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1.流量計概述

    流量是現(xiàn)代工業(yè)測量過程中的一個重要參數(shù)，人類對流體的測量具有悠久的歷史。從古羅馬人測量居民用水流量、古埃及人測量河水流量到現(xiàn)代人對各種工業(yè)過程流量的計量，都充分體系了人類無窮的智慧。20世紀(jì)隨著能源計量、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸?shù)葢?yīng)用領(lǐng)域?qū)α髁繙y量需求的牽引，使得流量計得到快速發(fā)展。尤其是微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，為流量計的制造技術(shù)提供各種新型的元器件，進(jìn)一步推動了流量計從機(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發(fā)應(yīng)用，使得流量計的測量準(zhǔn)確度越來越高，流量的測量范圍越來越廣。同時流量計對測量介質(zhì)的要求在降低，適用范圍也越來越寬，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。

2.流量計的分類及原理

    流量計的分類有多種方法，如可按測量原理分類，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的原理和特點。

   2.1 壓差式流量計

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

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

    壓差式流量計的缺點有：測量精度普遍偏低；范圍度窄；現(xiàn)場安裝條件要求高等。

    壓差式流量計式應(yīng)用zui廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占*。近年來，由于各種新型流量計的問世，其使用量百分比在逐漸下降，但目前仍是zui重要的一類流量計。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/4-1/3。

   2.2 浮子流量計

    浮子流量計又可叫轉(zhuǎn)子流量計，是變面積式流量計的一種，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。

    浮子流量計的優(yōu)點有：玻璃錐管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便；

    浮子流量計的缺點有：耐壓低，玻璃管較易碎等。

    浮子流量計適用于小管徑和低流速的流體測量。

   > 2.3 容積式流量計

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

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

    容積式流量計的優(yōu)點有：計量精度高；安裝管道條件對計量精度沒有影響；可用于高黏度液體的測量；范圍度寬；直讀式儀表無須外部能源即可直接獲得累計總量，清晰明了，操作簡便。

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

   2.4 渦輪流量計

    渦輪流量計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。

    渦輪流量計優(yōu)點有：流量計量zui；重復(fù)性好；無零點漂移，抗*力強(qiáng)；范圍度寬；結(jié)構(gòu)緊湊。

    渦輪流量計的缺點有：不能長期保持校準(zhǔn)特性；流體物性對流量特性有較大影響。

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

2.5 電磁流量計

    電磁流量計以法拉第電磁感應(yīng)定律測量流速，再利用某種方法測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。電磁流量計具有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它流量計不易解決的問題，如臟污流、腐蝕流的測量。上世紀(jì)七八十年代電磁流量計在技術(shù)上取得了重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類流量計，使用率不斷上升。

    電磁流量計的優(yōu)點有：測量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用于測量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等；不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好；所測得體積流量實際上不受流體密度、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。

    電磁流量計的缺點：不能測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；不能測量氣體、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場合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液，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)生要求的場所。

    2.6 渦街流量計

    渦街流量計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、振動體式、光電式及超聲式等，它們是zui年輕的一類流量計，但發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計。

    渦街流量計的優(yōu)點有：結(jié)構(gòu)簡單牢固；適用流體種類多；精度較高；范圍度寬；壓損小。

    渦街流量計的缺點有：不適用于低雷諾數(shù)測量；需較長直管段；儀表系數(shù)較低（與渦輪流量計相比）；儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗。

   2.7 超聲流量計

    適用于天然氣存儲交接計量的超聲流量計，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*（探頭）難以從管壁傳送足夠的聲能，因此目前還沒有外夾裝式氣體超聲流量計。氣體用超聲流量計始于20世紀(jì)80年代初，大部分由測量短管和插入管壁換能器組成一體的形式出現(xiàn)，由于測量精度較低，過去未能在價格昂貴的天然氣貿(mào)易結(jié)算計量領(lǐng)域占有一席之地，近年則出現(xiàn)多種型號精度較高的氣體超聲流量計。超聲流量計利用超聲波在不同液體中傳播速度不同的物性，在測量流量的同時鑒別管道中液體類別。如歐洲在船舶卸油入庫時常用超聲流量計測量入庫流量，同時判斷輸送的液體是石油還是油船的倉底水。超聲流量計是通過檢測流體流動對超聲束（或超聲脈沖）的作用以測量流量的儀表。根據(jù)對信號檢測的原理，超聲流量計可分為傳播速度差法（直接時差法、時差法、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。超聲流量計和電磁流量計一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬*流量計，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點，是近年來發(fā)展迅速的一類流量計之一。

    超聲流量計的優(yōu)點有：可做非接觸式測量；無流動阻撓測量，無壓力損失；可測量非導(dǎo)電性液體，對無阻撓測量的電磁流量計是一種補(bǔ)充。

    超聲流量計的缺點有：傳播時間法超聲流量計只能用于清潔液體和氣體；而多普勒法超聲流量計只能用于測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測量精度不高。

   2.8 科里奧利流量計

    科里奧利流量計利用測量管部分振動頻率相位差正比于質(zhì)量流量以測流量，利用測量管諧振頻率與管中被測介質(zhì)密度間的函數(shù)關(guān)系求取密度?？评飱W利流量計還從兩個基本參數(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。

    由于不同流量計的測量原理不同，流量計的用途也不盡相同，至今還沒有一種流量計是通用的。每一種流量計總會由于其測量原理的局限，對測量介質(zhì)種類、測量介質(zhì)特性和流動變動特性的適應(yīng)能力以及對環(huán)境條件的適應(yīng)能力等方面原因，而在使用上受到限制。正因為如此，在新型流量計不斷出現(xiàn)的同時，一些應(yīng)用歷史已經(jīng)很長的傳統(tǒng)流量計依然得到廣泛的應(yīng)用。

    3.國內(nèi)流量儀表市場分布情況

    近幾年來，從我國工業(yè)發(fā)展的需要出發(fā)，國內(nèi)流量計的使用隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)應(yīng)用增長較快，行業(yè)協(xié)會提供的2003年及2005年統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析匯總?cè)绫?。由表1可知，03年與05年各種流量計的市場需求有較大的增長，其中以差壓變送器為zui大，其次是浮子流量計。近幾年流量儀表總體年增長率在15%以上。

    4.流量計的發(fā)展趨勢

    流量計伴隨著現(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)步也讓流量計的完善成為可能。流量計的發(fā)展將向提高流量計的可靠性，提高流量計對介質(zhì)適應(yīng)性、對環(huán)境的適應(yīng)性等方面發(fā)展。同時隨著新的信號處理技術(shù)及新的信號傳輸技術(shù)的應(yīng)用，流量計將向高度智能化方向發(fā)展。