渦輪流量計
1 渦輪變送器的工作原理
渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀錶組成。
被測流體衝擊渦輪葉片，使渦輪旋轉，渦輪的轉速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉速也大，再經磁電轉換裝置把渦輪的轉速轉換為相應頻率的電脈衝，經前置放大器放大后，送入顯示儀錶進行計數和顯示，根據單位時間內的脈衝數和累計脈衝數即可求出瞬時流量和累積流量。
渦輪變送器的工作原理是當流體沿著管道的軸線方向流動，並衝擊渦輪葉片時，便有與流量qv 、流速V和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上，推動渦輪旋轉。在渦輪旋轉的同時，葉片周期性地切割電磁鐵產生的磁力線，改變線圈的磁通量。根據電磁感應原理，在線圈內將感應出脈動的電勢信號，此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比。
渦輪變送器輸出的脈衝信號，經前置於放大器放大后，送入顯示儀錶，就可以實現流量的測量。
2 渦輪流量計的選型
（1）流量計本體最好選區用316不鏽鋼材料以防腐，如是防爆區還必須是防爆結果。
（2）軸承一般有炭化鎢，聚四氟乙烯，碳石墨三種規格：碳化鎢的精度最高，它作為工業控制的標準件；聚四氟乙烯，碳石墨能防腐，一般在化工場所優先考慮。軸承的壽命流速的平方成正反比，故流速最好的在最大流速的1/3速度比較好。
（3）感應探頭是檢測轉動體的運動並把它轉化為脈衝數字電信號，它電磁線圈電壓輸出值接近正弦曲線，脈衝信號的頻率範圍隨測量的流量大小成線性變化，典型的範圍為10:1，25:1 和100:1三種規格。電磁線圈的電阻一般小於2000Ω，大於該值可能損壞。
3 渦輪流量計的安裝
（1）變送器的電源線採用金屬屏蔽線，接地要良好可靠。電源為直流24V，650Ω阻抗。
（2）變送器應水平安裝，避免垂直安裝，並保證其前後有適應的直管段，一般前10D，后5D。
（3）保證流體的流動方向與儀錶外殼的箭頭方向一致，不得裝反。
（4）被測介質對渦輪不能有腐蝕，特別是軸承處，否則應採取措施。
（5）注意對磁感應部分不能碰撞。
4 渦輪流量計的組態與校正
標準的標定方法是十點水標定法，但黏度不同標定的值不同，故通常要做黏度標定曲線。
5 渦輪流量計的顯示儀錶
顯示儀錶的任務是將單位時間輸出脈衝數和輸出脈衝總數轉換成瞬流量和總流量，並顯示出來。
由前放大器輸出的脈衝信號，其幅值、波形都是不規則的，在進入顯示儀錶后，先需經整形電路整形成為有規則 的具有一定幅值的矩形電脈衝信號民，再經過頻率/電流轉換電路，將頻率信號變為相應的電流信號（4～20mA）再轉換能瞬時流量值，總量由轉換及積算電路得到。有的顯示儀錶就地顯示，有的送DCS顯示。
6 注意事項
（1）安裝渦輪流量計前，管道要清掃。被測介質不潔凈時，要加過濾器。否則渦輪、軸承易被卡住，測不出流量來。
（2）拆裝流量計時，對磁感應部分不能碰撞。
（3）投運前先進行儀錶係數的設定。仔細檢查，確定儀錶接線無誤，接地良好，方可送電。
（4）安裝渦輪流量計時，前後管道法蘭要水平，否則管道應力對流量計影響很大。
7 發展前景
隨著科學的不斷發展，當今渦輪變送器已發展成小型化、高集成度的模塊，設計，有強大的功能軟體，並設有RS232標準計算機通信介面，對維護檢修提供了方便。可與DCS連接通信，DCS替代了顯示儀錶，如HOFFER流量計在工業臨近生產過程中更方便實用。
總之，渦輪流量計是一種速度式流量儀錶，由於具有測量精度高，反應速度快，測量範圍廣，價格低廉，安裝方便等優點，被廣泛應用於化工生產中。
差壓式流量計-流量測量方法和儀錶的選用
差壓式流量計（以下簡稱DPF或流量計）是根據安裝於管道中流量檢測件產生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀錶。DPF由一次裝置（檢測件）和二次裝置（差壓轉換和流量顯示儀錶）組成。通常以檢測件的型式對DPF分類，如孔扳流量計、文丘里管流量計及均速管流量計等。二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計，差壓變送器和流量顯示及計算儀錶，它已發展為三化（系列化、通用化及標準化）程度很高的種類規格龐雜的一大類儀錶。差壓計既可用於測量流量參數，也可測量其他參數（如壓力、物位、密度等）。
容積式流量計-流量測量方法和儀錶的選用
容積式流量計又稱排量流量計（positive displacement flowmeter），簡稱PD流量計或PDF，在流量儀錶中是精度最高的一類。它利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分，根據計量室逐次、重複地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流量體積總量。PD流量計一般不具有時間基準，為得到瞬時流量值需要另外附加測量時間的裝置。定排量測量方法可追溯到18世紀，20世紀30年代進入普遍商業應用。
轉子流量計
浮子流量計 , 又稱轉子流量計 , 是變面積式流量計的一種 , 在一根由下向上擴大的垂直錐管中 , 圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的 , 浮子可以在錐管內自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下運動，與浮子重量平衡后，通過磁耦合傳到與刻度盤指示流量。一般分為玻璃和金屬轉子流量計。金屬轉子流量計是工業上最常用的，對於小管徑腐蝕性介質通常用玻璃材質，由於玻璃材質的本身易碎性，關鍵的控制點也有用全鈦材等貴重金屬為材質的轉子流量計。
電磁流量計-流量測量方法和儀錶的選用
電磁流量計基於法拉第電磁感應原理研製出的一種測量導電液體體積流量的儀錶，根據法拉第電磁感應定律，導電體在磁場中作切割磁力線運動時，導體中產生感應電壓，該電動勢的大小與導體在磁場中做垂直於磁場運動的速度成正比，由此再根據管徑，介質的不同，轉換成流量。
電磁流量計與選型原則： 1 ）、被測量液體必須是導電的液體或漿液； 2 ）、口徑與量程，最好是正常量程超過滿量程的一半，流速在 2 -4 米 之間； 3 ）、使用壓力必須小於流量計耐壓； 4 ）、不同溫度及腐蝕性介質選用不同內襯材料和電極材料。
電磁流量計的測量精度建立在液體充滿管道的情形下，管道中有空氣的測量問題目前尚未得到很好解決。
電磁流量計的優點：無節流部件，因此壓力損失小，減少能耗，只與被測流體的平均速度有關，測量範圍寬；只需經水標定后即可測量其他介質，無須修正，最適合作為結算用計量設備使用。由於技術及工藝材料的不斷改進，穩定性、線性度、精度和壽命的不斷提高和管徑的不斷擴大，對於固液兩相的介質的測量採用了可更換電極以及刮刀電極的方式，解決了高壓（ 32MPA ）、耐腐蝕（防強酸、鹼襯裡）介質的測量問題，以及口徑的不斷擴大（最大作到 3200MM 口徑），壽命的不斷增長（一般大於 10 年），電磁流量計得到越來越廣泛的應用，其成本也得到了降低，但整體價格特別是大管徑的價格仍較高，因此在流量儀錶的採購中有重要的地位。
超聲波流量計
超聲波流量計是近代發展起來的一種新型測量流量的儀錶，只要能傳播聲音的流體均可以用超聲波流量計測量；超聲波流量計可以測量高粘度液體、非導電性液體或氣體的流量，其測量流速的原理是：超聲波在流體中的傳播速度會隨被測流體流速而變化。
超聲波流量計一般不作結算計量儀錶使用，對於現場計量點損壞生產不能停機更換，又需要檢測參數指導生產的情況也往往用到超聲波流量計。超聲波流量計最大優勢是用於大口徑流量測量（管徑大於 2 米 ），即使有些結算用計量點，經過使用雙方認可，選用精度高的超聲波流量計，可以節約成本，並減少維護量。
超聲波流量計的選型及應用
摘 要 超聲波流量計是一種利用超聲波脈衝來測量流體流量的速度式流量儀錶，它從80年代開始進入我國工業生產和計量領域，並在90年代得到迅速發展。文章對我佃國內市場上出現 了各類超聲波流量進行了深入研究分析，結合多年的實際應用經驗，系統闡述了超聲波流量計的分類方法；從儀錶性能、被測介質經濟性，實用性等方面總結了選用超聲波流量的原則，並對應用中如何選位、安裝、維護提出具體建議，為用戶合理選擇和應用超聲波流量計提供了一些可以借鑒的經驗和方法。
關鍵詞 超聲流量計；換能器；時差式；安裝方式
近幾年來，隨著電子技術、數字技術的發展，利用超聲波脈衝測量流體流量的技術發展很快，基於不同原理，適用於不同場合的各種型式的超聲波流量計得到了廣泛應用，同時也對廣大用戶提出如何認識超聲波流量計、怎樣選擇合適的類型，使用中應注意些什麼問題等一系列問題，本文綜合國內超聲波流量計目前的發展情況及多年應用的實踐，對上述問題進行了些探討。
1 超聲波流量計的分類
超聲波流量計的各類很多，依照不同的分類方法，可以分為不同類型的超聲波流量計。
1.1 多譜勒式超聲波流量計
換能器1發射頻率為f1的超聲波信號，經過管道內液體中的懸浮顆粒或氣泡后，頻率發生偏移，以f2的頻率反射到換能器2，這就是多譜勒將就，f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。
當管道條件、換能器安裝位置、發射頻率、聲速確定以後，c、f1、θ即為常數，流體流速和多譜勒頻移成正比，通過測量頻移就可得到流體流速，進而求得流體流量。
1.2時差式超聲波流量計
時差式超聲波流量計是利用聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時間差與流體流速成正比這一原理來測量流體流量的。
2 區別
根據超聲波流量計使用場合不同，可以分為固定式超聲波流量計和攜帶型超聲波流量計。
2.1這兩類超聲波流量計的主要區別
（1）適用的場合不同
固定式超聲波流量計用於安裝在某一固定位置，對某一特定管道內流體的流量進行長期不間斷的計量；攜帶型超聲波流量計具有很大的機動性，主要用於對不同管道的流體流量作臨時性測量。
（2）供電方式不同
固定式超聲波流量計要求長期連續運行，所以要使用220V交流電源，攜帶型超聲波流量計既可以使用現場的交流電源，也備有內置充電電池，可以連續工作5～10h［小時］，大大方便了不同場合臨時性流量測量的需要。
（3）部分功能不同
因定式超聲波流量計，通常都有4-20mA信號輸出等功能，供遠傳顯示使用，但其內部只能存貯一條管道的參數；攜帶型超聲波流量計只是為了現場查看當時流量和短時間內的累計流量，故一般無輸出信號功能，但為了方便測量不同管道流量，它具有豐富的貯存功能，可以同時存貯數十條不同管道的參數，供隨時調出使用。
2.2 換能器供電方式不同
可以分為外貼式、插入式、管段式三種超聲波流量計。
（1）外貼式
外貼式超聲波流量計是生產最早，用戶最熟悉且應用最廣泛的超聲波流量計，安裝換能器無需管道斷流，即貼即用，它充分體現了超聲波流量計安裝簡單、使用方便的特點。
（2）管段式
某些管道因材質疏、導聲不良，或者鏽蝕嚴重，襯裡和管道內空間有間隙等原因，導致超聲波信號衰減嚴重，用外貼式超聲波流量計無法正常測量，所以產生了管段式超聲波流量計。
管段式超聲波流量計把換能器和測量管組成一體，解決了外貼式流量計在測量中的一個難題。而且測量精度也比其它超聲波流量計要高，但同時也犧牲了外貼式超聲波流量計不斷流安裝這一優點，要求切開管道安裝換能器。
（3）插入式
插入式超聲波流量計 介於上述二者中間。在安裝上可以不斷流，利用專門工具在有水的管道上打孔，把換能器插入管道內，完成安裝。由於換能器在管道內，其信號的發射、接受只經過被測介質，而不經過管壁和襯裡，所以其測量不受管質和管襯材料限制。
3 超聲波流量計的選型
超聲波流量計除上述各種類型外，近年來又出現了採用數字化電路的數字式超聲波流量計，把換能器和轉換器做在一起的一體式超聲波流量計，等等。面對眾多類型的超聲波流量計，用戶要根據實際情況和測量需要合理選型。
3.1多譜勒式超聲波流量計
只能用於測量含有適量能反射超聲波信號的顆粒或氣泡的流體，如工廠排放液、未處理的污水、雜誌含量穩定的工廠過程液等。要注意它對被測介質要求比較苛刻，即不能是潔凈水，同時雜技含量要相對穩定，才可以正常測量，而且不同廠家的儀錶性能及對被測廠家的要求也不一樣。選擇此類超聲波流量計即要對被測介質心中有數，也要對所選用的超聲波流量計的性能、精度和對被測介質的要求有深入的了解。
3.2攜帶型超聲波流量計
適用於臨時性測量，主要用於校對管道上已安裝其它流量儀錶的運行狀態，進行一個區域內的流體平衡測試 ，檢查管道的當時流量情況等。如果不作固定安裝，而用於這些用途時，選用攜帶型超聲波流量計既方便又經濟。
3.3時差式超聲波流量計
目前生產最多、應用範圍最廣泛的是時差式超聲波流量計。它主要用來測量潔凈的流體流量，在自來水公司和工業用水領域，得到廣泛應用。此外它也可以測量雜技含量不高（雜質含量小於10g/L，粒徑小於1mm）的均勻流體，如污水等介質的流量，而且精度可達±1.5%。實際應用表明，選用時差式超聲波流量計，對相應流體的測量都可以達到滿意的效果。
3.4管道式超聲波流量計
精度最高，可達到±0.5%，而且不受管道材質、襯裡的限制，適用於流量測量精度要求高的場合。但隨著管徑的增大，成本也會隨增加，通常情況下，選用中小口徑的管段式超聲波流量計，較為經濟。
3.5固定式超聲波流量計
如果有足夠的安裝空間，使用插入式換能器代替外貼式換能器，徹底消除了管襯、結垢及管壁對超聲波信號衰減的影響，測量穩定性更高，也大大減小了維護工作量。而且，由於插入式換能器也可以不斷流安裝，所以其應用正在不斷推廣。
有的廠家推出了內部為數字化電路的超聲波流量計，其特點是採用數字電路處理信號，糾錯能力增強，取樣及時，精度提高（模擬電路的精度為±1.5%，數字電路可以達到±1.0%），而且集成度提高，儀錶體積大大減小，有多種信號輸出模式供選擇，在實際應用也取得了很好的效果。用戶在使用中可以和模擬電路的超聲波流量計進行比較。
超聲波流量計的功能選擇，用戶可以根據實際情況來確定。如果測量雙向流體，一定要選擇帶有正負計量功能的超聲波流量計；如果用戶需要定期了解流體在一定時段有流量情況，可以選擇帶印表機的超聲波流量計。總之，所選擇的超聲波流量計的功能既要滿足用戶需要，也不必貪多求全，造成許多功能閉置不用，而增加購買成本。
4 超聲波流量計的應用
超聲波流量計在應用中，需要注意以下幾個方面的問題：
4.1 正確選擇
這是超聲波流量計能夠正常工作的基礎。如果選型不當，或會造成流量無法測量，或者用戶使用不做便等後果。具體選型原則，前面已做了詳細的介紹。
4.2 合理安裝
換能器安裝不合理是超聲波流量計不能正常工作的主要原因。安裝換能器需要考慮位置的確定和方式的選擇兩個問題。確定位置時除保證足夠的上、下游直管段外，尤其要注意換能器盡量避開有變頻調速囂、電焊機等污染電源的場合。在安裝方式上，主要有對貼安裝方式和V方式、Z方式三種。多譜勒式超聲波流量計採用對貼式安裝方式，時差式超聲波流量計採用V方式和Z方式，通常情況下，管徑小於300mm時，採用V方式安裝， 管徑大於200mm時，採用Z方式安裝。對於即可以用V方式安裝又可以方式安裝的換能器，盡量選用Z方式。實踐表明，Z方式安裝的換能器超聲波信號強度高，測量的穩定性也好。
4.3 及時核校
對於現場安裝固定式超聲波流量計數量大、範圍廣的用戶，可以配備一台同類型的攜帶型超聲波流量計，用於核校現場儀錶的情況。一是堅持一裝一校，即對每一台新裝超聲波流量計在安裝調試時進行核校，確保選位好、安裝好、測量准；二是對在線運行的超聲波流量計發生流量突變時，要利用攜帶型超聲波流量計進行及時核校，查清流量突變的原因，弄清楚是儀錶發生故障還是流量確實發生了變化。
4.4 定期維護
與其他流量儀錶相比，超聲波流量計的維護量是比較小的。對於外貼換能器超聲波流量計，安裝以後無水壓損失，無潛在漏水，只需定期檢查換能器是否鬆動，與管道之間的粘合劑是否良好即可；插入式超聲波流量計，要定期清理探頭上沉積的雜質、水垢等有無漏水現象；如果是一體式超聲波流量計，要檢查流量計與管道之間的法蘭鏈接是否良好，並考慮現場溫度和濕度對其電子部件的影響，等待。定期維護可以確保超聲波流量計的長期穩定運行。
超聲波流量計使用中注意事項
1、瞬時流量計波動大？
A、信號強度波動大；B、本身測量流體波動大；
解決方法：調整好探頭位置，提高信號強度（保持在3%以上）保證信號強度穩 定，如本身流體波動大，則位置不好，重新選點，確保前10D后5D的工況要求。
2、外夾式流量計信號低？
管徑過大，管道結垢嚴重，或選擇安裝方式不對。
解決方法：對於管徑過大、結垢嚴重，建議採用插入式探頭，或選擇「Z」型安裝方式。
3、插入式探頭使用一段時間后信號降低？
可能探頭髮生偏移或探頭表面水垢厚。
解決方法：重新調整探頭位置，清冼探頭髮射面。
4、開機無顯示
檢查電源屬性是否與儀錶的額定值相對應，保險絲是否燒斷，如以上問題不薦在，對建議把儀器發回我司由專業技術人員檢查。
5、開機后儀錶僅有背光，無任何字元顯示
此情況一般為程序晶元失，建議把儀器發回我司進行處理。
6、儀錶在現場強幹擾下無法使用？
供電電源波動範圍較大，周圍有變頻器或強磁場干擾，接地線不正確。
解決方法：給儀錶提供穩定的供電電源，儀錶安裝遠離變頻器和強磁場干擾，有良好的接地線。
