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一、流量儀表的歷史、現狀及發展趨勢

我國開展近代流量測量技術的工作比較晚，60年代開始渦輪、電磁流量計的生產。至今，從事流量儀表研究和生產的單位已有200多家，90年代更進入了快速發展時期。流量儀表是一種儀表性能強烈依賴于使用條件的儀表，國際流量界人士曾言，流量計是使用比制造要艱難得多的少數儀表之一，雖然實驗室它可以得到極高的精確度，但是在使用現場若條件變化，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。應該說流量是一個測量系統的問題，在這個系統中包括檢測裝置、顯示裝置、前后測量管及輔助設備等。所以流量計本身性能好并不能保證獲得要求的精確度，它要求整個測量系統符合規定的要求才行。綜合而論，完善的流量計應適應的條件大致如下：

(1) 檢測體最好無阻礙物，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，并可推算未知數據，且無需實流校驗。
(4) 頻率脈沖輸出信號，數字式儀表，便于遠傳，且抗干擾、方便的與計算機聯接。
(5) 儀表輸出信號不受流體介質特性和流體，流動特性的影響。
(6) 儀表重復性好、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備上述各項條件，只是依據測量條件，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，在對美國工業現場安裝的流量儀表檢查中，發現約半數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條件做個簡要介紹：

1 差壓流量計

差壓式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓，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，在國際范圍內，差壓流量在流量儀表總量中臺數約占到50%-60%。我國的銷售臺數約為40%左右。差壓流量計的精度在很大程度上決定于現場的使用條件。主要是流體的物性參數及和流體流動特性。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計、制造到安裝使用要求很嚴格的儀表，在任何的環節失誤都會產生很大的誤差。另外，差壓流量計輸出信號與流量為平方關系，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械測量文件把液體連續不斷地分割成單個已知的體積部分，根據計量室多次，重復地充滿和排放該體積部分與流體的次數不測量液體體積總量。在流量儀表中是精度最高的一類。在國際市場上，其銷售額在工業發展發達國家中占流量儀表的20%左右，我國銷售額大約在20%左右。容積式流量計其優點如下：

精確度高，基本誤差一般為±0.5%；特殊的可達±0.2%左右；
沒有前置直管段的要求，這一點在現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。
任何儀表有其優點，也有其局限性，容積式流量計的缺點主要表現在：

結構復雜，體積大，笨重，故一般只適用于中小口徑；
對被測介質種類，介質工況、局限性較大，適應范圍窄；
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、醫藥、食品以及能源等工業部門計量昂貴介質時首選。然而，由于需要定期維護，因此在放射性有毒流體等不允許人們接近的維護的場所不宜采用。目前，容積式流量計作為貿易結算儲運交接儀表。

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行測量的體積流量儀表。又稱轉子流量計。80年代，西方發達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，最小口徑做到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，被廣泛地應用在電力、石化、冶金等流程工業和污水處理等公用事業。主要用作直觀流動指示或測量精度要求不高的現場指示儀表。

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速計、水表等。該流量計在石油、各種液體及天然氣、煤氣等領域有著廣泛應用。90年代中期在世界范圍內，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,而介質為氣體，一般為±1%-±1.5%R；
重復性好，短期重復性可達0.05%-0.2%,因此在貿易結算中是優先選用的流量計；
輸出脈沖頻率信號，無零點漂移，抗干擾能力強；
范圍度寬，結構緊湊輕巧，安裝維護方便；
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定律制成的一種測量導電液體體積流量的儀表。近年來，發展速度較快，95年全球產量估計在13萬臺以上。其優缺點如下：

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粒或纖維的液固二相液體，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，并可應用于腐蝕性流體；
不能測量電導率很低的液體；
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。如工業紙漿、礦漿、化學工業的強腐蝕液等。小口徑、微小口徑則常用于醫藥工業、食品工業、生物工程等有衛生要求的場所。

6 渦街流量計

70至80年代是渦街流量計迅速發展時期，開發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。我國渦街在發展高峰期，曾達到數十家，應該說，渦街流量計尚屬發展中的產品，無論在理論基礎或是實驗經驗尚較差，目前最基本的流量方程經常引用卡曼渦街理論。優點和局限性：

優點：

結構簡單牢固，安裝維護方便；
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：

不適用于低雷諾數測量，故在高粘充、低流速、小口徑情況下應用受到限制；
旋渦分離的穩定性受流速的影響。要求有足夠的直管段；
力敏檢測法對管道機械振動較敏感，不宜用于強振動場所；
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，大致原因在產品的質量、選型不當，以及現場調整問題。
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合，其導出量溯源性較好，有可能據此建立流量的基準。超聲波流量計的優缺點和局限性：

優點：

非接觸測量，無需停產安裝，這是在工業用流量儀表中具有的獨特優點，適用于管網流動狀況評估測定；
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，更帶來可觀的經濟效益。
局限性：

由于外裝器不能用于襯里或結垢太厚的管道，以及不能用于襯里與內管壁剝離的管道(近年來，匯中公司開發出的插入式測量徹底的解決了這個問題。且能實現不停產安裝、調試)。

超聲波流量計以其獨有的特性而迅速得到了廣泛的應用。有數據顯示到90年代中期全球年產量超過30000臺，其它主要流量儀表還有科里奧利質量流量計、熱式質量流量計、明