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【摘 要】 随着科技的不断发展，流量仪表被广泛的应用在各个领域。本文从流量计的定义及流量仪表的作用、流量计的选择和流量仪表若干发展趋势等方面进行了分析。
【关键词】 流量仪表；发展；应用
一、前言
流量仪表作为重要的测量仪器，人们对其的精确度也就更加的严格。我国在流量仪表的生产技术上取得了很大的成绩，但依然存在一些问题和不足。因此，我们需要加大对流量仪表若干发展趋势和应用发展的研究。
二、流量计的定义及流量仪表的作用
美国仪器学会于1976年在文件ISA51.1中给出的定义是目前唯一可以利用的、关于流量计的标准定义。其定义如下：流量计是指在一个敞开或封闭管道中测量流动的流体流量或总量的仪表.它通常由一次装置和二次仪表构成。流量计的一次装置根据与流体之间的相互作用关系产生与流体流量具有明确关系的信号。流量计的二次仪表是反映一次装置发来的信号，并将其转换成能够表示的流量或总量显示信号或输出信号的仪表。
流量仪表主要有两个作用：作为检测仪表监测工业生产过程中的自动化系统.为生产安全和产品质量提供保障；作为计量仪表核算商贸或内部生产成本。
三、流量计的选择
面对庞大的流量计家族.要想选择一款经济实用的仪表.确非易事。其中要考虑的因素很多：精度、可靠性、费用、流体特性及其他种种因素。根据笔者多年仪表选型的实践。大致可参考以下4个方面：
1、仪表的工作性能，包含：精度、可靠性、线性、量程范围、压降、输出信号特性、响应时间、瞬时量或累积量。
2、流体的物理、化学特性，包含：液体或气体、流体温度、流体压力、流体密度、流体粘度、润滑度、化学特性、表面张力、压缩系数。
3、现场安装条件及环境，包含：流向、管径、安装位置、环境温度、压力、湿度、直管段长度、电气连接、附件的安装、附近的电气干扰、脉动的影响、震动的影响。
4、成本费用。包含：采购价格、安装费用、操作费用、维护费用、校验费用、仪表寿命、备件费用、操作工的培训费用。
用户在选择时，不可能面面俱到，要权衡利弊。不过。最后的抉择往往是在成本费用和仪表性能之间。
四、流量仪表的若干发展趋势
1、结构日趋简洁，从当前发展最快的3种流量仪表（电磁、超声、科氏）来看，机械结构都十分简洁，管道内既无转动件，又无节流件。
2、助能力求完善，随着微电子、计算机、通信技术的飞速发展，流量仪表的功能日益完善、多样，不少机械部分难以解决的问题，依靠电子软件则迎刃而解，如Krohne的智能电磁流量计，不少超声流量计不仅可测流量，还可测流体密度、组分、热能等等。
3、安装日益简便，工业自动化程度越高，用户越欢迎采用安装维护简便的产品，这也是插入式，外夹式仪表日益畅销的原因。
五、流量仪表的应用发展
1、流量传感器的多参数测量
流量检测元件或流量传感元件除感受和测量流量外，还可能感受其它变量，并由此衍生其它功能，可简化流程的检测系统，减少仪表数量和连接管线，降低费用。流程管道开孔的减少，可降低潜在泄漏故障率。
（1）科里奥利质量流量计
科里奥利质量流量计利用测量管二半部分振动频率相位差正比于质量流量以测量流量、利用测量管谐振频率与管中被钡组介质密度间的函数关系求取密度，从此两个基本参数质量流量qm和密度P衍生得出体积流量qv=（qm/p）；若被测液体是两种有一定密度差相溶或不相溶混合液体，经密度演算得出一种液体在混合液中的浓度，如油田油水混合液的含水率，在测量液固双相流中可测出含固率。
在流程工业中还可在多种液体分次序流动的管道中、判断所流液体类别，指令分流到下游相应管系。
（2）电磁流量计
非满管电磁流量计必须要测量管内液体高度。利用两励磁绕组分别正向和反向串接，产生两种不同磁场强度和磁场分布下测得的流速信号电势，两电势之间的比值与液位高度有一定的函数关系：从这一关系求得管内液位高度，推算出流液体的通截面积，与传统电磁流量计相同方法测得的流速相乘，求得体积流量。
（3）涡街流量计
涡街流量计旋涡发生体分离的旋涡频率f正比于流速v（f=k1*v，k1为系数），同时感受与Pv2成正比的升力F（F=k2pv2，p为流体密度，k2为系数）。以f除以F，再乘流通面积A，便可求得质量流量qm，即：qm=（F/f）*A=（k2pv2/k1v）*A=kpvA
式中：k为仪表系数，k=k2/k1。
（4）超声流量计
传播时间法两超声换能器除测流体速度以外，还可利用声速在不同液体中的差别〔如在石油中声速为1295m/s，在水中为1388m/s），在测量流量的同时鉴别管道中液体类别。例如船舶卸油进库用超声流量计计量入库量的同时，判断输送的液体是石油还是油船仓底水。
英国人Cranfield研究用于航空业的超声质量流量计，试图在传播时间法超声体积流量计的基础上，再利用超声测得第二参量液体声阻抗和密度，演算后得質量流量qm。
2、配用第2参量检测元件（或独立的第2参量传感器）组合测量流量或其它参量
本发展趋势的思路与上文相同，只是在流量传感器内另外设置1个或1个以上其它参量检测元件，或设置独立的其它参量传感器，测量其它变量或将体积流量换算成质量流量。例如：
（1）科里奥利质量流量计配用差压变送器测量粘度
利用科里奥利质量流量计的压力损失与液体粘度间有一定函数关系，增加1台差压变送器，跨接在流量计进出两端，在巨定流量下可在线测量管线液体粘度。
（2）涡街流量计配用差压变送器测量质量流量 原理同上文，只是用差压变送器测量漩涡发生体上下游的差压△P（=kpv2），代替升力F。
（3）气体体积流量计内装压力/温度传感元件测量质量流量
气体体积流量计（容积式、涡轮式和涡街式等〕的测量通道内，另设置温度和压力传感元件，将其信号输入仪表的转换部分、组成一体的流量计，可用于温度/压力补偿的气体体积流量测量，或用作间接式质量流量测量。
（4）电磁流量计内装温度检测元件修正体积温度影响
用数台体积流量计分别测量流入流出反应装置的体积流量，因反应装置的热交换过程引起体积膨胀或收缩，会使流出量和流入量不能吻合而无法考核过程的物料平衡。人们就提出对体积流量义表作液体体积修正温度影响的要求。
3、差压式仪表的差压发生体和差压变送器一体化
数十年来新颖流量仅表虽然不断涌现，使差压式流量仪表所占份额逐年下降。但是随着智能差压变送器的发展，测量精确度、范围度等性能的改善和演算通信功能的增加，近年所占比例又趋回升。在这些发展中还有差压发生体和差压变送器一体化的一个方面。将差压变送器直接与喷嘴等节流装置或均速管装在一起，省略了在现场布引压管线l程，改善动态特性，减少维护工作和故障率、降低初置费用和远行费用。据日本对1996-1997年间新建4家工厂的调查，所用近400台差压式流量仪表中，一体化直接安装型仪表已占三分之一。
世界各著名仪表厂推出一体化仪表有多种型号，国内市场上也已见到自行開发的若干型号。
4、开发普及型仪表
（1）科里奥利质量流量计设计普及型
科里奥利质量流量降低精确度〔量程误差从土0.2%左右降低到土0.5%），功能减少，设计普及型仪表的价格只有传统科里奥利质量流量计的50%～70%，还向价格更低的目标推进，试图夺取和挤占涡轮流量计和容积式流量计传统应用领域，较多地替代它们。
（2）电磁流量计从流程工业转向居住民用领域
降低电磁流量计测量精确度等性能，如基本误差定位在上2%（流程工业通用型为土0.3%～土0.5%），设计成具有水表特点的电磁水表。在日本，这类电磁式水表已纳入日本水表标准。
（3）超声家用燃气表
国外民用价格低廉的计量天然气的超声流量计已形成规模生产、逐渐普及，平均价格约为200美元/台，仅为流程工业用超声流量计平均价格的1/30。
六、综上所述，通过对流量仪表若干发展趋势和应用发展的分析，明确了流量仪表的发展方向。
参考文献：
[1]翟秀贞.差压型流量仪表分析[J].北京出版社，2010（5）：89-92.
[2]武昌，孙淮清，纪纲.流量测量方法和仪表的选用[J].化学工业出版社.2011（5）：16-19.
【关键词】 流量仪表；发展；应用
一、前言
流量仪表作为重要的测量仪器，人们对其的精确度也就更加的严格。我国在流量仪表的生产技术上取得了很大的成绩，但依然存在一些问题和不足。因此，我们需要加大对流量仪表若干发展趋势和应用发展的研究。
二、流量计的定义及流量仪表的作用
美国仪器学会于1976年在文件ISA51.1中给出的定义是目前唯一可以利用的、关于流量计的标准定义。其定义如下：流量计是指在一个敞开或封闭管道中测量流动的流体流量或总量的仪表.它通常由一次装置和二次仪表构成。流量计的一次装置根据与流体之间的相互作用关系产生与流体流量具有明确关系的信号。流量计的二次仪表是反映一次装置发来的信号，并将其转换成能够表示的流量或总量显示信号或输出信号的仪表。
流量仪表主要有两个作用：作为检测仪表监测工业生产过程中的自动化系统.为生产安全和产品质量提供保障；作为计量仪表核算商贸或内部生产成本。
三、流量计的选择
面对庞大的流量计家族.要想选择一款经济实用的仪表.确非易事。其中要考虑的因素很多：精度、可靠性、费用、流体特性及其他种种因素。根据笔者多年仪表选型的实践。大致可参考以下4个方面：
1、仪表的工作性能，包含：精度、可靠性、线性、量程范围、压降、输出信号特性、响应时间、瞬时量或累积量。
2、流体的物理、化学特性，包含：液体或气体、流体温度、流体压力、流体密度、流体粘度、润滑度、化学特性、表面张力、压缩系数。
3、现场安装条件及环境，包含：流向、管径、安装位置、环境温度、压力、湿度、直管段长度、电气连接、附件的安装、附近的电气干扰、脉动的影响、震动的影响。
4、成本费用。包含：采购价格、安装费用、操作费用、维护费用、校验费用、仪表寿命、备件费用、操作工的培训费用。
用户在选择时，不可能面面俱到，要权衡利弊。不过。最后的抉择往往是在成本费用和仪表性能之间。
四、流量仪表的若干发展趋势
1、结构日趋简洁，从当前发展最快的3种流量仪表（电磁、超声、科氏）来看，机械结构都十分简洁，管道内既无转动件，又无节流件。
2、助能力求完善，随着微电子、计算机、通信技术的飞速发展，流量仪表的功能日益完善、多样，不少机械部分难以解决的问题，依靠电子软件则迎刃而解，如Krohne的智能电磁流量计，不少超声流量计不仅可测流量，还可测流体密度、组分、热能等等。
3、安装日益简便，工业自动化程度越高，用户越欢迎采用安装维护简便的产品，这也是插入式，外夹式仪表日益畅销的原因。
五、流量仪表的应用发展
1、流量传感器的多参数测量
流量检测元件或流量传感元件除感受和测量流量外，还可能感受其它变量，并由此衍生其它功能，可简化流程的检测系统，减少仪表数量和连接管线，降低费用。流程管道开孔的减少，可降低潜在泄漏故障率。
（1）科里奥利质量流量计
科里奥利质量流量计利用测量管二半部分振动频率相位差正比于质量流量以测量流量、利用测量管谐振频率与管中被钡组介质密度间的函数关系求取密度，从此两个基本参数质量流量qm和密度P衍生得出体积流量qv=（qm/p）；若被测液体是两种有一定密度差相溶或不相溶混合液体，经密度演算得出一种液体在混合液中的浓度，如油田油水混合液的含水率，在测量液固双相流中可测出含固率。
在流程工业中还可在多种液体分次序流动的管道中、判断所流液体类别，指令分流到下游相应管系。
（2）电磁流量计
非满管电磁流量计必须要测量管内液体高度。利用两励磁绕组分别正向和反向串接，产生两种不同磁场强度和磁场分布下测得的流速信号电势，两电势之间的比值与液位高度有一定的函数关系：从这一关系求得管内液位高度，推算出流液体的通截面积，与传统电磁流量计相同方法测得的流速相乘，求得体积流量。
（3）涡街流量计
涡街流量计旋涡发生体分离的旋涡频率f正比于流速v（f=k1*v，k1为系数），同时感受与Pv2成正比的升力F（F=k2pv2，p为流体密度，k2为系数）。以f除以F，再乘流通面积A，便可求得质量流量qm，即：qm=（F/f）*A=（k2pv2/k1v）*A=kpvA
式中：k为仪表系数，k=k2/k1。
（4）超声流量计
传播时间法两超声换能器除测流体速度以外，还可利用声速在不同液体中的差别〔如在石油中声速为1295m/s，在水中为1388m/s），在测量流量的同时鉴别管道中液体类别。例如船舶卸油进库用超声流量计计量入库量的同时，判断输送的液体是石油还是油船仓底水。
英国人Cranfield研究用于航空业的超声质量流量计，试图在传播时间法超声体积流量计的基础上，再利用超声测得第二参量液体声阻抗和密度，演算后得質量流量qm。
2、配用第2参量检测元件（或独立的第2参量传感器）组合测量流量或其它参量
本发展趋势的思路与上文相同，只是在流量传感器内另外设置1个或1个以上其它参量检测元件，或设置独立的其它参量传感器，测量其它变量或将体积流量换算成质量流量。例如：
（1）科里奥利质量流量计配用差压变送器测量粘度
利用科里奥利质量流量计的压力损失与液体粘度间有一定函数关系，增加1台差压变送器，跨接在流量计进出两端，在巨定流量下可在线测量管线液体粘度。
（2）涡街流量计配用差压变送器测量质量流量 原理同上文，只是用差压变送器测量漩涡发生体上下游的差压△P（=kpv2），代替升力F。
（3）气体体积流量计内装压力/温度传感元件测量质量流量
气体体积流量计（容积式、涡轮式和涡街式等〕的测量通道内，另设置温度和压力传感元件，将其信号输入仪表的转换部分、组成一体的流量计，可用于温度/压力补偿的气体体积流量测量，或用作间接式质量流量测量。
（4）电磁流量计内装温度检测元件修正体积温度影响
用数台体积流量计分别测量流入流出反应装置的体积流量，因反应装置的热交换过程引起体积膨胀或收缩，会使流出量和流入量不能吻合而无法考核过程的物料平衡。人们就提出对体积流量义表作液体体积修正温度影响的要求。
3、差压式仪表的差压发生体和差压变送器一体化
数十年来新颖流量仅表虽然不断涌现，使差压式流量仪表所占份额逐年下降。但是随着智能差压变送器的发展，测量精确度、范围度等性能的改善和演算通信功能的增加，近年所占比例又趋回升。在这些发展中还有差压发生体和差压变送器一体化的一个方面。将差压变送器直接与喷嘴等节流装置或均速管装在一起，省略了在现场布引压管线l程，改善动态特性，减少维护工作和故障率、降低初置费用和远行费用。据日本对1996-1997年间新建4家工厂的调查，所用近400台差压式流量仪表中，一体化直接安装型仪表已占三分之一。
世界各著名仪表厂推出一体化仪表有多种型号，国内市场上也已见到自行開发的若干型号。
4、开发普及型仪表
（1）科里奥利质量流量计设计普及型
科里奥利质量流量降低精确度〔量程误差从土0.2%左右降低到土0.5%），功能减少，设计普及型仪表的价格只有传统科里奥利质量流量计的50%～70%，还向价格更低的目标推进，试图夺取和挤占涡轮流量计和容积式流量计传统应用领域，较多地替代它们。
（2）电磁流量计从流程工业转向居住民用领域
降低电磁流量计测量精确度等性能，如基本误差定位在上2%（流程工业通用型为土0.3%～土0.5%），设计成具有水表特点的电磁水表。在日本，这类电磁式水表已纳入日本水表标准。
（3）超声家用燃气表
国外民用价格低廉的计量天然气的超声流量计已形成规模生产、逐渐普及，平均价格约为200美元/台，仅为流程工业用超声流量计平均价格的1/30。
六、综上所述，通过对流量仪表若干发展趋势和应用发展的分析，明确了流量仪表的发展方向。
参考文献：
[1]翟秀贞.差压型流量仪表分析[J].北京出版社，2010（5）：89-92.
[2]武昌，孙淮清，纪纲.流量测量方法和仪表的选用[J].化学工业出版社.2011（5）：16-19.