其转速与流速基本呈比例。测定转速可得到流速，并进而获得流量值。
　　根据这个原理工作的流量计有：涡轮流量计，旋翼流量计
　
利用改变流通面积原理的流量计：（面积式）
　　管道中的流体在流动遇到阻档时，会在阻挡物前后形成一个压力差，这个压力差的大小与流体受到阻挡时的流通面积以及流速相关，利用这个压力差来推动一个可移动的阻挡物随流量变化而移动并改变流通面积，使阻挡物前后的压力差保持一个常数，这时阻挡物所处的位置与流速相关，由此可得到流速，并进而获得流量值。
　　根据这个原理工作的流量计有三种形式：
　　1、在锥形管道中放置浮子，浮子上升改变浮子与管道间的环形面积，是为浮子式转子流量计；
　　2、在直管中设一孔板，孔板中心放置一锥形浮子，浮子上升时改变浮子与孔板间的环形面积，是为冲塞式（锥形浮子形如塞子）转子流量计；
　　3、浮子为一活塞，在流体推动下克服活塞另一端的弹簧力移动的同时，改变管道（活塞套）一侧缺口的流通面积，是为活塞流量计。

　
利用流体振荡原理的流量计：
　　这类流量计分别使用了两种完全不同的工作原理
　　利用卡曼漩涡原理的流量计：流体在经过一个柱状物体时，会在这个物体背向流体的两侧产生漩涡，当一侧漩涡发育时会压抑另一侧的漩涡，当一侧漩涡发育到一定程度时会脱离柱状物体随流体而去并在原位产生新的漩涡，同时另一侧的漩涡因失去压抑而发育，并压抑新生的漩涡，上述过程在柱状物两侧交替发生，发生的频率与流体的流速相关，检测这个频率可得到流速，并进而获得流量值。由于交替释放的漩涡在后面的流体中象马路两侧的物体一般排列，所以这种现象也被称作涡街。
　　根据这个原理工作的流量计称为涡街流量计或卡曼漩涡流量计。
　　利用旋进型漩涡原理的流量计：在管道中设置一组扭曲叶片构成漩涡发生器，使流体经过时发生旋转，并在管道中心线附近形成漩涡，这个漩涡的一边中心围绕管道中心线旋转，一边随流体前进一边扩大旋转半径形，使得漩涡中心成一个类似锥形螺旋线的旋进运动。这时对于在漩涡发生器后方的管壁上的一个点来说，流经的流体速度会发生一个周期性的变化，其频率与流体的流速相关，检测这个频率可得到流速，并进而获得流量值。
　　根据这个原理工作的流量计称为漩涡流量计或旋进型漩涡流量计
　
利用电磁感应原理的流量计：（电磁式）
　　通过磁场的导体会产生电势，电势的大小和通过导体通过磁场的速度相关。同样在导电流体通过磁场时也会在流体中形成电势，在磁场强度和管道截面积一定的前提下，通过电极检测流体所带的电势即可获得流量。
　　根据这个原理工作的流量计有：电磁流量计。
　
利用流体与固体的热能交换原理的流量计：（热式）
　　在流体中置一发热物体，流体在经过时会带走热量。
　　当发热物体温度一定时，流经发热物的流体前后温度会有所不同，其温度差与流经发热物的流体质量相关，检测这个温差可测得流量。同样在保持温差一定的情况下，通过检测发热物的温度或加热能量（电流）同样可测得流量。利用这种原理的流量计一般称热量式流量计。
　　当发热物体被加热的能量一定时，发热物的温度与流经发热物的流体质量相关，同时发热物的电阻率与其所具有的温度相关，检测发热物的温度或者它的电阻值，同样可测得流量。利用这种原理的流量计一般称热导式流量计。
　　根据这个原理工作的流量计有：热线风速仪，托马斯流量计，边界层流量计
　
利用超声波原理的流量计：
　　超声波在流体中传播时，传播速度会随流体运动速度而改变；超声波在被流体中随流体运动的微小颗粒反射时，其频率会随微小颗粒运动速度而改变（多普勒频移）。通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用即可获得流量。
　　根据这个原理工作的流量计有：超声波流量计
　
利用科里奥利原理的流量计：
　　在一个转动中的轮盘中，当一个质点从圆心沿着半径向边沿运动时，会产生一个导致圆盘转速下降的力。反之则会产生一个导致圆盘转速上升降的力。这个力的大小和质点的质量以及运动速度有直接关系。最早系统研究这类现象的人叫科里奥利，这个力也被称为科氏力。
　　将上述现象中的质点运动及轨迹换成管道及其中流动的介质，将将上述现象中的转动限制在很小范围内的来回转动。则根据科里奥利原理可知，当沿管道由圆心向外流动时，会产生一个使来回转动频率下降的力。当沿管道向圆心流动时，会产生一个使来回转动频率上升的力。这个力的大小和介质的密度以及流速大小有直接关系。
　　制作一个使介质向先下流动，然后再向上使流动的管道，施加一个使管道下方来回震动的，具有固定频率的力，使管道下降段和上升段做来回圆周运动。当管道中介质流动时，由于科氏力的作用，管道下降段和上升段的震动频率与推动管道震动的频率会产生一个相位差。这个相位差与介质的密度、流速、以及管道形状(流通面积)成一定的比例关系，检出这个相位差，可以直接得到质量流量。
　　根据这个原理工作的流量计，目前都称为质量流量计。
　
质量流量计
　　质量流量计泛指可以直接测出质量流量读数的流量计。专指利用科里奥利原理的流量计。
　　质量流量＝密度×流速×流通面积　（M=ρνA ），当式中的密度ρ由流量计自行检测获得时，这种流量计就可以称为质量流量计。
　　质量流量计可分为直接式和间接式两种：
　　直接式的工作原理往往和介质的质量（密度）相关，即直接测出与ρν成比例的信号。目前运用较多的直接式质量流量计有：利用科里奥利原理的质量流量计和利用流体与固体的热能交换原理的热式流量计。前者只能用于液体介质测量，后者多用于气体介质测量。
　　间接式则是在测流速的同时测量介质密度，或者测量介质的温度、压力并通过计算获得介质密度，并由密度、流速和流通面积推导出质量流量。
　　需要特别指出的是：由于测量过程中，介质密度值获得和计算时，会存在时间不同步，或者运算的非连续性，得到的质量流量只是一段时间的平均值，往往不适用于瞬时流量。所以不是所有以此原理工作的流量计或流量测量系统都可以称质量流量计。

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