各种流量计的优缺点以及适合介质

　　上海千实精密机电科技有限公司资讯：流量计英文名称是flowmeter，全国科学技术名词审定委员会把它定义为：指示被测流量和(或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表。

　　流量计又分为有差压式流量计、转子流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计等。按介质分类：液体流量计和气体流量计。

　　一、电磁流量计

　　1、优点

　　(1)电磁流量计可用来测量工业导电液体或浆液。

　　(2)无压力损失。

　　(3)测量范围大，电磁流量变送器的口径从2.5mm到2.6m。

　　(4)电磁流量计测量被测流体工作状态下的体积流量，测量原理中不涉及流体的温度、压力、密度和粘度的影响。

　　2、缺点

　　(1)电磁流量计的应用有一定局限性，它只能测量导电介质的液体流量，不能测量非导电介质的流量，例如气体和水处理较好的供热用水。另外在高温条件下其衬里需考虑。

　　(2)电磁流量计是通过测量导电液体的速度确定工作状态下的体积流量。按照计量要求，对于液态介质，应测量质量流量，测量介质流量应涉及到流体的密度，不同流体介质具有不同的密度，而且随温度变化。如果电磁流量计转换器不考虑流体密度，仅给出常温状态下的体积流量是不合适的。

　　(3)电磁流量计的安装与调试比其它流量计复杂，且要求更严格。变送器和转换器必须配套使用，两者之间不能用两种不同型号的仪表配用。在安装变送器时，从安装地点的选择到具体的安装调试，必须严格按照产品说明书要求进行。安装地点不能有振动，不能有强磁场。在安装时必须使变送器和管道有良好的接触及良好的接地。变送器的电位与被测流体等电位。在使用时，必须排尽测量管中存留的气体，否则会造成较大的测量误差。

　　(4)电磁流量计用来测量带有污垢的粘性液体时，粘性物或沉淀物附着在测量管内壁或电极上，使变送器输出电势变化，带来测量误差，电极上污垢物达到一定厚度，可能导致仪表无法测量。

　　(5)供水管道结垢或磨损改变内径尺寸，将影响原定的流量值，造成测量误差。如100mm口径仪表内径变化1mm会带来约2%附加误差。

　　(6)变送器的测量信号为很小的毫伏级电势信号，除流量信号外，还夹杂一些与流量无关的信号，如同相电压、正交电压及共模电压等。为了准确测量流量，必须消除各种干扰信号，有效放大流量信号。应该提高流量转换器的性能，Z好采用微处理机型的转换器，用它来控制励磁电压，按被测流体性质选择励磁方式和频率，可以排除同相干扰和正交干扰。但改进的仪表结构复杂，成本较高。

　　(7)价格较高。

　　二、超声波流量计

　　1、优点

　　(1)超声波流量计是一种非接触式测量仪表，可用来测量不易接触、不易观察的流体流量和大管径流量。它不会改变流体的流动状态，不会产生压力损失，且便于安装。

　　(2)可以测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量。

　　(3)超声波流量计的测量范围大，管径范围从20mm～5m.

　　(4)超声波流量计可以测量各种液体和污水流量。

　　(5)超声波流量计测量的体积流量不受被测流体的温度、压力、粘度及密度等热物性参数的影响。可以做成固定式和便携式两种形式。

　　2、缺点

　　(1)超声波流量计的温度测量范围不高，一般只能测量温度低于200℃的流体。

　　(2)抗干扰能力差。易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超声杂音干扰、影响测量精度。

　　(3)直管段要求严格，为前20D,后5D。否则离散性差，测量精度低。

　　(4)安装的不确定性，会给流量测量带来较大误差。

　　(5)测量管道因结垢，会严重影响测量准确度，带来显著的测量误差，甚至在严重时仪表无流量显示。

　　(6)可靠性、精度等级不高(一般为1.5～2.5级左右)，重复性差。

　　(7)使用寿命短(一般精度只能保证一年)。

　　(8)超声波流量计是通过测量流体速度来确定体积流量，对液体应该测量它的质量流量，仪表测量质量流量是通过体积流量乘以人为设定的密度后得到的，当流体温度变化时，流体密度是变化的，人为设定密度值，不能保证质量流量的准确度。只能在测量流体速度的同时，又测量了流体密度，才能通过运算，得到真实质量流量值。

　　(9)价格较高。

　　三、涡街流量计

　　1、优点

　　(1)涡街流量计无可动部件，测量元件结构简单，性能可靠，使用寿命长。

　　(2)涡街流量计测量范围宽。量程比一般能达到1：10。

　　(3)涡街流量计的体积流量不受被测流体的温度、压力、密度或粘度等热工参数的影响。一般不需单独标定。它可以测量液体、气体或蒸汽的流量。

　　(4)它造成的压力损失小。

　　(5)准确度较高，重复性为0.5%，且维护量小。

　　2、缺点

　　(1)涡街流量计工作状态下的体积流量不受被测流体温度、压力、密度等热工参数的影响，但液体或蒸汽的Z终测量结果应是质量流量，对于气体，Z终测量结果应是标准体积流量。质量流量或标准体积流量都必须通过流体密度进行换算，必须考虑流体工况变化引起的流体密度变化。

　　(2)造成流量测量误差的因素主要有：管道流速不均造成的测量误差；不能准确确定流体工况变化时的介质密度；将湿饱和蒸汽假设成干饱和蒸汽进行测量。这些误差如果不加以限制或消除，涡街流量计的总测量误差会很大。

　　备注：在水达到饱和温度后，如定压加热，则饱和水开始汽化，在水没有完全汽化之前，含有饱和水的蒸汽叫湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽。湿饱和蒸汽继续在定压条件下加热，水完全汽化成蒸汽时状态叫干饱和蒸汽，干饱和蒸汽继续定压加热，蒸汽温度上升而超过饱和温度时，就变成过热蒸汽。

　　(1)抗振性能差。外来振动会使涡街流量计产生测量误差，甚至不能正常工作。通道流体高流速冲击会使涡街发生体的悬臂产生附加振动，使测量精度降低。大管径影响更为明显。

　　(2)对测量脏污介质适应性差。涡街流量计的发生体极易被介质脏污或被污物缠绕，改变几何体尺寸，对测量精度造成极大影响。

　　(3)直管段要求高。专家指出，涡街流量计直管段一定要保证前40D后20D，才能满足测量要求。

　　(4)耐温性能差。涡街流量计一般只能测量300℃以下介质的流体流量。

　　四、孔板流量计

　　1、优点

　　(1)标准节流件是全世界通用的，并得到了国际标准组织的认可，无需实流校准，即可投用，在流量计中亦是的。

　　(2)结构易于复制，简单、牢固、性能稳定可靠、价格低廉；

　　(3)应用范围广，包括全部单相流体(液、气、蒸汽)、部分混相流，一般生产过程的管径、工作状态(温度、压力)皆有产品。

　　(4)检测件和差压显示仪表可分开不同厂家生产，便与专业化规模生产。

　　2、缺点

　　(1)测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难于提高。

　　(2)范围度窄，由于流量系数与雷诺数有关,一般范围度仅3∶1 ～ 4∶1

　　(3)有较长的直管段长度要求，一般难于满足。尤其对较大管径，问题更加突出。

　　(4)压力损失大；通常为维持一台孔板流量计正常运行，水泵需要附加动力克服孔板的压力损失。该附加耗电量可直接由压力损失和流量计算确定。一年约需多耗电数万度，折合人民币数万元。下表中列出了孔板在正常压力损失情况下的能耗计算结果。其中运行天数按三百五十天计算，电价按0.35元/度计算。由表中计算电耗数据可见，孔板的附加运行费用是极高的，而采用弯管流量计该运行费用为零。

　　(5)孔板以内孔锐角线来保证精度，因此对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感，长期使用精度难以保证，需每年拆下强检一次。

　　(6)采用法兰连接，易产生跑、冒、滴、漏问题，大大增加了维护工作量。

　　五、热式质量流量计(恒温差)

　　1、优点

　　(1)球阀安装，安装拆卸方便。并可以带压安装。

　　(2)基于金氏定律，直接测量质量流量。测量值不受压力和温度影响。

　　(3)响应迅速。

　　(4)量程范围大，管道式安装Z小可以测量8.8mm管道的流量，Z大可以测到30‘’

　　(5)插入式类型的流量计，一支流量计可以用于测量多种管径。

　　2、缺点

　　(1)精度不及其他类型流量计，一般为3%。

　　(2)适用范围窄，只能用于测量干燥的非爆炸性的气体，如压缩空气、氮气、氩气及其他中性气体。

　　六、弯管流量计

　　1、优点

　　(1)无任何附加节流件或插入件,无附加阻力损失,可大量降低流体在管道内输送的动力消耗,节约能源。

　　(2)弯管传感器对微量磨损不敏感,可保证流量计长期高精度运行。这一点弯管流量计有着不可比拟的优势,而应用Z经典的孔板流量计,也同样存在磨损问题,如孔板流量计的重要部位入口锐角对微量磨损就十分敏感,对精度影响很大,所以孔板每年必须进行一次或一次以上的强制性磨损检查。

　　(3)可测量较脏污流体，由于弯管传感器是一个90°标准弯头,没有阻力件,不会被脏污介质堵塞。

　　(4)可采用直接焊接法进行安装，而孔板的不耐磨损给焊接式孔板流量计保持长期高精度正常使用带来了困难,而弯管流量计完全可以满足直接焊接法安装的一切技术条件,它的耐磨损、免维护、长周期、高精度的特点,使焊接法安装这一优势得到了充分发挥。

　　(5)量程范围宽,直管段要求不严,适应性强直管段要求不太严，一般只需要保证前5D后2D即可

　　(6)安装环境广适应力强。弯管传感器可在高温、高压、粉尘、振动、潮湿及其它恶劣环境、安装条件差的场合中正常使用。

　　(7)结构简单,价格低廉,使用寿命长。

　　2、缺点

　　(1)小流速测量困难。气体流速需大于2m/s，液体流速需大于0.2m/s。

　　(2)在工作现场需要增加转弯或使用”S”型直管段传感器。

　　(3)高精度传感器的加工成本较高。

　　(4)弯管传感器几何结构尺寸决定了流量系数a(R*D)。现有管道弯头打孔取压并不能取代弯管传感器。从而限制了弯管流量计使用的广泛性及方便程度。弯管流量计只宜安装在弹性变形的管道，而不宜在塑性变形的管道。

　　七、V锥流量计

　　1、优点

　　(1)主管段要求短，在前后没有其他节流作用的设备时，可以没有直管段。因为锥形结构使得它就有校正流场，使流场变均匀的功能。

　　(2)测量量程比宽。因为低压取压在管道中央取得，管道中央为流场相对于整个截面内流场Z稳定的地方，取得的压力震荡小，故可以测量的下限更低，在上限不变的情况下，下限降低则量程比变的更宽可达10：1。

　　(3)测量精度可以达到标准孔板流量计相同的精度，甚至更高，轻易达到1.5级。

　　(4)压损更小。在同样的流通面积及流速下，V锥流量计造成的压损更小。一般为孔板流量计压损的1/4。

　　(5)节流边缘不易被磨损，流出系数能保持长期稳定不变，(因为节流装置为一锥形，当流体经过该锥体时会产生一个边界层效应，即会使流体离开节流边缘一个微小的距离，正是这个微小的距离保护了节流边缘不易被磨损)使其标校周期可以更长。

　　2、缺点

　　(1)对每一台流量计都要实流标定它的流出系数，增加制造成本。没有国家标准支持。

　　(2)只能测量单方向流体，因为v锥的形式决定了它只能测量单向流体。

2022-11-30 00:00