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)到危險的程度，國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策，它將是二十一世紀(jì)的的最大課題?？諝馕廴尽⑺廴疽玫娇刂票仨毤訌?qiáng)管理，而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制。我國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬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目。美國已經(jīng)立法規(guī)定煙廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，每個煙囪必須安裝煙氣分析儀和流量計，組成連續(xù)排放監(jiān)視系統(tǒng)（CEMS）。煙廢氣流量測量屬于困難的測量問題，它的難度有：

　　　口徑大，如煙囪不規(guī)則形狀，幾米周長；

　　　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，無相似性，通道內(nèi)流速分布復(fù)雜；

　　　無直管段，阻流件形狀復(fù)雜，速度畸變與旋轉(zhuǎn)流；

　　　無法個別標(biāo)定確定流量計儀表系數(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由于被測介質(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量的困難問題。工廠企業(yè)及人民生活需要的流量計數(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。

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)保問題的突出，管道輸送的特點引起人們的重視。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。管道輸送的物料有：原油、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)230萬公里，我國1996年底僅為1.9萬公里，處于落后狀態(tài)。管道運(yùn)輸必須裝備流量計，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)測系統(tǒng)。管道運(yùn)輸流量計除傳統(tǒng)的流量計如孔板、電磁、容積式外，近年出現(xiàn)的相關(guān)流量計是極具潛力的的新型流量計，國內(nèi)已有用于混相流測量的實例。

5．生物技術(shù)

　　據(jù)說二十一世紀(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)測的物質(zhì)很多，如血液、尿液、藥液、營養(yǎng)液等等，其被監(jiān)測對象很多為混相流、脈動流、非牛頓流體，亦是流量測量的難點。

6．科研實驗

　　科研實驗需要的流量計不但數(shù)量多，品種極為繁雜，據(jù)統(tǒng)計流量計有100多種，其中很大一部分是應(yīng)科研實驗之需，它們并不批量生產(chǎn)在市面出售。我國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，特別是國防部門更是常事。

■ 化工中間試驗工廠

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

■ 發(fā)動機(jī)效率試驗

　　 發(fā)動機(jī)種類繁多，泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、動力機(jī)械等，發(fā)動機(jī)效率試驗必須檢測三個參數(shù)：溫度、壓力和流量。一般認(rèn)為流量測量比較困難，原因是其使用條件特殊，測量對象阻流件復(fù)雜，無直管段安裝條件，流體組分變化，流動為脈動流等。

 

7．海洋氣象，江河湖泊

　　這些領(lǐng)域為敞開流道，一般需檢測流速，然后推算流量。流速（流量）計一般所依據(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，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）有專門技術(shù)委員會制訂此類流量計的國際標(biāo)準(zhǔn)。國際流量學(xué)術(shù)會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，它遍及國民經(jīng)濟(jì)各部門，ISO、IEC及OIML等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織設(shè)有眾多技術(shù)委員會制訂有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)。

　　 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）有9個技術(shù)委員會涉及流量或流速的測量，它們是： TC（技術(shù)委員會）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）。國際電工委員會（IEC）有3個委員會：TC4（水輪機(jī)）、TC5（汽輪機(jī)）、TC65（流程測控）。國際法制計量組織（OIML）有十余個國際建議或國際文件涉及流量測量。

二 流量測量的困難問題

　　流量測量的困難分為兩方面：流體特性和測量特性。

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量；

脈動流：發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)、泵出口流體脈動、石油天然氣井噴流脈動等；

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：被測介質(zhì)工作時狀態(tài)及組分變化很大，體積測量法無法準(zhǔn)確測量；

蠕動流：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)域皆有一些實例。

2． 測量特性

現(xiàn)場工作條件惡劣，檢測件可靠性差；

流量為動態(tài)量，難以獲得高準(zhǔn)確度；

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

儀表實驗室校驗的工作條件與現(xiàn)場工作條件相差很大，準(zhǔn)確度偏離無法確定；

校驗設(shè)備龐大昂貴，校驗費(fèi)用亦不菲，周期校驗是個難題。

 

三 流量儀表的種類

　　有商品的流量計可分十大類，約100種：

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

　　按1992年出版《中國儀器儀表企事業(yè)大全》及1996/1997出版《中國計量器具制造單位及產(chǎn)品信息指南》初續(xù)集輯錄我國共有流量儀表企業(yè)229家，國外產(chǎn)品代理商及合資企業(yè)約50家。我國已擁有一個相當(dāng)規(guī)模開發(fā)和制造流量儀表的行業(yè)，各種企業(yè)所有制皆有，近年來私營與合資企業(yè)在增加，行業(yè)的特點為：

     國外已商品化的產(chǎn)品國內(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；

幾個五年計劃引進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，對國內(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)已不能解決問題；

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

流量儀表科研單位經(jīng)費(fèi)投入少，無力進(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；

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

四 流量測量與儀表的主要問題 　　

主要問題有兩個：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，流量儀表是現(xiàn)場儀表，檢測件與被測介質(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)實的，但在發(fā)生故障時如能方便維修，維修代價不大，應(yīng)該說亦是儀表可靠的一個方面。流量儀表工作的特點：

　 　儀表要能經(jīng)受被測介質(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，給周期檢驗造成很大困難；

　 　對于連續(xù)生產(chǎn)過程,不允許中間停流拆卸,檢測件發(fā)生故障無法拆卸檢修，如何處理是個棘手問題；

　 　國內(nèi)因設(shè)備工藝落后,管理不善,流體介質(zhì)一般比國外要臟污，如天然氣、煤氣、水等，這樣對流量計使用性能提出更高要求。提高流量計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。一臺流量計準(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)）。

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

　　儀表制造廠產(chǎn)品說明書上列舉的準(zhǔn)確度是指實驗室校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度，它稱為基本誤差，儀表在現(xiàn)場工作由于使用條件與實驗室工作條件不同會產(chǎn)生附加誤差，現(xiàn)場的準(zhǔn)確度是基本誤差與附加誤差的合成，合成不一定為簡單的代數(shù)和，要視具體情況而定。因此，現(xiàn)場儀表誤差估計是一項復(fù)雜的工作，只有既熟悉儀表特性和被測對象，又掌握誤差理論的人才能做出正確的估計。