人口劇增，工業(yè)生產(chǎn)迅猛發(fā)展使得環(huán)境嚴(yán)重惡化，已經(jīng)達(dá)到危險(xiǎn)的程度，國(guó)家把可持續(xù)發(fā)展列為國(guó)策，它將是二十一世紀(jì)的的**課題。空氣污染、水污染要得到控制必須加強(qiáng)管理，而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制。我國(guó)是以煤為主要能源的國(guó)家，全國(guó)有上百萬(wàn)的煙囪日夜不停地向大氣排放濃煙，煙氣排放控制成為根治污染的重要項(xiàng)目。美國(guó)已經(jīng)立法規(guī)定煙廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)煙囪必須安裝煙氣分析儀和流量計(jì)，組成連續(xù)排放監(jiān)視系統(tǒng)（CEMS）。煙廢氣流量測(cè)量屬于困難的測(cè)量問(wèn)題，它的難度有：

口徑大，如煙囪不規(guī)則形狀，幾米周長(zhǎng)；

氣體組分變化不定；

流速范圍大，從極低速到高速；

臟污、灰塵、腐蝕；

流道為非圓截面，無(wú)相似性，通道內(nèi)流速分布復(fù)雜；

無(wú)直管段，阻流件形狀復(fù)雜，速度畸變與旋轉(zhuǎn)流；

無(wú)法個(gè)別標(biāo)定確定流量計(jì)儀表系數(shù)；

靜壓，要求儀表低壓損；

高溫（200℃以上）； 

廢液、污水排放已嚴(yán)重污染江河湖泊，使本來(lái)已經(jīng)嚴(yán)重缺乏的水資源遭到破壞，已很緊張的水資源更是雪上加霜。廢液、污水排放的管理控制已是刻不容緩的任務(wù)。但是廢液污水流量計(jì)由于被測(cè)介質(zhì)臟污、口徑大、形狀特殊、壓頭低、流速范圍寬、不滿管流等亦是流量測(cè)量的困難問(wèn)題。工廠企業(yè)及人民生活需要的流量計(jì)數(shù)量極為龐大，種類需多樣化才能適應(yīng)廣泛需求。

環(huán)保工程所需的流量計(jì)隨著工程的深入發(fā)展將不斷提出新的要求，如大規(guī)模的廢水再生設(shè)備、城市垃圾處理設(shè)備、工礦企業(yè)的水循環(huán)利用系統(tǒng)等都需種類繁多的流量計(jì)。

4．交通運(yùn)輸

交通運(yùn)輸有五種方式：鐵路、公路、航空、水運(yùn)和管道輸送。在五種方式中管道輸送雖早已有之，但應(yīng)用尚不普遍。隨著環(huán)保問(wèn)題的突出，管道輸送的特點(diǎn)引起人們的重視。例如煤炭一直由鐵路水運(yùn)輸送，裝卸及敞開運(yùn)輸污染環(huán)境不容忽視，采用管道水力輸送，不但迅速高效，密閉衛(wèi)生是很大優(yōu)點(diǎn)。管道輸送的物料有：*、天然氣、水、壓縮空氣、煤炭、谷物、水泥、礦物……。世界管道運(yùn)輸主干線已達(dá)230萬(wàn)公里，我國(guó)1996年底僅為1.9萬(wàn)公里，處于落后狀態(tài)。管道運(yùn)輸必須裝備流量計(jì)，它是控制、分配調(diào)度的眼睛，亦是安全性（監(jiān)視物流堵塞）的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。管道運(yùn)輸流量計(jì)除傳統(tǒng)的流量計(jì)如孔板、電磁、容積式外，近年出現(xiàn)的相關(guān)流量計(jì)是極具潛力的的新型流量計(jì)，國(guó)內(nèi)已有用于混相流測(cè)量的實(shí)例。

5．生物技術(shù)

據(jù)說(shuō)二十一世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，以生物技術(shù)為特征的產(chǎn)業(yè)將獲得迅速發(fā)展，生物技術(shù)中需監(jiān)測(cè)的物質(zhì)很多，如血液、尿液、藥液、營(yíng)養(yǎng)液等等，其被監(jiān)測(cè)對(duì)象很多為混相流、脈動(dòng)流、非牛頓流體，亦是流量測(cè)量的難點(diǎn)。

6．科研實(shí)驗(yàn)

科研實(shí)驗(yàn)需要的流量計(jì)不但數(shù)量多，品種極為繁雜，據(jù)統(tǒng)計(jì)流量計(jì)有100多種，其中很大一部分是應(yīng)科研實(shí)驗(yàn)之需，它們并不批量生產(chǎn)在市面出售。我國(guó)有很多科研單位或大型企業(yè)有專門小組研制自己需要的流量計(jì)，特別是國(guó)防部門更是常事。

■ 化工中間試驗(yàn)工廠

它是化工生產(chǎn)的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，一種化工產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室研制到大批量生產(chǎn)必須經(jīng)中間試驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)工廠可以說(shuō)是生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的工廠，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠是第一位，這里流量計(jì)是必備的儀表，它是監(jiān)測(cè)物料數(shù)量的儀表，由于規(guī)模小，大都是小、微流量的測(cè)量。

■ 發(fā)動(dòng)機(jī)效率試驗(yàn)

 發(fā)動(dòng)機(jī)種類繁多，泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、動(dòng)力機(jī)械等，發(fā)動(dòng)機(jī)效率試驗(yàn)必須檢測(cè)三個(gè)參數(shù)：溫度、壓力和流量。一般認(rèn)為流量測(cè)量比較困難，原因是其使用條件特殊，測(cè)量對(duì)象阻流件復(fù)雜，無(wú)直管段安裝條件，流體組分變化，流動(dòng)為脈動(dòng)流等。

 

7．海洋氣象，江河湖泊

這些領(lǐng)域?yàn)槌ㄩ_流道，一般需檢測(cè)流速，然后推算流量。流速（流量）計(jì)一般所依據(jù)的物理原理及流體力學(xué)基礎(chǔ)理論與密封管道雖有共通之處，但儀表原理及結(jié)構(gòu)以及使用條件有很大差別，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）有專門技術(shù)***制訂此類流量計(jì)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際流量學(xué)術(shù)會(huì)議一般皆包括此部分內(nèi)容。

 我們列舉了七類應(yīng)用領(lǐng)域，它遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，ISO、IEC及OIML等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織設(shè)有眾多技術(shù)***制訂有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）有9個(gè)技術(shù)***涉及流量或流速的測(cè)量，它們是： TC（技術(shù)***）30（封閉管道）、TC113（明渠）、TC28（石油產(chǎn)品）、TC115（泵）、TC117（工業(yè)風(fēng)機(jī)）、TC118（壓縮機(jī)）、TC131（液壓）、TC112（真空技術(shù)）、TC116（采暖）。國(guó)際電工***（IEC）有3個(gè)***：TC4（水輪機(jī)）、TC5（汽輪機(jī)）、TC65（流程測(cè)控）。國(guó)際法制計(jì)量組織（OIML）有十余個(gè)國(guó)際建議或國(guó)際文件涉及流量測(cè)量。

二 流量測(cè)量的困難問(wèn)題

流量測(cè)量的困難分為兩方面：流體特性和測(cè)量特性。

1． 流體特性

臟污流：流體臟污、沉積和堵塞，如煤氣、煙廢氣、污水等；

腐蝕流：管道腐蝕嚴(yán)重因而帶來(lái)臟污流，儀表耐蝕要求高；

高參數(shù)流：高溫、高壓、真空及低溫極端工作條件下的流量測(cè)量；

脈動(dòng)流：發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵出口流體脈動(dòng)、石油天然氣井噴流脈動(dòng)等；

大流量：管徑達(dá)數(shù)米，液體流量達(dá)108kg/h，氣體流量達(dá)106kg/h；

微流量：流量下限極低，液體為10-2kg/h，氣體為10-4kg/h；

高粘性流：流體粘度極高，雷諾數(shù)很低，粘度可達(dá)數(shù)帕斯卡?秒；

混相流：如氣液、液固、氣固及氣液固多相流；

質(zhì)量流：被測(cè)介質(zhì)工作時(shí)狀態(tài)及組分變化很大，體積測(cè)量法無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量；

蠕動(dòng)流：流速極緩慢，雷諾數(shù)極低，大小口徑皆有，如瀝青、漿液等。

前面介紹各應(yīng)用領(lǐng)域皆有一些實(shí)例。

2． 測(cè)量特性

現(xiàn)場(chǎng)工作條件惡劣，檢測(cè)件可靠性差；

流量為動(dòng)態(tài)量，難以獲得高準(zhǔn)確度；

儀表結(jié)構(gòu)大都為法蘭連接，只在停流時(shí)才允許拆卸維修，有些生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，只在大修時(shí)才能停流，中間儀表有故障無(wú)法檢修；

儀表實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)的工作條件與現(xiàn)場(chǎng)工作條件相差很大，準(zhǔn)確度偏離無(wú)法確定；

校驗(yàn)設(shè)備龐大昂貴，校驗(yàn)費(fèi)用亦不菲，周期校驗(yàn)是個(gè)難題。

 

三 流量?jī)x表的種類

有商品的流量計(jì)可分十大類，約100種：

1． 差壓式流量計(jì)：2.浮子流量計(jì)；3.容積式流量計(jì)；4.渦輪流量計(jì)；5.電磁流量計(jì)；6.渦街流量計(jì)；7.超聲流量計(jì)；8.質(zhì)量流量計(jì)；9.插入式流量計(jì)；10.其他流量計(jì)

按1992年出版《中國(guó)儀器儀表企事業(yè)大全》及1996/1997出版《中國(guó)計(jì)量器具制造單位及產(chǎn)品信息指南》初續(xù)集輯錄我國(guó)共有流量?jī)x表企業(yè)229家，國(guó)外產(chǎn)品代理商及合資企業(yè)約50家。我國(guó)已擁有一個(gè)相當(dāng)規(guī)模開發(fā)和制造流量?jī)x表的行業(yè)，各種企業(yè)所有制皆有，近年來(lái)私營(yíng)與合資企業(yè)在增加，行業(yè)的特點(diǎn)為：

     國(guó)外已商品化的產(chǎn)品國(guó)內(nèi)皆有相應(yīng)廠家生產(chǎn)，但產(chǎn)品品種規(guī)格及技術(shù)含量差距較大；

幾個(gè)五年計(jì)劃引進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品制造技術(shù)起到促進(jìn)作用，但消化吸收進(jìn)而自主創(chuàng)新不夠，在產(chǎn)品不斷更新情況下，單靠引進(jìn)已不能解決問(wèn)題；

生產(chǎn)廠廠家數(shù)遠(yuǎn)大于國(guó)外，但產(chǎn)品低水平重復(fù)多，幾乎找不到名牌產(chǎn)品；

流量?jī)x表科研單位經(jīng)費(fèi)投入少，無(wú)力進(jìn)行有份量的產(chǎn)品開發(fā)；

企業(yè)開發(fā)力量薄弱，產(chǎn)品更新?lián)Q代緩慢；

普遍欠缺流量校驗(yàn)設(shè)備，全國(guó)流量量值傳遞系統(tǒng)尚未真正建立起來(lái)，影響全國(guó)流量量值傳遞的準(zhǔn)確一致。

四 流量測(cè)量與儀表的主要問(wèn)題 

主要問(wèn)題有兩個(gè)：儀表的可靠性和準(zhǔn)確度

1． 可靠性

可靠性包括儀表質(zhì)量及可維修性，流量?jī)x表是現(xiàn)場(chǎng)儀表，檢測(cè)件與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，面臨惡劣的工作條件，要求儀表有百分之一百的可靠是不現(xiàn)實(shí)的，但在發(fā)生故障時(shí)如能方便維修，維修代價(jià)不大，應(yīng)該說(shuō)亦是儀表可靠的一個(gè)方面。流量?jī)x表工作的特點(diǎn)：

  儀表要能經(jīng)受被測(cè)介質(zhì)化學(xué)腐蝕、結(jié)垢、磨蝕、堵塞、相變、耐溫、耐壓、……的影響； 　　 

  由于儀表與管道用法蘭連接成一體，有時(shí)拆卸維修更換非常困難，特別是高溫高壓大口徑管道，給周期檢驗(yàn)造成很大困難；

  對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程,不允許中間停流拆卸,檢測(cè)件發(fā)生故障無(wú)法拆卸檢修，如何處理是個(gè)棘手問(wèn)題；

  國(guó)內(nèi)因設(shè)備工藝落后,管理不善,流體介質(zhì)一般比國(guó)外要臟污，如天然氣、煤氣、水等，這樣對(duì)流量計(jì)使用性能提出更高要求。提高流量計(jì)可靠性可采用以下辦法：

  提高儀表質(zhì)量；

  改變結(jié)構(gòu)形式，如采用不斷流型插入式結(jié)構(gòu)，亦可在測(cè)量系統(tǒng)上想辦法，如多管并聯(lián)管道便于清洗及更換；

  加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)管理

2． 準(zhǔn)確度

儀表的重復(fù)性是儀表本身的特性，而準(zhǔn)確度是外加的特性。一臺(tái)流量計(jì)準(zhǔn)確度高，首先要重復(fù)性高，然后用高準(zhǔn)確度的量值傳遞系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)求得高準(zhǔn)確度的儀表系數(shù)（或流出系數(shù)）。

對(duì)于流量計(jì)的準(zhǔn)確度要注意這種儀表的特點(diǎn)，英國(guó)著名的流量專家F.C.Kinghom說(shuō)得好：流量計(jì)是使用比制造要艱難得多的少數(shù)儀表之一，在實(shí)驗(yàn)室它可以得到極高的準(zhǔn)確度，但是在使用現(xiàn)場(chǎng)，一旦條件變化，一切全都白廢。

儀表制造廠產(chǎn)品說(shuō)明書上列舉的準(zhǔn)確度是指實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度，它稱為基本誤差，儀表在現(xiàn)場(chǎng)工作由于使用條件與實(shí)驗(yàn)室工作條件不同會(huì)產(chǎn)生附加誤差，現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)確度是基本誤差與附加誤差的合成，合成不一定為簡(jiǎn)單的代數(shù)和，要視具體情況而定。因此，現(xiàn)場(chǎng)儀表誤差估計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，只有既熟悉儀表特性和被測(cè)對(duì)象，又掌握誤差理論的人才能做出正確的估計(jì)。