1.流量計(jì)概述

    流量是現(xiàn)代工業(yè)測(cè)量過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，人類對(duì)流體的測(cè)量具有悠久的歷史。從古羅馬人測(cè)量居民用水流量、古埃及人測(cè)量河水流量到現(xiàn)代人對(duì)各種工業(yè)過(guò)程流量的計(jì)量，都充分體系了人類無(wú)窮的智慧。20世紀(jì)隨著能源計(jì)量、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸?shù)葢?yīng)用領(lǐng)域?qū)α髁繙y(cè)量需求的牽引，使得流量計(jì)得到快速發(fā)展。尤其是微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，為流量計(jì)的制造技術(shù)提供各種新型的元器件，進(jìn)一步推動(dòng)了流量計(jì)從機(jī)械式向智能化、模塊化發(fā)展。新技術(shù)、新器件、新材料和新工藝及新軟件的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，使得流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度越來(lái)越高，流量的測(cè)量范圍越來(lái)越廣。同時(shí)流量計(jì)對(duì)測(cè)量介質(zhì)的要求在降低，適用范圍也越來(lái)越寬，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。

2.流量計(jì)的分類及原理

    流量計(jì)的分類有多種方法，如可按測(cè)量原理分類，也可按儀表功能分類及結(jié)構(gòu)類型分類等等。本文逐一闡述各種流量計(jì)的原理和特點(diǎn)。

   2.1 壓差式流量計(jì)

    壓差式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的壓差、已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)計(jì)算流量的儀表。壓差流量計(jì)由檢測(cè)件（一次裝置）和壓差轉(zhuǎn)換、流量顯示儀表（二次裝置）組成。

    壓差式流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：機(jī)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)；應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無(wú)任何一類流量計(jì)可與之相比；檢測(cè)件、變送器、顯示儀表分別由不同廠家產(chǎn)生，便于規(guī)模生成。

    壓差式流量計(jì)的缺點(diǎn)有：測(cè)量精度普遍偏低；范圍度窄；現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求高等。

    壓差式流量計(jì)式應(yīng)用的流量計(jì)，在各類流量?jī)x表中其使用量占首位。近年來(lái)，由于各種新型流量計(jì)的問(wèn)世，其使用量百分比在逐漸下降，但目前仍是重要的一類流量計(jì)。它在各工業(yè)部門(mén)的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4-1/3。

   2.2 浮子流量計(jì)

    浮子流量計(jì)又可叫轉(zhuǎn)子流量計(jì)，是變面積式流量計(jì)的一種，在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中，圓形橫截面的浮子的重量是由液體動(dòng)力承受的，從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升或下降。特別是在小、微流量方面有舉足輕重地作用。

    浮子流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：玻璃錐管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便；

    浮子流量計(jì)的缺點(diǎn)有：耐壓低，玻璃管較易碎等。

    浮子流量計(jì)適用于小管徑和低流速的流體測(cè)量。

   > 2.3 容積式流量計(jì)

    容積式流量計(jì)又稱定排量流量計(jì)，測(cè)量精度很高。它利用機(jī)械測(cè)量元件把流體聯(lián)系不斷地分割成當(dāng)已知的體積部分，根據(jù)測(cè)量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體地次數(shù)來(lái)測(cè)量流體體積總量。

    容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、原判流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。

    容積式流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：計(jì)量精度高；安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒(méi)有影響；可用于高黏度液體的測(cè)量；范圍度寬；直讀式儀表無(wú)須外部能源即可直接獲得累計(jì)總量，清晰明了，操作簡(jiǎn)便。

    容積式流量計(jì)的缺點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大；被測(cè)介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大；不適用于高、低溫場(chǎng)合；大部分儀表只適用于潔凈單相流體；振動(dòng)噪聲較大。

   2.4 渦輪流量計(jì)

    渦輪流量計(jì)采用多葉片的渦輪轉(zhuǎn)子感受流體平均速度，推導(dǎo)出流量或總量的儀表。它由傳感器和顯示儀兩部分組成。

    渦輪流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)有：流量計(jì)量精確；重復(fù)性好；無(wú)零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)；范圍度寬；結(jié)構(gòu)緊湊。

    渦輪流量計(jì)的缺點(diǎn)有：不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性；流體物性對(duì)流量特性有較大影響。

    渦輪流量計(jì)在石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液體、液化氣、天然氣和低溫流通的測(cè)量上獲得廣泛應(yīng)用。

2.5 電磁流量計(jì)

    電磁流量計(jì)以法拉第電磁感應(yīng)定律測(cè)量流速，再利用某種方法測(cè)量流通截面液位高度，從而求得流通面積，兩者相乘獲得流量。電磁流量計(jì)具有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計(jì)不易解決的問(wèn)題，如臟污流、腐蝕流的測(cè)量。上世紀(jì)七八十年代電磁流量計(jì)在技術(shù)上取得了重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類流量計(jì)，使用率不斷上升。

    電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：測(cè)量通道是段光滑直管，不會(huì)阻塞，適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等；不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失，節(jié)能效果好；所測(cè)得體積流量實(shí)際上不受流體密度、黏度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響；流量范圍大，口徑范圍寬；可應(yīng)用于腐蝕性流體。

    電磁流量計(jì)的缺點(diǎn)：不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；不能用于較高溫度。電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程；中小口徑儀表常用于高要求或難測(cè)場(chǎng)合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙工業(yè)測(cè)量紙漿液和黑液，化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿；小口徑和微小口徑儀表常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。

    2.6 渦街流量計(jì)

    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。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，它們是年輕的一類流量計(jì)，但發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計(jì)。

    渦街流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固；適用流體種類多；精度較高；范圍度寬；壓損小。

    渦街流量計(jì)的缺點(diǎn)有：不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量；需較長(zhǎng)直管段；儀表系數(shù)較低（與渦輪流量計(jì)相比）；儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

   2.7 超聲流量計(jì)

    適用于天然氣存儲(chǔ)交接計(jì)量的超聲流量計(jì)，由于超聲波在固體與氣體界面上的傳播效率低，管道外夾裝超聲換能器（探頭）難以從管壁傳送足夠的聲能，因此目前還沒(méi)有外夾裝式氣體超聲流量計(jì)。氣體用超聲流量計(jì)始于20世紀(jì)80年代初，大部分由測(cè)量短管和插入管壁換能器組成一體的形式出現(xiàn)，由于測(cè)量精度較低，過(guò)去未能在價(jià)格昂貴的天然氣貿(mào)易結(jié)算計(jì)量領(lǐng)域占有一席之地，近年則出現(xiàn)多種型號(hào)精度較高的氣體超聲流量計(jì)。超聲流量計(jì)利用超聲波在不同液體中傳播速度不同的物性，在測(cè)量流量的同時(shí)鑒別管道中液體類別。如歐洲在船舶卸油入庫(kù)時(shí)常用超聲流量計(jì)測(cè)量入庫(kù)流量，同時(shí)判斷輸送的液體是石油還是油船的倉(cāng)底水。超聲流量計(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、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)，是近年來(lái)發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。

    超聲流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：可做非接觸式測(cè)量；無(wú)流動(dòng)阻撓測(cè)量，無(wú)壓力損失；可測(cè)量非導(dǎo)電性液體，對(duì)無(wú)阻撓測(cè)量的電磁流量計(jì)是一種補(bǔ)充。

    超聲流量計(jì)的缺點(diǎn)有：傳播時(shí)間法超聲流量計(jì)只能用于清潔液體和氣體；而多普勒法超聲流量計(jì)只能用于測(cè)量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體；多普勒法超聲流量計(jì)測(cè)量精度不高。

   2.8 科里奧利流量計(jì)

    科里奧利流量計(jì)利用測(cè)量管部分振動(dòng)頻率相位差正比于質(zhì)量流量以測(cè)流量，利用測(cè)量管諧振頻率與管中被測(cè)介質(zhì)密度間的函數(shù)關(guān)系求取密度?？评飱W利流量計(jì)還從兩個(gè)基本參數(shù)質(zhì)量流量qm和密度ρ衍生得出體積流量qv；若被測(cè)液體是兩種有一定密度差的混合液體，還可經(jīng)密度演算得出一種液體在混合液中的濃度。

    由于不同流量計(jì)的測(cè)量原理不同，流量計(jì)的用途也不盡相同，至今還沒(méi)有一種流量計(jì)是通用的。每一種流量計(jì)總會(huì)由于其測(cè)量原理的局限，對(duì)測(cè)量介質(zhì)種類、測(cè)量介質(zhì)特性和流動(dòng)變動(dòng)特性的適應(yīng)能力以及對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)能力等方面原因，而在使用上受到限制。正因?yàn)槿绱?，在新型流量?jì)不斷出現(xiàn)的同時(shí)，一些應(yīng)用歷史已經(jīng)很長(zhǎng)的傳統(tǒng)流量計(jì)依然得到廣泛的應(yīng)用。

    3.國(guó)內(nèi)流量?jī)x表市場(chǎng)分布情況

    近幾年來(lái)，從我國(guó)工業(yè)發(fā)展的需要出發(fā)，國(guó)內(nèi)流量計(jì)的使用隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)應(yīng)用增長(zhǎng)較快，行業(yè)協(xié)會(huì)提供的2003年及2005年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析匯總?cè)绫?。由表1可知，03年與05年各種流量計(jì)的市場(chǎng)需求有較大的增長(zhǎng)，其中以差壓變送器為最大，其次是浮子流量計(jì)。近幾年流量?jī)x表總體年增長(zhǎng)率在15%以上。

    4.流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

    流量計(jì)伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展有必要逐步完善其性能，而技術(shù)的進(jìn)步也讓流量計(jì)的完善成為可能。流量計(jì)的發(fā)展將向提高流量計(jì)的可靠性，提高流量計(jì)對(duì)介質(zhì)適應(yīng)性、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性等方面發(fā)展。同時(shí)隨著新的信號(hào)處理技術(shù)及新的信號(hào)傳輸技術(shù)的應(yīng)用，流量計(jì)將向高度智能化方向發(fā)展。

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