燃气流量计 各种燃气流量计的原理及特点（燃气流量计选型必看）

面对种类繁多的燃气表和流量计，如何为不同的用户选择合适的流量计是一个难题。让我们来看看边肖的各种燃气表和流量计的工作原理和特点。

1.涡轮气体流量计

工作原理

当气流进入流量计时，首先通过特殊结构的先导流体，加速流动。在流体的作用下，由于涡轮叶片与流体的流动方向形成一定角度，涡轮产生旋转力矩，在涡轮克服阻力矩和摩擦力矩后开始旋转。力矩平衡时，转速不变，涡轮转速与流量成线性关系。

叶轮的转速通过一对齿轮降低，旋转通过密封的磁力联轴器传递到仪器外部的机械计数器。根据电磁感应原理，通过涡轮叶片顶部的旋转磁导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，通过测量脉冲信号的频率就可以得到流量。涡轮流量计配有流量计算机(或积分器)，流量计算机有脉冲、温度、压力检测通道，配有各种通讯接口。

涡轮流量计结构:由表体、导向体(导流板)、叶轮、轴、轴承和信号检测器组成。

安装要求

①安装涡轮流量计前，输气管道应清洁，不得有水、污物和焊渣，以免损坏涡轮叶片和机械零件。如果被测介质不干净，应添加过滤器。

②涡轮流量计对管道内的速度分布畸变和旋转流动敏感，因此应根据上游阻力构件的类型配备必要长度的直管段。一般上游10D，下游5D(D为流量计公称直径)的直管段长度最短。如果流量计上游有旋风分离器、空间接头和调压阀等复杂的阻力部件，则流量计上游的5D应安装一个整流器。

③流量计应水平安装，避免垂直安装。如果管道中有水或气体，流量计管道应倾斜，以便液体能够流出流量计。如果流量计是垂直安装的，流体的流向应该是向下的。

(4)确保流体流向与仪器外壳箭头方向一致，不要倒置安装。

⑤被测介质不得腐蚀汽轮机，尤其是轴承，否则应采取措施。

使用特征

涡轮流量计具有精度高、重复性好、量程宽、结构紧凑、无零点漂移、抗干扰能力强等优点。缺点是不能长期保持标定特性，流体物理性质对流动特性影响较大。

2.热气质量气体流量计

工作原理

热式气体质量流量计是一种基于热扩散原理测量气体流量的仪器。传感器由两个参考电平热敏电阻(RTDS)组成。一个是速度传感器RH，另一个是温度传感器RMG，用于测量气体温度的变化。当这两个RTDS放在被测气体中时，一个传感器相对湿度被加热，另一个传感器RMG被用来检测被测气体的温度。随着气体流量的增加，气体流量带走了更多的热量，传感器RH的温度降低。

根据金的热效应定律，加热功率p、温差△T(TRH-TRMG)和质量流量q之间存在确定的数学关系:

P/△T=K1+K2 f(Q)K3

K1、K2、K3是与气体物理性质有关的常数。

特征

热式气体质量流量计独特的温差测量方法不同于其他气体流量计。它可以直接测量气体的质量流量，无需压力和温度校正，是一种真正的直接质量流量计。

3.涡街流量计

工作原理:涡街流量计是应用卡门涡街原理和现代电子技术设计制造的一种流量计，涡街的频率与流体速度成正比。流体涡流在三角柱上产生交变压力，压电信号传感器检测到的电信号经前置放大器放大后成为标准电信号输出。

优势

几乎在所有能形成涡线的地方都可以使用，不仅在封闭的管道里，在敞开的壕沟里也可以。与涡轮流量计相比，涡街流量计没有可移动的机械部件，维护工作量小，仪表常数稳定；与孔板流量计相比，涡街流量计测量范围大、压力损失小、精度高、安装维护简单。

劣势

①涡街流量计测量范围大，一般为10: 1，但测量下限受多种因素限制。Re>。10000是涡街流量计最基本的工作状态。除此之外，还受到涡旋能量的限制。如果介质的速度较低，涡流的强度和转速会较低，很难引起传感器产生响应信号，涡流频率f也较小，会给信号处理带来困难。测量的上限受传感器的频率响应(如磁敏型一般不超过400Hz)和电路的频率限制，所以设计时需要计算和计算流速范围，根据流体的流速进行选择。使用场所的环境条件复杂，除了环境温度、湿度和大气外，还应考虑电磁干扰。在高压输电电站、大型整流站等强干扰情况下，磁敏、压电应力仪无法正常工作或准确测量。

②振动也是这类仪器的大敌。因此，应注意避免机械振动，尤其是管道的横向振动(垂直于管道轴线和涡流发生器轴线的振动)，这在流量计结构设计中是无法抑制和消除的。由于涡街信号对流场也很敏感，当直管段长度不能保证稳定涡街所需的流动条件时(应安装整流器)，不宜直接选择。即使是抗振性强的电容式和超声波式，也能保证流体是充分发展的单向流动，不可忽视。

③介质温度对涡街流量计的性能影响很大。压电应力涡街流量计如果不能在300℃长期使用，其绝缘阻抗会在常温下从10 mω急剧下降到100 mω，输出信号变小，导致测量特性变差。因此，应选择磁敏或电容结构。在测量系统中，传感器和转换器应分开安装，以避免长期高温影响仪器的可靠性和使用寿命。

4.超声波气体流量计

工作原理

超声波流量计测量流量的方法有很多，其中比较典型的方法有时差法、声循环法和多普勒法。市面上时差法超声波流量计的工作原理是超声波在流体中的传播速度受流体速度的影响，在顺流方向和逆流方向不同，其传播时间差与流体速度成正比。只要测量超声波在这两个方向传播的时间差，就可以知道流体速度，然后将其乘以管道的横截面积就可以得到流体流量。

结构

超声波流量计主要由换能器和控制器(变送器)组成。有两种传感器，一种是发射传感器，另一种是接收传感器。发射换能器将电能转换成超声波能量，并将其传输到被测流体中。接收换能器接收超声波信号，并通过传输线将其发送到控制器(发射器)。控制器(变送器)的功能是通过电子电路将接收到的超声波信号放大，并转换成与待测流体体积流量成比例的电信号进行显示和累计计算，并将信号远程传输到集散控制系统和其他控制系统。

安装要求

(1)测点应尽量选择上游直径10倍、下游直径5倍以内的直管段，以保证流体所需的速度分布；

②流量计应尽可能水平或垂直安装，管道必须充满流体。传感器安装在倾斜管道上时，不应安装在顶部和底部，以免管道中的气体或杂质进入测量通道，传感器应尽可能与水平面成45度范围；

③外夹式超声波流量计，测点处管道内壁不应有太厚的结垢层，尽量选择无结垢的管段，并应有良好的导声性能；

使用特征

①稳定性好，维修率低，无运动部件；

②超声波流量计属于无阻流量计，无压力损失，不会阻碍流动；

③安装方便简单，适用于不同管径，尤其是测量大直径流量。

5.孔板节流差压流量计

工作原理

孔板节流差压流量计广泛应用于差压流量计中。其工作原理是当流体充满管道并流经管道中的节流元件时，流束在节流元件处形成局部收缩。此时流量增大，静压减小，造成节流元件前后压差，压差随流量增大而增大，因此可以根据压差来测量流量。

结构

一次设备(试件)和二次设备(差压转换和流量显示仪表)组成差压流量计。

操作要求

管道内的流量应稳定，测量时流体流量不应随时间变化或变化非常缓慢；流体必须在物理和热力学上是均匀的，或者可以被认为是单相的。在流入节流元件之前，流体的流速必须平行于管道轴线，不允许旋转。

6.气体罗茨流量计

工作原理

气体罗茨流量计是一种容积式流量计，由两个8字形转子和一个严密的流量检测室组成。随着气体的通过，仪器进出口之间产生的压差作用在一对由高精度同步轮连接在一起的腰轮上，从而带动腰轮依次转动。在此期间，由腰轮和壳体内壁形成的计量室周期性地充气和排气，腰轮的转数与通过流量计的气体体积成比例。腰轮的旋转通过多级齿轮系减速，然后通过磁耦合传递到计数器，积累流经的气体总量。

特征

①仪器精度高，测量范围宽(30: 1 ~ 100: 1)。

②仪器不受管道内流场畸变的影响，无需配置长直管段。特别适合安装在撬装设备上。

③罗茨流量计依靠流体能量推动测量元件，带来相对较高的压力损失，低压时压力损失为200 ~ 500 kPa。

④对介质变质敏感，需要在上游安装过滤器。

7.旋进旋涡气体流量计

工作原理

当沿轴向流动的流体进入流量传感器的入口时，涡流发生器迫使流体旋转，于是在涡流发生器的中心产生涡流，涡流在文丘里管中进动，在收缩段突然节流，加速涡流。当涡流进入扩散段时，由于回流而被迫进行进动二次进动。此时，涡流的旋转频率与流经进动涡流传感器的流体速度成正比，并且是线性的。

两个压电传感器检测到的微弱电荷信号经前置放大器差分放大、滤波、整形后，成为频率与流量成正比的两个脉冲信号。同时，处理电路对两个脉冲信号的相位进行比较和判别，消除干扰信号，并对正常流量信号进行计数。

对液体的要求

适用于介质压力高(5kPa-30kPa以上，不同规格可提供不同的最小压力)，要求流量范围小于15:1，对初始流量无特殊要求，无强振动，无强压力波动的场合。

安装要求

由于管道中脉动流的影响，仪器需要配备长直管段。一般建议上游直管长度不小于5D，下游直管长度不小于1D。如果安装空室内不能满足上述要求，可以在阻风门和传感器之间安装流量调节阀。

特征

(1)压力损失较大，不适合低压介质。

②流量范围为15:1，但初流量相对较高，不适合初流量要求低的地方，如居民区。

8.薄膜燃气表

工作原理

膜式燃气表也属于容积计量机构。

在燃气表进出口压差的作用下，气体通过滑阀和分配室，使两个计量室的隔膜形成进排气交替的往复运动；每次往复进排气一次的容积为额定值，即旋转容积；同时，与膜片主轴相连的传动转换机构不断将膜片的转数输入计数机构进行流量累计，从而显示出流出的气体总量。

结构

膜式燃气表由外壳、机芯、指示装置、计量显示器等多种结构元件组成。在计量元件中，机芯是整个膜式燃气表的核心，以机械联动为传动结构的机芯可以将膜式燃气表分为内外两部分。联动装置和阀门分配器是控制样气进入分配阀的核心装置。如果气体管道中的气体进出口因环境压力而改变流向，阀门分配器将控制计量室的前后输出管道，促使气体被强制排入膜式燃气表的计量检测装置。可以看出，在统一计量环境的推动下，膜式燃气表和计量检测装置联动机构的应用性能将发生相应的变化。

使用特征

膜流量计的优点是精度高，量程比可达160:1。主要用于民用和工商燃气的计量和贸易结算。工作压力为1-30kPa，管道的安装条件对测量精度没有影响。

缺点是结构复杂，体积庞大，不适合高低温场所。

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气体流量计本身受多种因素影响，如管道、直径、形状(圆形、矩形)、边界条件、介质的物理性质(温度、压力、密度、粘度、肮脏度、腐蚀性等)。)，流体流动状态(湍流状态、速度分布等。)，以及安装条件和水平。面对国内外十几种类型和数百个品种的流量计(如容积流量计、差压流量计、涡轮流量计、面积流量计、电磁流量计、超声波流量计、热流量计等。)，是气体流量计应用的前提和基础。除了保证仪器本身的质量之外，提供工艺数据，仪器的安装、使用和维护是否合理也很重要。