基尔中国 讲解流量开关类型以及工作原理

一、流量开关的主要类型及工作原理

1. 挡板式流量开关（机械式）

工作原理：

挡板式流量开关通过水流推动挡板触发微动开关实现流量监测。当流体流动时，挡板受到流体冲击力发生位移，位移量与流量成正比，当流量达到设定值时，挡板触动微动开关，改变输出信号状态（常开变闭合或常闭变断开）

核心特点：

无压力损失：特殊设计使探头尺寸极小，对流体几乎没有压力损失

气液两用：适用于水、气、油等多种介质

机械隔离：机械部分与电子部分安全隔离，电器部件不与温差大的金属部件直接接触，避免冷凝水导致锈蚀

适用范围：设定范围通常为0.01-30.0 m/s，适用于DN25-DN150管径

典型应用：水冷焊机、激光设备冷却系统、真空镀膜机、电炉、多晶硅铸锭炉等工业设备的冷却水系统保护

优缺点：结构简单、价格便宜、抗电磁干扰能力强，但存在机械磨损，水质较差时可能动作不稳定

2. 热式流量开关（电子式）

工作原理：

热式流量开关基于热扩散原理工作。探头内置发热传感器和感热传感器，发热传感器发出恒定热量，当无介质流动时，感热传感器接收到的热量为固定值；当有介质流动时，感热传感器接收的热量随流速变化，将温差信号转化为电信号，再经电路转换为开关量或模拟量输出

核心特点：

无活动部件：免维护，寿命长，不存在机械磨损问题

高精度：可实现低至0.1L/min的流量监测，响应速度快

多参数输出：提供开关量输出及LED显示流动趋势，可连续调节开关设定点

适用介质广：适用于气体、液体（水、油等），甚至切割液、润滑油等特殊介质

典型应用：广泛应用于工业自动化、机械设备、空气压缩工业、制冷及空调领域，特别适合需要防止泵空转和断流监测的场合

优缺点：精度高、稳定性好、适用范围广，但价格比机械式稍贵，对电子元件质量要求高

3. 压差式流量开关

工作原理：

压差式流量开关通过检测换热器或阀门两端的压降来实现流量监测。根据流量与压差的曲线关系，当压差达到设定值时触发开关动作。例如，WFS16系列通过一体化孔板设计，测量换热器进出口压差，精确控制流量

核心特点：

无额外压降：对系统不产生额外阻力，节省水泵扬程

精确控制：可精确匹配流量曲线，替代靶式流量开关

双设定点：可同时实现换热器结垢报警和水过滤器堵塞检测

适用范围广：工作介质温度范围-20℃-100℃，承压20bar

典型应用：广泛应用于板式换热器、套管式换热器和壳管式换热器的风冷或水冷冷水机组中，用于水流量控制及水泵和水过滤器状态监控

优缺点：流量控制准确、无水流扰动干扰，但价格高于靶式流量开关，安装位置要求较高

4. 其他类型流量开关涡轮式流量开关

工作原理：

基于电磁感应原理，流体冲击涡轮叶片使其旋转，涡轮轴上的磁电转换器周期性扫过磁钢，产生交流电信号，其频率与流量成正比

特点：适用于清洁液体，精度达±1%FS，但对水质要求高，不适用于含杂质流体

5.超声波流量开关

工作原理：

通过检测超声波信号传播时间和频率变化计算流量。当流体流动时，超声波在流体中的传播时间和频率发生变化，通过测量这些变化可计算出流量

特点：响应速度快、可测量双向流量，但成本高，适用于高精度测量场合

二、流量开关的选型要点

1. 根据应用场景选择

工业冷却系统：优先选择挡板式或热式流量开关，抗干扰能力强

高精度要求场合：选择热式或超声波流量开关，精度更高

换热器流量监控：压差式流量开关更合适，可精确匹配流量曲线

污水系统：选择热式流量开关，挡板式在水质差时可能不稳定

2. 根据技术参数选择

流量范围：确认所需监测的流量范围是否在开关的设定范围内

介质兼容性：根据流体性质（水、气、油、腐蚀性等）选择合适材质

工作温度：确保开关的工作温度范围覆盖实际应用环境

压力等级：选择耐压等级高于系统压力的开关

输出信号：根据控制系统需求选择开关量或模拟量输出

三、流量开关的应用价值

流量开关在现代工业自动化中扮演着关键安全角色，通过实时监测流体流量，可有效：

防止设备干烧：当冷却水流不足时及时停机，避免设备过热损坏

提高系统可靠性：避免因流量异常导致的非计划停机

优化能源使用：通过精确流量控制，减少不必要的能源消耗

延长设备寿命：防止泵在无水或低流量条件下运行，减少设备磨损

随着工业4.0和智能制造的发展，流量开关正朝着智能化、网络化方向发展，新型智能流量开关已集成微处理器、传感器和通信技术，能够实现远程监控、数据采集和故障诊断等功能，为工业自动化系统提供更全面的流量监测解决方案。