面对种类繁多(duō)的天然气流量计及燃气表，如何為(wèi)不同的用(yòng)户选择一种合适的流量计可(kě)真是一个难题。那么跟着多(duō)美时小(xiǎo)编一起看看各类燃气表及流量计的工作原理(lǐ)及特点吧!

　　1.热式气體(tǐ)质量燃气表/流量计

　　工作原理(lǐ)

　　热式气體(tǐ)质量流量计是利用(yòng)热扩散原理(lǐ)测量气體(tǐ)流量的仪表。传感器由两个基准级热電(diàn)阻(RTD)组成。一个是速度传感器RH，一个是测量气體(tǐ)温度变化的温度传感器RMG。当这两个RTD置于被测气體(tǐ)中时，其中传感器RH被加热，另一个传感器RMG用(yòng)于感应被测气體(tǐ)温度。随着气體(tǐ)流速的增加，气流带走更多(duō)热量，传感器RH的温度下降。

　　根据热效应的金氏定律，加热功率P、温度差△T(TRH-TRMG)与质量流量Q有(yǒu)确定的数學(xué)关系式：

　　P/△T=K1+K2·f(Q)K3

　　K1、K2、K3是与气體(tǐ)物(wù)理(lǐ)性质有(yǒu)关的常数。

　　特点

　　热式气體(tǐ)质量燃气表独特的温度差测量方式，區(qū)别于其它气體(tǐ)流量计，不需要进行压力和温度修正，可(kě)以直接测量气體(tǐ)的质量流量，是真正的直接式质量流量计。

　　2.涡轮气體(tǐ)流量计

　　工作原理(lǐ)

　　当气流进入流量计时，首先经过特殊结构的前导流體(tǐ)并加速，在流體(tǐ)的作用(yòng)下，由于涡轮叶片与流體(tǐ)流向成一定角度，此时涡轮产生转动力矩，在涡轮克服阻力力矩和摩擦力矩后开始转动，当诸力矩达到平衡时，转速恒定，涡轮转动速度与流量成線(xiàn)性关系。

　　叶轮的转速经一副齿轮减速，同时由一个密封的磁性耦合件将转动传到仪表外部的机械式计数器。利用(yòng)電(diàn)磁感应原理(lǐ)，通过旋转的涡轮叶片顶端导磁體(tǐ)周期性地改变磁阻，从而在線(xiàn)圈两端感应出与流體(tǐ)體(tǐ)积流量成正比的脉冲信号，测出脉冲信号的频率便得到流量的大小(xiǎo)。涡轮流量计与流量计算机(或积算仪)配套使用(yòng)，流量计算机有(yǒu)脉冲、温度、压力检测通道，并配有(yǒu)各种通讯接口。

　　涡轮流量计结构：由表體(tǐ)、导向體(tǐ)(导流器)、叶轮、轴、轴承及信号检测器等组成。

　　安装要求

　　①安装涡轮流量计前，输气管線(xiàn)应该是清洁的，没有(yǒu)水、脏污和焊渣这些能(néng)够对涡轮叶片和机械部分(fēn)造成损坏的杂质，被测介质不洁净时，要加过滤器。

　　②涡轮流量计对管道内流速分(fēn)布畸变及旋转流较敏感，因此要根据上游阻力件类型配备必要長(cháng)度的直管段，一般其上游应具有(yǒu)最短10D的直管段長(cháng)度，其下游应具有(yǒu)最短5D的直管段長(cháng)度(D為(wèi)流量计公称直径)，如果在流量计的上游存在着旋风分(fēn)离器、空间接头、调压阀等复杂阻流件，则应在流量计上游5D的位置安装整流器。

　　③流量计应水平安装，避免垂直安装，如果管道里有(yǒu)水或者气體(tǐ)很(hěn)潮湿，流量计管道应该是倾斜的，使得液體(tǐ)能(néng)够从流量计中流出，如果流量计垂直安装，流體(tǐ)的流向应该是向下的。

　　④保证流體(tǐ)的流动方向与仪表外壳的箭头方向一致，不得装反。

　　⑤被测介质对涡轮不能(néng)有(yǒu)腐蚀，特别是轴承处，否则应采取措施。

　　使用(yòng)特点

　　涡轮流量计的优点是精度高、重复性好、范围度广、结构紧凑、无零点漂移、抗干扰能(néng)力强等，缺点是不能(néng)長(cháng)期保持校准特性及流體(tǐ)物(wù)性对流量特性有(yǒu)较大影响。

　　6.气體(tǐ)罗茨流量计

　　工作原理(lǐ)

　　气體(tǐ)罗茨流量计属于容积式流量计，由两个8字形转子和一个紧固的流量检测室组成，随着气體(tǐ)的通过，仪表入口和出口间产生的差压作用(yòng)在由高精密同步轮联结在一起的一对腰轮上，从而驱动腰轮轮流旋转。在这期间，腰轮与壳體(tǐ)内壁形成的计量腔周期地充气和排气，腰轮的转数与通过仪表的气體(tǐ)體(tǐ)积量成正比。腰轮的旋转经由多(duō)级齿轮系减速，然后经磁性耦合传送到计数器，累计流过的气體(tǐ)总量。

　　特点

　　①仪表精度高，量程范围度宽(30：1～100：1)。

　　②仪表不受管道内流场畸变的影响，无需配置長(cháng)的直管段。特别适合在撬装装置中安装。

　　③罗茨流量计要靠流體(tǐ)能(néng)量推动测量元件，因此带来相对高的压力损失，低压下压力损失為(wèi)200～500Kpa。

　　④对介质赃污较敏感，上游需要安装过滤器。

　　4.涡街(jiē)流量计

　　工作原理(lǐ)：涡街(jiē)流量计是应用(yòng)卡门涡街(jiē)原理(lǐ)和现代電(diàn)子技术设计而制造的一种流量计，旋涡的发生频率与流體(tǐ)的速度成正比。流體(tǐ)旋涡对三角柱产生交替变化的压力，由压電(diàn)信号传感器检测成電(diàn)信号经前置放大器进行放大，变成标准電(diàn)信号输出。

　　优点

　　几乎可(kě)用(yòng)于一切可(kě)形成旋涡列的场合，不仅可(kě)用(yòng)于封闭的管道，还可(kě)用(yòng)于开放的沟槽。与涡轮流量计相比，涡街(jiē)流量计没有(yǒu)可(kě)动的机械部件，维护工作量小(xiǎo)，仪表常数稳定;与孔板式流量计相比，涡街(jiē)流量计测量范围大，压力损失小(xiǎo)，准确度高，安装与维护简单。

　　缺点

　　①涡街(jiē)流量计的测量范围较大，一般10：1，但测量下限受许多(duō)因素限制。Re>10000是涡街(jiē)流量计工作的最基本条件，除此以外，它还受旋涡能(néng)量的限制，介质流速较低，则旋涡的强度、旋转速度也低，难以引起传感元件产生响应信号，旋涡频率f也小(xiǎo)，还会使信号处理(lǐ)发生困难。测量上限则受传感器的频率响应(如磁敏式一般不超过400Hz)和電(diàn)路的频率限制，因此设计时一定要对流速范围进行计算、核算，根据流體(tǐ)的流速进行选择。使用(yòng)现场环境条件复杂，选型时除注意环境温度、湿度、气氛等条件外，还要考虑電(diàn)磁干扰。在强干扰如高压输電(diàn)電(diàn)站、大型整流所等场合，磁敏式、压電(diàn)应力式等仪表不能(néng)正常工作或不能(néng)准确测量。

　　②振动也是该类仪表的一大劲敌。因此在使用(yòng)时注意避免机械振动，尤其是管道的横向振动(垂直于管道轴線(xiàn)又(yòu)垂直旋涡发生體(tǐ)轴線(xiàn)的振动)，这种影响在流量计结构设计上是无法抑制和消除的。由于涡街(jiē)信号对流场影响同样敏感，故直管段長(cháng)度不能(néng)保证稳定涡街(jiē)所必要的流动条件时，是不宜直接选用(yòng)的(要加装整流器)。即使是抗振性较强的電(diàn)容式、超声波式，保证流體(tǐ)為(wèi)充分(fēn)发展的单向流，也是不可(kě)忽略的。

　　③介质温度对涡街(jiē)流量计的使用(yòng)性能(néng)也有(yǒu)很(hěn)大的影响。如压電(diàn)应力式涡街(jiē)流量计不能(néng)長(cháng)期使用(yòng)在300℃状态下，因其绝缘阻抗会由常温下的10MΩ～100MΩ急降至1MΩ～10KΩ，输出信号也变小(xiǎo)，导致测量特性恶化，对此宜选用(yòng)磁敏式或電(diàn)容式结构。在测量系统中，传感器与转换器宜采用(yòng)分(fēn)离安装方式，以免長(cháng)期高温影响仪表可(kě)靠性和使用(yòng)寿命。

　　5.超声波燃气表/气體(tǐ)流量计

　　工作原理(lǐ)

　　超声波流量计利用(yòng)超声波测量流量有(yǒu)许多(duō)种方法，其中典型的方法有(yǒu)时差法、声循环法、多(duō)普勒法。市面常见的时差法超声波流量计的工作原理(lǐ)為(wèi)，超声波在流體(tǐ)中的传播速度受到流體(tǐ)流速的影响，在流體(tǐ)顺流方向和逆流方向是不一样的，其传播时间差和流體(tǐ)的流速成正比。只要测出超声波在这两个方向上传播的时间差，便可(kě)知流體(tǐ)的流速，再乘以管道截面积便可(kě)得流體(tǐ)的流量。

　　结构

　　超声波流量计主要由换能(néng)器和控制器(变送器)两部分(fēn)构成。换能(néng)器有(yǒu)两种，一种是发射换能(néng)器，另一种是接收换能(néng)器。发射换能(néng)器将電(diàn)能(néng)转换為(wèi)超声波能(néng)量，并将其发射到被测流體(tǐ)中，接收换能(néng)器接收到超声波信号，通过传输線(xiàn)送到控制器(变送器)。控制器(变送器)的作用(yòng)是将接收到的超声波信号经電(diàn)子線(xiàn)路放大并转换為(wèi)与被测流體(tǐ)體(tǐ)积流量成正比的電(diàn)信号，进行显示和累计计算，还可(kě)将信号进行遠(yuǎn)传进入DCS等控制系统。

　　安装要求

　　①测量点应尽量选择距离上游10倍直径、下游5倍直径以内均匀直管段，以确保流體(tǐ)所需的流速分(fēn)布;

　　②流量计尽可(kě)能(néng)水平或垂直安装，管内必须充满流體(tǐ)，当换能(néng)器安装在倾斜管道上时，不要装在上部和底部，以免管道内的气體(tǐ)或杂质进入测量声道，应尽可(kě)能(néng)使换能(néng)器处于和水平面成45度角的范围内;

　　③对于外夹式超声波流量计，测量点管道内壁不能(néng)有(yǒu)过厚结垢层，尽量选择无结垢的管段且应具有(yǒu)良好的导声性能(néng);

　　使用(yòng)特点

　　①稳定性好、维修率低，不存在可(kě)动部件;

　　②超声流量计属于无阻碍流量计，无压力损失量，不会对流动形成阻碍;

　　③安装方便、简单，适用(yòng)不同管径，尤其在测量大口径流量方面具有(yǒu)十分(fēn)突出的优势。

　　6.膜式燃气表

　　工作原理(lǐ)

　　膜式燃气表也属于容积式计量机构。

　　在燃气表进出口的压差作用(yòng)下，气體(tǐ)通过滑阀和分(fēn)配室，使两个计量室的隔膜形成交替进排气的往复运动;各自往复进排气一次巡回體(tǐ)积為(wèi)一额定值即一回转體(tǐ)积量;与此同时连接于隔膜主轴上的传动转换机构，将隔膜一回转的次数连续输入到计数机构，进行流量累计，从而显示出气體(tǐ)流出的总量。

　　结构

　　膜式燃气表是由多(duō)个结构元件构成的，如外壳、机芯、指示装置和计量显示器。在计量元件中，机芯是整个膜式燃气表的核心，以机械连动装置為(wèi)传动结构的机芯可(kě)以将膜式燃气表分(fēn)為(wèi)内外两个部分(fēn)。联动装置和气门分(fēn)配装置是控制样本燃气进入分(fēn)配阀门的核心装置，如果燃气管道内的燃气入口和出口受环境压力而改变流动方向，则气门分(fēn)配装置会控制计量室的前后输出管道，促使燃气强行排入膜式燃气表的计量检测装置中。由此可(kě)见，膜式燃气表的联动机构与计量检测装置在统一计量环境的促进作用(yòng)下，其应用(yòng)性能(néng)也会发生相应的改变。

　　使用(yòng)特点

　　膜式流量计的优点是精度高，量程比可(kě)达160:1，主要应用(yòng)于民(mín)用(yòng)及工商(shāng)业燃气的计量及贸易结算，工作压力在1-30kPa，安装管道条件对计量精度没有(yǒu)影响。

　　缺点是结构复杂、體(tǐ)积庞大、不适合用(yòng)于高、低温场所。

　　结语

　　气體(tǐ)流量仪表本身受到众多(duō)因素，如：管道、口径大小(xiǎo)、形状(圆形、矩形)、边界条件、介质的物(wù)性(温度、压力、密度、粘度、脏污性、腐蚀性等)、流體(tǐ)的流动状态(紊流状态、速度分(fēn)布等)以及安装条件与水平的影响。面对國(guó)内外十几类、上百个品种的流量仪表(先后发展起来的容积式、差压式、涡轮式、面积式、電(diàn)磁式、超声波式和热式流量计等类型)，如何根据流量、流态、安装要求与环境条件、经济性等因素合理(lǐ)选型，是应用(yòng)好燃气流量仪表的前提和基础。除了仪表自身质量要得到保证，工艺数据的提供和仪表的安装、使用(yòng)、维护是否合理(lǐ)也相当重要。