關于流量儀表發展趨勢及應用進展的思考

張艷(艾默生工程控制有限公司，上海 201206)

流量測量儀表是一種工業自動化儀表，廣泛運用于社會的各個領域。現代社會已經步入了網絡化、智能化、數字化的時代，流量測量儀表的出現給工業自動化建設帶來個極大幫助，其主要用途有：能夠進行工業自動化控制系統的過程檢測；能夠測量能源流量，給核算工業經濟提供參考數據。隨著社會工業發展的腳步越來越快，各種重要流體能源的測量項目也越來越多，精確可靠的流量參數能夠減小不必要的能源消耗，加速工廠作業流程進展，在工業進步發展中起到不可忽視的作用。

1 流量儀表的類型及應用

流量測量儀表以實用功能進行分類有：流量傳感器、流量開關、流量變送器以及流量計量表等；以結構形式進行分類有：插入式流量儀表和滿管式流量儀表等；以測量原理進行分類有：渦輪式流量計、節流流量計、電磁流量計、超聲流量及、熱式流量計、兩相流量計等。一般流量測量儀表都是按照測量原理的標準進行分類。流量測量儀表中應用比較廣泛，功能具有代表性的種類有：節流流量計、電磁流量計、超聲流量計、渦街流量計、熱式流量計以及流量計。

1.1 節流流量計

節流流量計的應用范圍主要在電力、煉油以及化工等方面，其主要特點是能夠在高溫高壓的環境下工作，得到的流量數據穩定可靠，應用時間長、范圍廣，在目前很多工業活動中具有不可替代的作用。近年來，節流流量計的技術已經趨于成熟，對于節流裝置測量范圍過小的問題，研制出了更換孔板流量計。對于孔盤磨損導致測量值精確度降低為缺點，可采用耐磨孔盤進行替換。對于壓力差值、溫度改變的測量跟蹤上也有很很大的改善。研制出了介質通用性極好的楔形流量計，進一步加大了節流流量計的適用范圍。

1.2 電磁流量計

電磁流量計主要運用于石油化工、城市建設等社會領域，近年來發展極為迅速。其主要應用發展在于：實用口徑體系逐漸被完善，各種類型的測量口徑均已具備；電極和襯里材料種類越來越豐富，電極已經含有能夠抗還原酸的材料，襯里也已經有了耐高溫磨損的材料；各種不同的電磁流量計不斷被開發推廣，主要有：無電極電磁流量計、不滿管電磁流量計、潛水型電磁流量計等，其總銷售額在所有流量測量儀表中最高。

1.3 超聲流量計

超聲流量計的主要優勢在于能夠對液體、氣體等流體進行測量，沒有運動部件且不存在阻力損失，可測量大范圍的流量，能夠滿足大多數用戶的測量需求。因其應用歷史較早，技術已逐漸趨于成熟，市場供應量越來越大。其測量流量的方式有：利用傳播時間的差值進行流量計算；利用多普勒的頻移距離值進行流量計算兩種方式。兩者都是利用多聲道原理設計，但后者的測量精確度較低。

1.4 渦街流量計

渦街流量計是一種發展潛力優秀的流量計，具有無運動部件、可用于多種介質流體測量、流量測量穩定可靠、能夠輸出性脈沖頻率信號等優點。但因為各方面的原因，渦街流量計未能被廣泛的應用。導致這種情況的主要原因是，渦街流量計流量計的生產者和用戶對此流量計缺乏理論和應用上的了解，造成流量計的選型不準確、過于重視通用功能，讓流量計的在實用推廣中無法全面體現其優勢，得不到相應的發展機會。

1.5 熱式流量計

熱式流量計主運用于環保、取暖以及常溫氣體測量等方面，其制作原理是以傳熱和流體流速成正比為基礎，通過測量熱源溫度的變化對流量進行測量。其測量方式有熱分布式和浸入式測量兩種，熱分布式測量主要用于流體通過管徑小，浸入式測量則適用于管道較大的氣體測量。其主要優點有：測量方式簡單、流量測量靈敏度高、不易堵塞、對測量流體速度限制低、應用范圍廣等。缺點在于：易受流體組成影響，可承受溫度不高。近年來，美國推出了一款插入式熱式流量計，以小型MEMS芯片微熱敏元件，因其熱源小，對管道內的溫度場的影響可以忽略不計，能夠應用于高溫測量，可在工控系統中使用。

1.6 科氏流量計

科氏流量計的主要應用范圍有油品測量、液體測量及氣體測量。科氏流量計在天然氣的測量中應用比較廣泛，有很大的發展空間，近年來其銷售增長率也越來越大。科氏流量計口徑一般較小，和超省流量計在口徑范圍上能夠進行互補使用，因其售價比較昂貴，很多地方都會用容積式流量計來代替，但這種代替會導致工廠維修和校檢量增大。科氏流量計在合適的價格下，具有比較廣闊的市場前景。

2 流量測量儀表的發展趨勢

隨著社會的不斷發展和進步，世界迎來了一個數據化、網絡化、智能化的時代，各行業都加強了數據的采集和控制管理工作，流量測量儀表是有關工業流體數據采集的一個重要組成部分。流量測量儀表的主要發展方向是，實用功能全面、采集數據穩定精確、攜帶和使用輕便以及操作智能化。將以上發展需求進行分析，觀察目前社會流量測量儀表的研發程度和市場情況，得到的詳細情況如下。

由于新時代的到來，傳統的流量測量儀表已逐漸被取代，新的流量測量計開始向著電子化和數字化的方向發展前進，如俄羅斯的轉速表式測量儀就是利用懸浮效應做研制出來的，日本的靜電流量計能夠用于測量石油輸送管線中的低導電液體流量。近年來，新型的流量測量計越來越多，例如：超聲流量計、電磁流量計、科氏流量計等，且這些新技術研制的流量計正在逐漸取代傳統流量測量儀表的市場地位。從實用功能全面、操作智能化以及使用、安裝簡單便捷上來看，目前發展形勢最好的是電磁流量計、超省流量計，其設計結構都比較簡單，切適用范圍廣，功能齊全，一般都可用于流體的流量、組成成分和密度的測量。

目前流量測量儀表存在的主要難點在于，對于流量大、粘度高以及多相流的高壓和低壓等，測量環境比較惡劣的情況下，一般流量測量儀表無法正常進行測量。因此，流量測量儀表在未來一段時間內的主要研究方向，研制出能夠在多種特殊環境下進行流量測量的流量儀表。

3 結語

流量測量儀表的研究正在向著電子化、智能化和數據化的方向發展。在工業發展中，流量測量儀表是必不可少的，它能夠幫助工廠采集必要的流量數據，提高工廠運作效率，節約能源用量，且有助于社會數據化的發展。在進行流量測量儀表的選擇時需要注意有自己的主見，按自身需要選取符合自己經濟現狀的流量儀表。本文首先是對目前流量測量儀表的類型進行了介紹，并對其應用進展做出了說明，然后對其發展趨勢進行簡要的討論，希望能夠對相關行業起到一定的參考作用。

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