流量?jì)x表在國民經(jīng)濟中具有重要地位，不僅廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域、市政工程，還是改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、提高經(jīng)濟效益和管理水平，評估節能降耗與污染排放的科學(xué)手段。由于影響因素較多，流量?jì)x表的原理多達10余種，類(lèi)型不少于200多，但仍不能*各領(lǐng)域提出的新課題，近二三十年來(lái)創(chuàng )新活躍，不斷推出新的產(chǎn)品。
一市場(chǎng)趨勢
1. 國外
據"flowresearch"網(wǎng)絡(luò )評估，近5年經(jīng)濟雖不太景氣，流量?jì)x表市場(chǎng)年均增長(cháng)率(CAGR)仍達到2.6%，銷(xiāo)售額從2002年的31億美元增長(cháng)到2007年的35億美元，其中傳統儀表(節流、容積、渦輪、轉子流量計等)為負增長(cháng)，CAGR為-2.2%，從2002年的16.43億美元(占總量53%)降至2007年的15.05億美元(占43%)；而新型儀表(電磁、超聲、科氏流量計等)年增長(cháng)率平均達6.2%，自2002年的14.57億美元增至2007年的20.19億美元，其中，電磁、超聲、科氏流量計的年增長(cháng)率及銷(xiāo)售額見(jiàn)表1。電磁流量計的CAGR不到2%，因其基數已較大，而且技術(shù)也較成熟。
該網(wǎng)還認為，渦輪流量計在上許多國家常用于測氣體或黏度較小的液體，因有轉動(dòng)件，維修量大，近5年的CAGR為-3.2%，銷(xiāo)售額從2002年的4.1億美元下滑至2007年的3.48億美元。專(zhuān)家認為，超聲近年來(lái)增長(cháng)勢頭雖咄咄逼人，但渦輪較超聲便宜得多，有價(jià)格優(yōu)勢；且較準確，在貿易結算上，仍為中小客戶(hù)樂(lè )于選用。容積式流量?jì)x表為非速度型儀表，安裝無(wú)直管段要求，準確度一般可達到±0.5%，但較笨重?？趶揭话阈∮?.2m。近5年銷(xiāo)售額自2002年的5.2億美元降至2007年的4.52億美元，CAGR為-2.7%。專(zhuān)家認為新型儀表在不少領(lǐng)域中取代傳統儀表，是一個(gè)總的發(fā)展趨勢，但過(guò)程將是漫長(cháng)的。
2. 國內
據中國工控網(wǎng)評估，2005年在國內自動(dòng)化儀表市場(chǎng)中，年銷(xiāo)售流量?jì)x表達23億元人民幣；壓力變送器約18億元(其中約5億元左右的差壓變送器是與差壓流量計配套的)；溫度儀表12億元；物位、液位儀表10億元。從流量?jì)x表的類(lèi)型來(lái)看，由于節流裝置較為笨重，技術(shù)含量相對較低，國外廠(chǎng)商基本未涉足這類(lèi)產(chǎn)品的中國市場(chǎng)，我國工程中選用這類(lèi)儀表也主要立足于國內產(chǎn)品，年銷(xiāo)售量不少于20萬(wàn)臺，約8億元人民幣以上。
我國研制、開(kāi)發(fā)流量?jì)x表的力度與國外有較大差距，多滿(mǎn)足于仿制，這個(gè)問(wèn)題可以從儀器儀表展會(huì )MICONEX2006，略見(jiàn)端倪。參加這次展會(huì )中外廠(chǎng)商涉及自動(dòng)化儀表及裝置的有400余家，而展出流量?jì)x表的廠(chǎng)家有135家(占34%)，共展出10余種原理的流量?jì)x表共297臺次，按展出的頻率數列于表2。從表2可知，在所分類(lèi)的16項中，展出前6項展品的廠(chǎng)家共204家占總數69%，說(shuō)明它們是當前中外儀表廠(chǎng)家所關(guān)注的熱點(diǎn)，而其中科氏流量計，國外參展有17家占總數68%，國內僅8家，是否說(shuō)明對這種準確計量質(zhì)量流量的儀表，國內重視不足；而內錐流量計，國內參展達30家占總數91%；國外僅3家，說(shuō)明這種流量計近幾年在媒體過(guò)分宣傳之下，國內市場(chǎng)是否又有些過(guò)熱？
(1)電磁流量計仍是流量?jì)x表中的熱點(diǎn)，居于*。據美國ARC咨詢(xún)公司評估，中國近年由于特別重視環(huán)境保護，依靠上水/下水，冶金、礦山、紙漿、制藥業(yè)的高速發(fā)展，今后5年，電磁流量計在我國CAGR將達到10.7%，預計從2003年的3.8億元增至2008年的6.4億元人民幣。 (2)超聲的優(yōu)點(diǎn)較多，既準確、壓損又小，特別適宜貴重流體的貿易計量，國內外都較重視，只是國內展品多為測液體的，測氣體的雖也有幾家，據了解應用于現場(chǎng)，特別是用于貿易結算尚存在一些問(wèn)題。
(3)熱電式的展品也較多，由于它可以直接測質(zhì)量流量，且靈敏度較高，受到業(yè)內的重視，但它的插入式形式只能測干燥、純潔的氣體，且氣體成分對它影響較大，準確度也不是廠(chǎng)家所宣傳的那么高，距實(shí)用尚待時(shí)日。
二技術(shù)熱點(diǎn)
(1)結構日趨簡(jiǎn)單、輕便
早期流量?jì)x表為純機械就地顯示，如容積式流量計。不僅笨重，而且結構復雜，重量/口徑比大；其中的轉動(dòng)件因磨損需經(jīng)常維修。節流裝置因可承受惡劣工況，且無(wú)轉動(dòng)件，曾占有流量?jì)x表60%～70%的市場(chǎng)；但要求前直管段過(guò)長(cháng)，一般都較為笨重，壓損也較大，年運行費過(guò)高，都影響了它們的選用，近年來(lái)市場(chǎng)已呈下降趨勢。
隨著(zhù)工業(yè)管道口徑日益增大，插入式儀表以其結構簡(jiǎn)單、輕巧、拆裝簡(jiǎn)便，日益受到用戶(hù)青睞。而近10年發(fā)展zui快的電磁、超聲流量?jì)x表，管道中更是沒(méi)有任何轉動(dòng)件、阻力件，結構更為簡(jiǎn)潔，且壓損小，準確度高，是zui有發(fā)展潛力的流量?jì)x表。
(2)功能力求完善
隨著(zhù)工業(yè)水平的不斷提高，對流量?jì)x表的功能也提出更高的要求。早期單臺儀表就地顯示(如容積、轉子)已不能適應工藝要求數十臺儀表集中顯示、調節、控制的要求，有必要將傳感器與變送器分離開(kāi)，并將流量參數轉換為電參數，遠傳至中央控制室。隨著(zhù)工業(yè)規模再擴大，模擬信號又需轉換為數字信號，以適應現場(chǎng)總線(xiàn)系統、SCADA系統的要求。
為增加儀表的可靠性，不少儀表已增加多達10余種自診斷功能。如KROHNE公司推出的Optiflux電磁流量計，可自診斷如氣泡、電極腐蝕、積垢、電極短路、流體導電率、非滿(mǎn)管、襯里損壞、外部磁場(chǎng)等多方面的儀表狀況。
儀表功能的多樣化也是一種發(fā)展趨勢，如超聲除測流量外，還可測流體成分，聲速；科氏除測流量外，還可測流體密度。
(3)提高準確度與重復性
隨著(zhù)貿易化、經(jīng)濟市場(chǎng)化，貿易雙方都要求計量?jì)x表日益準確，以減小經(jīng)濟上的損失，這里要強調：
(a)準確度與重復性是兩個(gè)概念，準確度涉及流量的量值傳遞，它不僅取決于儀表的重復性，還取決于校驗裝置的不確定度。因此，儀表的準確度不可能優(yōu)于裝置的不確定度。而儀表的重復性?xún)H取決于儀表的原理及制造質(zhì)量，是本身的特性，不能混為一談。
(b)儀表說(shuō)明書(shū)標明的準確度是在實(shí)驗室理想條件下得到的，現場(chǎng)一般難以滿(mǎn)足，儀表在現場(chǎng)使用時(shí)的準確度將可能下降。
為提高流量?jì)x表的準確度，許多儀表都采取了不少措施，如節流裝置加長(cháng)前直管段；超聲采用多通道掃描；渦輪加前導流器；插入式增加測點(diǎn)等等。
(4)安裝維護力求簡(jiǎn)便
在管道口徑隨工程日益增大情況下，流量?jì)x表的拆裝、維護應力求簡(jiǎn)便，且不影響工藝流程的正常運行，如：
(a) 插入式
(b) 這類(lèi)儀表有插入式渦街、渦輪、電磁、均速管、熱式等，僅需在管道上焊一個(gè)不大的接頭，即可安裝，且可不斷流進(jìn)行裝卸，十分方便。但這類(lèi)采用取樣原理的流量?jì)x表其準確度一般僅±3%～5%，不適用于貿易核算。
(b)外夾式
無(wú)需在管道上進(jìn)行加工，只將換能器夾裝在管道外壁，較插入式安裝更為簡(jiǎn)便，主要為測液體的超聲流量計，近幾年才可測氣體。目前已有商品出售的為GE公司(美)推出的CTF878氣體超聲波流量計，及Controlotron公司(美)推出的1010DV氣體超聲流量計。GE公司認為由于影響因素太多(如管壁材質(zhì)、壁厚外夾位置)準確度目前只能達到±2%，而不太可能達到某些公司宣傳的±0.5%。
(5)量程比日益擴大
長(cháng)期以來(lái)，占流量?jì)x表60%～70%的差壓式儀表量程比只能達到3∶1；渦輪、渦街、轉子、容積這類(lèi)儀表量程比可達10∶1，難以滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，過(guò)去常采用并聯(lián)多臺儀表來(lái)解決，實(shí)屬無(wú)奈之舉。隨著(zhù)近年來(lái)微電子計算機技術(shù)的發(fā)展，采取智能式差壓變送器，即可解決差壓式流量?jì)x表量程比小的問(wèn)題。而電磁、超聲、科氏由于原理的*，量程比達幾十比一，則輕而易舉。
(6)多相流測量有待解決
20世紀末期，隨著(zhù)核電、航天、石化、動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，多相流的流量測量問(wèn)題已提到日程，迫切需要解決。如氣液兩相流，常見(jiàn)于鍋爐，石油、天然氣開(kāi)采，低沸點(diǎn)液體的輸送，傳熱設備的分離反應過(guò)程等。又如氣固兩相流，多見(jiàn)于干燥塔等汽化過(guò)程，煤粉、水泥、谷物、粉料等的氣力輸送。液固兩相流多見(jiàn)于礦漿、紙漿、泥漿的流動(dòng)，礦石、殘渣的水力輸送，污水處理、排放等。還有氣液固多相流常見(jiàn)于油田井口原油系統等。在現代工業(yè)中，多相流的實(shí)例處處可見(jiàn)。
國內外對多相流流量?jì)x表的研發(fā)已進(jìn)行不少于二三十年，已處于工業(yè)試用階段，十分成熟的產(chǎn)品還不多，歸納起來(lái)，多采用以下3種方法：
(a)將兩臺單相流量?jì)x表串聯(lián)組合，各自輸出為S1、S2，而S1=f1(qmx)； S2=f2(qmx)(qm為流量，x為分相率)。解兩個(gè)方程式，即可知qm、x。
(b)采用現代新技術(shù)，如γ射線(xiàn)、微波、核磁共振、全息技術(shù)、示蹤法、過(guò)程層析成象技術(shù)等。
(c)軟測量方法?；诔墒斓膫鞲衅饔布?，以計算機技術(shù)為平臺，通過(guò)軟測量模型運算處理來(lái)完成。
目前進(jìn)入實(shí)用階段的有德國SWR公司的微波氣固兩相流量計；英國Solartron公司推出的DUALSTREAM MK1氣液兩相流量計；美國Malfi-Fiaid公司開(kāi)發(fā)的LP多相流量計等。我國也積極開(kāi)展研發(fā)，多在高校進(jìn)行，處于樣機階段。
(7)直管段長(cháng)度力求減小
10余種原理的流量?jì)x表除容積式、科氏、轉子流量計外，都是速度型，要求通過(guò)儀表的管內流速分布應具有一定形式，即充分發(fā)展紊流。為此，儀表前應具有較長(cháng)的直管段，一般為十幾至幾十倍管徑長(cháng)度。對于占流量?jì)x表市場(chǎng)一半以上的節流裝置，根據ISO5167標準，為保證必要的準確度，直管段長(cháng)度要求達40D。在管徑日益增大的情況下，這個(gè)要求很不現實(shí)，難以實(shí)現。因此，近年來(lái)一種以環(huán)形通道為特點(diǎn)的節流裝置(環(huán)孔、內錐、槽道、梭式流量計)應運而生，這類(lèi)儀表不僅仍具有節流裝置可承受惡劣工況的特點(diǎn)，而因其環(huán)形通道具有整流作用，其所需直管段僅幾倍管徑，倍受用戶(hù)歡迎。
(8)顯示逐步數字化
流量?jì)x表的輸出顯示，從表盤(pán)指針顯示至通過(guò)變送器將流量值轉換為標準的模擬電信號(0~10V或4~20mA)，可進(jìn)行遠距傳送至中央測控室顯示或打印。而為了適應當今大型工程，傳送距離要求達到數公里以上，模擬量的傳送已不能適應要求，則需要通過(guò)HART協(xié)議，將標準電模擬信號轉換為數字信號以適應現場(chǎng)總線(xiàn)與遠距離通訊的需求。通過(guò)RS232/RS485通訊轉換器，連接HART協(xié)議轉換器與PC機通訊口相連接，可使通訊距離達數公里，其中RS232通訊距離約2公里，而RS485加一個(gè)中繼器，可使通訊距離達到10公里。
(9)校驗力爭干標
流量是一個(gè)推導量，由一些基本參數(長(cháng)度、質(zhì)量、時(shí)間)組成；同時(shí)它又是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，只有流體運動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生流量，因此，它又與流動(dòng)的狀態(tài)密切相關(guān)。影響流量大小的因素很多，有些因素如流速，管徑的影響可以通過(guò)函數確定；還有不少因素難以確定，需要用流量系數C予以涵蓋來(lái)修正儀表所測的流量值，流量系數C對當前絕大多數流量?jì)x表來(lái)說(shuō)，必須通過(guò)校驗裝置。幾十年來(lái)，流量?jì)x表都難避開(kāi)這一繁瑣的校驗程序，必須建立龐大昂貴的校驗裝置。
但是，現在有些儀表(如孔板、超聲波流量計)已可避開(kāi)實(shí)校而通過(guò)干標得到流量系數，準確度也可控制在應用可接受的程度。所謂干標，即嚴格控制制造的幾何尺寸。通過(guò)一定的標準，可以得到流量系數，但欲達到這個(gè)目的，還是要通過(guò)大量的校驗，積累數以萬(wàn)計的數據；歸納整理才有可能。不少儀表如渦街，均速管等為省略校驗程序，也積極向干標目標努力。要使某一種儀表達到干標的目的，應該由行業(yè)協(xié)會(huì )組織進(jìn)行，才可能得到業(yè)內的認同。
(10)壓損力求減小
當流體流過(guò)流量?jì)x表時(shí)，由于儀表中存在運動(dòng)件、阻力件，會(huì )產(chǎn)生一些不可恢復壓力損失；即使儀表中空無(wú)一物，如科氏流量計，因要強制流體流向改變，也會(huì )有較大的壓力損失；電磁、超聲流量計由于流體與管壁的摩阻，也會(huì )有些壓損，不過(guò)相對較小，可忽略不計。流量?jì)x表所產(chǎn)生的壓力損失，造成了流動(dòng)的滯緩，為維持正常的工藝流程必須加大動(dòng)力，以彌補這個(gè)損失。加大動(dòng)力所需的年運行費，對有些儀表特別是管徑較大時(shí)，是一個(gè)不菲的數字，可能為初始購置費幾十倍。節能降耗在世界各國，特別是發(fā)達國家都十分重視，因此，流量?jì)x表的壓力損失已被列入訂貨者的選型條件。壓損過(guò)大的流量?jì)x表特別是當口徑較大時(shí)，基本上已被用戶(hù)排除在外；同時(shí)，研發(fā)壓損小的流量?jì)x也列入了生產(chǎn)廠(chǎng)家的課題。
流量?jì)x表伴隨著(zhù)現代工業(yè)的發(fā)展有必要逐步完善其性能；而技術(shù)的進(jìn)步也讓流量?jì)x表的完善成為可能，這二者是相輔相成，相互促進(jìn)的。
流量?jì)x表的準確度反映了它接近真值的能力。它不僅取決于儀表的原理及制造，還必需由校驗裝置在理想狀態(tài)下來(lái)確定，而實(shí)際使用時(shí)，往往因達不到那樣理想的條件，準確度會(huì )下降不少，樣本中的準確度只是一個(gè)可能達到的zui高值。
近十幾年以來(lái)，我國GDP增長(cháng)率都在兩位數以上，大型工程如雨后春筍，但令人遺憾的是，由于國產(chǎn)自動(dòng)化儀表在性能、質(zhì)量、可靠性等方面與國外相比仍存在不小差距。國產(chǎn)儀表并未在火熱的建設中應運而生，壯大起來(lái)。而國外不少企業(yè)如：ABB、E+H、Emerson、Krohne、橫河為降低成本，增強競爭力，紛紛在我國建立了生產(chǎn)基地或中心，但核心技術(shù)仍由他們嚴格控制中。
在儀器儀表行業(yè)中，大力倡導創(chuàng )新意識，建立獨立知識產(chǎn)權的品牌，振興民族儀表工業(yè)，仍是迫不及待、任重道遠，不可等閑視之。
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