流量计分类及发展趋势

流量计是用来测量管路中流体流量(单位时间内通过的流体体积)的仪表，种类繁多，可分为转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、流量计等。据统计，目前仅工业用的流量仪表就多达六七十种。

流量计的种类划分方法很多，如按测量对象划分可分为封闭管道和明渠两大类；按测量目的又可分为总量测量和流量测量；按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等；按目前最流行和普遍的分类法是分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、涡街流量计、探针式流量计、质量流量计和插入式流量计等。

从现在的应用现状上看，差压式流量计是应用最广泛的流量计，在各类应用中数量占据着绝对优势。尽管随着科技发展有各种新型流量计问世，它的使用量在逐渐下降,但现阶段仍然是一类流量计。它有结构牢固、性能稳定、使用寿命长等优点，缺点是测量精度差，范围度窄，安装要求高，压损大等。

其次是浮子流量计，浮子流量计又称转子流量计，是变面积式流量计的一种，在一根由下向上扩大的垂直锥管中，圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的，从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。

浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围最宽广的一类流量计，在小、微流量方面有举足轻重的作用。其特点是结构简单，使用方便，适用于小管径和低流速; 缺点是耐压力低，有玻璃管易碎的风险。

还有容积式流量计，容积式流量计又称定排量流量计，简称PD流量计，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。

容积式流量计按其测量元件分类，可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。其优点是计量精度高，安装要求低，范围度宽，操作简单，可用于高粘度液体的测量。缺点是结构图复杂，体积较大，工作局限性较大，不适用于高、低温场合，仅适用于洁净单相流体，易产生噪声及振动。应用上，容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计并列为三类使用量最大的流量计，常应用于昂贵介质(油品、天然气等)的总量测量。其他较常用，具有良好发展前景的还有：

    1）涡轮流量计 它是速度式流量计中的主要种类，采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速，从而推导出流量或总量的仪表。一般由传感器和显示仪两部分组成，也可做成整体式。

涡轮流量计和容积式流量计、科里奥利质量流量计称为流量计中三类重复性、精度最佳的产品，作为十大类型流量计之一，其产品已发展为多品种、多系列批量生产的规模。优点高精度,重复性好，零点漂移，抗干扰能力好，范围度宽，结构紧凑。缺点是不能长期保持校准特性，流体物性对流量特性有较大影响。它主要应用在石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体上，它们已成为优良的天然气计量仪表。

2）电磁流量计 它是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。电磁流量计有一系列优良特性，可以解决流量计不易应用的问题，如脏污流、腐蚀流的测量。

70、80年代电磁流量在技术上有重大突破，使它成为应用广泛的一类流量计，在流量仪表中其使用量百分数不断上升。优点是测量通道是段光滑直管，不会阻塞，适用于测量含固体颗粒的液固二相流体，如纸浆、泥浆、污水等；不产生流量检测所造成的压力损失，节能效果好; 所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响；流量范围大，口径范围宽；可应用腐蚀性流体。缺点是不能测量电导率很低的液体，如石油制品；不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体；不能用于较高温度。它的应用范围一般是给排水工程；中小口径常用于高要求或难测场合，如钢铁工业高炉风口冷却水控制，造纸工业测量纸浆液和黑液，化学工业的强腐蚀液，有色冶金工业的矿浆；小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。

3）涡街流量计，它是在流体中安放一根非流线型游涡发生体，流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交错排列的游涡的仪表。按频率检出方式可分为:应力式、应变式、电容式、热敏式、振动体式、光电式及超声式等。

涡街流量计是属于最年轻的一类流量计，然而其发展较为迅速，已成为通用的一类流量计。其优点是结构简单牢固； 适用流体种类多；精度较高；范围度宽；压损小。缺点：不适用于低雷诺数测量；需较长直管段；仪表系数较低（与涡轮流量计相比）；仪表在脉动流、多相流中尚缺乏应用经验。

    4）超声流量计 它是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法（直接时差法、时差法、相位差法和频差法）、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。

超声流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，近年来它是发展迅速的一类流量计之一。优点是可做非接触式测量；为无流动阻挠测量,无压力损失; 可测量非导电性液体，对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。缺点: 传播时间法只能用于清洁液体和气体；多普勒法测量精度不高。

从应用上，传播时间法应用于清洁、单相液体和气体。典型应用有工厂排放液、怪液、液化天然气等；气体应用方面在高压天然气领域已有使用良好的经验；多普勒法适用于异相含量不太高的双相流体，例如:未处理污水、工厂排放液、脏流程液；通常不适用于非常清洁的液体。

从近年来的发展趋势看，新技术得到了不断应用，结合新技术推出的各种产品逐渐开始占据市场，主要产品有如下几种：

    1）静电流量计 (electrostatic flowmeter)

日本东京技术学院研制适用于石油输送管线低导电液体流量测量的静电流量计。静电流量计的金属测量管绝缘地与管系连接,测量电容器上静电荷便可知道测量管内的电荷。他们分别作了内径4~8mm铜、不锈钢等金属和塑料测量管仪表的实流试验,试验表明流量与电荷之间接近于线性。

    2）复合效应流量仪表(combined effects meter)

该仪表的工作原理是基于流体的动量和压力作用于仪表腔体产生的变形，测量复合效应的变形求取流量。本仪表由美国GMI工程和管理学院开发，已申请两项专利。

    3）转速表式流量传感器(tachmetric flowrate sensor)

它是由俄罗斯科学工程中心工业仪表公司开发，是基于悬浮效应理论研制的。该仪表已在若干现场成功的应用(例如在核电站安装2000余台测量热水流量，连续使用8年)，且还在改进以扩大应用领域。

    4）科里奥利质量流量计(CMF)

国外CMF已发展30余个系列，各系列开发在技术上着眼点在于:流量检测测量管结构上设计创新；提高仪表零点稳定性和精确度等性能；增加测量管挠度，提高灵敏度；改善测量管应力分布，降低疲劳损坏，加强抗振动干扰能力等。

    综上所述，流量计发展至今，尽管已经日趋成熟，但由于功能不同，种类繁多，尚无一种在任何场合都适用的万能性流量计。每种流量计各有其不同的适用范围，也各有其局限性。我们在选择使用流量计时，需要针对不同的被测对象，按照其物理和化学属性，选择适合的流量计。

由于我国仪器仪表产业发展较晚，改革开放以后取得了较大发展，但行业体制不健全，缺乏高层次的复合型人才和综合型人才，自主创新能力差，自主知识产权匮乏，导致国产高端自动化产品研发滞后，市场竞争力不足。