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1.流量計(jì)概述

    流量是現(xiàn)代工業(yè)測(cè)量過程中的一個(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)過程流量的計(jì)量，都充分體系了人類無窮的智慧,。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發(fā)應(yīng)用,，使得流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度越來越高，流量的測(cè)量范圍越來越廣,。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zui廣泛的流量計(jì),，在各類流量?jī)x表中其使用量占*,。近年來，由于各種新型流量計(jì)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(jì)。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(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zui,；重復(fù)性好,；無零點(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zui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*流量計(jì),，是適于解決流量測(cè)量困難問題的一類流量計(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,；無流動(dòng)阻撓測(cè)量,，無壓力損失；可測(cè)量非導(dǎo)電性液體,，對(duì)無阻撓測(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,，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zui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,。