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 research」網2023年底有關全球流量儀表市場研究報告表明：儘管近二年全球受金融危機的影響，經濟形勢不容樂觀，但為了應對資源的日益匱乏，節能減排的緊迫，流量儀表的市場仍逆市小幅上揚，預計自2009~2023年期間，流量儀表年均增長率可達3.7%~4.
2%，至2023年銷售額估計可達到35億~50億美元*1。我國為調整產業結構，gdp增長略有下調定為7%，「十二五」期間，我國流量儀表市場的年增長率應會略高於國際市場，為6%左右，2023年銷售額估計為45億人民幣*2。
「flow research」評估認為，近十餘年，由於技術的進步，對流量儀表的準確度、可靠性提出了更高的要求，新型流量儀表的市場及研發均有較快的發展，年增長率可達7%，依次為超聲、科氏、電磁、熱式；傳統流量儀表如:節流裝置、容積式、轉子----等市場為負增長，約為-2%。但節流裝置由於可耐惡劣工況，成本低，數十年來裝機容量很大，我國近
七、八年以來對新型流量儀表的研發異常活躍，正逐步取代傳統流量儀表，仍有較大的市場潛力。
3、會議熱點*3、4 2023年10月在台北召開了第15屆流量測量國際會議（flomeko 2010）,發表**108篇，其中：差壓式34篇（31.5%）、標準裝置28篇（26%）、超聲15篇（13.
8%）、熱式8篇（7.4%）、電磁、科式各7篇（6.5%）、渦街、渦輪各6篇（5.
5%）。
我國2023年在上海由中國計量測試學會主持召開了「全國流量學術交流會」，發表**67篇，其中：標準裝置19篇（26.8%）、節流13篇（19.
4%）、超聲7篇（10.4%）、非標準校驗6篇（9%）、電磁3篇（4.4%），
其他如：渦街、科氏、熱式----等均僅有1~2篇。
從以上學術會議發表的**比重，可以看到國內外流量行業所關注的熱點，要說明的是這兩個會議都是由計量部門主持召開的，理所當然會給校驗裝置特別的關注。
二、流量儀表的原理、特點與發展*5、6
由於影響流量儀表的因素很多，其原理、型別多達200餘種，本文僅重點介紹以下幾種：
1、 電磁流量儀表
、原理基於法拉第電磁感應定律，即導電液體在電磁場中將感應電動勢，其大小與管道中液體的流速成正比，測得感應電動勢大小，即可知液體流量。
、特點(1)測量準確度不受液體密度、粘度、溫度、壓力的影響；
(2)表內無阻力件，可靠性高，幾乎無永久壓損；
(3)流速範圍(0.3～1.5m/s），口徑3～3000mm；
(4)可測液、固二相流；
⑸準確度一般為±0.5%；
⑹儀表內襯根據使用者需要可選擇橡膠、氟塑料、工業陶瓷等，可測腐蝕性、高溫等各種液體；
⑺無法測氣體及油品及有機溶劑等不導電液體，為其較大的弱點。
、應用領域由於其準確度高，可靠性良好，廣泛應用於鋼鐵、冶金、石化、煤化、造紙、食品、市政工程、能源及水資源管理、汙水排放……等領域，銷售台數雖不及節流、差壓式流量儀表，但銷售額遠遠高於其他流量儀表。
、發展方向
⑴優化權重函式，提高磁場效應。通過改善線圈形狀、磁軛及磁靴的設計，流速分布不理想時，如採取必要的措施，仍能得到較好測量精確度。
⑵採用新型磁性材料，提高儀表測量靈敏度，降低電功耗，節約電能。
⑶採用新型材料襯裡，如：新型氟塑料etfe、橡膠epdm，高純氧化鋁陶瓷，以應用於各種腐蝕、高溫、沖刷、髒汙流體的惡劣工況。
⑷擴大應用領域，如果電容檢測可檢測電導率低至5x10 -8 s/m的液體，（一般為10 -5 s/m）。
·二線制：二線制可以減小電纜，統一電源、節約成本、便於維護。
·非滿管：加乙個液位檢測器，可以有效解決汙水排放的非滿管流量測量。
·插入型：解決大口徑管道流量測量，成本低，安裝維修簡便，但準確度將降低。
2、超聲波流量儀表
超聲波流量儀表是近十年來發展最快的一種流量儀表，市場銷售額年增長率達到10%以上，在全球能源匱乏的今天，它既可準確測天然氣，又可測石油等貴重油品的流量，因而倍受青睞。在我國市場上，國外產品佔據了主導地位。
、原理：早於2023年，美國ruttgen就提出利用聲學原理測流量，到2023年才真正進入實用階段。原理有時差法、相位法、頻差法、都卜勒法等
六、七種，應用較多的為以下二種：
（1）時差法聲波在流體中傳播，順流向時傳播速度會增加，逆流向則會減少。利用傳播速度之差可求得流速（管徑d確定,則知流量），主要用於單相、較潔淨流體。
（2）都卜勒法多用於流體含有少量雜質的流體，將雜質的移動速度視為流體的速度，檢測器發射的頻率，作用在運動的雜質上將發生偏移，稱都卜勒頻率(正比流速v ), 測出即可知，乘以截面即為流量。
圖1、超聲波儀表原理圖
、特點：
⑴無任何阻力件、壓損小、可靠性高；
⑵可以測氣、液多種流體；
⑶準確度可高達±0.5%，重複性為0.1%；
⑷量程比可達100:1；
⑸可採用多聲道以保證測量準確度(圖1)，目前有：單聲道（15d），雙聲道（10d），四聲道（6d）。括號內的數值為保證準確度所必要的直管段長度；
⑹管徑大小對**影響不大，所以特別適用於大口徑，最大可至3公尺（液）；2公尺（氣）；
⑺可測雙向流；
⑻外夾式可不斷流進行拆裝，便於現場校驗；
⑼已有標準，可進行幹標；
⑽流體溫度上限應小於200℃；壓力上限為10mpa；
⑾工業現場的雜訊、流體組分的變化，對測量準確度均有較大影響；
⑿測液體較成熟，測氣體難度較大，**較貴。
、應用領域：
1 因準確度高,廣泛應用於能源(石油、天然氣)，貴重氣體（o2，h2，n2……）,為化工產品**核算計量的首選儀表；
2 以進行非接觸計量,常廣泛用於高腐蝕、有毒的流體流量計量；
3 泛用於食品、醫藥及要求十分潔淨的流體流量計量；
⑷都卜勒法可以用於含有少量雜質的二相流，但雜質（氣泡、固體懸浮物……）不得大於20%。
、發展方向
⑴插入式：可以應用於特大的管道，在不斷流的情況下進行拆裝，便於維護，但準確度受管道內流速分布影響較大，在試驗室標定後，直接用於現場會有較大誤差。此外，儀表易受流體中微粒或高粘度介質的汙染,降低其靈敏度。
⑵外夾式：採用夾具固定在管道外壁，可用於安裝在任何材質、口徑的管道上。有人設想將之作為標準表進行現場校驗，但因受安裝位置、管壁材質、厚度諸多因素的影響，準確度目前還較低(低於±2%)，所以作為標準表尚有待時日。
(3)可靠性：增加儀表在惡劣工況下(煤氣中的焦油,粉塵的粘汙)的可靠性；抗雜訊能力，適用於更高
溫度的介質，提高換能器的耐溫能力，加強自報警，自診斷等智慧型功能。
⑷降低成本：以便於大量推廣應用。
3、科氏流量儀表
為近十年來發展速度僅次於超聲的一種流量儀表，年增長率約為6%。美國艾默生集團(emerson)旗下的高準(micro motion)公司於上世紀七十年代首先推出產品，市場在世界處於領先地位，聲稱至今在全球已銷售了60萬台科氏流量計，應用於各領域。並已在我國上海浦東建立了研發基地。
、原理如流體質量m在直線運動時又處於旋轉體系中，將產生與流速v及質量m成正比的科氏力，測得力的大小即可知流量大小。然而在旋轉運動中測科氏力十分困難，目前的產品都是在乙個u形管中部激振管道（圖2），其中的流體產生的科氏力使u形管二側產生方向相反的扭曲，扭曲的幅度與流量成正比。用光學或電磁方法測出扭曲的幅度即可知質量流量的大小。
、特點1 以直接準確測質量流量，準確度可高達±0.2%，密度準確度可達±0.0002g/cc；
2 儀表內無任何阻力件，可測二相流體，但不宜用於測液、氣二相流；
⑶對流速分布不敏感，無需前直管長度安裝要求，仍具有很高準確度；
⑷溫度範圍-240℃~200℃，壓力（4~40mpa），不適用於高溫、低壓流體；
⑸量程比可達100:1；
⑹易產生另點漂移；
⑺壓損受粘度影響較大，屬於壓損較大的流量儀表；
⑻因其工作原理，口徑一般僅200公釐，高度已達2公尺；但德國e+h的巧妙設計當口徑為250公釐，高度僅為0.7公尺；
⑼**較貴，均為相同口徑電磁流量計的5~8倍；
⑽由於基於振動原理工作，外界的振動對其影響較大。
、應用領域
因管道中無任何阻力件，又不受流體導電率的限制，且無安裝直管段長度要求，所以應用領域較廣泛，可以測多種流體，如牛頓流體、各種漿液、懸浮液、液化氣。在當前現場直管段不足，又要求較高準確度的情況下，科氏流量儀表顯示了獨特的優越性。已廣泛用於石油、石油化工、精密化工、食品、造紙、製藥、橡膠等工業。
、發展方向
⑴提高智慧型功能：美國高準公司（micro motion）宣布採用mvd（多變數數字）技術推出了3711型氣體流量計算機，系統涵蓋了apimps、aga8的有關標準的氣體資料；
⑵溫度壓力補償：當溫度、壓力改變較大時，科氏流量儀表的剛度會受到影響，應進行補償，以確保較高的準確度；
⑶減弱振動影響：外界的振動（如幫浦、管路系統、機械振動、水力雜訊等）都會影響科氏流量儀表的工作，在設計時應採取抑制措施，如mfs-1000設計安裝時採取了隔振措施。
⑷減小零點漂移：要盡力減小兩根測量管的不對稱性，出廠時應進行動平衡測試，然後進行補償，安裝時需減小附加在測量管上的應力，加強維護，清除測量管內的沉澱物。
4、熱式流量儀表
、原理：利用流體流動時與熱源進行熱交換測流量。根據交換方式可分為分布型與浸入型二種型式：
⑴分布型：繞在管道外的兩組電熱絲，有加熱及檢測二個作用，並組成惠斯登電橋。由恒流電源供給恆定熱量。
當流量為零時，管道內流體溫度平衡，電橋無輸出；當流體流動時，流體將上游部分熱量帶給下游，電熱絲上的溫度失去平衡，上下游電熱絲電阻有差異，電橋產生輸出電壓，其大小正比於流量，流量越大，輸出電壓也越大，測電壓可知流量。
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