1.压差式流量计

压差式流量计是根据流体在管路中流动时由于流速不同而产生静压差的原理来测量流量的，压差式流量计由节流装置、压差计和引压管等组成，如图5-29（a）所示。

流体在管道中流动时具有动能和位能（势能），并在一定的条件下，可以互相转换，但能量总和（机械能）是不变的。如图5-29（b）所示，设流体在平直管道4中流动，由于管道中充满了流体，所以流动是稳定的，即在同一时间通过管道各截面的流量相等。流体遇到节流装置时，流束缩小会引起流速的增大，流速的增大又会引起流体动能增大。根据能量守恒定律，动能增加必然引起位能下降，静压力也跟着下降，因此节流装置前、后出现静压差。通过测量此静压力差，便可求出流速和流量。

图5-29　压差式流量计

1—节流装置；2—压差计；3—引压管；4—管道

设流体在节流装置前的流速为1υ，静压力为1p，密度为ρ。流体流经节流装置时流速为2υ，静压力为p2，如忽略流体在管路中的能量损耗，根据能量守恒定律可得到

由于管道内径D远大于节流装置孔径d，所以2υ≥1υ，当D≥10 d时，可忽略1υ，令2υ=υ，于是得到

又因为流量Q=Sυ（S为节流孔处截面面积），或者，代入式（5-22），经整理得到

式（5-23）表明流量Q与成正比。测出静压力差pΔ，即可计算出流量。

这种流量计结构简单，价格便宜，可用来测量矿浆等各种液体的流量。但这种流量计不宜用在温度、压力经常变化的地方，因为温度和压力变化要引起流体密度的变化，使测量误差增大。

2.涡轮流量计

涡轮流量计是一种速度式仪表，它的结构如图5-30所示。涡轮1的叶片由高导磁材料做成，并将其装在导管中心线上摩擦力很小的轴承2中。当流体轴向流过涡轮时推动叶片使涡轮转动，其转速近似正比于流量Q。

在非导磁壳体5的上方装有由感应线圈4和永久磁钢3组成的磁电装置，涡轮转动时，叶片在经过磁钢下部时可改变磁路磁阻，通过线圈的磁通量就会发生变化而感应出一个电脉冲信号，如果每秒有几个叶片经过磁钢下部，则每秒就会产生几个电脉冲信号。涡轮旋转越快，每秒产生电脉冲信号就越多，即脉冲信号频率越高。由于涡轮的转数和流量成正比，所以脉冲信号频率f也与流量Q成正比。记录此脉冲信号数量，可间接反映流量值。

导流器6的作用是使流体进入涡轮前先导直，保证流体轴向推动涡轮，以免流体自旋而影响测量精度。

涡轮流量计的优点是精度高、量程宽、灵敏且信号能远传。但因转速高，轴承寿命短（2 500～5 000 h），所以涡轮流量计只适用于测量轻油类流量，如煤油、汽油、柴油以及黏度不大的油类。

3.转子流量计

转子流量计又叫作浮子流量计，它的结构如图5-31所示。转子流量计必须安装在垂直管路中，被测流体从下口进入，从上口流出。浮子有各种不同的形状，以适应不同的测量对象。玻璃管略有锥度，直径随高度略有增加。

浮子与玻璃管之间形成一个环形过流断面。当流体由下向上流动通过环形过流断面时，会在浮子的上、下产生压差。浮子在压差作用下产生上升力。流速越高，压差越大，浮子得到的上升力也越大。

浮子在被测流体中存在重量（即浮子重量减去浮力），当上升力大于质量时，浮子上升；随着浮子的上升，它与管壁之间的环形过流断面不断增大，其流速也逐渐下降，浮子受到的上升力也随之减小，当上升力与浮子在被测流体中的质量平衡时，浮子就稳定在这个高度上。

显然，流量越大，浮子达到平衡时的位置也就越高，这时流体流量Q与浮子平衡时对应的最大截面的高度h呈线性关系，即

图5-30　涡轮流量计的结构

1—涡轮；2—轴承；3—永久磁钢；4—感应线圈；5—壳体；6—导流器

式中，K——正比系数；

　　　Ka——流量系数；

　　　h——最大截面的高度。

由浮子平衡时对应的高度h处的刻度值就可得到流量，还可以将浮子的高度经过变换器转换成电量后进行显示、传送以及自动记录。

转子流量计只适合测量不含固体颗粒的液体或不含杂质的气体，否则易堵塞环形过流断面，导致测量误差增大。(www.daowen.com)

4.电磁流量计

电磁流量计适合测量各种导电流体或含固体颗粒的矿浆以及悬浮液的流量。选煤厂的工业用水具有良好的导电性能，所以可用电磁流量计来测盘其流量。尤其对于煤浆、煤泥水、矿浆等流量的测量，电磁流量计是一种有效的工具。

电磁流量计主要由电磁式流量变送器和电磁式流量转换器两部分组成，用来测量各种导电的液体或含固体颗粒的矿浆以及悬浮液的流量。在选煤厂生产过程中，电磁流量计主要用来测量浮选入料、滤液流量及水的流量。

1）电磁式流量变送器

电磁式流量变送器主要是将管路中流过的流体的流量转换为对应的电势信号，再经转换器输出与流量成正比的统一标准电流信号以及0～10 kHz的频率信号，如与电动单元组合仪表及计算机配套使用，可对流量进行调节、记录、计算等，实现整个系统的自动控制。

电磁流量变送器原理示意如图5-32所示，主要由流体导管、磁极（或励磁绕组）和安装在导管两侧的电极组成。导管内的液体流过导管时切割磁力线，液体中产生感应电动势，并由装在导管壁上的一对电极输出（电极安装在导管两侧，左、右各一个，直接与被测液体接触）。

2）电磁式流量转换器

电磁式流量转换器的工作原理示意如图5-33所示。

将由转换器给出的50/8 Hz、脉宽为60 ms、间歇为20 ms的矩形波恒流信号加到传感器励磁线圈上。

图5-31　转子流量计的结构

1—略有锥度的玻璃管；2—浮子；3—下连接法兰；4—上连接法兰

图5-32　电磁流量变送器原理示意

1—磁极；2—电极；3—流体导管

图5-33　电磁式流量转换器工作原理示意

电磁式流量变送器电极感应出的流量信号，由场效应对管组成的前置级传输到由运算放大器组成的放大电路，在放大K倍后，经过取样保持电路将矩形波转换为直流电压，直流电压经过量程设定放大成为0～4 V的直流信号，0～4 V的直流信号经过V/I单元板转换成为4～20 mA的电流输出，此4～20 mA电流是与转换器隔离的，输出可以对地。0～4 V的信号经过V/f转换后，可拖动计数器进行流量累计。

为了避免磁力线被测量导管短路，并使测量导管在较强的交变磁场中降低涡流损耗，测量导管不允许采用金属导磁材料制造（金属导管在交变磁场中会产生涡流损耗，并使感应电势短路），一般都用非导磁材料的不锈钢或玻璃钢等材料制造。导管内壁与电极之间要绝缘，导管内壁要加绝缘衬里，以便防腐并使导管内壁光滑，同时防止感应电势被短路。一般衬里材料可酌情采用搪瓷、橡胶和环氧树脂等绝缘材料。检测部分的磁场可以用直流磁场，也可以用交变磁场。直流磁场一般用永久磁铁实现，结构比较简单。但由于直流磁场会在两电极间产生直流电势，引起被测液体的电解，破坏原来的测量条件，所以电磁流量计多采用交变磁场。

5.超声波流量计

1）LCD-3型超声波流量计

LCD-3型超声波流量计是高性能多普勒超声波流量计，主要用于大多数工业环境中的浆体、污水、重油以及清水的测量，可适应几乎所有硬质材料制造的闭合管道，可测管径为25～3 000 mm。所测流体流速越高，压力越小，要求可测流体的干净程度越高，同时对探头安装选点要求也越高。一般要求测量点前、后应有相当于导管直径3～5倍的直管，固体含量大的液体，其前、后直管段大于6D，测点最好远离变径管。该仪表采用非接触式测量方式，探头贴于管壁外侧，不与流体接触，从根本上解决了接触式仪表的磨损、缠绕与腐蚀等问题，已广泛应用于选煤、发电、石油等行业。

该流量计由一对传感器、多普勒频率生成电路及计算机电路组成。传感器紧贴于管路外壁，向流体连续发送超声波，遇到流体中的气泡、颗粒、悬浮物等介质而发生反射，被接收探头接收，而这种信号和发射信号间的频差与流速成正比，经过对信号的复杂处理与频谱分析，即可得出流体的平均流速。

LCD-3型超声波流量计采用先进的16位单片机技术，具有人机对话功能，实现了对信号的自动调节和自动跟踪，由于采用了频谱分析技术，所以拓宽了所测流体的范围。其工作原理示意如图5-34所示。

图5-34　LCD-3型超声波流量计的工作原理示意

2）LCZ-80型微电脑超声波流量计

LCZ-80型微电脑超声波流量计是利用超声波传播原理测量圆管内液体流量的仪表。探头（检测元件）贴装在管壁外侧，不与流体直接接触，所以对管路系统无任何影响，且使用十分方便。该仪表可用于测量工业用水、污水以及其他均质流体。测量管道可以采用钢、铸铁、铝及其他预先规定的材料，测量管径为75～2 200 mm，流速为0～6 m/s。

LCZ-80型微电脑超声波流量计采用了先进的锁相环（PLL）技术，配以专用微机系统参与控制、计算、显示、打印及数据处理，具有人机对话、信号自动跟踪、灵敏度自动调节、雷诺数和温度自动补偿、模拟量远传等功能。该仪表的工作原理示意如图5-35所示。

图5-35　LCZ-80型微电脑超声波流量计的工作原理示意

整个电路可分为探头激励发射电路，信号接收放大电路，信号自动跟踪、检测、整形电路，PLL锁相环、N分频及其保护电路，计数器电路，专用计算机电路等几部分。