超聲波流量計(jì)與電磁、渦輪流量計(jì)的性能比較
一、電磁流量計(jì)的基本原理
EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如圖1所示，導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)，與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的方向按“弗來明右手規(guī)則”。
EMF由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。傳感器典型結(jié)構(gòu)示意如圖2，測(cè)量管上下裝有激磁線圈，通激磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過測(cè)量管，一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢(shì)，送到轉(zhuǎn)換器。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。
二、電磁流量計(jì)性能特點(diǎn)
1. EMF的測(cè)量通道是一段無阻流檢測(cè)件的光滑直管，因不易阻塞適用于測(cè)量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。
2.EMF不產(chǎn)生因檢測(cè)流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長(zhǎng)度管道的沿程阻力，節(jié)能效果顯著，對(duì)于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。
3.EMF所測(cè)得的體積流量，實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響。
4.與其他大部分流量?jī)x表相比，前置直管段要求較低。
5.EMF測(cè)量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿度值液體流速可在0.5～10m/s內(nèi)選定。有些型號(hào)儀表可在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小流量（例如設(shè)有4位數(shù)電位器設(shè)定儀表常數(shù)）不必取下作離線實(shí)流標(biāo)定。
6.EMF的口徑范圍比其他品種流量?jī)x表寬，從幾毫米到3m。可測(cè)正反雙向流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量，只要脈動(dòng)頻率低于激磁頻率很多。儀表輸出本質(zhì)上是線性的。
7.易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應(yīng)用于腐蝕性流體。
◆渦輪流量計(jì)
一、渦輪流量計(jì)的基本原理
圖1所示為TUF傳感器結(jié)構(gòu)圖，由圖可見，當(dāng)被測(cè)流體流過傳感器時(shí)，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測(cè)線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢(shì)，即電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。
二、渦輪流量計(jì)的性能優(yōu)缺點(diǎn)
●優(yōu)點(diǎn)
1．高精確度，對(duì)于液體一般為±0.25％R－±0.5％R，高精度型可達(dá)±0.15％R；而介質(zhì)為氣體，一般為±1％R－±1.5％R，特殊專用型為±0.5％R－±1％R。在所有流量計(jì)中，它屬于最精確的。
2．重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05％-0.2％，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì)。
3．輸出脈沖頻率信號(hào)，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)。
4．可獲得很高的頻率信號(hào)（3-4kHz），信號(hào)分辨力強(qiáng)。
5．范圍度寬，中大口徑可達(dá)40：1-10：1，小口徑為6：1或5：1。
6．結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大。
7．適用高壓測(cè)量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表。
8．可制成插入型，適用于大口徑測(cè)量，壓力損失小，價(jià)格低，可不斷流取出，安裝維護(hù)方便。
●缺點(diǎn)
1．難以長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性，需要定期校驗(yàn)。
2．一般液體TUF不適用于較高粘度介質(zhì)。
3．流體物性（密度、粘度）對(duì)儀表特性有較大影響。
4．流量計(jì)受來流流速分布畸變和旋轉(zhuǎn)流的影響較大，傳感器上下游側(cè)需設(shè)置較長(zhǎng)的直管段。
5．不適于脈動(dòng)流和混相流的測(cè)量。
6．對(duì)被測(cè)介質(zhì)的清潔度要求較高。
◆超聲波流量計(jì)
超聲波流量計(jì)的基本原理及特點(diǎn)
超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測(cè)出流體的流速，從而換算成流量。根據(jù)檢測(cè)的方式，可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類型的超聲波流量計(jì)。起聲波流量計(jì)是近十幾年來隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開始應(yīng)用的一種
非接觸式儀表，適于測(cè)量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它與水位計(jì)聯(lián)動(dòng)可進(jìn)行敞開水流的流量測(cè)量。使用超聲波流量比不用在流體中安裝測(cè)量元件故不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運(yùn)行因而是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。
眾所周知，目前的工業(yè)流量測(cè)量普遍存在著大管徑、大流量測(cè)量困難的問題，這是因?yàn)橐话懔髁坑?jì)隨著測(cè)量管徑的增大會(huì)帶來制造和運(yùn)輸上的困難，造價(jià)提高、能損加大、安裝不僅這些缺點(diǎn)，超聲波流量計(jì)均可避免。因?yàn)楦黝惓暡髁坑?jì)均可管外安裝、非接觸測(cè)流，儀表造價(jià)基本上與被測(cè)管道口徑大小無關(guān)，而其它類型的流量計(jì)隨著口徑增加，造價(jià)大幅度增加，故口徑越大超聲波流量計(jì)比相同功能其它類型流量計(jì)的功能價(jià)格比越優(yōu)越。被認(rèn)為是較好的大管徑流量測(cè)量?jī)x表，多普勒法超聲波流量計(jì)可測(cè)雙相介質(zhì)的流量，故可用于下水道及排污水等臟污流的測(cè)量。在發(fā)電廠中，用便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量水輪機(jī)進(jìn)水量、汽輪機(jī)循環(huán)水量等大管徑流量，比過去的皮脫管流速計(jì)方便得多
另外，超聲測(cè)量?jī)x表的流量測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響，又可制成非接觸及便攜式測(cè)量?jī)x表，故可解決其它類型儀表所難以測(cè)量的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測(cè)量問題。另外，鑒于非接觸測(cè)量特點(diǎn)，再配以合理的電子線路，一臺(tái)儀表可適應(yīng)多種管徑測(cè)量和多種流量范圍測(cè)量。超聲波流量計(jì)的適應(yīng)能力也是其它儀表不可比擬的。超聲波流量計(jì)具有上述一些優(yōu)點(diǎn)因此它越來越受到重視并且向產(chǎn)品系列化、通用化發(fā)展，現(xiàn)已制成不同聲道的標(biāo)準(zhǔn)型、高溫型、防爆型、濕式型儀表以適應(yīng)不同介質(zhì)，不同場(chǎng)合和不同管道條件的流量測(cè)量。
流量計(jì)
| 超聲波流量計(jì)
| 電磁流量計(jì)
| 渦輪（葉輪）流量計(jì)
| 安裝方式
| 管外安裝和插入式安裝，可在線安裝/拆卸
| 法蘭夾持式管道安裝
| 法蘭夾持式管道安裝
| 測(cè)量范圍
| 測(cè)量范圍寬，可測(cè)量低流速包括零流速
| 對(duì)于流速低于0.15m/s的流體不能測(cè)量
| 不能測(cè)量零流速和低流速
| 測(cè)量精度
| 1.0％讀數(shù)
| 0.5％、1.0％讀數(shù)
| 液體0.25％、0.5％
| 壓力損失
| 無壓損
| 無壓損
| 存在可動(dòng)部件，壓力損失較大
| 流體物性影響
| 不受流體物性影響
| 不受流體物性影響
| 流體物性對(duì)儀表特性有較大影響
| 穩(wěn)定性
| 長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定，精度可靠
| 穩(wěn)定性較好
| 難以長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性
| 安裝成本
| 安裝成本低，成本與管道口徑大小無關(guān)
| 安裝成本較高，且管道口徑越大成本越高
| 安裝成本較高，且管道口徑越大成本越高
| 維護(hù)方式
| 簡(jiǎn)單方便可在線拆卸，不需要工藝停車，不影響生產(chǎn)
| 拆卸麻煩，必須要求工藝停車
| 拆卸麻煩，必須要求工藝停車
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檢 定
| 檢定費(fèi)用低，1.0％精度按國家計(jì)量檢定規(guī)程每3年檢定一次
| 拆卸送檢麻煩，如果是0.5％精度按國家計(jì)量檢定規(guī)程每半年需檢定一次
| 1.0％精度的按國家計(jì)量檢定規(guī)程每?jī)赡隀z定一次，從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果來看，需每半年或三個(gè)月檢定一次
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