導(dǎo)讀：紀(jì)綱，工程師，在上海同欣自動化儀表有限公司（上海寶科自動化儀表研究所）工作。研究方向為儀表產(chǎn)品開發(fā)和流量測量儀表應(yīng)用開發(fā)。是一位集流量測量方案制定、設(shè)計與現(xiàn)場問題解決的綜合型專家。公開發(fā)表論文40余篇，著有《數(shù)字顯示調(diào)節(jié)儀表原理及維修》（合著）、《流量測量方法和儀表的選用》（合著）、《儀表常用數(shù)據(jù)手冊》（合著）、《流量測量儀表應(yīng)用技巧》、《流量測量系統(tǒng)遠程診斷集錦》（合著）。
（紀(jì)綱）
流量測量雖然在兩千年以前已經(jīng)有應(yīng)用實例，但是直到經(jīng)濟工業(yè)化和貿(mào)易事業(yè)的蓬勃發(fā)展，這門技術(shù)才獲得了飛躍式的發(fā)展。它在國民經(jīng)濟的多個領(lǐng)域和人們生活中扮演著非常重要的角色。
我們國家現(xiàn)在正處在轉(zhuǎn)變國民經(jīng)濟增長方式的重要時期。國民經(jīng)濟要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，廣泛開展節(jié)能活動，能源計量是流量儀表應(yīng)用的主要領(lǐng)域，它是能源審計、能源統(tǒng)計、能源利用狀況分析的基礎(chǔ)。能源分為一次能源（原油、天然氣、煤層氣、石油氣等）、二次能源（城市煤氣、成品油、液化石油氣、蒸汽等）及載能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水等），能源計量中使用的流量測量儀表數(shù)量極其龐大，沒有這些測量儀表也就談不上能源計量，更談不上能源管理和節(jié)能降耗。
過程檢測控制是流量測量儀表應(yīng)用的另一個比較大的領(lǐng)域。流量測量與溫度、壓力、液位測量一起構(gòu)成生產(chǎn)過程四大參數(shù)，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、建材、輕紡等各個行業(yè)，是節(jié)約能源、改進產(chǎn)品質(zhì)量、提高經(jīng)濟效益和管理水平的重要工具。沒有流量測量也就沒有過程自動化，更談不上現(xiàn)代化管理。
在環(huán)境保護工作中，也使用了大量的流量測量儀表。廢氣、廢液、廢水的排放嚴重污染大氣和水資源，嚴重威脅人類生存環(huán)境，不僅造成巨大的經(jīng)濟損失而且釀成嚴重的社會問題，引起全社會的關(guān)注。環(huán)保機構(gòu)對廢物排放點進行實時監(jiān)測并根據(jù)實際排放量的增減實行賞罰，需配置大量的流量測量儀表。
在公用事業(yè)中，供水、供氣、供熱單位將用戶生產(chǎn)生活必需的流體、能量一刻不停地供出去，需對這些流體、能量進行計量，并根據(jù)計量結(jié)果收費，需配置大量的流量測量儀表，這些儀表的準(zhǔn)確度對企業(yè)的經(jīng)營管理至關(guān)重要，用于貿(mào)易結(jié)算的流量測量儀表，有時只要一套（主要用戶）存在嚴重問題，就會引起一個企業(yè)在盈利和虧損之間的轉(zhuǎn)換。
流量測量儀表在人們生活中的應(yīng)用更是普遍，每個家庭都有水表、燃氣表、北方地區(qū)許多家庭都用熱能表，所以說人們生活離不開流量測量儀表。
除此之外，流量測量儀表在交通運輸、科學(xué)實驗等領(lǐng)域也都起著重要作用。
流量測量之困擾
流量測量是溫度、壓力、流量、液位四大參數(shù)測量中難度高、有待解決的問題多的一個?，F(xiàn)在投向市場的流量測量儀表據(jù)稱超過一百種，而且每年都還有新型的流量計問世，但是仍有一些測量任務(wù)解決不了。
被測介質(zhì)種類繁多，物理化學(xué)性質(zhì)極其復(fù)雜，其中液體的凝固、結(jié)晶、氣化、結(jié)垢、磨蝕、堵塞、高粘度、氣體的冷凝、組份隨時間而變化，腐蝕性介質(zhì)對儀表的化學(xué)腐蝕，介質(zhì)與電磁流量計電極的化學(xué)反應(yīng)等，一直困擾著儀表工作者。
介質(zhì)臟污、沉積，將檢測件污染，使流量測量結(jié)果產(chǎn)生漂移，甚至完全無法工作。
被測介質(zhì)的狀態(tài)變化范圍寬廣，其中高壓、高溫、低靜壓、極低溫，為流量測量帶來極大的困難。
多相流測量對象，例如氣液、液固、氣固及氣液固多相流，流量測量難度極高，其中只有一小部分得到解決。
大流量和微小流量測量。
現(xiàn)場環(huán)境條件惡劣，使流量儀表難以適應(yīng)。
流動脈動對大多數(shù)原理的流量測量儀表產(chǎn)生影響，使之誤差增大，這些脈動有些很容易被預(yù)測和感知，而另一些卻很難被察覺。
流量儀表之進步
早在上世紀(jì)三十年代，我國已有私營小型流量儀表廠建立，早是從流量儀表修配開始，后來發(fā)展到制造旋翼式水表、差壓流量計等，其余流量儀表全靠進口。
新中國成立以后，前蘇聯(lián)援建的項目中，使用了很多蘇聯(lián)的流量計，上海一些儀表制造廠開始仿制這些產(chǎn)品，形成了一定的生產(chǎn)能力，主要產(chǎn)品有橢圓齒輪流量計、差壓流量計等。從五十年代末到六十年代，在一機部的組織下，依靠自己的力量相繼研發(fā)了玻璃轉(zhuǎn)子流量計（浮子式流量計）、電磁流量計、渦輪流量計、腰輪流量計等。七十年代到八十年代，北京化工研究院、重慶工業(yè)自動化儀表研究所、上海自動化儀表九廠等先后研發(fā)了熱式質(zhì)量流量計、渦街流量計、旋進旋渦流量計、超聲流量計、旋轉(zhuǎn)活塞流量計、刮板流量計、遠傳轉(zhuǎn)子流量計等流量儀表。九十年代以后，民營企業(yè)加入了流量儀表制造的隊伍，而且開發(fā)新產(chǎn)品的熱情特別高漲，多家單位推出了科里奧利質(zhì)量流量計、雙轉(zhuǎn)子流量計、液體多聲道超聲流量計、帶溫度壓力補償?shù)囊惑w化流量計等。
民企、中外合資企業(yè)和外企唱主角。
我們國家改革開放之后，社會生產(chǎn)力得到大解放，人們的思想得到了大解放，民營企業(yè)得到了大發(fā)展。在所有制方面，國家對儀表類產(chǎn)品實行開放政策，國內(nèi)流量儀表生產(chǎn)企業(yè)從原來的國企和集體所有制企業(yè)向民企轉(zhuǎn)化，因此民企數(shù)量迅速增加。另外，受中國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展和龐大的市場吸引，國外流量儀表制造企業(yè)紛紛在中國大陸成立獨資企業(yè)，形成現(xiàn)在的民企、中外合資企業(yè)和外商獨資企業(yè)唱主角的局面。其中，民企大多生產(chǎn)中低端產(chǎn)品，而外企生產(chǎn)技術(shù)含量高、附加值高的產(chǎn)品。有專家估計，中國大陸現(xiàn)有流量儀表生產(chǎn)企業(yè)約有600余家。
新型流量計高歌猛進，傳統(tǒng)流量計穩(wěn)中有進。
封閉管道通用流量測量儀表一般分為九大類，其中差壓式、容積式、浮子式、渦輪式稱為傳統(tǒng)流量計，投入工業(yè)應(yīng)用已半個多世紀(jì)。其余為新技術(shù)流量計。
近年來，新技術(shù)流量計發(fā)展迅猛，度提高，功能增強，適用范圍進一步擴大，市場占有率也逐年擴大。其中科氏力質(zhì)量流量計用來測氣體時，原來只能測量工況條件下密度大于一定限值的氣體，經(jīng)過多年研究，現(xiàn)在消除了這一限值，只要質(zhì)量流量在可測范圍之內(nèi)，連氫氣都能測量。
與此同時，傳統(tǒng)流量計也并非無所作為，例如已經(jīng)有一百多年歷史的標(biāo)準(zhǔn)差壓流量計，從1991年發(fā)布ISO5167：1991（E）以來經(jīng)過進一步的研究，已發(fā)布ISO5167：2003（E），使流量系數(shù)不確定度只要雷諾數(shù)≥4000就能達到0.5%，而且可膨脹性系數(shù)模型度也進一步提高。而差壓裝置與多變量變送器結(jié)合更使差壓式流量計技術(shù)水平產(chǎn)生一次飛躍。
功夫不負有心人，傳統(tǒng)流量計的發(fā)展使其守住了陣地，市場占有率雖有所下滑，但每年銷量并無明顯變化。
軟技術(shù)向流量測量儀表全面滲透。
半個世紀(jì)前的流量計全部是靠硬件解決問題，純機械式或機電式，因為計算機技術(shù)還未進入流量儀表。
微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)的發(fā)展大大推動了流量測量儀表的發(fā)展。上世紀(jì)五十年代的差壓計是純機械式的，度等級只能做到1.5級，校驗這些差壓計的標(biāo)準(zhǔn)只有0.5級。軟件技術(shù)進入流量計后，與其他先進技術(shù)相結(jié)合，將差壓變送器度等級提高到0.065級和0.04級。
再例如渦街流量計，耐振能力是其必須應(yīng)對的一個大問題，在引入軟件處理方法之前，耐振指標(biāo)連一倍加速度都很困難，引入軟件處理技術(shù)后，兩倍加速度也不在話下。
產(chǎn)品品種進一步向深度和廣度發(fā)展。
封閉管道通用流量測量儀表的研發(fā)，一般都是從中等口徑規(guī)格開始，然后向大口徑延伸和向小口徑延伸，以滿足各類測量對象的需要。因此，配齊大流量大口徑和小流量小口徑流量計是向廣度發(fā)展的一個標(biāo)志。
現(xiàn)在新型流量儀表都有了小流量小口徑儀表，例如科里奧利質(zhì)量流量計口徑小到0.25～1mm（美國MicroMotion），滿度流量可小達3.33g/min；超聲流量計的口徑小于20mm以前感到很困難，因為聲程太短，現(xiàn)在小口徑可做到1mm，流量范圍5～100ml/min。
流量儀表之現(xiàn)狀
發(fā)展處于初級階段，競爭激烈。
我國流量儀表行業(yè)從所有制性質(zhì)來看是國企、民企、中外合資企業(yè)和外商獨資企業(yè)共存的局面。本土企業(yè)現(xiàn)在幾乎能生產(chǎn)發(fā)達國家企業(yè)所能生產(chǎn)的全部產(chǎn)品，其中民企主要生產(chǎn)中、低端產(chǎn)品，而市場基本上被國外品牌占據(jù)。
在全部的600余家企業(yè)中，民企占絕大多數(shù)，而大多數(shù)民企技術(shù)力量相對薄弱，研發(fā)投入不多，產(chǎn)品低水平重復(fù)，具有發(fā)展初級階段的特征。上海計量測試技術(shù)研究院能源所所長張進明認為，這種局面處于新興市場的不穩(wěn)定狀態(tài)，需要經(jīng)過市場的幾輪淘汰，企業(yè)才能確定在流量儀表生產(chǎn)行業(yè)中的地位和在市場的份額。
引進先進技術(shù)，更要自主創(chuàng)新。
在競爭激烈的國內(nèi)流量儀表市場中，有一部分素質(zhì)較好、經(jīng)濟技術(shù)實力雄厚、產(chǎn)品研發(fā)能力較強的企業(yè)，根據(jù)市場需要，腳踏實地不懈努力，開發(fā)出具有一定特色，技術(shù)水平較高的產(chǎn)品，并不斷改進、優(yōu)化這些產(chǎn)品，受到用戶的歡迎。上海維思儀器儀表有限公司的多聲道超聲流量計就是一個典型的例子。但就產(chǎn)品研發(fā)而言，國內(nèi)流量儀表行業(yè)現(xiàn)在仍然處于自發(fā)狀態(tài)，缺少強有力的研發(fā)機構(gòu)帶頭及領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)進行規(guī)劃指導(dǎo)，全憑各個企業(yè)艱難地跟在發(fā)達國家品牌先進技術(shù)的后面分離追趕，而且研發(fā)經(jīng)費投入也不足，這就阻礙了國內(nèi)流量儀表行業(yè)技術(shù)水平的迅速提高、趕超先進水平。
個別企業(yè)誠信不夠。
在競爭激烈的國內(nèi)流量儀表市場中，各類企業(yè)都使出了渾身解數(shù)，絕大多數(shù)企業(yè)都以優(yōu)良的品質(zhì)、豐富的功能、先進的技術(shù)指標(biāo)和合理的價格贏得用戶的信任，但也有個別企業(yè)不是在提高質(zhì)量上下功夫，而是靠夸大不實宣傳忽悠用戶，甚至捏造部分數(shù)據(jù)，欺騙用戶，等到用戶在實際使用后發(fā)現(xiàn)問題，已造成損失。因此，用戶在聽了有關(guān)廠商宣傳后，要增強自我保護意識，一定要仔細分析或向有經(jīng)驗的人員咨詢，謹慎決策，減少損失。另外也要勸誡有關(guān)廠商，科學(xué)技術(shù)是實事求是的事業(yè)，是要接受實踐檢驗、經(jīng)得起時間考驗的，靠耍手法只能取得一時的效果，是不能持久的。
對流量儀表應(yīng)用技術(shù)研究和普及不夠。
流量測量技術(shù)復(fù)雜，流量計種類繁多，要做到合理選型、合理安裝、正確調(diào)試投運以及正確維護不是一件容易的事。
流量計能用好的基礎(chǔ)是制造廠提供的產(chǎn)品要性能優(yōu)良，可靠性高，能滿足測量任務(wù)的需要。要做到這一點非常不容易，于是研發(fā)機構(gòu)和制造廠千方百計改進自己的產(chǎn)品并推出新產(chǎn)品。
其次，用戶、設(shè)計院、制造廠都要開展流量測量儀表的應(yīng)用研究，研究流量儀表使用中碰到的問題并找到解決方法，研究合理選型。
流量測量儀表是一種嚴重依賴現(xiàn)場安裝的儀表。由于流量測量儀表種類繁多，技術(shù)復(fù)雜，與復(fù)雜多變的測量對象配合，難度很高，這就使得世界制造商所提供的品質(zhì)的流量計，在有些使用現(xiàn)場卻不能圓滿地完成流量測量任務(wù)，影響生產(chǎn)和經(jīng)營。對大量的實例進行調(diào)查、診斷、分析，結(jié)果表明，問題的癥結(jié)大多數(shù)不在儀表本身而是系統(tǒng)問題。其中不合理的安裝占了很大的比例（達到70%~80%），除此之外，還存在許多其他問題，這又回到前面討論過的困難，這些困難有的有辦法解決，有的暫時還沒找到解決辦法。
人類對自然界的認識總是逐漸深入、不斷提高的，流量測量中存在的困難得到解決的部分也會越來越多。
流量儀表之趨勢
我國流量儀表的水平與發(fā)達國家相比還有很大差距，發(fā)達國家的先進技術(shù)值得我們學(xué)習(xí)。
用科里奧利質(zhì)量流量計測量氣液兩相流流量。
處于氣液平衡狀態(tài)的液體在管道內(nèi)被輸送，大多會因溫度壓力條件的變化而析出氣體，使之變成氣液兩相流，這為流量測量帶來極大的困難。
美國MicroMotion公司在用科里奧利質(zhì)量流量計測量氣液兩相流方面取得了突破，目前的水平是可測的含氣率上限達到30%（V/V），進一步的研究，含氣率的適應(yīng)范圍有望進一步提高。
自診斷技術(shù)在智能流量計中的應(yīng)用前景廣闊。
每一種流量計都會有發(fā)生故障的時候，故障一旦發(fā)生，輕者使用不便或誤差增大，重則喪失部分功能甚至完全不會工作。
例如科里奧利質(zhì)量流量計測量管被磨損后，測量誤差會相應(yīng)增大，對振動管的剛度進行檢測，能對磨損情況進行判斷。
電磁流量計空管，引起一對電極感生很高的電動勢，導(dǎo)致儀表指示滿度，采用分時流量技術(shù)測量這對電極之間的介質(zhì)電阻，從而對是否空管做出判斷，并在空管后，采取置零措施，而且予以報警，從而消除因空管造成的隱患。
超聲流量計用途更趨廣泛
用超聲脈沖在混合氣體中的傳播速度與氣體平均分子量之間的關(guān)系，對混合氣體的平均分子量進行測量，對火炬氣等混合氣體的流量測量有著特殊意義。因為來自各個生產(chǎn)裝置進入火炬的氣體，一般為陣發(fā)性排氣，不同裝置排出氣體的組成都有其固有的特點，測出陣發(fā)性排氣的平均分子量就可判斷是哪個裝置排出來的，這對生產(chǎn)調(diào)度管理意義特別重大，超聲流量計在測量低速流動的氣體方面具有顯著的優(yōu)越性，但在測量高速流動的氣體方面，比較困難，這是因為氣體在高速流動時會產(chǎn)生噪聲，對被測信號造成干擾。美國GESensing公司在這方面的研究取得突破，高可測氣體流速達到80m/s。
一體化差壓流量計
一百多年以來，差壓式流量計都是分體式的，即組成系統(tǒng)的差壓裝置，差壓變送器（差壓計）、壓力變送器、溫度傳感器、顯示裝置（流量計算機）等，在現(xiàn)場配管、組裝，由于施工人員不像制造廠人員那樣專業(yè)，再加上管線較長，組裝要求高，存在問題的不在少數(shù)，造成差壓信號傳遞失真，導(dǎo)致較大系數(shù)誤差。
一體化差壓流量計，由于差壓信號管及組裝均在制造廠完成，達到與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的一致性，因而系統(tǒng)度更有保證。
由高低量程兩臺差壓變送器與差壓裝置等組成的雙量程差壓流量計，提高了量程低段的流量測量度，使量程比得到拓寬，配套標(biāo)定的一體化流量計，在引入誤差校正技術(shù)后，配套使用，系統(tǒng)不確定度可優(yōu)于0.5%。
附：流量儀表發(fā)展見解之蔡武昌篇
流量儀表發(fā)展見解之武麗英篇
