11 Flow Meter Types and Their Advantages ...

Nov. 27, 2024

11 Flow Meter Types and Their Advantages ...

目前，在工业应用中可用的流量计种类已多达60种。这么多类型的原因在于，至今仍未发现一种适合于任何流体、任何范围、任何流动状态和任何使用条件的流量计。

TNMA的产品远销全球各行业，我们始终坚持质量第一的信念。我们致力于为客户提供更多优质的高附加值产品，让我们共同创造更美好的未来。

这60种流量计各具特定的适用性和局限性。根据测量原理，流量计可以分为机械原理、热原理、声学原理、电气原理、光学原理和原子物理原理等。根据目前最流行的广泛分类法，流量计分为：容积流量计、差压流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、涡流流量计、超声波流量计、质量流量计等。

在此，我们挑选了11种最常用的流量计，介绍并分析它们的优缺点。

关于流量测量和流量计的定义，我们在博客《流量测量基础知识》中进行了介绍。如果您是初学者，可以参考这篇文章。

接下来，让我们看看11种流量计类型及其优缺点。

电磁流量计

工作原理

电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应定律测量导电液体的仪器。电磁流量计具有一系列优良特性，可以解决其他流量计难以应用的问题，如脏流、泥浆和腐蚀性流体的测量。

优点和缺点

优点：

测量通道为光滑的直管，不会被阻塞。适合测量含固体颗粒的液固两相流体，如浆料、泥浆、污水等；
流量检测不造成压力损失，节能效果良好；
测得的体积流量几乎不受流体密度、粘度、温度、压力和导电性的变化影响；
大流量范围和较宽的口径范围；
可用于腐蚀性液体。

缺点：

无法测量导电性非常低的液体，如石油和油类产品；
无法测量气体、蒸汽和含大气泡的液体；
无法在较高温度下使用。

应用

电磁流量计广泛应用于多个领域。

大口径仪器多用于给水排水工程。

小口径和中等口径仪器常用于需求高或测量困难的情况，如钢铁行业的高炉鼓风机冷却水控制、造纸行业的浆液和黑液测量、化工行业的强腐蚀性液体，以及有色金属冶炼行业的浆料。

小口径和微口径电磁流量计常用于制药行业、食品行业、生物化学等有卫生要求的场所。

电磁流量计还可用于局部充满管道流量测量。

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涡轮流量计

工作原理

涡轮流量计是主要的速度流量计类型。它使用多叶片转子（涡轮）感测流体的平均流速，从而推导出流量或总量。

一般来说，涡轮流量计由传感器和显示部分组成，也可以做成一体式。

优点和缺点

优点：

具有高精度，在所有流量计中是最准确的流量计；
良好的重复性；
零点漂移，良好的抗干扰能力；
流量范围广；
结构紧凑。

缺点：

无法长时间保持校准特性；
流体物理特性对流量特性有很大影响。

应用

涡轮流量计广泛应用于以下测量对象：石油、有机液体、无机液体、液化气、天然气和低温流体。在欧洲和美国，涡轮流量计仅次于孔口流量计，是最常用的天然气测量表。

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涡流流量计

工作原理

涡流流量计是一种在流体中放置非流线型涡旋发生器的仪器。流体在发生器的两侧交替分离，释放出两系列规则交错的涡旋。

涡流流量计可以根据频率检测方法分为：应力型、应变型、电容型、热型、振动型、光电型和超声波型等。

优点和缺点

优点：

结构简单坚固；
适用于多种类型的流体；
高精度；
量程广；
压降小。

缺点：

不适合低雷诺数测量；
需要较长的直管段；
仪器系数较低（相比于涡轮流量计）；
仪器在脉动流和多相流中的应用经验仍然欠缺。

应用

涡流流量计适用于测量多种液体介质，如水、石油、化学品、溶液等。
同时也适用于测量各种气体介质，如空气、天然气、氮气等。
此外，涡流流量计还可以用于蒸汽流量的测量。

涡流流量计可以在广泛的温度和压力范围内工作。一般来说，涡流流量计能适应从-200℃到+400℃的温度范围，以及从真空到高压的压力范围。

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超声波流量计

工作原理

超声波流量计是通过检测流体流动对超声波束（或超声脉冲）的影响来测量流量的仪器。根据信号检测原理，超声波流量计可以分为传播速度差法（直接时间差法、相位差法和频率差法）、波束偏移法、多普勒法、交叉相关法和空间滤波法等。

超声波流量计与电磁流量计相似，因其流道中无阻碍，这使得它们都是一种适合解决流量测量难题的无障碍流量计，尤其在大直径流量测量中展现出优越性。

优点和缺点

优点：

可实现非接触测量；
无流动阻碍且无压力损失；
能够测量非导电液体，是电磁流量计在无障碍测量中的补充。

缺点：

传输时间法仅适用于清洁液体和气体；而多普勒法仅适用于含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体；
多普勒法的测量精度不高。

应用

传输时间法适用于清洁的单相液体和气体典型应用包括自来水、柴油等。
在气体应用中，我们在高压天然气领域有很好的经验；
多普勒法适用于具有低异质含量的两相流体。例如：原污水、工厂废水、脏工艺液；一般不适用于非常干净的液体。

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除了用于流量测量外，超声波技术还被应用于液位测量，提供了优秀的液位测量解决方案！

科里奥利质量流量计

工作原理

科里奥利质量流量计是一种新型仪器，直接且精确地测量流体质量流量。其主要结构由两个并排的U型管组成，两个管的弯曲部分在轻微的振动下以互相靠近和打开的方式振动，即它们的振动是同步和对称的。

当流体被引入管中并在管振动的同时沿管道前进时，管道将迫使流体上下振动。

优点和缺点

优点：

科里奥利质量流量计直接测量质量流量，具有高测量精度。
可测量的流体范围广泛。各种液体，包括高粘度液体、含固体的浆料、含少量气体的液体，以及具有足够密度的中、高压气体。
测量管的振动幅度小，可以视为不活跃部分。测量管中的没有阻碍和运动部件。
对上游流速分布不敏感，因此对上下游直管段没有要求。
测得值对流体粘度不敏感，流体密度的变化对测量值影响不大。
可以进行多参数测量，例如测量密度、温度以及由此推导出溶液中所含溶质的浓度。

缺点：

科里奥利质量流量计的零点不稳定，导致零点漂移，影响其精度的进一步提高。因此，许多仪器的模型不得不将总误差分成两个部分：基本误差和零点不稳定测量。
科里奥利质量流量计无法用于低密度介质和低压气体测量。液体中某一限制（依据模型而异）的气体含量会显著影响测量值。
科里奥利质量流量计对外部振动干扰敏感。为了防止管道振动对测量的影响，大多数科里奥利质量流量计的模型对流量传感器的安装和固定有较高的要求。
无法用于较大管径，目前限定在200mm以下。
测量管内壁的磨损、腐蚀或沉积物将影响测量的精度，尤其是对于薄壁测量管的科里奥利质量流量计而言。
大多数科里奥利质量流量计较重且体积庞大。
价格昂贵，普通价格在5000到10000美元之间，约为同口径电磁流量计的2到8倍。

应用

科里奥利质量流量计是以下应用的最佳选择：

食品和饮料
纸浆和造纸
石化
石油和天然气
电力
高粘度
涂料
矿业
过程控制
水和废水
以及其他众多行业

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热质量流量计

工作原理

热流量计传感器包含两个传感元件，一个速度传感器和一个温度传感器。它们自动补偿和校正气体温度变化。

仪器的电加热部分将速度传感器加热到高于工作温度的一定值，从而在速度传感器和测量工作温度的传感器之间形成恒定温差。当温差保持恒定时，电加热所消耗的能量（也可称为热散失值）与通过它的气体质量流量成正比。

优点和缺点

优点：

高可靠性
良好的重复性
高测量精度
小压力损失
没有运动部件
量程比宽
响应速度快
无需温度和压力补偿

缺点：

由于cp值和导热性的变化，测量值会发生较大变化，从而导致误差；
如果被测气体在管壁上积垢，将影响测量值，并且容易发生堵塞；
热质量流量计在脉动流和液体的使用上会有局限性；
气体要求干燥且无污染：高湿气体会影响传感器表面的热交换，从而影响输出结果。颗粒物对传感器输出也会产生影响。
不适用于高粘度气体：对于高粘度气体，热气体质量流量计的性能可能会受到影响，因为气体的热传导特性会发生变化。

应用

热气体质量流量计是一种新型仪器，用于测量和控制气体质量流量。

工业管道中的气体质量流量测量
烟囱排气流量测量
煅烧炉的燃气流量测量
气体过程中的气流测量
压缩空气流量测量
半通道体芯片制造过程中气体流量测量
污水处理中的气体流量测量
供暖通风和空调系统中的气体流量测量
流量回收系统中的气体流量测量
燃烧锅炉中的燃烧气体流量测量
天然气、火炬气、氢气等气体的流量测量
啤酒生产过程中二氧化碳气体流量测量
水泥、香烟和玻璃厂等生产过程中气体质量流量测量

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容积流量计

工作原理

正排量流量计，也称为定量流量计或PD流量计，是最准确的流量计类型。

它使用机械测量元件不断将流体分割成一个已知体积部分。流体的总体积是根据该体积部分中测量腔充满和排出的次数来测量的。

容积流量计根据其测量部件可分为：椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆齿轮流量计、液封旋转鼓流量计、湿气流量计和膜片气流计等。

优点和缺点

优点：

高测量精度；
安装管道条件对测量精度没有影响；
可用于高粘度液体的测量；
量程广；
直接读数仪器可以直接获得累积和总量，无需外部能量，操作简单明了。

缺点：

结果复杂且体积庞大；
被测介质的类型、口径和工作状态有很大局限性；
不适用于高低温环境；
大多数仪器仅适用于清洁的单相液体；
产生噪音和振动。

应用

容积流量计、差压流量计和浮子流量计是三种最常用的流量计，通常用于昂贵介质（石油、天然气等）的总体积测量。

了解更多关于容积流量计的综合介绍和产品清单。

差压流量计

工作原理

差压流量计是一种根据流动检测元件在管道中产生的差压、已知流体条件以及检测元件与管道几何尺寸所计算出的流量仪器。

差压流量计由一个主要装置（检测元件）和一个次要装置（差压转换与流量显示仪器）组成。差压流量计通常按照试件的形式分类，例如孔口流量计、文丘里流量计和速度平均管流量计等。

次要装置是各类机械的、电子的、机电整合的差压计、差压变送器和流量显示仪器。

差压流量计的检测部分可以根据其工作原理分为几大类：节流装置、水力阻力型、离心型、动态头型、动态头增益型和射流型。

优点和缺点

优点：

使用最广泛的孔口流量计结构坚固，性能稳定可靠，使用寿命长；
它的应用范围极广，无其他流量计可与之相比；
检测部分、变送器和显示仪器由不同制造商生产，有利于实现规模化生产。

缺点：

测量精度普遍较低；
量程较窄，一般只有3:1~4:1；
对现场安装条件要求较高；
压力损失较大（指孔口板、喷嘴等）。

应用

差压流量计具有特别广泛的应用范围。各种对象在封闭管道的流量测量中都有应用。
例如，在流体方面：单相、混合相、清洁、肮脏、粘性流等；
工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温等；
在管道直径方面：从几毫米到几米；
流动条件：亚声速、声速、脉动流等。

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浮子流量计

工作原理

浮子流量计，也称为转子流量计，是一种变面积流量计。在一个自下而上扩展的锥形筒中，浮子的重力由液体作用力支撑，使得浮子可以在锥管内自由升降。

浮子流量计在小流量和微流量的测量中起着决定性作用。

优点和缺点

优点：

玻璃锥管浮子流量计结构简单，使用方便。
适于小管径和低流量；
压损小。
稳定性好：由于浮子流量计的测量元件不与流体直接接触，因此不受流体物理特性变化的影响，具有良好稳定性。

缺点：压力抵抗性较低，玻璃管易碎。

金属转子流量计

工作原理

金属管转子流量计的浮子位于测量管中。随着流量变化，浮子向上移动。在某个位置时，浮子的浮力和浮子的重力达到平衡。

在此时，浮子与孔板（或锥管）之间的流量环状面积保持不变。环状面积与浮子的上升高度成正比。也就是说，浮子在测量管中的上升位置表示流量。浮子变化的位置通过内置磁铁传递给外部指示器，使指示器正确显示此时的流量值。这防止了指指示器外壳与测量管直接接触。因此，即使安装了限位开关或变送器，仪器仍可在高温高压工作条件下使用。

优点和缺点

优点：

坚固、简单、可靠，维护少，使用寿命长。
模块化、智能化指示设计。
对下游直管段的要求不高。
具有10:1的广泛流量范围。
行程短，结构设计小巧。
通过HART实现软输出，显示瞬时及累计流量，实现开关信号输出、现场设置及媒体参数调节、现场性能补偿。
对介质的粘度、密度、温度和压力进行多层校正。
有多种类型如本地型、远传型、夹套型、防爆型、耐腐蚀型、卫生型等。
可选用不锈钢、哈氏合金、钛金属和PTFE材质测量系统。
低压损设计。
垂直、水平及多种安装方式更适合不同用途。
全金属结构，适于高温、高压和高腐蚀性介质。
可用于易燃易爆危险场所。

缺点：

浮子流量计的应用限制在小中管径。一般最大直径为DN150mm。
当使用的流体不同于出厂校准流体时，必须对流量指示进行修正。液体的浮子流量计通常用水进行校准，而气体则用空气校准。如果所使用的实际流体的密度和粘性不同，则流量会偏离原来的刻度值，必须进行转换修正。

应用

金属管浮子流量计是工业自动化过程控制中一种常用的变面积流量测量仪器。

可用于测量液体、气体和蒸汽的流量。尤其适用于低流量和小流量的介质流量测量。常用的介质包括水和空气测量。

开口槽流量计

工作原理

开口槽流量计的工作原理是使用开口槽技术测量流体液位，然后通过仪器内部的微处理器计算流量。
由于非接触测量，开口槽流量计可以在更恶劣的环境中使用。

在微处理器的控制下，开口槽流量计发送和接收开口槽，计算开口槽流量计与测量液面之间的距离，从而获得液位高度。由于液位与流量之间存在一定的比例关系，因此可以根据计算公式最终获得液体流量Q。

优点和缺点

优点：

测量范围大，流量测量不受支流表面回水的影响。
在测量过程中不受水中悬浮物、气泡和水位浮动的巨大变化影响。流量传感器对水流产生阻力。结构简单、体积小，安装方便。
标准通道可以直接安装，无需改造，安装和施工成本低。
仪器具有完整的显示和输出功能。可以显示水位、流速、流量、累积流量等测量数据，还具有RS-485通信接口。
具有水位、泥位和流量超限报警功能。
具备数据保存功能，可以在长时间断电时保存设置参数和流量值。

缺点：

实际使用中水质变化会影响测量结果，特别是水中含有比大颗粒悬浮物或沉积物时，会导致流量计堵塞或读数不准确；
在开口水流、渠道或排水系统中这需要进行大量的挖掘工作。
不适合高粘度流体。
需要安装一定量的安装空间；
需要安装支架。

应用

超声波开口槽流量计适用于测量水库、河流、治水工程、城市供水、污水处理、农田灌溉、水务和水资源等开口渠道的流量。

超声波开口槽流量计需要与堰和槽一起使用。常用的堰和槽包括帕尔肖槽、矩形槽、三角堰等。可以根据不同的现场环境选择合适的匹配方法。

了解各种流量计类型仅仅是选择适合您需求的流量计的一半。在我们的流量计选择指南中获取更多详细信息，选择适合您测量的最佳流量计！

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