流量测量

流量测量是对大量流体运动的量化。可以通过多种方式测量流量。工业应用中常见的流量计类型如下：

• a)阻塞类型（压差或变面积）
• b)推理（涡轮式）
• c)电磁
• d)容积式流量计，它累积固定体积的流体，然后计算填充体积的次数以测量流量。
• e)流体动力学（涡流脱落）
• f)风速计
• g)超声波
• h)质量流量计（科里奥利力）。

除了正排量流量计之外的流量测量方法依赖于流动的流体在克服已知的收缩时产生的力来间接计算流量。可以通过测量已知区域上的流体速度来测量流量。对于非常大的流量，可使用示踪方法从染料或放射性同位素浓度的变化中推断出流量。

初级流动元件是插入流动流体中的装置，其产生可以与流动精确相关的物理特性。例如，孔板产生的压降是通过孔的体积流量的平方的函数。涡街流量计初级流量元件产生一系列压力振荡。一般来说，一次流量元件产生的物理性质比流量本身更便于测量。一次流量元件的特性以及实际安装对校准假设的保真度是流量测量精度的关键因素。

正排量计可以比作水桶和秒表。秒表在流量开始时启动，在桶达到其极限时停止。体积除以时间得出流速。对于连续测量，我们需要一个不断填充和排空桶的系统来划分流量而不让它流出管道。这些连续形成和收缩的体积位移可以采取活塞在气缸中往复运动的形式、与仪表内壁配合的齿轮齿或通过旋转椭圆齿轮或螺旋螺杆产生的渐进腔的形式。

另一种流量测量方法包括在流体路径中放置一个钝体（称为脱落杆）。当流体通过该条时，会在流动中产生称为涡流的扰动。涡流在圆柱体后面，或者从钝体的每一侧尾随。根据冯·卡门1912年对该现象的数学描述，这条涡流轨迹被称为冯·卡门涡街。这些涡流交替两侧的频率基本上与流体的流速成比例。脱落器杆的内部、顶部或下游是用于测量涡流脱落频率的传感器。这种传感器通常是压电的晶体，每次产生涡流时都会产生一个小但可测量的电压脉冲。由于这种电压脉冲的频率也与流体速度成正比，因此使用流量计的横截面积计算体积流量。

声纳流量计是非侵入式夹式设备，用于测量输送泥浆、腐蚀性流体、多相流体的管道中的流量以及不需要插入式流量计的流量。声纳流量计已广泛应用于采矿、金属加工和上游石油和天然气行业，传统技术由于其对各种流态和调节比的耐受性而具有一定的局限性。

声纳流量计能够非侵入式地测量管道内的液体或气体的速度，然后通过使用管道的横截面积以及管线压力和温度将该速度测量值转化为流量。这种流量测量背后的原理是使用水下声学。

在水下声学中，为了定位水下物体，声纳使用两个已知值：

• 声音通过阵列的传播速度（即声音通过海水的速度）
• 传感器阵列中传感器之间的间距

然后计算未知数：

• 对象的位置（或角度）。

同样，声纳流量测量使用与水下声学相同的技术和算法，但将它们应用于油气井和流线的流量测量。

为了测量流速，声纳流量计使用两个已知值：

• 物体的位置（或角度），即0度，因为流动沿管道移动，与传感器阵列对齐
• 传感器阵列中传感器之间的间距

然后计算未知数：

• 通过阵列的传播速度（即管道中介质的流速）。