素材6：流量計

1、流量計又分為有轉(zhuǎn)子流量計、節(jié)流式流量計、細(xì)縫流量計、容積流量計、電磁流量計、超聲波流量計和堰等。按介質(zhì)分類：液體流量計和氣體流量計。概述流量計英文名稱是flowmeter，全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會把它定義為：指示被測流量和（或）在選定的時間間隔內(nèi)流體總量的儀表。簡單來說就是用于測量管道或明渠中流體流量的一種儀表，工程上常用單位m3/h，它可分為瞬時流量（Flow Rate）和累計流量（Total Flow），瞬時流量即單位時間內(nèi)過封閉管道或明渠有效截面的量，流過的物質(zhì)可以是氣體、液體、固體；累計流量即為在某一段時間間隔內(nèi)（一天、一周、一月、一年）流體流過封閉管道或明渠有效截面的累計量。通過瞬

2、時流量對時間積分亦可求得累計流量，所以瞬時流量計和累計流量計之間也是可以相互轉(zhuǎn)化的。2發(fā)展歷史早在1738年，瑞士人丹尼爾第一伯努利以伯努利方程為基礎(chǔ)利用差壓法測量水流量。后來意大利人G.B.文丘里研究用文丘里管測量流量，并于1791年發(fā)表了研究結(jié)果。1886年，美國人赫謝爾應(yīng)用文丘里管制成了測量水流量的的實用測量裝置。20世紀(jì)初期到中期，原有的測量原理逐漸走向成熟，人們不再將思路局限在原有的測量方法上，而是開始了新的探索。到了30年代，又出現(xiàn)了探討用聲波測量液體和氣體的流速的方法聲波測量流量的方法，但到第二次世界大戰(zhàn)為止未獲得很大進(jìn)展，直到1955才有了應(yīng)用聲循環(huán)法的馬克森流量計的問世，用于

3、測量航空燃料的流量。20世紀(jì)的60年代以后，測量儀表開始向精密化、小型化等方向發(fā)展。隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，具有鎖相環(huán)路技術(shù)的超聲（波）流量計也得到了普遍應(yīng)用，微型計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步提高了流量測量的能力，如激光多普勒流速計應(yīng)用微型計算機(jī)后，可處理較為復(fù)雜的信號。3發(fā)展趨勢在工業(yè)現(xiàn)場，測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或流量表。是工業(yè)測量中最重要的儀表之一。隨著工業(yè)的發(fā)展，對流量測量的準(zhǔn)確度和范圍要求越來越高，為了適應(yīng)多種用途，各種類型的流量計相繼問世，廣泛應(yīng)用于石油天然氣、石油化工、水處理、食品飲料、制藥、能源、冶金、紙漿造紙和建筑材料等行業(yè)。弗若斯特沙利文咨詢公司運(yùn)用360度全視角研究

4、模型，著眼于全球，綜合應(yīng)用行業(yè)、科技技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)、競爭環(huán)境和行業(yè)用戶等多項模塊，對流量計市場進(jìn)行全面研究。本文以靶式流量計、容積式流量計、渦輪流量計、差壓式流量計、變面積式流量計、電磁流量計、超聲波流量計、渦街流量計(典型的流體振蕩式流量計)、科里奧利質(zhì)量流量計和插入式熱質(zhì)量流量計作為研究對象，對市場進(jìn)行分析。2008年全球流量計的市場規(guī)模達(dá)到28.3億美元，較2007年增長約3.9%。在全球，流量計的主要生產(chǎn)商包括：畢托巴流量計（Bitobar），廈門宏控（HOMKOM），阿西布朗勃法瑞(ABB)，艾默生(Emerson)，恩德斯豪斯(EndressHauser或E H)，科隆(Krohn

5、e)，西門子(Siemens)，橫河(Yokogawa)，以及通用電氣(GeneralElectric)，霍尼韋爾職 (Honeywell)，英維思(Invensys)和山武(Yamatake)。4市場因數(shù)驅(qū)動因素?fù)?jù)國際能源署(IEA)預(yù)測，從2007至2030年全球需要對能源基礎(chǔ)設(shè)施累計投資26.0萬億美元(以2007年美元價值計)。其中，電力行業(yè)投資13.6萬億美元，占總投資額的52.3%。到2030年，世界許多地方的石油、天然氣和電力的基礎(chǔ)設(shè)施將需要更換。從長期來看，可預(yù)見的能源投資將給流量計在石油天然氣和能源行業(yè)板塊的應(yīng)用帶來不小的發(fā)展空間。面臨激烈的競爭環(huán)境，以及為了應(yīng)對全球節(jié)能減排

6、的訴求，各個行業(yè)用戶更加關(guān)注生產(chǎn)工廠的運(yùn)行效率，盡可能降低能耗，以提高競爭力。因此，大量的投資被用于提升工廠的自動化水平和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和實時監(jiān)控，以提升工廠的過程控制效率。諸如，在石油天然氣和能源行業(yè)，密閉傳輸設(shè)施中需要性能可靠的流體測量設(shè)備;化工和制藥行業(yè)中需要高精準(zhǔn)的流量計等，種種趨勢必將帶動傳感器和現(xiàn)場設(shè)備(包括流量計)的發(fā)展。流量計中正在更多地引入電子技術(shù)，如數(shù)字信號處理(DSP)和微處理器，這使得流量計具備了自診斷功能，并且能夠更好地與生產(chǎn)控制層面進(jìn)行通信。性能的提高更好地滿足了行業(yè)用戶的需求，給流量計創(chuàng)造了更多的市場應(yīng)用空間。抑制因素當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)形勢有待進(jìn)一步提振，工業(yè)品需求不旺

7、盛。眾多行業(yè)用戶放緩新項目投資或者暫停設(shè)備更新升級，等待全球經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)復(fù)蘇跡象。所以，在短期內(nèi)，這將會給流量計在其主要應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展前景帶來一定影響。全球流量計市場生產(chǎn)商眾多，競爭異常激烈。同時，流量計生產(chǎn)商正面臨著行業(yè)用戶對價格較為苛刻的要求，為了能夠使產(chǎn)品更好地滲透進(jìn)入流量計應(yīng)用的主要行業(yè)，生產(chǎn)商之間的價格競爭再所難免。這一現(xiàn)象在新興經(jīng)濟(jì)體，尤其中國，很普遍。價格往往成為決定采購行為的最主要決定因素。長此以往，生產(chǎn)商更多關(guān)注價格策略，導(dǎo)致產(chǎn)品創(chuàng)新性不夠，阻礙市場發(fā)展。面臨的挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的機(jī)械式流量計，例如差壓式流量計、容積式流量計和變面積式流量計，已經(jīng)處于普及化階段，價格競爭激烈，利潤空間日益減

8、少，技術(shù)革新較少，市場相對成熟。Frost&Sullivan認(rèn)為，實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化和定制化生產(chǎn)是生產(chǎn)商在成熟市場的激烈競爭中的一個重要突破點(diǎn)。根據(jù)弗若斯特沙利文對行業(yè)用戶的需求進(jìn)行分析，用戶群體希望生產(chǎn)商能夠提供為生產(chǎn)過程帶來切實利益的自動化設(shè)備。用戶在產(chǎn)品應(yīng)用過程中會產(chǎn)生具體的需求，例如：應(yīng)用在石化行業(yè)的特殊環(huán)境中，需要堅固耐用的設(shè)計以及防爆認(rèn)證;用戶對直管設(shè)計的科氏流量計的需求等。如何有效獲取用戶實際需求，并且對傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行改良，是對生產(chǎn)商差異化和定制化生產(chǎn)過程的一個不小挑戰(zhàn)。引導(dǎo)用戶接受并使用新技術(shù)流量計，如SBL靶式流量計、超聲波流量計、電磁流量計、質(zhì)量流量計以及V錐流量計（孔

9、板流量計）等等，是生產(chǎn)商把市場做大做強(qiáng)的又一個挑戰(zhàn)。此外，新技術(shù)流量計不斷被引入各個行業(yè)的同時，快速有效的售后服務(wù)對生產(chǎn)商來說同樣至關(guān)重要。尤其是運(yùn)用基于基金會現(xiàn)場總線和ProfibusPA總線的流量計，對軟件技術(shù)有一定要求，有效的服務(wù)能夠為用戶提供更適合的解決方案，并且貼近用戶。展望未來從機(jī)械式流量計到電子技術(shù)流量計的革新是流量計最重要的發(fā)展趨勢之一。靶式流量計、電磁流量計、超聲波流量計、渦街流量計和V錐流量計（孔板流量計）利用電氣原理工作，從而避免了機(jī)械流量計工作中需要更換的運(yùn)動機(jī)件。同時，自診斷功能被引入流量計中，使得流量儀表不僅僅是簡單的測量工具，更多地為了系統(tǒng)維護(hù)的目的，例如：空管道

10、偵測和自檢驗等。并且，在電子流量計中結(jié)合先進(jìn)的通信技術(shù)后，使得控制人員能夠遠(yuǎn)程實時獲取生產(chǎn)現(xiàn)場的流量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。據(jù)Frost&Sullivan的研究，當(dāng)前全球約89.0%的流量計采用mAHART通信協(xié)議，因為采用mAHART通信協(xié)議的流量計在安裝難度和操作要求上都低于采用現(xiàn)場總線協(xié)議的流量計，并且引入現(xiàn)場總線系統(tǒng)對用戶來說也是一項不小的成本。但是，隨著行業(yè)用戶不斷提高自動化水平，希望從流量測量中獲取除了流量數(shù)據(jù)以外更多的信息，比如，診斷信息和狀態(tài)檢測等，這些數(shù)據(jù)傳送都需要依賴現(xiàn)場總線支持。而且，西門子和艾默等廠商生正在著力推行現(xiàn)場總線協(xié)議的流量測量技術(shù)。相信，這必將推動現(xiàn)場總線協(xié)議

11、流量計在各個行業(yè)的應(yīng)用前景。此外，無線技術(shù)流量計也正在逐步被用戶所接受，惡劣環(huán)境中的流體測量對無線技術(shù)來說是一個很好的應(yīng)用空間。不過，用戶完全接受并普及無線技術(shù)流量計還需要一定的時間。5發(fā)展現(xiàn)狀由于缺乏國家在這行業(yè)體制機(jī)制強(qiáng)有力的支持，造成我國儀器儀表行業(yè)缺乏高層次的復(fù)合型人才，缺乏熟悉、精通各學(xué)科交叉的綜合型人才。自主創(chuàng)新能力低下，自主知識產(chǎn)權(quán)匱乏。具體表現(xiàn)在國產(chǎn)高端自動化產(chǎn)品奇缺，市場競爭力不強(qiáng)?，F(xiàn)代計量是光、機(jī)、電、計算機(jī)和許多基礎(chǔ)學(xué)科高度綜合的產(chǎn)物，對新技術(shù)比較敏感，是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品中更新?lián)Q代速度比較快的產(chǎn)品之一，每年都會有新產(chǎn)品推出，特別是在當(dāng)今信息技術(shù)攻速發(fā)展的時代，競爭日趨激烈，發(fā)

12、展速度稍微慢點(diǎn)就會被遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在后面。我國雖然已經(jīng)進(jìn)入21世紀(jì)，但許多東西還停留在80年代初的水平上，大型和高檔的儀器設(shè)備幾乎全部依靠進(jìn)口，甚至有的專用儀器在國內(nèi)還處于空白狀態(tài)，中低端的產(chǎn)品質(zhì)量保證上還有許多問題需要攻克。因此，必須要有國家戰(zhàn)略高度的規(guī)劃和相關(guān)資源的大力支撐，才有機(jī)會去不斷縮小差距。如果測試儀器企業(yè)無法做到一個比較大的規(guī)模，那么就很難具備和國際巨頭一較長短的實力，而前期的成長需要巨額長期的資金投入。6應(yīng)用范圍流量計量廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學(xué)研究對外貿(mào)易以及人民生活各個領(lǐng)域之中。在石油工業(yè)生產(chǎn)中，從石油的開采、運(yùn)輸、煉冶加工直至貿(mào)易銷售，流量計量貫穿于全過程中，任何一個環(huán)

13、節(jié)都離不開流量計量，否則將無法保證石油工業(yè)的正常生產(chǎn)和貿(mào)易交往。在化工行業(yè)，流量計量不準(zhǔn)確會造成化學(xué)成分分配比失調(diào)，無法保證產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重的還會發(fā)生生產(chǎn)安全事故。在電力工業(yè)生產(chǎn)中，對液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)流量的測量和調(diào)節(jié)占有重要地位。流量計量的準(zhǔn)確與否不僅對保證發(fā)電廠在最佳參數(shù)下運(yùn)行具有很大的經(jīng)濟(jì)意義，而且隨著高溫高壓大容量機(jī)組的發(fā)展，流量測量已成為保證發(fā)電廠安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。如大容量鍋爐瞬時給水流量中斷或減少，都可能造成嚴(yán)重的干鍋或爆管事故。這就要求流量測量裝置不但應(yīng)做到準(zhǔn)確計量，而且要及時地發(fā)出報警信號。在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中，煉鋼過程中循環(huán)水和氧氣(或空氣)的流量測量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)

14、之一。在輕工業(yè)、食品、紡織等行業(yè)中，也都離不開流量計量。應(yīng)用比較多的換能器是外夾式和插入式。單聲道超聲波流量計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但這種流量計對流態(tài)分布變化適應(yīng)性差，微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展極大地推動儀表更新?lián)Q代，新型流量計如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。至今，據(jù)稱已有上百種流量計投向市場，現(xiàn)場使用中許多棘手的難題可望獲得解決。我國開展近代流量測量技術(shù)的工作比較晚，被設(shè)置在測量流動通道6的上游端并相對于孔眼11和12，用于減少被測量的流體流入孔眼11和12;測量控制部件19，用于測量超聲波換能器8和9之間的超聲波的傳播時間;及計算部件20，用于根據(jù)該測量控制部件19的信號計算流量。流量計盡量避開

15、鐵磁性物體及具有強(qiáng)電磁場的設(shè)備(如大電機(jī)、大變壓器的等)，以免磁場影響傳感器的工作磁場和流量信號。傳感器勺轉(zhuǎn)換器間的流量信號線和激磁線。然而從雷電故障中損壞零部件的分析，引起故障的感應(yīng)高電壓和浪涌電流大部分足從控制室電源線路引入的，其他兩條途徑較少。由于電磁流量計測量含有懸浮固相或污臟體的機(jī)會遠(yuǎn)比其他流量儀表多，出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高。若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)率相近。常見的調(diào)試期故障通常由安裝不妥。應(yīng)用發(fā)展科里奧利科里奧利質(zhì)量流量計（以下簡稱CMF）是利用流體在振動管中流動時，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。中國CMF的應(yīng)用起步較晚，已有幾家

16、制造廠自行開發(fā)供應(yīng)市場；還有幾家制造廠組建合資企業(yè)或引用國外技術(shù)生產(chǎn)系列儀表。國外CMF已發(fā)展30余系列，各系列開發(fā)在技術(shù)上著眼點(diǎn)在于：流量檢測測量管結(jié)構(gòu)上設(shè)計創(chuàng)新：提高儀表零點(diǎn)穩(wěn)定性和精確度等性能；增加測量管撓度，提高靈敏度：改善測量管應(yīng)力分布，降低疲勞損壞，加強(qiáng)抗振動干擾能力等。某些廠家研發(fā)出了可以測量氣液兩相的科里奧利儀表，可以應(yīng)用在卸船，含氣泡介質(zhì)等原先傳統(tǒng)儀表無法工作的場合。同時有一種MVD變送器可以實現(xiàn)儀表在線自校驗，即無需將流量計拆下，利用對流量管剛性的檢查，來判斷現(xiàn)場儀表的性能。電磁EMF從50年代初進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用以來，使用領(lǐng)域日益擴(kuò)展，80年代后期起在各國流量儀表銷售金額中已占

17、16%20%。中國發(fā)展迅速，1994年銷售估計為65007500臺。國內(nèi)已生產(chǎn)最大口徑為26m的EMF，并有實流校驗口徑3m的設(shè)備能力。2008年銷售額已經(jīng)達(dá)到7700萬美元，估計銷售量在35萬臺以上。渦街USF在60年代后期進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，80年代后期起在各國流量儀表銷售金額中已占4%6%。1992年世界范圍估計銷售量為3548萬臺，同期國內(nèi)產(chǎn)品估計在80009000臺。應(yīng)用領(lǐng)域流量測量技術(shù)與儀表的應(yīng)用大致有以下幾個領(lǐng)域。工業(yè)生產(chǎn)流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)及人民日常生活等國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)

18、域，是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平的重要工具在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。能源計量能源分為一次能源（煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣）、二次能源（電力、焦炭、人工燃?xì)?、成品油、液化石油氣、蒸汽）及載能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等。能源計量是科學(xué)管理能源，實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，水、人工燃?xì)?、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數(shù)量極其龐大的流量計，它們是能源管理和經(jīng)濟(jì)核算不可缺少的工具。環(huán)境保護(hù)煙氣

19、，廢液、污水等的排放嚴(yán)重污染大氣和水資源，嚴(yán)重威脅人類生存環(huán)境。國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策，環(huán)境保護(hù)將是21世紀(jì)的最大課題?？諝夂退奈廴疽玫娇刂疲仨毤訌?qiáng)管理，而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制，流量計在煙氣排放、污水、廢氣處理流量計量方面有著不可替代的位置。中國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是根治污染的重要項目，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計，組成連櫝排放監(jiān)視系統(tǒng)。煙氣的流量沆量有很大因難，它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規(guī)則，氣體組分變化不定，流速范圍大，臟污，灰塵，腐蝕，高溫，無直管段等。交通運(yùn)輸有五種方式：鐵路公路、航空、水運(yùn)和管道運(yùn)輸。

20、其中管道運(yùn)輸雖早已有之，但應(yīng)用并不普遍。隨著環(huán)保問題的突出，管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)引起人們的重視。管道運(yùn)輸必須裝備流量計，它是控制、分配和調(diào)度的眼睛，亦是安全監(jiān)沒和經(jīng)濟(jì)核算的必備工具。生物制藥21世紀(jì)將迎來生命科學(xué)的世紀(jì)，以生物技術(shù)為特征的產(chǎn)業(yè)將獲得迅速發(fā)展。生物技術(shù)中需監(jiān)測計量的物質(zhì)很多，如血液，尿液等；醫(yī)藥行業(yè)對各種醫(yī)藥配方，液體制劑成分的控制流量儀表也是不和或缺的。儀表開發(fā)的難度極大，品種繁多?？茖W(xué)實驗科學(xué)實驗需要的流量計不但數(shù)量多，且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計流量計100多種中很大一部分是應(yīng)科研之需用的，它們并不批量生產(chǎn)，在市面出售，許多科研機(jī)構(gòu)和大企業(yè)皆設(shè)專門小組研制專用的流量計。海洋、江河湖泊這

21、些領(lǐng)域為敞開流道，一般需檢測流速，然后推算流量。流速計和流量計所依據(jù)的物理原理及流體力學(xué)基礎(chǔ)是共通的但是儀表原理及結(jié)構(gòu)以及使用前提有很大差別。8常用類型流量測量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。2011年以前可供工業(yè)用的流量儀表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于沒有一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表，但是隨著時代的進(jìn)步，這個科技大爆炸的時代里，終于出現(xiàn)了一個最新產(chǎn)品-質(zhì)量流量計，質(zhì)量流量計適用于任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件，只是價格比較昂貴，無法在所以工業(yè)中都得到普及。舊式的60多種流量儀表，每種產(chǎn)品都有它特定的適用性，也都有

22、它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類；按測量目的又可分為總量測量和流量測量，其儀表分別稱作總量表和流量計。此外，按測量原理可分為如下幾個大類：1、力學(xué)原理：屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式；利用動量定理的沖量式、可動管式；利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式；利用流體動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪式；利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式；利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。2、電學(xué)原理：用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。3、聲學(xué)原理：利用聲學(xué)原理進(jìn)行流量測量的有超聲波式聲學(xué)式（沖擊波式）等。4、熱學(xué)原理：利用熱學(xué)原理測量流量的

23、有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。5、光學(xué)原理：激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。6、原子物理原理：核磁共振式、核輻射式等是屬于此類原理的儀表7、其它原理：有標(biāo)記原理（示蹤原理、核磁共振原理）、相關(guān)原理等。本文按照目前最流行、最廣泛的分類法分別來闡述各種流量計的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)揮在那情況：靶式靶式流量計是基于力學(xué)原理的一種流量計，它在工業(yè)上的開發(fā)應(yīng)用已有數(shù)十年的歷史。新型SBL靶式流量計是在傳統(tǒng)靶式流量計的基礎(chǔ)上，隨著新型傳感器、微電子技術(shù)的發(fā)展研制開發(fā)成的新型電容力感應(yīng)式流量計，它既有孔板、渦街等流量計無可動部件的特點(diǎn)，同時又具有很高的靈敏度、與容積式流量計相媲美的準(zhǔn)確

24、度，量程范圍寬。1中國于20世紀(jì)70年代開發(fā)電動、氣動靶式流量變送器它是電動、氣動單元組合儀表的檢測儀表。由于當(dāng)時力轉(zhuǎn)換器直接采用差壓變送器的力平衡機(jī)構(gòu)，這種流量計使用時不免帶來力平衡機(jī)構(gòu)本身所造成的諸多缺陷，如零位易漂移，測量精確度低，杠桿機(jī)構(gòu)可靠性差等。由于力平衡機(jī)構(gòu)性能不佳的拖累，靶式流量計本身的許多優(yōu)點(diǎn)亦未能得到有效的發(fā)揮，至今用戶對舊靶式流量計的不良印象仍未消除。新型SBL靶式流量計的力轉(zhuǎn)換器采用應(yīng)變式力轉(zhuǎn)換器，它完全消除了上述力平衡機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，新型靶式流量計還把微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到信號轉(zhuǎn)換器和顯示部分，流量計具有一系列優(yōu)點(diǎn)，相信今后在眾多流量計中發(fā)揮重要的作用。差壓式差壓式

25、流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件與流體相互作用產(chǎn)生的差壓，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。差壓式流量計由一次裝置(檢測件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換器和流量顯示儀表）組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類，如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計、皮托管原理式-畢托巴流量計等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計,差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化（系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化）程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測量流量參數(shù)，也可測量其它參數(shù)（如壓力、物位、密度等）。2差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為：節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增

26、益式及射流式幾大類。檢測件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類：標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測量誤差。非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的，尚未列入國際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。差壓式流量計是一類應(yīng)用最廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占居首位。由于各種新型流量計的問世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是最重要的一類流量計。差壓式流量計流體體積流量公式為：v=aA 2/j(p-q)v-體積j-液體密度a-流量系數(shù)，與流道尺寸 取壓方式和流速公布有關(guān)A-孔板開孔面積p-q-壓力差優(yōu)點(diǎn)：（1）應(yīng)用最多的孔板式流量計結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠

27、，使用壽命長；（2）應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比擬；（3）檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。缺點(diǎn)：（1）測量精度普遍偏低；（2）范圍度窄，一般僅3:14:1；（3）現(xiàn)場安裝條件要求高；（4）壓損大（指孔板、噴嘴等）。注：一種新型產(chǎn)品：引進(jìn)美國航天航空局而開發(fā)的平衡流量計，這種流量計的測量精度是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的5-10倍，永久壓力損失1/3。壓力恢復(fù)快2倍，最小直管段可以小至1.5D，安裝和使用方便，大大減少流體運(yùn)行的能力消耗。應(yīng)用概況：差壓式流量計應(yīng)用范圍特別廣泛。在封閉管道的流量測量中各種對象都有應(yīng)用。如流體方面：單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等；

28、工作狀態(tài)方面：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等；管徑方面：從幾mm到幾m；流動條件方面：亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/41/3。1、常用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置（孔板）、（噴嘴）、（文丘利管）。2、常用非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有（雙重孔板）、（圓缺孔板）、（1/4圓噴嘴）和（文丘利噴嘴）。3、孔板常用取壓方法有（角接取壓）、（法蘭取壓），其它方法有（理論取壓）、（徑距取壓）和（管接取壓）。4、標(biāo)準(zhǔn)孔板法蘭取壓法，上下游取壓孔中心距孔板前后端面的間距均為（25.4±0.8）mm，也叫1英寸法蘭取壓。5、1151變送器的工作電源范圍（12）vdc到（45）vdc，負(fù)載

29、從（0）歐姆到（1650）歐姆。6、1151dp4e變送器的測量范圍是（06.2）到（037.4）kpa。7、1151差壓變送器的最大正遷移量為（500%），最大負(fù)遷移量為（600%）。8、管道內(nèi)的流體速度，一般情況下，在（管道中心線）處的流速最大，在（管壁）處的流速等于零。9、若（雷諾數(shù)）相同，流體的運(yùn)動就是相似的。10、當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)節(jié)流裝置時，流束將在（縮口）處發(fā)生（局部收縮），從而使（流速）增加，而（靜壓力）降低。11、1151差壓變送器采用可變電容作為敏感元件，當(dāng)差壓增加時，測量膜片發(fā)生位移，于是低壓側(cè)的電容量（增加），高壓側(cè)的電容量（減少）12、1151差壓變送器的最小調(diào)校量

30、程使用時，則最大負(fù)荷遷移為量程的（600%），最大正遷移為（500%），如果在1151的最大調(diào)校量程使用時，則最大負(fù)遷移為（100%），正遷移為（0%）。13、1151差壓變送器的精度為（±0.2%）和（±0.25%）。注：大差壓變送器為±0.25%14、常用的流量單位、體積流量為（m3/h）、（t/h），質(zhì)量流量為（kg/h）、（t/h），標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積流量為（nm3/h）。15、用孔板流量計測量蒸汽流量，設(shè)計時，蒸汽的密度為4.0kg/m3，而實際工作時的密度為3kg/m3，則實際指示流量是設(shè)計流量的（0.866）倍。16、用孔板流量計測量氣氨流量，設(shè)計壓

31、力為0.2mpa（表壓），溫度為20，而實際壓力為0.15mpa（表壓），溫度為30，則實際指示流量是設(shè)計流量的（0.897）倍。17、節(jié)流孔板前的直管段一般要求（10）d，孔板后的直管段一般要求（5）d，為了正確測量，孔板前的直管段最好為（3050）d，特別是孔板前有泵或調(diào)節(jié)閥時更是如此。18、為了使孔板流量計的流量系數(shù)趨向定值，流體的雷諾數(shù)應(yīng)大于（界限雷諾數(shù)）。19、在孔板加工的技術(shù)要求中，上游平面應(yīng)和孔板中心線（垂直），不應(yīng)有（可見傷痕），上游面和下游面應(yīng)（平行），上游入口邊緣應(yīng)（銳利無毛刺和傷痕）。浮子浮子流量計，又稱轉(zhuǎn)子流量計、金屬轉(zhuǎn)子流量計、成豐玻璃轉(zhuǎn)子流量計，是變面積式流量計的一

32、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力是由液體動力承受的，從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。浮子流量計是僅次于差壓式流量計應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計，特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。80年代中期，日本、西歐、美國的銷售金額占流量儀表的15%20%。中國產(chǎn)量1990年估計在1214萬臺，其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計。3特點(diǎn)：（1）玻璃錐管浮子流量計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，缺點(diǎn)是耐壓力低，有玻璃管易碎的較大風(fēng)險；（2）適用于小管徑和低流速；（3）壓力損失較低。容積式容積式流量計，又稱定排量流量計，簡稱PD流量計，在流量儀表中是精度最高的一類。它利用機(jī)械測量元件把流

33、體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)測量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。容積式流量計按其測量元件分類，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、圓盤流量計、液封轉(zhuǎn)筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。4優(yōu)點(diǎn)：（1）計量精度高；（2）安裝管道條件對計量精度沒有影響；（3）可用于高粘度液體的測量；（4）范圍度寬；（5）直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計總量，清晰明了，操作簡便。缺點(diǎn)：（1）結(jié)果復(fù)雜，體積龐大；（2）被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大：（3）不適用于高、低溫場合；（4）大部分儀表只適用于潔凈單相流體；

34、（5）產(chǎn)生噪聲及振動。應(yīng)用概況：容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量最大的流量計，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)（油品、天然氣等）的總量測量。1990年產(chǎn)量（不包括家用煤氣表）為34萬臺，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別占70%和20%電磁流量計1、優(yōu)點(diǎn)(1)電磁流量計可用來測量工業(yè)導(dǎo)電液體或漿液。(2)無壓力損失。(3)測量范圍大，電磁流量變送器的口徑從2.5mm到2.6m。(4)電磁流量計測量被測流體工作狀態(tài)下的體積流量，測量原理中不涉及流體的溫度、壓力、密度和粘度的影響。2、缺點(diǎn)(1)電磁流量計的應(yīng)用有一定局限性，它只能測量導(dǎo)電介質(zhì)的液體流量，不能測量非導(dǎo)電介質(zhì)的流量，例如氣體和水處理較好

35、的供熱用水。另外在高溫條件下其襯里需考慮。(2)電磁流量計是通過測量導(dǎo)電液體的速度確定工作狀態(tài)下的體積流量。按照計量要求，對于液態(tài)介質(zhì)，應(yīng)測量質(zhì)量流量，測量介質(zhì)流量應(yīng)涉及到流體的密度，不同流體介質(zhì)具有不同的密度，而且隨溫度變化。如果電磁流量計轉(zhuǎn)換器不考慮流體密度，僅給出常溫狀態(tài)下的體積流量是不合適的。(3)電磁流量計的安裝與調(diào)試比其它流量計復(fù)雜，且要求更嚴(yán)格。變送器和轉(zhuǎn)換器必須配套使用，兩者之間不能用兩種不同型號的儀表配用。在安裝變送器時，從安裝地點(diǎn)的選擇到具體的安裝調(diào)試，必須嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書要求進(jìn)行。安裝地點(diǎn)不能有振動，不能有強(qiáng)磁場。在安裝時必須使變送器和管道有良好的接觸及良好的接地。變送

36、器的電位與被測流體等電位。在使用時，必須排盡測量管中存留的氣體，否則會造成較大的測量誤差。(4)電磁流量計用來測量帶有污垢的粘性液體時，粘性物或沉淀物附著在測量管內(nèi)壁或電極上，使變送器輸出電勢變化，帶來測量誤差，電極上污垢物達(dá)到一定厚度，可能導(dǎo)致儀表無法測量。(5)供水管道結(jié)垢或磨損改變內(nèi)徑尺寸，將影響原定的流量值，造成測量誤差。如100mm口徑儀表內(nèi)徑變化1mm會帶來約2%附加誤差。(6)變送器的測量信號為很小的毫伏級電勢信號，除流量信號外，還夾雜一些與流量無關(guān)的信號，如同相電壓、正交電壓及共模電壓等。為了準(zhǔn)確測量流量，必須消除各種干擾信號，有效放大流量信號。應(yīng)該提高流量轉(zhuǎn)換器的性能，最好采

37、用微處理機(jī)型的轉(zhuǎn)換器，用它來控制勵磁電壓，按被測流體性質(zhì)選擇勵磁方式和頻率，可以排除同相干擾和正交干擾。但改進(jìn)的儀表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。(7)價格較高超聲波流量計1、優(yōu)點(diǎn)(1) 超聲波流量計是一種非接觸式測量儀表，可用來測量不易接觸、不易觀察的流體流量和大管徑流量。它不會改變流體的流動狀態(tài)，不會產(chǎn)生壓力損失，且便于安裝。(2) 可以測量強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)和非導(dǎo)電介質(zhì)的流量。(3) 超聲波流量計的測量范圍大，管徑范圍從20mm5m.(4) 超聲波流量計可以測量各種液體和污水流量。(5) 超聲波流量計測量的體積流量不受被測流體的溫度、壓力、粘度及密度等熱物性參數(shù)的影響?？梢宰龀晒潭ㄊ胶捅銛y式兩種形式。2

38、、缺點(diǎn)(1) 超聲波流量計的溫度測量范圍不高，一般只能測量溫度低于200的流體。(2) 抗干擾能力差。易受氣泡、結(jié)垢、泵及其它聲源混入的超聲雜音干擾、影響測量精度。(3) 直管段要求嚴(yán)格，為前20D,后5D。否則離散性差，測量精度低。(4) 安裝的不確定性，會給流量測量帶來較大誤差。(5) 測量管道因結(jié)垢，會嚴(yán)重影響測量準(zhǔn)確度，帶來顯著的測量誤差，甚至在嚴(yán)重時儀表無流量顯示。(6) 可靠性、精度等級不高(一般為1.52.5級左右)，重復(fù)性差。(7) 使用壽命短(一般精度只能保證一年)。(8) 超聲波流量計是通過測量流體速度來確定體積流量，對液體應(yīng)該測量它的質(zhì)量流量，儀表測量質(zhì)量流量是通過體積流

39、量乘以人為設(shè)定的密度后得到的，當(dāng)流體溫度變化時，流體密度是變化的，人為設(shè)定密度值，不能保證質(zhì)量流量的準(zhǔn)確度。只能在測量流體速度的同時，又測量了流體密度，才能通過運(yùn)算，得到真實質(zhì)量流量值。(9) 價格較高。渦街流量計1、優(yōu)點(diǎn)(1) 渦街流量計無可動部件，測量元件結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用壽命長。(2) 渦街流量計測量范圍寬。量程比一般能達(dá)到1：10。(3) 渦街流量計的體積流量不受被測流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響。一般不需單獨(dú)標(biāo)定。它可以測量液體、氣體或蒸汽的流量。(4) 它造成的壓力損失小。(5) 準(zhǔn)確度較高，重復(fù)性為0.5%，且維護(hù)量小。2、缺點(diǎn)(1) 渦街流量計工作狀態(tài)下的體

40、積流量不受被測流體溫度、壓力、密度等熱工參數(shù)的影響，但液體或蒸汽的最終測量結(jié)果應(yīng)是質(zhì)量流量，對于氣體，最終測量結(jié)果應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)體積流量。質(zhì)量流量或標(biāo)準(zhǔn)體積流量都必須通過流體密度進(jìn)行換算，必須考慮流體工況變化引起的流體密度變化。(2) 造成流量測量誤差的因素主要有：管道流速不均造成的測量誤差;不能準(zhǔn)確確定流體工況變化時的介質(zhì)密度;將濕飽和蒸汽假設(shè)成干飽和蒸汽進(jìn)行測量。這些誤差如果不加以限制或消除，渦街流量計的總測量誤差會很大。(3) 抗振性能差。外來振動會使渦街流量計產(chǎn)生測量誤差，甚至不能正常工作。通道流體高流速沖擊會使渦街發(fā)生體的懸臂產(chǎn)生附加振動，使測量精度降低。大管徑影響更為明顯。(4) 對測量

41、臟污介質(zhì)適應(yīng)性差。渦街流量計的發(fā)生體極易被介質(zhì)臟污或被污物纏繞，改變幾何體尺寸，對測量精度造成極大影響。(5) 直管段要求高。專家指出，渦街流量計直管段一定要保證前40D后20D，才能滿足測量要求。(6) 耐溫性能差。渦街流量計一般只能測量300以下介質(zhì)的流體流量?？装辶髁坑?、優(yōu)點(diǎn)(1)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件是全世界通用的，并得到了國際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)可，無需實流校準(zhǔn)，即可投用，在流量計中亦是唯一的。(2)結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡單、牢固、性能穩(wěn)定可靠、價格低廉;(3)應(yīng)用范圍廣，包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流，一般生產(chǎn)過程的管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆有產(chǎn)品。(4)檢測件和差壓顯示儀表可分開不同廠

42、家生產(chǎn)，便與專業(yè)化規(guī)模生產(chǎn);2、缺點(diǎn)(1)測量的重復(fù)性、精確度在流量計中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯綜復(fù)雜，精確度難于提高。(2)范圍度窄，由于流量系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān),一般范圍度僅31 41。(3)有較長的直管段長度要求，一般難于滿足。尤其對較大管徑，問題更加突出;(4)壓力損失大;通常為維持一臺孔板流量計正常運(yùn)行，水泵需要附加動力克服孔板的壓力損失。該附加耗電量可直接由壓力損失和流量計算確定。一年約需多耗電數(shù)萬度，折合人民幣數(shù)萬元。下表中列出了孔板在正常壓力損失情況下的能耗計算結(jié)果。其中運(yùn)行天數(shù)按三百五十天計算，電價按0.35元/度計算。由表中計算電耗數(shù)據(jù)可見，孔板的附加運(yùn)行費(fèi)用是極高的

43、，而采用彎管流量計該運(yùn)行費(fèi)用為零!(5)孔板以內(nèi)孔銳角線來保證精度，因此對腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，需每年拆下強(qiáng)檢一次。(6)采用法蘭連接，易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏問題，大大增加了維護(hù)工作量。熱式質(zhì)量流量計(恒溫差)- 優(yōu)點(diǎn)1. 球閥安裝，安裝拆卸方便。并可以帶壓安裝。2. 基于金氏定律，直接測量質(zhì)量流量。測量值不受壓力和溫度影響。3. 響應(yīng)迅速。4.量程范圍大，管道式安裝最小可以測量8.8mm管道的流量，最大可以測到305. 插入式類型的流量計，一支流量計可以用于測量多種管徑。- 缺點(diǎn)1.精度不及其他類型流量計，一般為3%。2.適用范圍窄，只能用于測量干燥的非爆炸性的氣體

44、，如壓縮空氣、氮?dú)?、氬氣及其他中性氣體。59其它常用類型超聲波超聲波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、互相關(guān)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，均屬無阻礙流量計，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(diǎn)，它是發(fā)展迅速的一類流量計之一。優(yōu)點(diǎn)：（1）可做非接觸式測量；（2）為無流動阻撓測量，無壓力損失；（3）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。缺點(diǎn)

45、：（1）傳播時間法只能用于清潔液體和氣體；而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體；（2）多普勒法測量精度不高。應(yīng)用概況：（1）傳播時間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液、：怪液、液化天然氣等；（2）氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗；（3）多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體，例如：未處理污水、工廠排放液、臟流程液；通常不適用于非常清潔的液體。熱式熱式流量計傳感器包含兩個傳感元件，一個速度傳感器和一個溫度傳感器。它們自動地補(bǔ)償和校正氣體溫度變化。儀表的電加熱部分將速度傳感器加熱到高于工況溫度的某一個定值，使速度傳感器和測量工況溫度的傳感器之間形成恒定

46、溫差。當(dāng)保持溫差不變時，電加熱消耗的能量，也可以說熱消散值，與流過氣體的質(zhì)量流量成正比。熱式氣體質(zhì)量流量計即Mass Flow Meter（縮寫為MFM），它是氣體流量計量中新型儀表，區(qū)別于其它氣體流量計不需要進(jìn)行壓力和溫度修正，直接測量氣體的質(zhì)量流量，一支傳感器可以做到量程從極低到高量程。它適合單一氣體和固定比例多組份氣體的測量。熱式氣體質(zhì)量流量計是用于測量和控制氣體質(zhì)量流量的新型儀表。可用于石油、化工、鋼鐵、冶金、電力、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等工業(yè)部門的空氣、烴類氣體、可燃性氣體、煙道氣體的監(jiān)測。特點(diǎn)：1、可靠性高 重復(fù)性好 測量精度高 壓損??；2、無活動部件量程比寬 響應(yīng)速度快 無須溫壓補(bǔ)償。

47、應(yīng)用：1、工業(yè)管道中氣體質(zhì)量流量測量2、煙囪排出的煙氣流速測量3、煅燒爐煙道氣流量測量4、燃?xì)膺^程中空氣流量測量5、壓縮空氣流量測量6、半道體芯片制造過程中氣體流量測量7、污水處理中氣體流量測量8、加熱通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中的氣體流量測量9、熔劑回收系統(tǒng)氣體流量測量10、燃燒鍋爐中燃燒氣體流量測量11、天然氣、火炬氣、氫氣等氣體流量測量12、啤酒生產(chǎn)過程中二氧化碳?xì)怏w流量測量13、水泥、卷煙、玻璃廠生產(chǎn)過程中氣體質(zhì)量流量測量明渠與前述幾種不同，它是在非滿管狀敞開渠道測量自由表面自然流的流量儀表。非滿管態(tài)流動的水路稱作明渠，測量明渠中水流流量的稱作明渠流量計（open channel flowmeter）。明渠流量計除圓形外，還有U字形、梯形、矩形等多種形狀。明渠流量計配合各種標(biāo)準(zhǔn)的三角堰、矩形堰、巴歇爾槽等測流堰槽，能準(zhǔn)確的測量明渠的流量。明渠流量計應(yīng)用場所有城市供水引水渠;火電廠引水和排水渠、污水治理流入和排放渠；工礦企業(yè)水排放以及水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用渠道。有人估計1995臺，約占流量