一、流量?jī)x表的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)開展近代流量測(cè)量技術(shù)的工作比較晚，60年代開始渦輪、電磁流量計(jì)的生產(chǎn)。至今，從事流量?jī)x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(shí)期。流量?jī)x表是一種儀表性能強(qiáng)烈依賴于使用條件的儀表，國(guó)際流量界人士曾言，流量計(jì)是使用比制造要艱難得多的少數(shù)儀表之一，雖然實(shí)驗(yàn)室它可以得到極高的精確度，但是在使用現(xiàn)場(chǎng)若條件變化，一切全都白廢。流量計(jì)出廠檢驗(yàn)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(duì)，上下游直管道長(zhǎng)度不足，液體中含氣量較大，檢測(cè)件腐蝕磨損，積垢及堵塞等等。應(yīng)該說(shuō)流量是一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的問(wèn)題，在這個(gè)系統(tǒng)中包括檢測(cè)裝置、顯示裝置、前后測(cè)量管及輔助設(shè)備等。所以流量計(jì)本身性能好并不能保證獲得要求的精確度，它要求整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)符合規(guī)定的要求才行。綜合而論，完善的流量計(jì)應(yīng)適應(yīng)的條件大致如下：
(1) 檢測(cè)體最好無(wú)阻礙物，用可隨意移動(dòng)更換安裝點(diǎn)。
(2) 夾裝在管道外面，不需截開管路與流體。
(3) 儀表流量計(jì)量方程簡(jiǎn)捷，并可推算未知數(shù)據(jù)，且無(wú)需實(shí)流校驗(yàn)。
(4) 頻率脈沖輸出信號(hào)，數(shù)字式儀表，便于遠(yuǎn)傳，且抗干擾、方便的與計(jì)算機(jī)聯(lián)接。
(5) 儀表輸出信號(hào)不受流體介質(zhì)特性和流體，流動(dòng)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(jià)格適中，維修簡(jiǎn)單等。
目前，很難說(shuō)那種類型儀表兼?zhèn)渖鲜龈黜?xiàng)條件，只是依據(jù)測(cè)量條件，或多或少兼顧其適用性。
圖1 封閉普通流量計(jì)分類
正確合理的選擇流量測(cè)量?jī)x表并非易事，在對(duì)美國(guó)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝的流量?jī)x表檢查中，發(fā)現(xiàn)約半數(shù)以上的儀表選用不是最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(cè)量方法，卻被錯(cuò)誤地布置和安裝。因此，我們?cè)谶x擇時(shí)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(fèi)用等等。
二、流量?jī)x表分類及主要性能
下面就目前市場(chǎng)上的主要流量?jī)x表分類及主要性能及適應(yīng)條件做個(gè)簡(jiǎn)要介紹：
1 差壓流量計(jì)
差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓，已知的液體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸不測(cè)量的儀表。如孔板流量計(jì)、文丘里管流量計(jì)及均速管流量計(jì)等。近年來(lái)，在國(guó)際范圍內(nèi)，差壓流量在流量?jī)x表總量中臺(tái)數(shù)約占到50%-60%。我國(guó)的銷售臺(tái)數(shù)約為40%左右。差壓流量計(jì)的精度在很大程度上決定于現(xiàn)場(chǎng)的使用條件。主要是流體的物性參數(shù)及和流體流動(dòng)特性。整套流量計(jì)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(jì)是一種從設(shè)計(jì)、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(huì)產(chǎn)生很大的誤差。另外，差壓流量計(jì)輸出信號(hào)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(diǎn)之一。在安裝條件方面，和其它推理式流量一樣，要求有較長(zhǎng)的直管段。
2 容積式流量計(jì)
容積式流量計(jì)是利用機(jī)械測(cè)量文件把液體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)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(cè)量液體體積總量。在流量?jī)x表中是精度最高的一類。在國(guó)際市場(chǎng)上，其銷售額在工業(yè)發(fā)展發(fā)達(dá)國(guó)家中占流量?jī)x表的20%左右，我國(guó)銷售額大約在20%左右。容積式流量計(jì)其優(yōu)點(diǎn)如下：
精確度高，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(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)使用中有重要意義；
可用在高粘度流體的測(cè)量，范圍度寬，一般為10:1到5:1；
層直讀式儀表，無(wú)需外部能源，操作方便。
任何儀表有其優(yōu)點(diǎn)，也有其局限性，容積式流量計(jì)的缺點(diǎn)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(duì)被測(cè)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(cè)活動(dòng)件卡死，流體就無(wú)法通過(guò)；
部分形式容積式流量計(jì)在測(cè)量過(guò)程中會(huì)給流動(dòng)帶來(lái)脈動(dòng)。
由于精度高，在石化、醫(yī)藥、食品以及能源等工業(yè)部門計(jì)量昂貴介質(zhì)時(shí)首選。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(chǎng)所不宜采用。目前，容積式流量計(jì)作為貿(mào)易結(jié)算儲(chǔ)運(yùn)交接儀表。
3 浮子流量計(jì)
浮子流量計(jì)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(lái)進(jìn)行測(cè)量的體積流量?jī)x表。又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)。80年代，西方發(fā)達(dá)國(guó)家該種流量計(jì)的銷售額約占流量?jī)x表的10%-18%。我國(guó)約為15%左右。浮子流量計(jì)適用于小管徑和低流速。常用儀表口徑40-50mm以下，最小口徑做到1.5-4mm。浮子流量計(jì)對(duì)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(dòng)指示或測(cè)量精度要求不高的現(xiàn)場(chǎng)指示儀表。
4 渦輪流量計(jì)
渦輪流量計(jì)是葉輪式流量(流速)計(jì)的主要品種，葉輪式流量計(jì)還有風(fēng)速計(jì)、水表等。該流量計(jì)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?jī)x表總線中約占9%左右。而我國(guó)在90年代其年銷售量約在2萬(wàn)臺(tái)以下。主要特點(diǎn)：
高精度，對(duì)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(jì)；
輸出脈沖頻率信號(hào)，無(wú)零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)；
范圍度寬，結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便；
難以長(zhǎng)期保持較好的特性，需定期檢驗(yàn)；
一般液體隨粘度的增大，流量計(jì)測(cè)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(duì)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(dòng)流和混和流的測(cè)量，同時(shí)，對(duì)被測(cè)介質(zhì)的清潔度要求較高等。
5 電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。近年來(lái)，發(fā)展速度較快，95年全球產(chǎn)量估計(jì)在13萬(wàn)臺(tái)以上。其優(yōu)缺點(diǎn)如下：
由于測(cè)量通通是一段無(wú)阻流檢測(cè)件的光滑直管，不易阻塞適用于測(cè)量含有固體顆粒或纖維的液固二相液體，如紙漿、泥漿等；
所測(cè)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(duì)直管段的要求較之其它流量?jī)x表不高；
可測(cè)正、反雙向流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量，并可應(yīng)用于腐蝕性流體；
不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體；
不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較多大氣泡的液體等。
目前，電磁流量計(jì)，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(cè)流體，或高要求場(chǎng)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(chǎng)所。
6 渦街流量計(jì)
70至80年代是渦街流量計(jì)迅速發(fā)展時(shí)期，開發(fā)出眾多類型阻流體及檢測(cè)性的渦街流量計(jì)，并大量投放市場(chǎng)。我國(guó)渦街在發(fā)展高峰期，曾達(dá)到數(shù)十家，應(yīng)該說(shuō)，渦街流量計(jì)尚屬發(fā)展中的產(chǎn)品，無(wú)論在理論基礎(chǔ)或是實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)尚較差，目前最基本的流量方程經(jīng)常引用卡曼渦街理論。優(yōu)點(diǎn)和局限性：
優(yōu)點(diǎn)：
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)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(cè)法對(duì)管道機(jī)械振動(dòng)較敏感，不宜用于強(qiáng)振動(dòng)場(chǎng)所；
儀表在脈動(dòng)流、混相流中尚欠缺理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；
渦街流量計(jì)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(chǎng)調(diào)整問(wèn)題。
7 超聲波流量計(jì)
由于超聲波測(cè)量原因是長(zhǎng)度與時(shí)間二個(gè)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(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)和局限性：
優(yōu)點(diǎn)：
非接觸測(cè)量，無(wú)需停產(chǎn)安裝，這是在工業(yè)用流量?jī)x表中具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，適用于管網(wǎng)流動(dòng)狀況評(píng)估測(cè)定；
超聲波流量計(jì)為無(wú)流動(dòng)阻撓測(cè)量，故管 內(nèi)無(wú)壓力損失；
對(duì)于大型管道，不僅能帶來(lái)方便的安裝，更帶來(lái)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(lái)，匯中公司開發(fā)出的插入式測(cè)量徹底的解決了這個(gè)問(wèn)題。且能實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)安裝、調(diào)試)。
超聲波流量計(jì)以其獨(dú)有的特性而迅速得到了廣泛的應(yīng)用。有數(shù)據(jù)顯示到90年代中期全球年產(chǎn)量超過(guò)30000臺(tái)，其它主要流量?jī)x表還有科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、熱式質(zhì)量流量計(jì)、明
