近來，我國**提出了以科學發展觀建設「資源節約型、環境友好型」社會的國民經濟指導方針後，由於流量測量涉及物流的計量，在生產中它是重要的資訊源頭；在管理上它是效益考核、節能、環保科學評價的依據。無可置疑，在以上方面它都起著舉足輕重的地位，倍受關注。
流量是乙個推導量，影響它的因素較多，如：流體的物性、流體流動的特性、現場環境、工藝的要求、安裝、維護、經濟性……等。企圖用一種儀表滿足上述一切要求是不可能的。
所以相應的儀表原理達十多種，型別近200多，每一種儀表都有其優缺點，只可能在某個特定領域中發揮作用，儀表各盡所能，使用者各取所需，尚沒有一種儀表可以獨占鰲頭，取代其他一切儀表。
本人就流量儀表的發展趨勢、熱點發表一些看法。浮光掠影，供大家參考。
一發展趨勢
據專業網評估報告顯示，流量儀表的銷售額從2023年的31億美元增長到2023年的35億美元，年增長率仍達2.6%。其中傳統儀表(節流、容積、渦輪、轉子等)為負增長-2.
2%，2023年16.43億，佔總流量儀表的53%；2023年15.05億，佔43%，而新型儀表(電磁、超聲、科氏等)年增長率約6.
2%，2023年14.57億，佔47%；2023年增為20.19億，佔57%。
其中：年增長率 2023年 2023年
電磁 1.92% 5.9億 6.49億
超聲 10.4% 3.73億 6.12億
科氏 6.9% 3.72億 5.19億
上述評估認為傳統儀表總的發展呈下降趨勢，但也並非「一聲令下，煙消雲散」。以孔板為例，它具有可幹標及承受惡劣工況等優勢，數十年來其他儀表無法取代，已裝機容量十分龐大。也有專業人士認為，市場趨勢雖向新型流量計轉變，但傳統儀表的安裝基數很大，取代將是乙個很長的過程。
據某市場評估集團調查顯示，流量儀表2023年世界市場排序為：電磁、質量、節流、渦輪、孔板、科氏、容積、渦街、超聲、均速管、皮託管、文丘利、噴嘴、熱式、環孔、堰、彎管、雷射等，但這個分類不合理，許多儀表（劃下橫線）均應算為節流，這樣來看，節流從數量上應佔市場第一位。由於節流裝置一般較為笨重，技術含量不高，國外廠商基本未涉足中國市場，我國工程中所用節流裝置仍主要選用國內產品，據中國儀器儀表協會估計，傳統節流裝置年銷售量為20萬台以上，約6億元人民幣。
渦輪流量計在國外多用於測氣體及粘度較小的液體，評估顯示，從2002~2023年cagr為-3.2%，由2023年銷售額的4.1億美元降至2023年的3.
48億，專家認為：超聲的增長勢頭雖然咄咄逼人，而渦輪也較準確，與超聲相比，**便宜得多，而量程比為10:1，大於差壓式3倍多，在商業計量、**結算上仍有獨特優勢。
我國年銷售量估計約2萬台。容積式流量計非速度型儀表，無直管段要求是其特點，準確度可達+/-0.5%以上，但較笨重，口徑一般在200公釐以下，近五年cagr為-2.
7%，由2023年銷售量的5.2億美元降至2023年的4.52億美元。
我國油品計量多採用這種儀表，如各加油站用的加油機，國內年銷售量估計為5萬台。
二熱點1. 電磁流量計
根據法拉弟電磁感應定律，即當導體在磁場中切割磁力線時，將在兩端產生感應電動勢，其大小與流速成正比，據此可測流量值。電磁流量計最大的優點是管道中無任何阻力件，可測液固兩相流、紙漿、礦漿、煤漿等，幾乎沒有壓損，對直管段要求較小(上10d，下3d)，精確度可達+/-0.5%。
測量範圍可達50:1，口徑可大至3公尺。市場銷售台數雖未必超過差壓式，但其銷售額居流量儀表市場魁首已是公認的事實。
世界各國著名自動化儀表公司，如abb、西門子、krohne、橫河等，我國的幾家大儀表廠，如開封、威爾泰、光華、川儀都將它做為主導產品，可惜均引進國外abb技術，基本上沒有自己創新的品牌。而名聲不大的浙江大河開發了自主產權的pmf-cf型電容式電磁流量計，其特點可測電導率低至0.01us/cm的液體(通用儀表需大於5us/cm)。
電磁流量計雖有許多優點，但在國外市場已近飽和，cagr已低至1.92%。而據arc公司評估，由於中國近年來加大在水處理、礦業、造紙、製藥等行業的投資力度，電磁流量計國內的cagr將達到10.
7%，預計2023年為0.77億美元。
2. 超聲流量計
根據超聲波在管道中傳播時，順流向聲波速度增大、逆向減小原理，測得時差大小即可知流體流速推算流量。由於氣體的聲阻大於液體，氣體超聲波流量計難度大於液體，據美國ge公司介紹接受反射回來的資訊能量僅為發射的萬分之一，而時差僅10-9~10-12s。近年來由於在能源結構中，天然氣的比重日益加大、超聲氣體流量計準確度可達+/-0.
5%以上，量程比為幾十比一，口徑可大至2m以上，是天然氣商務計量、**結算很理想的流量計，我國西氣東輸工程較重要的**結算採用了幾十台。
目前國外公司instromet(荷)、ge、emerson、controlotron(美)、krohne(德)、昌民(韓)均有產品；我國在2023年即開始研製曾有樣機進行了試驗，目前上海寶音、維思、唐山美倫、天津億環、北京昌民(合資)，均稱已有產品，但據了解在現場應用中仍有不足之處，有待改進。
外夾式流量計因便於裝卸、維護，頗受使用者青睞，ge資深流量專家表示，過去因超聲波穿過管壁能量損失及折射角等問題，使其難以問世，現美國controlotron採用了寬束技術(wide beam tm)，使難題得以解決並已可提供1010gc、1010gcs系列外夾式產品，但管道內氣體壓力不得小於60psig(約4.22kg/cm2)。而ge公司採用了關聯標記法(correlation method)突破了這一限制推出的ctf878外夾式氣體超聲波流量計（圖1），可以測大氣、壓縮氣體等。
它可無需在管道開孔就可應用於有腐蝕性、有毒、高純、無菌等氣體的流量測量。
3. 科氏流量計
原理是當質量m以速度v在乙個旋轉體系中運動時，在質量m上將作用有向心力及切向的哥氏力，其大小取決質量m及流速v，如測得科氏力即可知質量流量。為測科氏力，需激勵管道產生振動，體積十分龐大。口徑僅0.
2公尺，高度即達2公尺，因而口徑難以超過0.25公尺，而精確度可高達+/-0.5%以上，且可以直接測量質量流量及密度，使使用者不僅可獲知流體的容積而且可了解其組成，特別適用於化學流程工業。
其次，維護成本極低，使用多年可無需重新校驗，無直管段長度要求。這些優點令其成為頗具發展潛力的流量儀表。國外廠家有美國的micromotion(emerson)、德國krohne，我國有山西太行、浙江樂清-----等（圖2）。
由於技術的發展，科氏流量計的應用領域已從測油品、液體礦漿擴充套件到氣體。美國燃氣協會(aga)認為科氏很適合測天然氣，特別是壓縮天然氣加氣站的商務計量，由於天然氣在能源中的比重加大，為科氏在發展提供了很大的發展空間。據arc公司評估，近幾年國際市場科氏會大幅增長，2023年銷售額將達6.
27億美元，cagr達7.6%，僅次於超聲。
在計量上，科氏與超聲在口徑上有較大的互補性，科氏常用口徑為2寸左右，佔90%，通常最大口徑到6寸(150mm)；而超聲不適用於較小的管徑。由於科氏**較貴(在相同口徑下為電磁的10倍)。我國多用容積式或渦輪代替，但維修、定期校驗量較大，只要**適當，在我國的市場潛力還是較大的。
4. 兩相流量計
為提高效率，降低成本，採取管道輸送口在現代工業運輸中得到廣泛應用，兩相流的流量測量日益迫切有待解決。
（1）液固兩相
電磁流量計已成功解決含有纖維、固體的液體流量，如礦漿、煤漿、貨漿、泥漿、汙水等等，無須絮述。
（2）氣固兩相
由於氣流中固體的沖刷、磨削，只能採取非接觸式，我國蘭州同位素研究所曾用同位素解決這一課題，但涉及環保等問題已很少採用。目前德國swr公司推出了一系列微波氣固兩相流量計，較成功用於各種現場，可惜**較貴。
其原理(圖3)當安裝在管道上的感測器發射的微波束，穿過管道中的氣固兩相流，固體物流將吸收部分微波能量，通過測反射回來所削弱的微波能量可知固體流量。據swr公司稱可測固體顆粒自1ns至1cm，流量可大至每小時數百噸，精確度+/-2~5%，安裝簡便，僅在管道上鑽約20mm圓孔，焊上接頭即可。
（3）氣液兩相
我國早於20多年前已從事此課題研究，天大、浙大、西安交大均有試驗室研製，但至今仍未有產品推向市場，由於天然氣開採特別是海上平台，難以採用笨重、龐大的分離器，迫切期待提供氣液兩相流量計，目前普遍採用的是用2臺不同型號的差壓流量計，串聯測量，從2個讀數來解流體中氣液的容積比。我國克拉氣田購買了一台14"英國solartron公司提供的mk1型濕氣兩相流量計，**14.4萬英磅，約230萬元人民幣，國內廠商估計生產成本不過數萬元。
5. 熱式流量計
基於傳熱正比於流速的原理，通過測熱源溫度變化測量流量的儀表主要有2種型式：(1)熱分布式，熱源處於管道外壁，管徑較小，外徑4~25公釐，最小流量可測0.3公升/小時、多用於測微小流量；(2)浸入式(插入式)。
熱源處於管道內，與流體直接接觸，多用大管道氣體流量測量，近幾年倍受關注。從多國儀器儀表展覽會參展來看，2023年僅3家，2023年已達19家。這種儀表的優點是直接可測質量流量，靈敏度高，測氣體流速可低至1m/s，彌補了差壓式無法測低速的不足，且不易堵塞。
它的應用領域廣闊，如取暖、環保、流程工業中低速、常溫氣體流量測量。不足是準確度受流體組分影響，流體溫度不宜超過200℃；熱源會影響周圍溫度場，響應速度達1s，不適用於工控系統。而最近了解到美國矽翔科技公司(siago .
ltd)推出的一種以mems晶元做熱敏元件的插入式熱式流量計，改善了它的效能，這種mems晶元僅4×2mm，上刻有微熱源、上下游溫度檢測件。通過測氣體流過晶元的溫度場變化來了解流速大小以推算流量，由於熱源極小不致影響管道中的溫度場，也將響應時間提高到了0.1s，改善了調節品質也可用於工控系統。
6. 新型節流裝置
經典節流裝置工作可靠，可承受惡劣的工況，孔板可幹標等優點，長期以來取得使用者的信任、佔流量儀表市場份額60~70%。但不適用於兩相流，而且要求直管段過長，現場難以保證，出現了一系列環形通道節流裝置（詳見本刊2023年一期）。
(1)環形孔板美國上世紀60年代推出，它不僅適用於兩相流，而且對直管段長度要求較短，但壓損較大。
(2) 內錐式流量計(v-cone) 美國上世紀八十年代中期推出（圖4）
，可以解決上述2個問題，但內錐並非完美無缺，仍存在以下問題：
(a)力學結構為懸臂，易產生振動。
(b)取壓點不合理，p1未必可反映整個截面的壓力，p2處於錐體後漩渦區，壓力有波動，且傳壓管易堵塞。
(c)直管段要求0~3d未必可行，7~10d較合理。
(d)尾錐後為漩渦，能量轉換是不可逆的，動能不可能無損恢復為位能，不是節能儀表。
(3)梭式針對以上問題改進的專利產品
(a) 採用三支杆固定流件——梭體。
(b) 充分考慮直管段不足時流速分布不均勻性，在環形通道中，採取測多點(9~12)總壓。
(c) 尾錐不會產生漩渦，動能可平穩轉換為位能，壓損小，可節能。
7. 二次表智慧型化
(1)影響流量測量的因素很多，計算繁瑣，由於微電子、計算機技術的飛速發展，這一切就變得簡單，可適應使用者的各種要求。
例如，佔流量儀表一半市場以上的差壓式流量計量程比只能為3：1，採用智慧型式差壓變送器後，就可將量程比擴大到幾十比1。
(2)根據使用者的要求，二次錶可通過智慧型化具有許多功能，如同時顯示瞬時、累計流量；快速進行運算；工況實時補償；係數實時修正；下限計費功能；分時計費；停電記錄；定時抄表；自診斷；模擬數字相容通訊。
(3)近期德國krohne公司推出的optiflux電磁流量計，就具有十多種自診斷智慧型功能，使其工作更為可靠，效能提高，據稱精確度可達+/-0.2%。
可以預計，二次表的智慧型化、多功能化是流量儀表研發中乙個具有很大發展潛力的課題！
8. 大管道氣體流量的檢測與校驗
筆者將另撰文詳細說明。
三建議1. 發展趨勢
(1) 結構日趨簡潔，從當前發展最快的3種流量儀表(電磁、超聲、科氏)來看，機械結構都十分簡潔，管道內既無轉動件，又無節流件。
(2)功能力求完善，隨著微電子、計算機、通訊技術的飛速發展，流量儀表的功能日益完善、多樣，不少機械部分難以解決的問題，依靠電子軟體則迎刃而解，如krohne的智慧型電磁流量計，不少超聲流量計不僅可測流量，還可測流體密度、組分、熱能等等。
(3)安裝日益簡便，工業自動化程度越高，使用者越歡迎採用安裝維護簡便的產品，這也是插入式，外夾式儀表日益暢銷的原因。
2. 國產化刻不容緩
據了解，我國近年來進口儀器儀表約130億美元，出口約30億美元(多為低附加值的電工儀表、家用水表、氣表)，國內大型工程選用國外儀表佔2/3，而其**為國產5~10倍，我國大型流量儀表企業主要依靠國外技術，缺乏擁有自主智財權意識，創新乏力；自動化儀表國產化刻不容緩！
3. 品種多，選用要實事求是
流量儀表品種、型別較多，正確選用並非易事，建議：
(1)不要輕信廠商宣傳，廠商為利所圖，往往對儀表的技術指標誇大其詞，選用時要理性分析這些引數的依據，有無檢驗證明。
(2)按需選取，勿追求高指標，如不是用於商務計量，**核算，準確度要求可以降低，如工控系統的某些場合，檢測、監控儀表的重複性、可靠性好就可以了。
(3)全面考慮經濟指標，儀表的經濟性並非限於一次購買費用，還要考慮安裝維修(停產損失)，是否節能(長期執行費)等因素。
-------- 作者:毛新業
流量儀表特點及發展
本刊特約編輯 毛新業 一 概述 1 作用與地位流量儀表是衡量物質量變的工具。廣泛用於工業領域，在流程工業中不僅可以改進產品質量，提高經濟效益 管理水平，同時還為評估節能降耗 環保排汙提供了重要依據。在自動化系統的儀表中，它的數量雖只佔約1 5 但 可達1 3.2 市場評估據 flow researc...
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