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。

1、工業(yè)生產(chǎn)過程

　　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)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。

2、能源計(jì)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)狻⒊善酚汀⒁夯蜌狻⒄羝┘拜d能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等。能源計(jì)量是科學(xué)管理能源，實(shí)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(jì)量儀表的重要組成部分，水、人工燃?xì)狻⑻烊粴狻⒄羝陀推愤@些常用的能源都使用著數(shù)量極其龐大的，它們是能源管理和經(jīng)濟(jì)核算*的工具。

3、環(huán)境保護(hù)工程

　　煙氣，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zui大課題。空氣和水的污染要得到控制，必須加強(qiáng)管理，而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制，在煙氣排放、污水、廢氣處理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*污染的重要項(xiàng)目，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和，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。

4、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。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，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*工具。

5、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(jì)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。

6、科學(xué)實(shí)驗(yàn)

　　科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要的不但數(shù)量多，且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計(jì)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)專門小組研制的。

7、海洋、江河湖泊

　　這些領(lǐng)域?yàn)槌ㄩ_流道，一般需檢測流速，然后推算流量。流速計(jì)和所依據(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。

常見

　　流量測量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。至今為止，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至今還沒找到一種對任何流體、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。

　　這60多種流量儀表，每種產(chǎn)品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。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。

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zui流行、zui廣泛的分類法分別來闡述各種的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)揮在那情況：

1、差壓式

　　差壓式是根據(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(jì)算流量的儀表。

　　差壓式由一次裝置（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分類，如孔板、文丘里、均速管、皮托管原理式-畢托巴等。

　　二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì),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）。

　　差壓式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(jì)、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實(shí)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，尚未列入標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。

差壓式是一類應(yīng)用zui廣泛的，在各類流量儀表中其使用量占居*。近年來，由于各種新型的問世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是zui重要的一類。

　　差壓式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zui多的孔板式結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長；

　　（2）應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類可與之相比擬；

　　（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）范圍度比，一般僅3:1~4:1；

　　（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*而開發(fā)的平衡，這種的測量精度是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的5-10倍，*壓力損失1/3。壓力恢復(fù)快2倍，zui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；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)部門的用量約占全部用量的1/4~1/3。

　　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)載從（0）歐姆到（1650）歐姆。

　　6、1151dp4e變送器的測量范圍是（0～6.2）到（0～37.4）kpa。

　　7、1151差壓變送器的zui大正遷移量為（500%），zui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zui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zui小調(diào)校量程使用時，則zui大負(fù)荷遷移為量程的（600%），zui大正遷移為（500%），如果在1151的zui大調(diào)校量程使用時，則zui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、用孔板測量蒸汽流量，設(shè)計(jì)時，蒸汽的密度為4.0kg/m3，而實(shí)際工作時的密度為3kg/m3，則實(shí)際指示流量是設(shè)計(jì)流量的（0.866）倍。

　　16、用孔板測量氣氨流量，設(shè)計(jì)壓力為0.2mpa（表壓），溫度為20℃，而實(shí)際壓力為0.15mpa（表壓），溫度為30℃，則實(shí)際指示流量是設(shè)計(jì)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，孔板前的直管段為（30～50）d，特別是孔板前有泵或調(diào)節(jié)閥時更是如此。

　　18、為了使孔板的流量系數(shù)α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）。

2、浮子

　　浮子，又稱轉(zhuǎn)子，是變面積式的一種。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。

　　浮子是僅次于差壓式應(yīng)用范圍zui寬廣的一類，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(jì)在12~14萬臺，其中95%以上為玻璃錐管浮子。

　　特點(diǎn)：

　　（1）玻璃錐管浮子結(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。

3、容積式

　　容積式，又稱定排量，簡稱PD，在流量儀表中是精度zui高的一類。它利用機(jī)械測量元件把流體連續(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。

　　容積式按其測量元件分類，可分為橢圓齒輪、刮板、雙轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)活塞、往復(fù)活塞、圓盤、液封轉(zhuǎn)筒式、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）計(jì)量精度高；

        （2）安裝管道條件對計(jì)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(jì)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；

　　（5）產(chǎn)生噪聲及振動。

　　應(yīng)用概況：

　　容積式與差壓式、浮子并列為三類使用量zui大的，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)（油品、天然氣等）的總量測量。

　　工業(yè)發(fā)達(dá)國家近年P(guān)D（不包括家用煤氣表和家用水表）的銷售金額占流量儀表的13%~23%；中國約占20%，1990年產(chǎn)量（不包括家用煤氣表）估計(jì)為34萬臺，其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70%和20%。

4、渦輪

　　渦輪，是速度式中的主要種類，它采用多葉片的轉(zhuǎn)子（渦輪）感受流體平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。

　　渦輪和容積式、科里奧利質(zhì)量稱為中三類重復(fù)性、精度*的產(chǎn)品，作為類型之一，其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)的規(guī)模。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）高精度，在所有中，屬于zui的；

　　（2）重復(fù)性好；

　　（3）元零點(diǎn)漂移，抗*力好；

　　（4）范圍度寬；

　　（5）結(jié)構(gòu)緊湊。

　　缺點(diǎn)：

　　（1）不能長期保持校準(zhǔn)特性；

　　（2）流體物性對流量特性有較大影響。

　　應(yīng)用概況：

　　渦輪在以下一些測量對象獲得廣泛應(yīng)用：石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國，渦輪在用量上是僅次于孔板的天然計(jì)量儀表，僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺各種尺寸，壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪，它們已成為優(yōu)良的天然氣計(jì)量儀表。

5、電磁

　　電磁是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。

　　電磁有一系列優(yōu)良特性，可以解決其它不易應(yīng)用的問題，如臟污流、腐蝕流的測量。

　　70、80年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類，在流量儀表中其使用量百分?jǐn)?shù)不斷上升。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）測量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用于測量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等：

　　（2）不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失，節(jié)能效果好：

　　（3）所測得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響：

　　（4）流量范圍大，口徑范圍寬：

        （5）可應(yīng)用腐蝕性流體。 缺點(diǎn)：

　　（1）不能測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；

　　（2）不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；

　　（3）不能用于較高溫度。

　　應(yīng)用概況：

　　電磁應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程；中小口徑常用于高要求或難測場合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液，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、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場所。

　　技術(shù)參數(shù)：

　　儀表精度：管道式0.5級、1.0級；插入式2.5級

　　測量介質(zhì)：電導(dǎo)率大于5μS/cm的各種液體和液固兩相流體。

　　流速范圍：0.2～8m/s

　　工作壓力：1.6MPa

　　環(huán)境溫度：-40℃～+50℃

　　介質(zhì)溫度：聚四氟乙烯襯里≤180℃

　　橡膠材質(zhì)襯里≤65℃

　　防爆標(biāo)志：ExmibdⅡBT4

　　防爆證號：GYB01349

　　外磁干擾：≤400A/m

　　外殼防護(hù)：一體化型：IP65；

　　分 離 型：傳感器IP68（水下5米，于橡膠襯里）

　　轉(zhuǎn)換器IP65

　　輸出信號：4～20mA.DC，負(fù)載電阻0～750Ω

　　通訊輸出：RS485或CAN總線

　　電氣連接：M20×1.5內(nèi)螺紋，φ10電纜孔

　　電源電壓：90～220V. AC、24±10%V.DC

　　zui大功耗：≤10VA

6、渦街

　　渦街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)則地交錯排列的游渦的儀表。

　　渦街按頻率檢出方式可分為：應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。

　　渦街是屬于zui年輕的一類，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類。

　　渦街安裝點(diǎn)的上游較近處若裝有閥門，不斷地開關(guān)閥門，對的使用壽命影響極大，非常容易對造成*性損壞。盡量避免在架空的非常長的管道上安裝，這樣時間一長后，由于的下垂非常容易造成于法蘭的密封泄露，若不得已安裝時，必須在的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置。安裝方面的問題。主要是傳感器前面的直管段長度不夠，影響測量精度。比如：傳感器前面直管段明顯不足，由于FIC203不用于計(jì)量，僅僅用于控制，目前使用相當(dāng)于精度降級的使用。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）結(jié)構(gòu)簡單牢固；

　　（2）適用流體種類多；

　　（3）精度較高；

　　（4）范圍度寬；

　　（5）壓損小。

　　缺點(diǎn)：

　　（1）不適用于低雷諾數(shù)測量；

　　（2）需較長直管段；

　　（3）儀表系數(shù)較低（與渦輪相比）；

　　（4）儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

應(yīng)用和發(fā)展動向

1、科里奧利

　　科里奧利質(zhì)量（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，近年已有幾家制造廠自行開發(fā)供應(yīng)市場；還有幾家制造廠組建合資企業(yè)或引用*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(jì)創(chuàng)新：提高儀表零點(diǎn)穩(wěn)定性和度等性能；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*力等。

　　近年來某些廠家研發(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(shí)現(xiàn)儀表在線自校驗(yàn)，即無需將拆下，利用對流量管剛性的檢查，來判斷現(xiàn)場儀表的性能。

2、電磁（EMF）

　　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16%~20%。

　　中國近年發(fā)展迅速，1994年銷售估計(jì)為6500~7500臺。國內(nèi)已生產(chǎn)zui大口徑為2~6m的EMF，并有實(shí)流校驗(yàn)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(jì)銷售量在35萬臺以上。

3、渦街（USF）

　　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(jì)銷售量為3548萬臺，同期國內(nèi)產(chǎn)品估計(jì)在8000～9000臺。

結(jié)論　　發(fā)展到今天雖然已日趨成熟，但其種類仍然極其繁多，至今尚無一種對于任何場合都適用的，每種都有其適用范圍，也都有局限性。這就要求我們：在選擇儀表時，一定要熟悉儀表和被測對象兩方面的情況，并要兼顧考慮其它因素，這樣測量才會準(zhǔn)確。當(dāng)然，隨著科技的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用的需要，更多的新型將不斷的涌現(xiàn)，的類型將更為齊全，選擇時就應(yīng)當(dāng)更為謹(jǐn)慎。