流量?jì)x表發(fā)展趨勢和應用進(jìn)展

    一、發(fā)展趨勢

　　1、流量傳感器（TRANCDUCCER）的多參數測量

　　流量檢測元件或流量傳感元件（SENSOR）除感受流量外，還可能感受其他變量，并由此衍生其他功能，可簡(jiǎn)化流程的檢測系統，減少儀表數量和連接管線(xiàn)，降低費用。流程管道開(kāi)孔的減少降低潛在泄漏故障。

　　(1)、里奧利質(zhì)量流量計

　　(2)、電磁流量計

　　非滿(mǎn)管電磁流量計在測量平均流速的同時(shí)還必須測量管內液體高度。利用兩勵磁繞組分別正向和反向串接，產(chǎn)生兩種不同磁場(chǎng)強度和磁場(chǎng)分布下測得的流速信號電勢，兩電勢之間的比值與液位高度有一定的函數關(guān)系。

　　(3)、渦街流量計

　　渦街流量計旋渦發(fā)生體分離的旋渦頻率F正比于流速V（F＝K₁V，K₁為系數），同時(shí)感受與ρV₂成正比的升力F（F＝K₂ρV₂，ρ為流體密度，K₂為系數）。以F除以F，在乘流通面積A，編可求得質(zhì)量流量Q_M，即

　　Q_M＝（F／F）A＝（K₂ρV₂／K₁V）A＝KρVA

　　式中K——儀表系數K＝K₂／K₁。

　　(4)、超聲流量計

　　超聲質(zhì)量流量計試圖在傳播時(shí)間法超聲體積流量計的基礎上，在利用超聲測得第二參量液體聲阻抗和密度，演算后得質(zhì)量流量。

  　2、配用第二參量檢測元件（或獨立的第二參量傳感器）組合測量質(zhì)量流量或其他參量

　　(1)、科里奧利質(zhì)量流量計配用差壓變送器測量粘度
　　(2)、渦街流量計配用差壓變送器測量質(zhì)量流量
　　(3)、氣體體積流量計內裝壓力／溫度傳感元件測量質(zhì)量流量
　　(4)、電磁流量計內裝溫度檢測元件修正體積溫度影響

　　日本山武公司最近推向市場(chǎng)的電磁流量計，就有電極內裝PT電阻溫度檢測件，以解決這類(lèi)問(wèn)題。

　　3、壓式儀表的差壓發(fā)生體和差壓變壓變送器一體化

　　將差壓變送器直接與噴嘴等節流裝置或均速管裝在一起，省略了在現場(chǎng)布引壓管線(xiàn)工程，改善動(dòng)態(tài)特性，減少維護工作和故障率，降低初置費用和運行費用。據日本對1996～1997年間新建四家工廠(chǎng)的調查，所用近400臺差壓式流量?jì)x表中，一體化直接安裝型儀表已占三分之一。

　　4、開(kāi)發(fā)普及型儀表

　　適度降低測量精確度等性能，取消原為通用功能改為選擇功能以簡(jiǎn)化儀表組成，設計成較窄應用范圍的儀表，從而降低價(jià)格擴大用戶(hù)面。

　　(1)、科里奧利質(zhì)量流量計設計普及型

　　科里奧利質(zhì)量流量降低精確度（量程誤差從±0.2％左右降低到±0.5％），功能減少，實(shí)際普及型儀表。

　　(2)、電磁流量計從流程工業(yè)轉向居住民用領(lǐng)域

　　降低電磁流量計測量精確度等性能，如基本誤差定位在±2％，設計成具有水表特點(diǎn)的電磁水表。在日本這類(lèi)電磁式水表已納入日本水表標準。

　　(3)、超聲家用燃氣表

　　國外民用計量天然氣價(jià)格低廉的超聲流量計以形成規模生產(chǎn)。平均價(jià)格約為流程工業(yè)用超聲流量計平均價(jià)格的1／30。

    二、應用進(jìn)展

　　成熟儀表應用上受到限制的某一領(lǐng)域，在技術(shù)上有所突破后，開(kāi)發(fā)出相適應的改進(jìn)型儀表，使得在該領(lǐng)域有較快發(fā)展，下文討論幾種流量?jì)x表應用領(lǐng)域的進(jìn)展。

　　1、超聲流量計

　　近年超聲流量計應用于氣體（包括蒸汽）、儲存交接（CUSTODYTRANSFER，常簡(jiǎn)稱(chēng)CT）和財貿核算、民用住宅天然氣消費計量三個(gè)領(lǐng)域有較大進(jìn)展。

　　(1)、氣體應用

　　當前國外能源開(kāi)發(fā)，天然氣比石油發(fā)展快，促進(jìn)了過(guò)去發(fā)展緩慢的氣體超聲流量計發(fā)展。有人估計工業(yè)用超聲流量計，當前已有近15％用于氣體。

　　近年還見(jiàn)到國外至少有3家制造廠(chǎng)向市場(chǎng)推出應用于蒸汽的超聲流量計，用一棒傳送聲速信號到遠離蒸汽的超生換能器，可測高達480℃的過(guò)熱蒸汽。

　　(2)、進(jìn)入儲存交接和財貿核算應用領(lǐng)域

　　超聲流量計采用多聲道測量（4～8聲道）技術(shù)和短管流量傳感器結構設計，并實(shí)流校準，測量精確度大幅的提高，液體用儀表精度等級有高達0.15級，氣體用儀表普遍為0.5級。今后必然將逐步替代有活動(dòng)部件的儀表。

　　1999年北京已在進(jìn)京高壓天然氣輸送管線(xiàn)上裝用超聲流量計，與原裝有的孔板差壓流量計對比，顯現出其優(yōu)越的使用性能，得到各方面的認可。

　　(3)、進(jìn)入住宅天然氣消耗計量應用領(lǐng)域

　　90年中期國外超聲家用燃氣表已達到取代應用150余年的膜式煤氣表的規模。有人估計世界范圍近年銷(xiāo)售量已接近40萬(wàn)臺／年。

　　2、電磁流量計

　　(1)、非滿(mǎn)管電磁流量計

　　傳統電磁流量計只能測量滿(mǎn)管液體流量，非滿(mǎn)管電磁流量計應用于具有自由表面自然流的下水排放領(lǐng)域，并提高該領(lǐng)域的測量精確度。將傳統非滿(mǎn)管流或明渠流流量誤差從±（3～5）％FS降低到±（1～2）％FS。

　　(2)、測量更低點(diǎn)導率的液體

　　現在可測量比傳統電磁流量計電導率閾值低2～3個(gè)數量級的液體，如以前不能測量的甘油、乙二醇等。除此之外，本類(lèi)儀表幾乎不存在漿液噪生和流動(dòng)噪聲，也不會(huì )產(chǎn)生電極表面效應形成的噪聲。襯里內表面覆蓋油脂等非導電層或結薄絕緣垢層也不會(huì )影響測量。

  　(3)、低功耗和二線(xiàn)制電磁流量計有較快發(fā)展

　　二線(xiàn)制不需另外外接激磁回路，僅用4MADC電流提供儀表所需功率，通常僅數十毫瓦。低功耗電磁流量計使有可能采用干電池或太陽(yáng)電池，更方便地將電磁流量計裝用于無(wú)市電供電的場(chǎng)所。

　　(4)、二維（方向）電磁流速計和多測量點(diǎn)插入式電磁流量計

　　置于船體外部的船舶電磁航速儀是插入式電磁流量計的雛形。后來(lái)插入式電磁流量計在大中型管道中卻有較大發(fā)展，也有用于明渠，稱(chēng)作電磁流速計（ELECTROMAGNETICCURRENTMETER）。但在河道流或水利試驗模型不僅要測量流速還要知道流速方向。二維電磁流速記又稱(chēng)向量流速計，使電磁流量?jì)x表族可以進(jìn)入水文試驗應用領(lǐng)域。

　　此外插入式電磁流量計還參照勻速管的設計思路，在插入桿上置多套電磁流速測量單元，提高測量精度，使插入式電磁流是計在大管經(jīng)應用處于有利地位。

　　3、熱式質(zhì)量流量計

　　熱式質(zhì)量流量計過(guò)去主要是熱分布式，應用于氣體小流量測量，較多應用于半導體工業(yè)，熱處理爐、分析儀器等氫、氧、氨等流量測量和控制以及閥門(mén)制造過(guò)程中測定泄漏量等。國外近年熱消散效應的侵入式和插入式熱式流量計應用與環(huán)境保護和流程工業(yè)大中型管道發(fā)展迅速。徑向分段排列多組檢測元件組成的檢測桿，較多以插入方式應用于HVAC（暖氣通風(fēng)空調）工程大中型管道；還應用于鍋爐大管道進(jìn)風(fēng)量和煙道排氣量監測SO₂和NOX排放總量。

　　微小液體質(zhì)量熱式流量計雖然已有20余年歷史，但在工業(yè)上應用直到近幾年才較快發(fā)展，現在已有幾家制造廠(chǎng)生產(chǎn)多種型號熱分布式熱式流量計投入市場(chǎng)。當前主要應用于化學(xué)、石化、食品等流程工業(yè)實(shí)驗性裝置。例如：藥液配比系統中定流量配比控制，液化氣注入過(guò)程中液流測量和控制。