一、流量儀表的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

    我國開展近代流量測量技術(shù)的工作比較晚，60年代開始渦輪、電磁流量計的生產(chǎn)。至今，從事流量儀表研究和生產(chǎn)的單位已有200多家，90年代更進(jìn)入了快速發(fā)展時期。流量儀表是一種儀表性能強(qiáng)烈依賴于使用條件的儀表，流量界人士曾言，流量計是使用比制造要艱難得多的少數(shù)儀表之一，雖然實驗室它可以得到*的度，但是在使用現(xiàn)場若條件變化，一切全都白廢。流量計出廠檢驗其誤差是±0.5%，可是在使用中卻有可能造成±3～±10%的誤差。其原因則多種多樣，如量程選擇不對，上下游直管道長度不足，液體中含氣量較大，檢測件腐蝕磨損，積垢及堵塞等等。應(yīng)該說流量是一個測量系統(tǒng)的問題，在這個系統(tǒng)中包括檢測裝置、顯示裝置、前后測量管及輔助設(shè)備等。所以流量計本身性能好并不能保證獲得要求的度，它要求整個測量系統(tǒng)符合規(guī)定的要求才行。綜合而論，完善的流量計應(yīng)適應(yīng)的條件大致如下：

    （1） 檢測體*物，用可隨意移動更換安裝點。

    （2） 夾裝在管道外面，不需截開管路與流體。

    （3） 儀表流量計量方程簡捷，并可推算未知數(shù)據(jù)，且無需實流校驗。

    （4） 頻率脈沖輸出信號，數(shù)字式儀表，便于遠(yuǎn)傳，且抗干擾、方便的與計算機(jī)聯(lián)接。

    （5） 儀表輸出信號不受流體介質(zhì)特性和流體，流動特性的影響。

    （6） 儀表重復(fù)性好、范圍度寬、線性好。

    （7） 儀表可靠性高，價格適中，維修簡單等。

    目前，很難說那種類型儀表兼?zhèn)渖鲜龈黜棗l件，只是依據(jù)測量條件，或多或少兼顧其適用性。

圖1 封閉普通流量計分類

    正確合理的選擇流量測量儀表并非易事，在對美國工業(yè)現(xiàn)場安裝的流量儀表檢查中，發(fā)現(xiàn)約半數(shù)以上的儀表選用不是zui合適的或使用不太正確，而在這些儀表中又約有半數(shù)以上雖然采用合適的測量方法，卻被錯誤地布置和安裝。因此，我們在選擇時要充分考慮到各方面的因素。如：性能要求、流體特性、安裝要求、環(huán)境條件和費用等等。

    二、流量儀表分類及主要性能

    下面就目前市場上的主要流量儀表分類及主要性能及適應(yīng)條件做個簡要介紹：

    1 差壓流量計

    差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓，已知的液體條件和檢測件與管道的幾何尺寸不測量的儀表。如孔板流量計、文丘里管流量計及均速管流量計等。近年來，在范圍內(nèi)，差壓流量在流量儀表總量中臺數(shù)約占到50%-60%。我國的銷售臺數(shù)約為40%左右。差壓流量計的精度在很大程度上決定于現(xiàn)場的使用條件。主要是流體的物性參數(shù)及和流體流動特性。整套流量計的精度還決定于差壓變送器和流量顯示儀的精度。因此，差壓流量計是一種從設(shè)計、制造到安裝使用要求很嚴(yán)格的儀表，在任何的環(huán)節(jié)失誤都會產(chǎn)生很大的誤差。另外，差壓流量計輸出信號與流量為平方關(guān)系，是非線性儀表，范圍度較窄。壓力損失大也是它的弱點之一。在安裝條件方面，和其它推理式流量一樣，要求有較長的直管段。

    2 容積式流量計

    容積式流量計是利用機(jī)械測量文件把液體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)計量室多次，重復(fù)地充滿和排放該體積部分與流體的次數(shù)不測量液體體積總量。在流量儀表中是精度zui高的一類。在市場上，其銷售額在工業(yè)發(fā)展發(fā)達(dá)國家中占流量儀表的20%左右，我國銷售額大約在20%左右。容積式流量計其優(yōu)點如下：

• 度高，基本誤差一般為±0.5%；特殊的可達(dá)±0.2%左右；
• 沒有前置直管段的要求，這一點在現(xiàn)場使用中有重要意義；
• 可用在高粘度流體的測量，范圍度寬，一般為10:1到5:1；
• 層直讀式儀表，無需外部能源，操作方便。

    任何儀表有其優(yōu)點，也有其局限性，容積式流量計的缺點主要表現(xiàn)在：

• 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，笨重，故一般只適用于中小口徑；
• 對被測介質(zhì)種類，介質(zhì)工況、局限性較大，適應(yīng)范圍窄；
• 安全性差，如檢測活動件卡死，流體就無法通過；
• 部分形式容積式流量計在測量過程中會給流動帶來脈動。

    由于精度高，在石化、醫(yī)藥、食品以及能源等工業(yè)部門計量昂貴介質(zhì)時。然而，由于需要定期維護(hù)，因此在放射性有毒流體等不允許人們接近的維護(hù)的場所不宜采用。目前，容積式流量計作為貿(mào)易結(jié)算儲運交接儀表。

    3 浮子流量計

    浮子流量計是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來進(jìn)行測量的體積流量儀表。又稱轉(zhuǎn)子流量計。80年代，西方發(fā)達(dá)國家該種流量計的銷售額約占流量儀表的10%-18%。我國約為15%左右。浮子流量計適用于小管徑和低流速。常用儀表口徑40-50mm以下，zui小口徑做到1.5-4mm。浮子流量計對直管段要求不高，并有較寬的流量范圍度。目前，被廣泛地應(yīng)用在電力、石化、冶金等流程工業(yè)和污水處理等公用事業(yè)。主要用作直觀流動指示或測量精度要求不高的現(xiàn)場指示儀表。

    4 渦輪流量計

    渦輪流量計是葉輪式流量（流速）計的主要品種，葉輪式流量計還有風(fēng)速計、水表等。該流量計在石油、各種液體及天然氣、煤氣等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。90年代中期在世界范圍內(nèi)，其銷售額在流量儀表總線中約占9%左右。而我國在90年代其年銷售量約在2萬臺以下。主要特點：

• 高精度，對于液體一般為±0.25%R－±0.5%R,而介質(zhì)為氣體，一般為±1%-±1.5%R；
• 重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05%-0.2%,因此在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計；
• 輸出脈沖頻率信號，無零點漂移，抗*力強(qiáng)；
• 范圍度寬，結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便；
• 難以長期保持較好的特性，需定期檢驗；
• 一般液體隨粘度的增大，流量計測量下限值提高，范圍度縮小，線性度變差；
• 流體物性（密度、粘度）對儀表特性有較大影響，受流速分布畸變和　轉(zhuǎn)流的影響較大；
• 不適于脈動流和混和流的測量，同時，對被測介質(zhì)的清潔度要求較高等。

    5 電磁流量計

    電磁流量計是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。近年來，發(fā)展速度較快，95年產(chǎn)量估計在13萬臺以上。其優(yōu)缺點如下：

• 由于測量通通是一段無阻流檢測件的光滑直管，不易阻塞適用于測量含有固體顆?；蚶w維的液固二相液體，如紙漿、泥漿等；
• 所測得的體積流量，不受流體密度、粘度、壓力等變化明顯的影響；
• 對直管段的要求較之其它流量儀表不高；
• 可測正、反雙向流量，也可測脈動流量，并可應(yīng)用于腐蝕性流體；
• 不能測量電導(dǎo)率很低的液體；
• 不能測量氣體、蒸汽和含有較多大氣泡的液體等。

    目前，電磁流量計，其大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程，中小口徑常用于固液雙相等難測流體，或高要求場所。如工業(yè)紙漿、礦漿、化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液等。小口徑、微小口徑則常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場所。

    6 渦街流量計

    70至80年代是渦街流量計迅速發(fā)展時期，開發(fā)出眾多類型阻流體及檢測性的渦街流量計，并大量投放市場。我國渦街在發(fā)展高峰期，曾達(dá)到數(shù)十家，應(yīng)該說，渦街流量計尚屬發(fā)展中的產(chǎn)品，無論在理論基礎(chǔ)或是實驗經(jīng)驗尚較差，目前zui基本的流量方程經(jīng)常引用卡曼渦街理論。優(yōu)點和局限性：

    優(yōu)點：

• 結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護(hù)方便；
• 適用的流體種類多。如液體、氣體、蒸汽和部分混相流體；
• 精度較高、范圍較寬、壓損小。

    局限性：

• 不適用于低雷諾數(shù)測量，故在高粘充、低流速、小口徑情況下應(yīng)用受到限制；
• 旋渦分離的穩(wěn)定性受流速的影響。要求有足夠的直管段；
• 力敏檢測法對管道機(jī)械振動較敏感，不宜用于強(qiáng)振動場所；
• 儀表在脈動流、混相流中尚欠缺理論研究和實踐經(jīng)驗；
• 渦街流量計在多年使用中，其效果并不理想，大致原因在產(chǎn)品的質(zhì)量、選型不當(dāng)，以及現(xiàn)場調(diào)整問題。

    7 超聲波流量計

    由于超聲波測量原因是長度與時間二個基本量的結(jié)合，其導(dǎo)出量溯源性較好，有可能據(jù)此建立流量的基準(zhǔn)。超聲波流量計的優(yōu)缺點和局限性：

    優(yōu)點：

• 非接觸測量，無需停產(chǎn)安裝，這是在工業(yè)用流量儀表中具有的*優(yōu)點，適用于管網(wǎng)流動狀況評估測定；
• 超聲波流量計為無流動阻撓測量，故管　內(nèi)無壓力損失；
• 對于大型管道，不僅能帶來方便的安裝，更帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

    局限性：

• 由于外裝器不能用于襯里或結(jié)垢太厚的管道，以及不能用于襯里與內(nèi)管壁剝離的管道（近年來，匯中公司開發(fā)出的插入式測量*的解決了這個問題。且能實現(xiàn)不停產(chǎn)安裝、調(diào)試）。
• 超聲波流量計以其*的特性而迅速得到了廣泛的應(yīng)用。有數(shù)據(jù)顯示到90年代中期年產(chǎn)量超過30000臺，其它主要流量儀表還有科里奧利質(zhì)量流量計、熱式質(zhì)量流量計、明渠流量計等。