1，流量計的發展

　　流量測量的發展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統。古羅馬凱撒時代已采用孔板測量居民的飲用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法測量尼羅河的流量。我國的都江堰水利工程應用寶瓶口的水位觀測水量大小等等。17世紀托里拆利奠定差壓式流量計的理論基礎，這是流量測量的里程碑。自那以后，18、19世紀流量測量的許多類型儀表的雛形開始形成，如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪及靶式流量計等。20世紀由于過程工業、能量計量、城市公用事業對流量測量的需求急劇增長，才促使儀表迅速發展，微電子技術和計算機技術的飛躍發展極大地推動儀表更新換代，新型流量計如雨后春筍般涌現出來。至今，據稱已有上百種流量計投向市場，現場使用中許多棘手的難題可望獲得解決。

　　我國開展近代流量測量技術的工作比較晚，早期所需的流量儀表均從國外進口。

　　流量測量是研究物質量變的科學，質量互變規律是事物發展的基本規律，因此其測量對象已不限于傳統意義上的管道液體，凡需掌握量變的地方都有流量測量的問題。流量和壓力、溫度并列為三大檢測參數。對于一定的流體，只要知道這三個參數就可計算其具有的能量，在能量轉換的測量中必須檢測此三個參數。能量轉換是一切生產過程和科學實驗的基礎，因此流量和壓力、溫度儀表一樣得到zui廣泛的應用。

2，流量計的應用領域

　　流量測量技術與儀表的應用大致有以下幾個領域。

　　一，工業生產過程

　　流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛誚用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫藥、農業、環境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域，是發展工農業生產，節約能源，改進產品質量，提高經濟效益和管理水平的重要工具在國民經濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。

　　二，能源計量

　　能源分為一次能源（煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣）、二次能源（電力、焦炭、人工燃氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及載能工質（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等。能源計量是科學管理能源，實現節能降耗，提高經濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，水、人工燃氣、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數量極其龐大的流量計，它們是能源管理和經濟核算*的工具。

　　三，環境保護工程

　　煙氣，廢液、污水等的排放嚴重污染大氣和水資源，嚴重威脅人類生存環境。國家把可持續發展列為國策，環境保護將是21世紀的zui大課題。空氣和水的污染要得到控制，必須加強管理，而管理的基礎是污染量的定量控制。

　　我國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是*污染的重要項目，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計，組成連櫝排放監視系統。煙氣的流量沆量有很大因難，它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規則，氣體組分變化不定，流速范圍大，臟污，灰塵，腐蝕，高溫，無直管段等。

　　四，交通運輸

　　有五種方式：鐵路公路、航空、水運、和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之，但應用并不普遍。隨著環保問題的突出，管道運輸的特點引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計，它是控制、分配和調度的眼睛，亦是安全監沒和經濟核算的*工具。

　　五，生物技術

　　21世紀將迎來生命科學的世紀，以生物技術為特征的產業將獲得迅速發展。生物技術中需監測計量的物質很多，如血液，尿液等。儀表開發的難度極大，品種繁多。

　　六，科學實驗

　　科學實驗需要的流量計不但數量多，且品種極其繁雜。據統計流量計100多種中很大一部分是應科研之需用的，它們并不批量生產，在市面出售，許多科研機構和大企業皆設專門小組研制的流量計。

　　七，海洋氣象，江河湖泊

　　這些領域為敞開流道，一般需檢測流速，然后推算流量。流速計和流量計所依據的物理原理及流體力學基礎是共通的但是儀表原理及結構以及使用條件有很大差別。

3，流量計種類

　　用以測量管路中流體流量(單位時間內通過的流體體積)的儀表。有轉子流量計、節流式流量計、細縫流量計、容積流量計、電磁流量計、超聲波流量計和堰等。 

　　流量測量方法和儀表的種類繁多,分類方法也很多。至今為止,可供工業用的流量儀表種類達60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態以及任何使用條件都適用的流量儀表。

　　這60多種流量儀表,每種產品都有它特定的適用性,也都有它的局限性。按測量對象劃分就有封閉管道和明渠兩大類;按測量目的又可分為總量測量和流量測量,其儀表分別稱作總量表和流量計^[2]。 

　　總量表測量一段時間內流過管道的流量,是以短暫時間內流過的總量除以該時間的商來表示,實際上流量計通常亦備有累積流量裝置,做總量表使用,而總量表亦備有流量發訊裝置。因此,以嚴格意義來分流量計和總量表已無實際意義。 

　　按測量原理分有力學原理、熱學原理、聲學原理、電學原理、光學原理、原子物理學原理等。 

　　按照目前zui流行、zui廣泛的分類法,即分為:容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質量流量計和插入式流量計、探針式流量計，來分別闡述各種流量計的原理、特點、應用概況及國內外的發展情況。

3.1差壓式流量計

　　差壓式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。

　　差壓式流量計由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類,如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。 

　　二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計,差壓變送器及流量顯示儀表。它已發展為三化(系列化、通用化及標準化)程度很高的、種類規格龐雜的一大類儀表,它既可測量流量參數,也可測量其它參數(如壓力、物位、密度等)。 

　　差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為:節流裝置、水力阻力式、離心式、動壓頭式、動壓頭增益式及射流式幾大類。 

　　檢測件又可按其標準化程度分為二大類:標準的和非標準的。 

　　所謂標準檢測件是只要按照標準文件設計、制造、安裝和使用,無須經實流標定即可確定其流量值和估算測量誤差。 

　　非標準檢測件是成熟程度較差的,尚未列入標準中的檢測件。

　　差壓式流量計是一類應用zui廣泛的流量計,在各類流量儀表中其使用量占居*。近年來,由于各種新型流量計的問世,它的使用量百分數逐漸下降,但目前仍是zui重要的一類流量計。 

　　優點: 

　　(1)應用zui多的孔板式流量計結構牢固,性能穩定可靠,使用壽命長; 

　　(2)應用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬; 

　　(3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產,便于規模經濟生產。 

　　缺點: 

　　(1)測量精度普遍偏低; 

　　(2)范圍度窄,一般僅3:1~4:1; 

　　(3)現場安裝條件要求高; 

　　(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。 

　　注：一種新型產品：引進美國航天*而開發的平衡流量計，這種流量計的測量精度是傳統節流裝置的5-10倍，*壓力損失1/3。壓力恢復快2倍，zui小直管段可以小至1.5D，安裝和使用方便，大大減少流體運行的能力消耗。

　　應用概況: 

　　差壓式流量計應用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態方面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾mm到幾m;流動條件方面:亞音速、音速、脈動流等。它在各工業部門的用量約占流量計全部用量的1/4~1/3。 

3.2 浮子流量計

　　浮子流量計,又稱轉子流量計,是變面積式流量計^[5]的一種,在一根由下向上擴大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的,從而使浮子可以在錐管內自由地上升和下降。 

　　浮子流量計是僅次于差壓式流量計應用范圍zui寬廣的一類流量計,特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。 

　　80年代中期,日本、西歐、美國的銷售金額占流量儀表的15%~20%。中國產量1990年估計在12~14萬臺,其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計。 

　　特點: 

　　(1)玻璃錐管浮子流量計結構簡單,使用方便,缺點是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風險; 

　　(2)適用于小管徑和低流速; 

　　(3)壓力損失較低。

3.3容積式流量計

　　容積式流量計,又稱定排量流量計,簡稱PD流量計,在流量儀表中是精度zui高的一類。它利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分,根據測量室逐次重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流體體積總量。 

　　容積式流量計按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、圓盤流量計、液封轉筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。 

　　優點: 

　　(1)計量精度高; 

　　(2)安裝管道條件對計量精度沒有影響; 

　　(3)可用于高粘度液體的測量; 

　　(4)范圍度寬; 

　　(5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計,總量,清晰明了,操作簡便。 

　　缺點: 

　　(1)結果復雜,體積龐大; 

　　(2)被測介質種類、口徑、介質工作狀態局限性較大; 

　　(3)不適用于高、低溫場合; 

　　(4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體; 

　　(5)產生噪聲及振動。

　　應用概況: 

　　容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量zui大的流量計,常應用于昂貴介質(油品、天然氣等)的總量測量。

　　工業發達國家近年PD流量計(不包括家用煤氣表和家用水表)的銷售金額占流量儀表的13%~23%;我國約占20%,1990年產量(不包括家用煤氣表)估計為34萬臺,其中橢圓齒輪式和腰輪式分別約占70%和20%。

3.4 渦輪流量計

　　渦輪流量計,是速度式流量計中的主要種類,它采用多葉片的轉子(渦輪)感受流體平均流速,從而且推導出流量或總量的儀表。 

　　一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成,也可做成整體式。 

　　渦輪流量計和容積式流量計、科里奧利質量流量計稱為流量計中三類重復性、精度*的產品,作為類型流量計之一,其產品已發展為多品種、多系列批量生產的規模。 

　　優點: 

　　(1)高精度,在所有流量計中,屬于zui的流量計; 

　　(2)重復性好; 

　　(3)元零點漂移,抗*力好; 

　　(4)范圍度寬; 

　　(5)結構緊湊。 

　　缺點: 

　　(1)不能長期保持校準特性; 

　　(2)流體物性對流量特性有較大影響。 

　　應用概況: 

　　渦輪流量計在以下一些測量對象獲得廣泛應用:石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體統在歐洲和美國,渦輪流量計在用量上是僅次于孔板流量計的天然計量儀表,僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺各種尺寸,壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計,它們已成為優良的天然氣計量儀表。

3.5電磁流量計

　　電磁流量計是根據法拉弟電磁感應定律制成的一種測量導電性液體的儀表。 

　　電磁流量計有一系列優良特性,可以解決其它流量計不易應用的問題,如臟污流、腐蝕流的測量。 

　　70、80年代電磁流量在技術上有重大突破,使它成為應用廣泛的一類流量計,在流量儀表中其使用量百分數不斷上升。 

　　優點: 

　　(1)測量通道是段光滑直管,不會阻塞,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、泥漿、污水等;