水電站生態(tài)流量的泄放涉及測(cè)流裝置（流量計(jì)）。水流量計(jì)根據(jù)工作原理有很多種，選型時(shí)需要根據(jù)實(shí)際工況來(lái)選擇隨適合的流量計(jì)。本文匯總了部分水流量計(jì)的工作原理。

1 電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)測(cè)量原理是基于法拉*電磁感應(yīng)規(guī)律。流量計(jì)的測(cè)量管是一內(nèi)襯絕緣材料的非導(dǎo)磁合金短管。兩只電*沿管徑方向穿通管壁固定在測(cè)量管上。其電*頭于襯里內(nèi)表面基本齊平。勵(lì)磁線圈由雙向方波脈沖勵(lì)磁時(shí)，將在與測(cè)量管軸線垂直的方向上產(chǎn)生一磁通量密度為 B 的工作磁場(chǎng)。此時(shí)，如果具有一定電導(dǎo)率的流體流經(jīng)測(cè)量管，將切割磁力線感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì) E。電動(dòng)勢(shì) E 正比于磁通量密度 B，測(cè)量管內(nèi)徑 d 與平均流速 V的乘積、電動(dòng)勢(shì) E（流量信號(hào)）由電*檢出并通過(guò)電纜送至轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將流量信號(hào)放大處理后，可顯示流體流量，并能輸出脈沖，模擬電流信號(hào)，用于流量的測(cè)量和控制。

式中：

E---------為電*間的信號(hào)電壓（v）

B---------磁通密度（T）

d---------測(cè)量管內(nèi)徑(m)

V--------平均流速（m/s）

K---------常數(shù)

由于 K 為常數(shù)，勵(lì)磁電流是恒流的，故 B 也是常數(shù)，則由（1-1）式可知，體積流量 Q 與信號(hào)電壓 E 成正比，即流速感應(yīng)的信號(hào)電壓 E 與體積流量 Q 成線性關(guān)系。因此，只要測(cè)量出 E 就可確定流量 Q，這就是電磁流量計(jì)的基本工作原理。

由(1-1）式可知，被測(cè)流體介質(zhì)的溫度、密度、壓力、導(dǎo)電率、液固兩相流體介質(zhì)的液固成分比等參數(shù)不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。至于流動(dòng)狀態(tài)只要符合軸對(duì)稱流動(dòng)（如層流或紊流）就不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的。因此說(shuō)電磁流量計(jì)是一種真正的體積流量計(jì)。

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表。

電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問(wèn)題，如臟污流、腐蝕流的測(cè)量。

2 渦輪流量計(jì)

流體通過(guò)傳感器殼體時(shí)，由于葉輪的葉片與流向有一定的角度，流體的沖力使葉片具有轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，克服摩擦力矩和流體阻力之后葉片旋轉(zhuǎn)，在力矩平衡后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與流速成正比，由于葉片有導(dǎo)磁性，它處于信號(hào)檢測(cè)器（由永久磁鋼和線圈組成）的磁場(chǎng)中，旋轉(zhuǎn)的葉片切割磁力線，周期性的改變著線圈的磁通量，從而使線圈兩端感應(yīng)出電脈沖信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器的放大整形，形成有一定幅度的連續(xù)的矩形脈沖波，可傳至顯示儀表，顯示出流體的瞬時(shí)流量或累積流量。

在一定的流量范圍內(nèi)，脈沖頻率 f 與流經(jīng)傳感器的流體的瞬時(shí)流量 Q 成正比，流量方程為： 

式中 qv —— 流體的瞬時(shí)流量（工作狀態(tài)下）m3/h ；

f —— 脈沖頻率，Hz； 

K —— 傳感器的儀表系數(shù) m-3 ，由校驗(yàn)單給出。 

每臺(tái)傳感器的儀表系數(shù)由我公司填寫(xiě)在檢定**中，K 值設(shè)入配套的顯示儀表中，便可顯示出瞬時(shí)流量和累積總量。

渦輪流量計(jì)，是速度式流量計(jì)中的主要種類(lèi)，它采用多葉片的轉(zhuǎn)子（渦輪）感受流體平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。

渦輪流量計(jì)、容積式流量計(jì)和科里奧利質(zhì)量流量計(jì)被稱為流量計(jì)中三類(lèi)重復(fù)性、精度*佳的產(chǎn)品。

3 渦街流量計(jì)

在流體中設(shè)置非流線型旋渦發(fā)生體（阻流體），則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖(一)所示。

旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為 f，被測(cè)介質(zhì)來(lái)流的平均速度為 V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為 d，表體通徑為 D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式:

f=StV/d   公式(1)

式中：

f－發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門(mén)旋渦頻率

St－斯特羅哈爾數(shù)（無(wú)量綱數(shù)）

V－流體的平均流速

d－旋渦發(fā)生體的寬度

由此可見(jiàn)，通過(guò)測(cè)量卡門(mén)渦街分離頻率便可算出瞬時(shí)流量。其中,斯特羅哈爾數(shù)（St）是無(wú)因次未知數(shù)，圖（二）表示斯特羅哈爾數(shù)（St）與雷諾數(shù)（Re）的關(guān)系。

在曲線表中 St＝0.17 的平直部分，漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為渦街流量傳感器測(cè)量范圍度。只要檢測(cè)出頻率 f 就可以求得管內(nèi)流體的流速，由流速 V 求出體積流量。所測(cè)得的脈沖數(shù)與體積量之比，稱為儀表常數(shù)（K），見(jiàn)式（2）

K＝N/Q（1/m3）   公式（2）

式中：K＝儀表常數(shù)（1/m3）。

N＝脈沖個(gè)數(shù)

Q＝體積流量（m3）

渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦的儀表。渦街流量計(jì)按頻率檢出方式可分為：應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等。

4 超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束（或超聲脈沖）的作用以測(cè)量流量的儀表。根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法（直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法）、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。

超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無(wú)阻礙流量計(jì)，是適于解決流量測(cè)量困難問(wèn)題的一類(lèi)流量計(jì)，特別在大口徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)。

5 金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)

金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)由兩個(gè)部件組成，一是從下向上逐漸擴(kuò)大的錐形管；二是置于錐形管中且可以沿管的中心線上下自由移動(dòng)的轉(zhuǎn)子。當(dāng)測(cè)量流體的流量時(shí)，被測(cè)流體從錐形管下端流入，這時(shí)作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個(gè)：流體對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)壓力、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力和轉(zhuǎn)子自身的重力。

對(duì)于給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子大小和形狀己經(jīng)確定，因此它在流體中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流體對(duì)浮子的動(dòng)壓力是隨來(lái)流流速的大小而變化的。因此當(dāng)來(lái)流流速變大或變小時(shí)，轉(zhuǎn)子將作向上或向下的移動(dòng)，相應(yīng)位置的流動(dòng)截面積也發(fā)生變化，直到流速變成平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的速度，轉(zhuǎn)子就在新的位置上穩(wěn)定。對(duì)于一臺(tái)給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子在錐管中的位置與流體流經(jīng)錐管的流量的大小成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

6 明渠流量計(jì)

與前述幾種不同，明渠流量計(jì)是在非滿管狀敞開(kāi)渠道測(cè)量自由表面自然流的流量?jī)x表。

明渠流量計(jì)的工作原理是利用明渠技術(shù)，通過(guò)測(cè)量流體液位高度，再經(jīng)過(guò)儀器內(nèi)部的微處理器運(yùn)算得到流量。由于是非接觸測(cè)量，明渠流量計(jì)能在較惡劣的環(huán)境中應(yīng)用。明渠流量計(jì)在微機(jī)控制下，發(fā)射和接受明渠，根據(jù)傳輸時(shí)間計(jì)算出明渠流量計(jì)距被測(cè)液面的距離，從而得到液位高度，由于該液位與流量之間有一定的比例關(guān)系，因此可根據(jù)計(jì)算公式*終得到液體流量Q。