流量计的分类与常见类型：11大类流量计及其结构特点

一、流量计的分类概述

流量计是用于测量流体流量的仪表。由于流体的物理性质、流动状态、测量条件和使用要求不同，流量计形成了多种测量原理和结构形式。

按照测量原理及仪表结构，流量计可以分为差压式流量计、容积式流量计、浮子流量计、叶轮式流量计、电磁流量计、流体振动流量计、超声流量计、质量流量计、插入式流量计、明渠流量计以及其他流量计。

这些类别之下，还可以根据节流元件、测量机构、检测方式和具体结构进一步细分。

二、差压式流量计

差压式流量计利用流体流经节流元件或其他检测结构时产生的压力差进行流量测量，是流量测量仪表中的一个重要类别。

按照结构形式，差压式流量计可以进一步分为节流式、弯管式、均速管式、楔形管式、弯管类结构以及其他差压测量结构。

1. 节流式流量计

节流式流量计通过节流元件使流体局部收缩，形成与流量有关的差压。

常见节流元件包括孔板、喷嘴和文丘里管等。

2. 其他差压式流量计

除节流式结构以外，差压式流量计还包括弯管式、均速管式及其他利用流动压差进行测量的仪表。

这类流量计的共同特点是通过检测压力差获得流量信息，但不同结构的差压形成机理和计算关系并不完全相同。

三、容积式流量计

容积式流量计又称定排量式流量计，利用测量室内具有确定容积的流体周期性通过计量机构进行流量测量。

按照计量机构的结构形式，可以分为椭圆齿轮式、刮板式、活塞式等类型。

容积式流量计与利用流速推算流量的仪表不同，其测量基础是计量机构每个工作周期所排出的流体容积。

四、浮子流量计

浮子流量计利用浮子在流体作用下的位置变化进行流量测量。

流体通过测量管时，浮子受到流体作用力和自身重力等作用，在一定流量下保持相应的平衡位置。

按照测量管材料和结构，可以分为玻璃管式浮子流量计和金属管式浮子流量计。

浮子流量计的流量刻度与浮子形状、浮子密度、被测介质密度以及标定条件有关。当实际测量介质与标定介质不同时，需要根据相应的换算关系进行修正。

五、叶轮式流量计

叶轮式流量计利用流体流动驱动叶轮旋转，通过叶轮转速或旋转频率与流量之间的关系进行测量。

常见类型包括涡轮流量计和其他采用叶轮旋转检测方式的流量计。

涡轮流量计是叶轮式流量计的重要类型。流体通过仪表时推动涡轮旋转，检测机构获取与涡轮旋转有关的信号，再根据仪表系数确定流量。

六、电磁流量计

电磁流量计利用电磁感应原理测量导电液体的流量。

导电流体通过磁场时产生与流速有关的感应电动势，仪表通过检测该信号获得流量信息。

按照励磁方式及结构形式，电磁流量计可以分为不同类型。

电磁流量计的主要测量对象是具有一定电导率的液体，其测量方式与依靠机械运动部件进行计量的流量计不同。

七、流体振动流量计

流体振动流量计利用流体在特定结构中产生的周期性振动或旋涡现象进行流量测量。

按照振动产生方式和检测结构，可以分为涡街流量计、旋进旋涡流量计及其他流体振动式流量计。

1. 涡街流量计

涡街流量计在流道中设置旋涡发生体，流体流经旋涡发生体时，在其下游形成交替脱落的旋涡。

在规定的测量条件下，旋涡脱落频率与流体流速存在对应关系，因此可以通过检测旋涡频率进行流量测量。

2. 旋进旋涡流量计

旋进旋涡流量计通过特定的流道结构使流体形成旋转流动，并利用旋涡进动频率与流量之间的关系进行测量。

涡街流量计和旋进旋涡流量计都属于利用流体周期性现象测量流量的仪表，但两者的旋涡形成方式和检测结构不同。

八、超声流量计

超声流量计利用超声波在流体中的传播特性进行流量测量。

按照测量原理，可以分为传播速度差法、多普勒法、射束偏移法等类型。

1. 传播速度差法

传播速度差法利用超声波顺流和逆流传播时产生的传播特性差异进行流量测量。

根据具体检测方式，又可以采用传播时间差、相位差等方法。

2. 多普勒法

多普勒法利用超声波被流体中的反射体反射后产生的频率变化进行流量测量。

3. 射束偏移法

射束偏移法利用流体流动对超声波传播路径产生的影响进行流量检测。

不同超声测量方法对被测介质和声学传播条件具有不同要求，因此超声流量计不能仅根据名称判断其适用介质。

九、质量流量计

质量流量计用于测量单位时间内通过测量截面的流体质量。

按照测量方式，可以分为直接质量流量计和间接质量流量计。

1. 直接质量流量计

直接质量流量计利用与质量流量有关的物理效应获得测量信号。

常见类型包括科里奥利质量流量计和热式质量流量计。

2. 间接质量流量计

间接质量流量计通过体积流量、密度或其他相关测量参数计算质量流量。

体积流量与质量流量之间的基本关系为：

q_m = ρq_v　（1）

式中，q_m为质量流量，ρ为流体密度，q_v为体积流量。

因此，间接质量流量测量需要获得与质量流量计算有关的参数。

十、插入式流量计

插入式流量计是按照检测元件的安装结构进行分类的一类流量计。

其检测元件通过管道上的安装接口插入流体内部，在管道中的一定位置进行流动参数测量。

插入式结构可以与不同测量原理结合，因此插入式流量计与前述按测量原理划分的流量计类别可能存在交叉。

插入式流量计的测量结果与检测位置、管道流速分布以及仪表结构有关。

十一、明渠流量计

明渠流量计主要用于具有自由液面的渠道或非满管流动条件下的流量测量。

按照测量结构，可以采用堰式、槽式等不同形式。

明渠流量计与封闭满管流量计的测量条件不同，其流量计算通常与水位及测量结构有关。

十二、其他流量计

除上述类别外，还有采用其他物理效应或特殊测量结构的流量计。

例如，部分仪表利用光学、电学、热学或其他物理效应获取流量相关信号。

由于测量原理和结构形式不断发展，流量计的分类并不是完全封闭的体系。一些仪表可能同时具有不同类别的结构或测量特征。

十三、流量计分类中需要注意的问题

1. 测量原理与安装结构并不是同一个分类维度

差压式、电磁式、超声式等名称主要反映测量原理，而插入式主要反映检测元件的安装结构。因此，同一台仪表可能同时属于某种测量原理类别和插入式结构类别。

2. 体积流量计与质量流量计的测量结果不同

体积流量表示单位时间内通过测量截面的流体体积，质量流量表示单位时间内通过测量截面的流体质量。两者之间可以通过流体密度建立换算关系。

3. 相同测量原理可以具有不同结构

例如差压式流量计可以采用孔板、喷嘴、文丘里管等不同结构；超声流量计可以采用不同的声学检测方法。

因此，在认识和选择流量计时，需要同时考虑测量原理、仪表结构和实际测量条件。

十四、总结

流量计按照测量原理和结构形式，可以分为差压式、容积式、浮子式、叶轮式、电磁式、流体振动式、超声式、质量式、插入式、明渠式及其他流量计等11大类。

每一大类之下，还可以按照检测元件、计量机构、测量方法和结构形式继续细分。

了解流量计的分类体系，有助于认识不同仪表的基本测量原理，并区分仪表名称、测量结构和实际测量方式之间的关系。