淺談國內外工業流量計的發（fā）展及現狀

流量測量方法和儀表的種類（lèi）繁多，分類方法也很多。至今為止，可供工業用的流量儀表種類達60種之多。品種如此之多的原（yuán）因就在（zài）於至今還沒找到（dào）一（yī）種對（duì）任何流體、任何量程（chéng）、任何流動狀態以及（jí）任何使用條件都適用的流量儀表（biǎo）。

　　這60多（duō）種流量儀表，每種產品都有它特定（dìng）的（de）適（shì）用性，也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類；按測量目的又可分為總量測量和流量（liàng）測量，其儀（yí）表分別稱作總量表和流量計。

　　總量（liàng）表測量（liàng）一段時間內流過管道的流（liú）量，是以短暫（zàn）時間內流過的總量除以（yǐ）該時間（jiān）的商來表示，實際上流量計通常亦備有（yǒu）累積流量裝置（zhì），做總量表使用，而總量表亦備有（yǒu）流量發訊裝置。因此，以嚴格意義（yì）來分流量計和總量表已無實（shí）際意義。

　　按測量（liàng）原（yuán）理分（fèn）有力學原理（lǐ）、熱學（xué）原理、聲學原理、電（diàn）學原理、光學原理、原子物理學原（yuán）理等（děng）。

　　本文按照目前最流行、最廣泛的分類法，即分（fèn）為：容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流（liú）體振蕩流（liú）量計中（zhōng）的渦街流量（liàng）計、質量流量計和插入式流量計來分別闡述各種（zhǒng）流量計的原理、特點、應用概況及國內外的發展情況。

　　1.1差壓式流量計

　　差壓式流量計是根據安裝於管道中（zhōng）流量檢測件產生的差壓，已知的（de）流體條件和檢測件與管（guǎn）道的幾何尺寸來計算流量的儀（yí）表。

　　差（chà）壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉換和流（liú）量顯示儀（yí）表)組成。通常以檢測件形式對差（chà）壓式流量計分（fèn）類（lèi），如孔板流量計、文丘裏流量計、均速管流量（liàng）計等。

　　二次裝置（zhì）為各種機械、電子、機電一體式差壓計，差壓變送器及（jí）流量（liàng）顯示儀表。它已發展為三化(係列化、通用化及標準化（huà）)程度很高的、種類規格龐雜的一大類儀表，它既可測量流量參數，也可測量其它參數(如壓力、物（wù）位、密（mì）度等)。

　　差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為：節流裝置、水力阻（zǔ）力式、離心式、動壓（yā）頭式、動壓頭增益式（shì）及射流式幾大類。

　　檢測件又（yòu）可按其標準化程度分為二大類：標準的和非標準的。

　　所謂標準檢測件（jiàn）是隻要按照標準文件設計、製造、安裝（zhuāng）和使用，無須經實流（liú）標定即（jí）可確定其流量值和（hé）估算測量誤差。

　　非標準檢測件是成熟程度較差的，尚未（wèi）列入國際標準中的檢測（cè）件（jiàn）。

　　差壓式流量計是（shì）一類應用最廣（guǎng）泛的流量計（jì），在各類流量儀表中其使用量占居首位。近年來，由於各種新型（xíng）流量計的問世，它的使用量（liàng）百分數逐漸下降，但目前仍是最重要的一類流量計。

　　優（yōu）點：

　　(1)應用最多的（de）孔板式流量計結構牢固，性能穩定可靠（kào），使用壽命長；

　　(2)應（yīng）用範圍（wéi）廣泛，至今（jīn）尚無任何一類流量（liàng）計可與（yǔ）之相比擬；

　　(3)檢測件與變送器（qì）、顯示儀表分別由不同廠家生產（chǎn），便於規模經濟生產。

　　缺點：

　　(1)測量精度普遍（biàn）偏低（dī）；

　　(2)範（fàn）圍度窄，一般僅3：1~4：1；

　　(3)現場安裝條件（jiàn）要求高；

　　(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。

　　應用概（gài）況

　　差壓式流量計應用範圍特別廣泛，在封閉（bì）管（guǎn）道的流量測量中各種對象都有應用，如流體（tǐ）方麵：單相、混相、潔淨、髒汙、粘性流等；工作狀態方麵：常壓、高壓（yā）、真空、常溫、高溫、低（dī）溫等（děng）；管徑方麵：從幾mm到幾m；流動條件方麵：亞音速、音速、脈動流等。它在各工業部門的（de）用量約占流量計全部用量的1/4~1/3。

　　1.2 浮子流量計

　　浮子流量計，又（yòu）稱轉子流量計，是變麵積式流量（liàng）計的一種，在一根由下（xià）向上擴大的垂直錐管中，圓形橫截麵的（de）浮子的重力（lì）是由液體動力承受的，從而使浮（fú）子可以在（zài）錐管內自由地上升（shēng）和（hé）下（xià）降。

　　浮子流量計是僅次於差壓式流量計應（yīng）用範（fàn）圍最寬廣（guǎng）的一類流量計，特別在小、微流量方麵有（yǒu）舉足（zú）輕重的（de）作用。

　　80年代中期，日本（běn）、西（xī）歐、美國的銷售金額占流量儀表的15%~20%。我（wǒ）國產量1990年估計在12~14萬（wàn）台，其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計
特點：

　　(1)玻璃錐管浮子（zǐ）流（liú）量計結構簡（jiǎn）單，使用方便，缺點是耐壓力低，有玻璃管易碎的較大風險；

　　(2)適用於（yú）小管徑（jìng）和低流速；

　　(3)壓力（lì）損失較低。

　　1.3容積式流量計

　　容積式流量計，又稱定排量（liàng）流量計，簡稱PD流量計，在流量儀（yí）表中是精度最高的一類。它利用機械測量元件把流體連（lián）續不斷（duàn）地分割成單個已知的體（tǐ）積部分，根據測量室逐次重複地充滿和排放該體（tǐ）積部分流體的次數來測量流體體積總量。

　　容積式流量計按其測量元件（jiàn）分類，可分為橢（tuǒ）圓齒輪流量計、刮板（bǎn）流量計、雙轉子流量（liàng）計（jì）、旋轉活塞流量計（jì）、往複活塞流量計、圓盤流量計、液（yè）封轉筒式流量計（jì）、濕式氣量計及膜式氣量計等。

　　優（yōu）點：

　　(1)計量精度高；

　　(2)安（ān）裝管道條件對計量精度沒有影響；

　　(3)可用於高粘度液體的測量；

　　(4)範圍度寬；

　　(5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累（lèi）計，總量，清晰明了，操作簡便。

　　缺點：

　　(1)結果複雜，體積龐大；

　　(2)被（bèi）測介質種類、口徑（jìng）、介質工作狀態局限性較大；

　　(3)不適用（yòng）於（yú）高、低溫（wēn）場合；

　　(4)大部分儀（yí）表隻適用於潔淨單（dān）相流體；

　　(5)產生噪聲及振動。

　　應用概況：

　　容積式流量計與差（chà）壓式流量計、浮子流量計並列為三類使用量最大（dà）的流量計（jì），常應用於（yú）昂貴介質(油品、天然氣等)的總量測（cè）量。

　　工（gōng）業發達國家近（jìn）年PD流量計(不包括家用煤氣表和家用水表)的銷售金額占流量儀表的13%~23%；我國約占20%，1990年產量(不包括家用煤氣表)估計為34萬台，其中橢（tuǒ）圓齒輪式和腰（yāo）輪式分別約占70%和20%。

　　1.4 渦輪流量計

　　渦（wō）輪流量計（jì），是速度式流量計中的主要種（zhǒng）類，它采用多葉片的轉子(渦（wō）輪)感受流體平均流速，從而且推導出流量或總（zǒng）量的儀（yí）表（biǎo）。

　　一般（bān）它由傳感器（qì）和顯示儀兩（liǎng）部分組成，也可做成整體式。

　　渦輪流量計和容積式流量計、科裏奧利質量流量計稱為流量計中三類重複性、精度最佳的產品（pǐn），作為十大類型流量計之一，其產品已發展為多品種、多係列批量生（shēng）產的規模。

　　優點：

　　　(1)高精度，在所有流量計中，屬於最精確的（de）流量計；

　　　(2)重複性好；

　　　(3)元（yuán）零點漂移，抗幹擾（rǎo）能力好；

　　　(4)範圍（wéi）度寬；

　　　(5)結構緊湊。

　　缺點：

　　　(1)不能長期保（bǎo）持（chí）校準（zhǔn）特性（xìng）；

　　　(2)流體物性對（duì）流量特性有（yǒu）較大影響。

　　應用概況：

　　渦輪流量計在以（yǐ）下一些測量對象獲得廣泛應用：石（shí）油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體統在歐洲（zhōu）和美國，渦輪流量計在用量（liàng）上是僅次於孔板流（liú）量計的天（tiān）然計量儀表，僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多台各種尺寸，壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪（lún）流量計，它們已成為優（yōu）良的天然氣（qì）計量（liàng）儀表（biǎo）。

　　1.5電磁流量計

　　電磁流量計是根據（jù）法拉弟電磁感應定律製（zhì）成的一種測量導電性液體的儀表（biǎo）。

　　電磁流量計有一（yī）係列優良特性，可以解決其它流量計不易應用的問題，如髒汙流、腐（fǔ）蝕流的測量。

　　70、80年（nián）代電磁流量在技術上有（yǒu）重大突破，使它成為應用廣（guǎng）泛的一類流量計，在流量（liàng）儀表中其使用量百（bǎi）分數不斷（duàn）上升。

　　優點：

　　(1)測量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用於測（cè）量含固體顆粒的（de）液固二相（xiàng）流體，如紙漿、泥漿、汙水等；

　　(2)不產生流量檢測所造成的壓力損失，節能效果好；

　　(3)所（suǒ）測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率（lǜ）變化的明顯影（yǐng）響；

　　(4)流量範圍大（dà），口徑範圍寬；

　　(5)可應用腐蝕性流體。

　　缺點（diǎn）：

　　(1)不能（néng）測量電導率很低的液體，如石油製品；

　　(2)不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；

　　(3)不能用於較高溫度。

　　應用概況：

　　電磁流量計（jì）應用領域廣泛，大口徑儀表較多（duō）應用（yòng）於給排水工程；中（zhōng）小口徑常用於高要求（qiú）或難測場合（hé），如鋼鐵工業高爐風口冷卻水控製，造紙工業測量（liàng）紙漿液和黑液，化學工業的強腐蝕液，有色冶金工業（yè）的礦漿；小口徑、微小口徑常用（yòng）於醫藥工業、食（shí）品工業、生物化學等有衛生（shēng）要求的場所（suǒ）。
1.6 渦街（jiē）流量計

　　渦街流量計是在流體中安放一根非流線型遊渦發生體，流體在（zài）發生體兩側交替地分離釋（shì）放出兩串規則地交錯（cuò）排列的遊渦的儀表。

　　渦街（jiē）流量計按（àn）頻率檢出（chū）方式（shì）可分為：應力式、應變式、電（diàn）容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。

　　渦街流量計是屬於（yú）最年輕的一類流量計，但其發展迅速，目前已成為通用的一類流量計。

　　優點：

　　(1)結構簡單牢固；

　　(2)適用流體（tǐ）種類多；

　　(3)精度較高；

　　(4)範圍度寬；

　　(5)壓損小（xiǎo）。

　　缺點：

　　(1)不適用於低雷諾數測量；

　　(2)需較長直管段；

　　(3)儀表係數較低(與渦輪流量計（jì）相比)；

　　(4)儀表在脈動流、多（duō）相流中尚缺乏應用經驗。

　　1.7 超聲流量計

　　超聲（shēng）流（liú）量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈衝)的作用以測量流（liú）量（liàng）的儀表。

　　根據對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳（chuán）播速度差法(直接時差法、時（shí）差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關法、空間濾（lǜ）法及噪聲法等。

　　超聲流（liú）量計和電磁流量計一樣，因儀表流通（tōng）通道未設置任何阻礙件，均屬無阻礙流（liú）量計，是適於解決流量測量困難問題的一類流量計，特（tè）別在（zài）大口徑流量測量方麵有較突（tū）出的優點，近年（nián）來（lái）它是發展迅速的（de）一類流量計之（zhī）一（yī）。

　　優點：

　　(1)可做非接觸式測量；

　　(2)為無流動阻撓測量，無壓力損失；

　　(3)可測量非導電性液體，對無阻撓測（cè）量的電磁流量（liàng）計是一種（zhǒng）補充。

　　缺點：
　　(1)傳播時間（jiān）法（fǎ）隻能用於清潔液（yè）體和氣體；而多普勒法隻能用（yòng）於測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體；

　　(2)多普勒法測量精度不高。

　　應用概況：

　　(1)傳播時（shí）間法應用於（yú）清潔、單相液體和氣體。典型應用有工廠排放液（yè）、：怪液（yè）、液化天然（rán）氣等；

　　(2)氣體應用方麵在高（gāo）壓天（tiān）然氣領域已有使用良好的經驗；

　　(3)多普勒法適（shì）用於異相含量不太高的雙相流（liú）體，例如：未處理汙水、工廠排（pái）放（fàng）液、髒流程（chéng）液（yè）；通常不適用於非常清潔的液體。

　　1.8 科裏奧利質量流量計

　　科裏奧利質量流量計(以下簡稱CMF)是利用流體在振動（dòng）管中流動時，產（chǎn）生與質量流量成正比的科裏奧利力原理製成的一種直接式質量流量儀表。

　　我國CMF的應用起步較晚，近年已有幾家製造（zào）廠(如太行儀表（biǎo）廠)自（zì）行開發供應市場；還有幾家製造廠（chǎng）組建合資企業或引用國外技術生產係列儀表。

　　1.9明渠（qú）流量計

　　與（yǔ）前述幾（jǐ）種不同，它是在非滿管狀敞開渠道測量自由表麵自然流的流量儀表。

　　非滿管態（tài）流動的水路稱作明渠，測量（liàng）明渠中水流流量的稱作明渠流量計(open channel flowmeter)。

　　明渠流量計除（chú）圓形外，還有U字形、梯形、矩形等（děng）多（duō）種形狀。

　　明渠流量計（jì）應用場所有（yǒu）城市供水引水渠；火電廠引水和排水渠（qú）、汙水治（zhì）理流入和排放渠（qú）；工礦企（qǐ）業水排放以及水（shuǐ）利工程和農業灌（guàn）溉用渠道。有人估計1995台，約占流量（liàng）儀表整（zhěng）體的1.6%，但是國內應用尚無估計數據。

    2 新工作原理（lǐ）流量儀表的研究和（hé）開發

　　2.1 靜電流量計(electrostatic flowmeter)

　　日本東京技術學院研製適用於石（shí）油（yóu）輸送管線低導電液體流量測量的靜電（diàn）流量計。

　　靜（jìng）電流量計的金屬測量管絕（jué）緣地與管係連接，測量電容器上靜電荷便可知道測量管內的電荷。他們分別作了內徑4~8mm銅、不鏽鋼等金屬和塑料（liào）測（cè）量管儀表的實流試驗，試驗表明流（liú）量與電荷（hé）之間接近於線性。

　　2.2 複合效應流量儀表(combined effects meter)

　　該儀表的工作原理是基於流（liú）體的動量和壓力作用於儀表腔體產生的變形，測量複合效應的變（biàn）形求（qiú）取流量。本儀表由美國（guó）GMI工程和管理學院開發，已申請兩（liǎng）項專利。
　2.3 轉速表式流量傳（chuán）感器(tachmetric flowrate sensor)

　　它是由俄羅（luó）斯（sī）科學工程中心工業儀表（biǎo）公司開發（fā），是基於懸浮效應理論研製的。該儀表（biǎo）已在若幹現場成功的應用(例如在核電站安裝2000餘台測量（liàng）熱水流量，連續使用8年)，且還在改進以擴大應用領域。

    3 幾種流量儀表應用和發展動（dòng）向

　　3.1 科裏奧利質量流量計(CMF)

　　國（guó）外CMF已發展30餘係列，各係列開發在技術上著眼點在於：流量（liàng）檢（jiǎn）測測量管結構上設計創新；提高（gāo）儀表零點穩定性和精確度等性能；增加測量管撓度，提高靈敏度；改善測量管應力分布，降低疲（pí）勞損壞，加強抗振動幹擾能力等。

　　3.2 電磁流量計(EMF)

　　EMF從50年代初進入工業（yè）應用（yòng）以來，使用領域日（rì）益擴展，80年代（dài）後期起在各國流量（liàng）儀表銷售金額中已占16%~20%。

　　我國近年發展迅速（sù），1994年銷售估計為6500~7500台。國內（nèi）已生產最大口徑為2~6m的ENF，並有實流（liú）校驗口徑3m的設備能力。

　　3.3 渦街流量計(USF)

　　USF在60年代後期進入（rù）工業應用，80年代後期起在各（gè）國流（liú）量儀表銷售金額中已占4%~6%。1992年世界（jiè）範圍（wéi）估計銷售量為3.54.8萬台，同期國內（nèi）產品估計在8000~9000台。

    4 結論

　　由上述可（kě）知，流量計（jì）發展到今天雖然已日趨成熟，但其種類仍然極其繁多，至今尚無（wú）一種對於任何場合都適（shì）用的流（liú）量（liàng）計。

　　每種流量計都有其適用（yòng）範圍，也都有局限性。這就要求菠萝蜜视频在线观看：

　　(1)在選擇儀表（biǎo）時，一定要熟悉（xī）儀表和被（bèi）測對象兩方麵的（de）情況，並要兼顧考慮（lǜ）其它因素，這樣（yàng）測量才會準確（què）；

　　(2)努（nǔ）力研製新型（xíng）儀表，使其在現有的基（jī）礎上更（gèng）加完善。