液体流量计的工作原理及结构

测量流体流量的仪表统称为液体流量计或流量表。液体流量计是工业测量中重要的仪表之一。随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高。流量测量技术日新月异，为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世，目前已投入使用的流量计已超过 100 种。

每种产品都有它特定的适用性，也都有它的局限性。按测量原理分为力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。

按流量计的结构原理进行分类，有容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计。

按测量对象划分，就有封闭管道和明渠两大类；按测量目的又可分为总量测量和流量测量，其仪表分别称作总量表和流量计。总量表测量一段时间内流过管道的流量，是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示，实际上流量计通常亦备有累积流量装置，做总量表使用，而总量表亦备有流量发讯装置。因此, 以严格意义来分流量计和总量表已无实际意义。

01、电磁流量计

电磁流量计内部装有两个励磁线圈，通过被称为急削的帮助，这些线圈会在整个测量管横截面上产生恒定磁场。两个用于测量感应电压的电极，以一定的角度安装在管壁内。测量管内壁安装的衬里，防止了导电液体和金属管之间形成短路。起初，当液体没有流动的时候，两个电极之间不会测量到任何感应电压。导电液体中的带电粒子平均分布。这里分别以红色和蓝色绿色表示，然而，只要液体开始在测量管中流动，磁场相对带电粒子施加作用力。由此，液体中的正负带电粒子被分开，并集中到管壁的两侧。

此时，两个电极将检测到电压波形，并进行测量。该电压与管道中流体的流速成正比，与已知管道横截面一起。可计算出实际的体积流量。流速越大，带电粒子分离就越大。从而电极之间测量到的电压就越大。实际应用中，电极在测量到真实电压的同时，也测量到了干扰电压。而干扰电压必须从真实的信号中分离出来，一个成功的分离干扰电压的方法，是使用直流脉冲产生磁场。这样一来，磁场极性被交替互换。这里以慢动作说明，现在在测量电机上获取的电压将不断改变磁性。由此可消除所有恒定干扰电压。例如液体中的电化学影响或外部磁场的电磁影响。这样，此类干扰电压的大小将不会对实际检测信号有任何影响，其优势是稳定的测量和稳定的系统零点。定的测量和稳定的系统零点。

02、孔板流量计

孔板流量计广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等部门。孔板流量计 （又称节流装置、差压式流量计）是测量流量的差压发生装置，配合各种差压计或差压变送器可测量管道中各种流体的流量。

被测流体为液体时，为防止气泡进入导压管，取压口应处工艺管道中心线下偏≤45°的位置上，正负取压口处于与管道对称位置时，两者应在同一水平面上被测流体为气体时，为防止液体（冷凝液）进入导压管，取压口应处工艺管道中心管道上方线上偏≤45°的位置上，正负取压口处于与管道对称位置时，两者应在同一水平线上。被测流体为蒸汽时，应保证冷凝器中冷凝液面恒定和正负导压管上的冷凝面高度一致。正负压口处于与管道对称位置时，两者应在同一水平面上。

03、涡街流量计

16世纪意大利人雷奥纳多达芬奇，观察到漩涡如何在流动的水中形成。大约400年以后，匈牙利物理学家卡门描述了这些漩涡形成的物理定律。以下就是该测量方法的原理，每个涡街流量计内都有一个挡体安装在管道中央，该挡体适用于干扰流场的障碍物。挡体下游是一个用于记录流动流体所产生的最精微压差的机械传感器。如果流体不流动，将不会形成漩涡。一旦流体开始流动，并达到一定的流速。将在挡体下游逐渐形成漩涡。这些漩涡在挡体两侧交替分开，并由流体带走。现在挡体的下游形成高压和低压区从而出现了被称为卡门涡街的现象。

这些压差与通过漩涡的频率完全匹配，并由机械传感器精确计量。这里以慢动作显示，该传感器非常独特，因为它内在的平衡系统使得管道在承受高达1G的振动，压力冲击和温度骤变时，都对测量没有任何影响。两个连续漩涡之间的距离，与流体的特定体积相对应。因此，对通过的漩涡进行计数可计算总的流量。流速越高，测得漩涡的频率就越高。在一些应用中，速度太低，以致无法形成可检测到的漩涡。然而，可以通过安装缩径的涡街流量计来增加速度。该变动不会影响测量精度。可在传感器中加入温度传感器来增加功能，此类配置加上内置流量计算仪，可计算随温度变化的质量流量或能量流。该功能在饱和蒸汽或各类工业气体的测量中尤为重要。

04、超声波流量计

根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,它是发展迅速的一类流量计之一。

05、科里奥利质量流量计

在没有流体流经流量管时，流量管由安装在流量管端部的电磁驱动线圈驱动，其振幅小于1mm，频率约为80Hz，流体流入流量管时被强制接受流量管的上下垂直运动。在流量管向上振动的半个周期内，流体反抗管子向上运动而对流量管施加一个向下的力；反之，流出流量管的流体对流量管施加一个向上的力以反抗管子向下运动而使其垂直动量减少。这便导致流量管产生扭曲，在振动的另外半个周期，流量管向下振动，扭曲方向则相反，这一扭曲现象被称之为科里奥利(Coriolis)现象，即科氏力。