差压式流量计测量原理及与涡轮流量计优缺点对比
差压式流量计的检测原理、误差分析及检定
差压式流量计的检测原理、误差分析及检定差压式流量计是目前工业测量中最为常用的一种气液体流量的计量仪器，其原理是通过流体流经管道时的阻力与流体流量存在一定的关系，利用这个关系即可获得流体的流量。
差压式流量计根据具体用途可以分为很多小类，其中在工业计量中应用极为广泛的是节流式流量计。
本文以差压式流量计为研究对象首先将对其检测原理做一说明，然后对检测误差和检定手段进行讨论。
1 差压式流量的原理和组成1.1 工作原理当流经管道的流体充满管道的时候，流体的会在仪器节流件位置发生局部收缩。
致使局部流量增大，而同时此处的静压力减小，因而流体在节流件位置会产生一个压力差，压力差会随着流量的增大而增大，凭借压力差便可以度量流体的流量大小。
1.2 流量方程的计算在差压式流量计节流部件形状和尺寸一定的情况下，流体在流经流量计的阻力件前后所产生的差压与流量存在一定的数学函数关系。
如下列公式可知：根据连续性方程和伯努利方程，结合体积流量方程（1）和质量流量方程（2）：2 差压式流量计的误差分析2.1 仪器本身产生的误差（1）环室尺寸产生台阶、偏心；（2）节流件附件产生台阶、偏心；（3）孔板厚度误差；（4）管径尺寸与计算不符；（5）孔板上游端面平度；（6）孔板人口直角锐利度；（7）取压位置；（8）焊接、焊缝突出；（9）取压孔加工不规范或堵塞；（10）节流件不同轴度。
2.2 安装误差管线在布设时出现偏差，这种偏差所造成的流量计的安装误差是广泛存在的，究其原因是布设管线难以满足流量计所需的直管段要求的长度。
2.3 流量计的内部器材变化可归纳为以下6种情况：（1）流量计入口边缘破损或变钝；（2）测量管中存在脏污阻塞；（3）流量计管端面臟物阻塞；（4）流量计孔板变形；（5）测量常数与标准规定不相符合；（6）流量计管道内部粗糙度增加，且变化不定。
上述因素直接对差压式流量计的计量准确度产生影响。
3 选择合适的检定方法对于差压式流量测量仪表的检定工作而言，目前常采用实流检定与干式检定等主要方法。
差压式流量计和转子流量计的区别
差压式流量计和转子流量计的区别转子流量计和差压式流量计是工业上和实验室中最常用的流量计。
虽然都是测量流量的仪表，但是其原理却大相径庭，其流量基本方程的推导也不相同，因此，导致仪表的特点和适用场合也有所区别。
下面就跟着店铺一起来看看吧。
转子流量计与差压式流量计的区别转子流量计转子流量计，是由一个自下往上逐渐扩大的带刻度的锥形管和一个置于锥形管内可以自由上下移动的转子构成。
工作时，被测流体由锥形管下端进入，沿着锥形管向上运动，流过转子与锥形管之间的环隙，再从锥形管上端流出。
受流动流体带动作用，转子受到一个自下向上流体对转子的动压力，正好等于转子在被测流体中的重力(即转子自身的重力减去流体对转子的浮力)。
垂直安装流量计时，转子重心就在锥形管中心轴线上，转子所受的三个力都平行于中心轴线。
当受力平衡时，转子就稳定在锥管内某一位置上。
对于给定的转子流量计，转子的材料、大小和形状都可确定，所以转子在被测流体中的重力是已知的，只有流体对转子的动压力是随流体流速大小而变化的。
因此当流体流速变大或变小时，转子受到的动压力增大或减小，转子将作向上或向下的移动，转子与锥形管壁之间的环隙面积也发生变化，即流动截面积也发生变化，待变化到某一流速转子受力平衡时，转子就稳定在新的位置上。
对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中平衡位置的高低反应了被测流体流经锥形管的流量大小。
差压式流量计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。
流动流体的能量有静压能和动能两种形式。
流体具有静压能是因为有压力，具有动能是因为有流动速度，在一定条件下，这两种形式的能量是可以相互转化。
根据能量守恒定律，在没有外加能量的前提下，流体所具有的静压能和动能，再加上用以克服流体流动阻力的能量损失，其能量总和是相等的。
各类流量计工作原理优缺点与用途
各类流量计工作原理优缺点与用途流量计是用来测量流体中的流量的仪器。
不同类型的流量计有不同的工作原理、优缺点和用途。
1.扬程罐：工作原理：扬程罐是一种基于液位高度来测量流量的设备。
它利用液位的变化来确定流体的流量。
当流体通过扬程罐时会造成液位变化，通过测量液位变化的速度来计算流体的流量。
优点：扬程罐结构简单，操作方便，适用于一般的低流速流体测量。
缺点：扬程罐不适用于高流速流体，精度有限。
用途：常用于低流速的物料流量测量，如水流量测量、油流量测量等。
2.差压流量计：工作原理：差压流量计是基于流体通过管道时，会产生差压的原理来测量流量。
通过测量流体通过流量计前后的压差来计算流体的流量。
优点：差压流量计精度高，可适用于各种流体和工况。
缺点：价格较高，需要定期校准。
用途：差压流量计适用于各种工况和流体，广泛应用于化工、石油、制药等行业中的流量测量。
3.涡街流量计：工作原理：涡街流量计是通过测量流体通过流量计时，产生的涡街频率和流体流速成正比的原理来测量流量。
利用流体通过流量计时形成的涡街产生的压力脉动，通过传感器将脉动转化为电信号，进而测量流体流速。
优点：具有良好的线性和重复性，可用于各种流体测量。
缺点：对液体含固体颗粒较大的流体不适用。
用途：涡街流量计适用于各种液体和气体的测量，广泛应用于供暖、供水、煤气等行业中的流量测量。
4.磁性流量计：工作原理：磁性流量计通过测量液体中的电磁感应来测量流体的流量。
当液体通过磁性流量计时，会在液体中产生垂直于流体流向的电磁感应，通过测量电磁感应的大小来计算流体流量。
优点：能够测量各种液体和气体，无压力损失。
缺点：对液体的电导率要求较高。
用途：磁性流量计适用于对液体和气体进行流量测量的场合，广泛应用于化工、石油、环保等行业中的流量测量。
5.超声波流量计：工作原理：超声波流量计利用超声波在流体中传播的速度来测量流体的流量。
通过向流体发送超声波信号，测量超声波传播的时间，根据传播时间来计算流体的流速和流量。
各种流量计的工作原理
各种流量计的工作原理流量计是一种用于测量液体、气体或蒸汽流量的仪器，广泛应用于工业生产、环境监测、能源管理等领域。
不同类型的流量计采用不同的工作原理，本文将介绍几种常见的流量计及其工作原理。
一、差压式流量计差压式流量计是一种常见且广泛应用的流量计，其工作原理基于流体通过管道时会产生压力差。
差压式流量计由流量传感器和差压变送器组成。
流体通过管道时，流速增加，压力降低，流量传感器会测量出流体前后的压差，而差压变送器会将压差转换为标准信号输出，从而计算出流量值。
二、涡轮流量计涡轮流量计是一种基于涡轮旋转来测量流体流速的流量计。
该类型的流量计通常由一组涡轮叶轮和传感器组成。
当流体通过管道时，涡轮叶轮会受到流体冲击而旋转，传感器会检测出旋转的频率，从而计算出流速和流量值。
三、电磁流量计电磁流量计是一种基于法拉第定律来测量导电性流体流量的流量计。
其主要由电磁感应线圈和导电液体组成。
当导电液体流过电磁感应线圈时，根据法拉第定律，电磁感应线圈会感应出电压信号，信号的大小与流体流速成正比，从而计算出流量值。
四、超声波流量计超声波流量计是一种利用超声波的传播速度来测量流体流速的流量计。
超声波流量计通常由发射器和接收器组成。
发射器将超声波发送到流体中，接收器接收超声波的反射信号。
根据超声波的传播时间和距离，可以计算出流体流速和流量值。
五、质量流量计质量流量计是一种直接测量流体质量流量的流量计。
该类型的流量计通常基于热物理性质来测量流体流速，如热散射、热传导等。
通过测量流体对传感器的热量转移，可以计算出流体的质量流量。
总结：各种流量计都有其适用的场景和特点，选择合适的流量计需要综合考虑流体性质、流量范围、精度要求和环境条件等因素。
差压式流量计适用于管道流体流量的测量；涡轮流量计适用于中小流量范围的液体流量测量；电磁流量计适用于导电性液体的流量测量；超声波流量计适用于液体和气体流量的测量；质量流量计适用于直接测量液体质量流量的场合。
各种流量计工作原理及优缺点
各种流量计工作原理及优缺点测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。
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己超过IOO 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己无实际意义。
一、按测量原理分类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、核幅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。
二、按流量计结构原理分类按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型：1、差压式流量计差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、己知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。
各种流量计原理优缺点介绍
腰轮流量计 原理 腰轮流量计的基本原理同椭圆齿轮流量计相同只是轮子形状略有不同。 腰轮流量计示意图
双转子流量计
双转子流量计 双转子流量计属于目前国际上最新一代容积式流量计，也称为 UF —‖流量计或螺杆流量计。是用于管道中液体流量的测量和控制的精密仪表。 工作原理 一对特殊齿型的螺旋转子直接啮合，无相对滑动，不需要同步齿轮。靠进、出口处较小的压差推动转子旋转。同一时刻，每一个转子在同一横截面上受到流体的旋转力矩虽然不一样，但两个转子分别在所有横截面上受到旋转力矩的合力矩是相等的。因此两个转子各自作等速、等转矩旋转，排量均衡无脉动。螺旋转子每转一周可输出 8 倍空腔的容积，因此，转子的转数与流体的累积流量成正比，转子的转速与流体的瞬时流量成正比。
压差式流量计
孔板流量计
孔板流量计 原理： 当充满管道的流体流经孔板时，将产生局部收缩，流束集中，流速增加，静压力降低，于是在孔板前后产生一个静压力差，该压力差与流量存在着一定的函数关系，流量越大，压力差就越大。通过导压管将差压信号传递给差压变送器，转换成4～20mA.DC标准信号，经流量显示仪，便显示出管道内的瞬时和累积流量。
涡街流量计原理示意图
涡街流量计
01
涡街流量计适用于气体、液体和蒸汽介质的流量测量，其测量几乎不受流体参数（温度、压力、密度、粘度）变化的影响。 涡街流量计在仪表内部无可动部件，使用寿命长；压力损失小；输出为频率信号；有较宽的范围度 30:1 ；测量精度也比较高，为±0.5%~ ±1%。
优点：
02
质量流量计
优点： 具有准确性、重复性、稳定性，而且在流体通道内没有阻流元件和可动部件； 可直接测得质量流量信号，不受被测介质物理参数的影响，精度较高； 可以测量多种液体和浆液，也可以用于多相流测量； 不受管内流态影响，因此对流量计前后直管段要求不高； 其范围度可达100:1。但是它的阻力损失较大，存在零点漂移，管路的振动会影响其测量 缺点： 不能用于测量低密度介质和低压气体；液体中含气量超过某一限制会显着著影响测量值。 对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号科里奥利质量流量计的流量传感器安装固定要求较高。 不能用于较大管径，目前尚局限于150（200）mm以下。 价格昂贵。国外价格5000 ～10000美元一套，约为同口径电磁流量计的2 ～5倍；
流量计优缺点分类
气体流量计工作原理、特点流量计的分类：按工作原理分：一、速度式流量计；二、容积式流量计；三、差压式流量计；四、质量流量计等。
（一）速度式流量计：通过测得气体流速来计算出气体流量的一类流量计。
涡轮流量计、旋进旋涡流量计等。
1、气体涡轮流量计①原理：当气流进放流量计时，首先经过机芯的前导流体并加速，在流体的作用下，由于涡轮叶片与流体流向成一定角度，此时涡轮产生转动力矩，在涡轮克服阻力矩和摩擦力后开始轮动。
当诸力矩达到平衡时，转速稳定，涡轮转动角速度与流量成线性关系，对于机械计数器式的涡轮流量计，通过传动机构带动计数器旋转计数。
对采用电子式流量积算仪的流量计，通过旋转的发讯盘或信号传感器以及放大电路输出代表涡轮旋转速度的脉冲信号，该脉冲信号的频率与流体体积流量成正比。
②特点：主要优点：1、准确度高：气体涡轮流量计，全量程一般为1.0%~2.0%，高准确度型为0.5%~1.0%；可见所有流量计中，它是高准确度的一种。
2、重复性好，一般可达到0.05%~0.2%。
由于其具有良好的重复性，通过经常校准或在线校准后可达到极高的准确度，因此在贸易结算中是优先选用的流量计之一。
3、范围度宽，中大口径一般可达20：1以上，小口径为10：1，始动流量也较低。
4、压力损失较小，在常压下一般为0.1~0.5kPa。
5、结构紧凑，体积轻巧，安装使用比较方便，流通能力大。
6、可采用多种显示方式。
可只带机械计数器或只配普通型流量积算仪，也可以在机械计数器上增加温压补偿仪，且可长期采用电池供电（可连续运行两年以上，有的产品长达五年），使用方便。
7、由于一般采用脉冲频率信号输出，适于总量计量及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强。
同时若采用高频信号输出，可获得很高的频率信号（3~4）kHz，信号分辨力强。
8、对于大口径测量可制成插入型，压力损失小，价格低，可不断流取出，安装维护方便。
主要缺点：1、要长期保持校准特性，需要定期人。
各种燃气流量计工作原理及性能特点讲解
各种燃气流量计工作原理及性能特点讲解面对种类繁多的燃气流量计，如何为不同的用户选择一种合适的流量计可谓一个难题。
跟随小编一起看看各类燃气流量计的工作原理及特点吧!1.涡轮气体流量计工作原理：当气流进入流量计时，首先经过特殊结构的前导流体并加速，在流体的作用下，由于涡轮叶片与流体流向成一定角度，此时涡轮产生转动力矩，在涡轮克服阻力力矩和摩擦力矩后开始转动，当诸力矩达到平衡时，转速恒定，涡轮转动速度与流量成线性关系。
叶轮的转速经一副齿轮减速，同时由一个密封的磁性耦合件将转动传到仪表外部的机械式计数器。
利用电磁感应原理，通过旋转的涡轮叶片顶端导磁体周期性地改变磁阻，从而在线圈两端感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号，测出脉冲信号的频率便得到流量的大小。
涡轮流量计与流量计算机(或积算仪)配套使用，流量计算机有脉冲、温度、压力检测通道，并配有各种通讯接口。
涡轮流量计结构：由表体、导向体(导流器)、叶轮、轴、轴承及信号检测器等组成。
安装要求：①安装涡轮流量计前，输气管线应该是清洁的，没有水、脏污和焊渣这些能够对涡轮叶片和机械部分造成损坏的杂质，被测介质不洁净时，要加过滤器。
②涡轮流量计对管道流速分布畸变及旋转流较敏感，因此要根据上游阻力件类型配备必要长度的直管段，一般其上游应具有最短10D的直管段长度，其下游应具有最短5D的直管段长度(D为流量计公称直径)，如果在流量计的上游存在着旋风分离器、空间接头、调压阀等复杂阻流件，则应在流量计上游5D的位置安装整流器。
③流量计应水平安装，避免垂直安装，如果管道里有水或者气体很潮湿，流量计管道应该是倾斜的，使得液体能够从流量计中流出，如果流量计垂直安装，流体的流向应该是向下的。
④保证流体的流动方向与仪表外壳的箭头方向一致，不得装反。
⑤被测介质对涡轮不能有腐蚀，特别是轴承处，否则应采取措施。
使用特点：涡轮流量计的优点是精度高、重复性好、围度广、结构紧凑、无零点漂移、抗干扰能力强等，缺点是不能长期保持校准特性及流体物性对流量特性有较大影响。
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差压式（即节流式，如孔板流量计）流量计测量原理
差压式流量计
差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
它是目前生产中测量流量最成熟、最常用的方法之一。
通常是由能将被测流体的流量转换成压差信号的节流装置（如孔板、喷嘴、文丘利管等）和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压流量计所组成。
所谓节流装置就是在管道中放置能使流体产生局部收缩的元件。
应用最广的是孔板，其次是喷嘴、文丘利管和文丘利喷嘴。
这几种节流装置的使用历史较长，已经积累了丰富的实践经验和完整的实验资料，因此，国内外都把它们的形式标准化，并称为标准节流装置。
就是说根据统一标准进行设计和制造的标准节流装置可直接用来测量，不必单独标定。
但对于非标准化的特殊节流装置，在使用时，应对其进行个别标定。
差压式流量计测量原理
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称为节流现象。
节流装置包括节流元件和取压装置。
节流元件是使管道中的流体产
生局部收缩的元件，常用的节流元件有孔板、喷嘴和文丘利管等，下面以孔板为例说明节流现象。
在管道中流动的流体具有动能和位能，在一定条件下这两种能量可以相互转换。
而根据能量守恒定律，流体所具有的静压能和动能，再加上克服流动阻力的能量损失，在没有外加能量的情况下，其总和是不变的。
图示在孔板前后流体的速度与压力的分布情况。
流体在管道截面I 前，以一定的流速v流动。
此时的静压力为P；。
在接近节流装置时，由于遇到节流装置的阻挡，使靠近管壁处的流体受到节流装置的阻挡作用最大，因而使一部分动能转换为静压能，出现了节流装置人口端面靠近管壁处的流体静压力升高，并且比管道中心处的压力要大，即在节流装置人口端面处产生一径向压差，这一径向压差使流体产生径向附加速度，从而使靠近管壁处的流体质点的流向与管道中心轴线相倾斜，形成了流束的收缩运动。
由于惯性作用，流束收缩最小的地方不在孔板的开孔处，而是在开孔处的截面11 处。
根据流体流动的连续性方程，截面ＩＩ处的流体的流动速度最大，达到ｖ２。
随后流束又逐渐扩大，至截面ＩＩＩ后则完全恢复平稳状态，流速便降低到原来的数值，即ｖ１＝ｖ３。
由于节流装置造成流束的局部收缩，使流体的流速发生变化，即动能发生变化。
与此同时，表征流体静压能的静压力也在变化。
在截面I 处，流体具有静压力Ｐ１。
到达截面ＩＩ时，流速增加到最大值，静压力则降低到最小值Ｐ２，而后又随着流束的恢复而逐渐恢复，由于在孔板端面处，流通截面突然缩小和扩张，使流体形成局部涡流，要消耗一部分能量，同时流体流经孔板时，要克服摩擦力，所以流体的静压力不能恢复到原来的数值Ｐ；，而产生了压力损失￡＝Ｐ１-Ｐ２。
节流装置前流体的压力较高，称为正压，常以“+ ' 标志；节流装置后流体压力较低，称为负压（不同于真空度的概念），常以“-”标志。
节流装置前后压差的大小与流量有关。
管道中流动的流体流量越大，在节流装置前后产生的压差也越大，只要测出孔板前后压差的大小，即可反映出流量的大小，这就是节流装置测量流量的基本原理。
值得注意的是：要准确地测量出截面I 与截面ＩＩ处的压力Ｐ１和Ｐ２是有困难的，这是因为产生最低静压力Ｐ２的截面ＩＩ的位置随着流速的不同会改变，事先根本无法确定。
因此，实际上是在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压点，来测量流体在节流装置前后的压力变化。
因而所测得的压差与流量之间的关系，与测压点和测压方式的选择是紧密相关的。
涡街流量计与孔板流量计优缺点对比
（1）涡街流量计的优点
与节流式差压流量计相比，涡街流量计有如下优点。
②结构简单、牢固、安装维护方便。
无需导压管和三阀组等，减少泄露、堵塞和冻
结等。
②精确度较高，一般为±（1～1.5）％R。
③测量范围宽，合理确定口径，范围度可达20:1。
④压损小，约为节流式差压流量计的1/4～1/2。
⑤输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。
⑥在一定雷诺数范围内，输出频率不受流体物性（密度、粘度）和组成的影响，即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状、尺寸有关。
（2）涡街流量计的局限性
①对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所。
②口径越大，分辨率越低，一般满管时流量计用于DN400以下。
③流体温度太高时，传感器还有困难，一般流体温度≤420℃。
④当流体有压力脉动或流量脉动时，示值大幅度偏高，影响较大，因此不适用于脉动流。
（3）节流式差压流量计优点
①节流式差压流量计中的标准孔板结构易于复制，简单牢固，性能稳定可靠，价格低廉。
无需实流校准就可使用，这在流量计中是少有的。
②适用范围广泛。
既适用于全部单相流体，也可测量部分混相流，如气固、汽液、固液等。
③高温高压大口径和小流量均适用。
④对振动不敏感，抗干扰能力特别优越。
（4）节流式差压流量计局限性
①测量精确度在流量计中属中等水平。
由于众多因素的影响错综复杂，精确度难以提高。
②范围度窄，由于仪表信号（差压）与流量为平方关系，一般范围度仅3:1～4:1。
③现场安装条件要求较高，如需较长的直管段（指孔板、喷嘴），一般难以满足。
④节流装置与差压显示仪表之间引压管线为薄弱环节，易产生泄露、堵塞及冻结、信号失真等故障。
最近几年发展起来的一体型节流式差压流量计，虽然仍有引压管线，但长度不足1m，因而减小了这方面的缺陷。
⑤压损大（指孔板、喷嘴）。