人口劇增，工業(yè)生產迅猛發(fā)展使得環(huán)境嚴重惡化，已經達到危險的程度，國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策，它將是二十一世紀的的最大課題?？諝馕廴?、水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。美國已經立法規(guī)定煙廢氣排放標準，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，通道內流速分布復雜；

　　　無直管段，阻流件形狀復雜，速度畸變與旋轉流；

　　　無法個別標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、污水排放已嚴重污染江河湖泊，使本來已經嚴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。但是廢液污水流量計由于被測介質臟污、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)模的廢水再生設備、城市垃圾處理設備、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．交通運輸

　　交通運輸有五種方式：鐵路、公路、航空、水運和管道輸送。在五種方式中管道輸送雖早已有之，但應用尚不普遍。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輸送，裝卸及敞開運輸污染環(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……。世界管道運輸主干線已達230萬公里，我國1996年底僅為1.9萬公里，處于落后狀態(tài)。管道運輸必須裝備流量計，它是控制、分配調度的眼睛，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)的相關流量計是極具潛力的的新型流量計，國內已有用于混相流測量的實例。

5．生物技術

　　據說二十一世紀是生命科學的世紀，以生物技術為特征的產業(yè)將獲得迅速發(fā)展，生物技術中需監(jiān)測的物質很多，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，據統(tǒng)計流量計有100多種，其中很大一部分是應科研實驗之需，它們并不批量生產在市面出售。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

　　它是化工生產的一個中間環(huán)節(jié)，一種化工產品從實驗室研制到大批量生產必須經中間試驗，這種實驗工廠可以說是生產實驗數(shù)據的工廠，數(shù)據的準確可靠是第一位，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)動機效率試驗

　　 發(fā)動機種類繁多，泵、風機、壓縮機、動力機械等，發(fā)動機效率試驗必須檢測三個參數(shù)：溫度、壓力和流量。一般認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）計一般所依據的物理原理及流體力學基礎理論與密封管道雖有共通之處，但儀表原理及結構以及使用條件有很大差別，國際標準化組織（ISO）有專門技術委員會制訂此類流量計的國際標準。國際流量學術會議一般皆包括此部分內容。

　　 我們列舉了七類應用領域，它遍及國民經濟各部門，ISO、IEC及OIML等國際標準化組織設有眾多技術委員會制訂有關國際標準。

　　 國際標準化組織（ISO）有9個技術委員會涉及流量或流速的測量，它們是： TC（技術委員會）30（封閉管道）、TC113（明渠）、TC28（石油產品）、TC115（泵）、TC117（工業(yè)風機）、TC118（壓縮機）、TC131（液壓）、TC112（真空技術）、TC116（采暖）。國際電工委員會（IEC）有3個委員會：TC4（水輪機）、TC5（汽輪機）、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、壓縮機、泵出口流體脈動、石油天然氣井噴流脈動等；

大流量：管徑達數(shù)米，液體流量達108kg/h，氣體流量達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，粘度可達數(shù)帕斯卡?秒；

混相流：如氣液、液固、氣固及氣液固多相流；

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

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。

　前面介紹各應用領域皆有一些實例。

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，難以獲得高準確度；

儀表結構大都為法蘭連接，只在停流時才允許拆卸維修，有些生產過程連續(xù)進行，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，準確度偏離無法確定；

校驗設備龐大昂貴，校驗費用亦不菲，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，國外產品代理商及合資企業(yè)約50家。我國已擁有一個相當規(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：

     國外已商品化的產品國內皆有相應廠家生產，但產品品種規(guī)格及技術含量差距較大；

幾個五年計劃引進產品生產技術，對國內產品制造技術起到促進作用，但消化吸收進而自主創(chuàng)新不夠，在產品不斷更新情況下，單靠引進已不能解決問題；

生產廠廠家數(shù)遠大于國外，但產品低水平重復多，幾乎找不到名牌產品；

流量儀表科研單位經費投入少，無力進行有份量的產品開發(fā)；

企業(yè)開發(fā)力量薄弱，產品更新?lián)Q代緩慢；

普遍欠缺流量校驗設備，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：儀表的可靠性和準確度

1． 可靠性

　　可靠性包括儀表質量及可維修性，流量儀表是現(xiàn)場儀表，檢測件與被測介質直接接觸，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：

　 　儀表要能經受被測介質化學腐蝕、結垢、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；

　 　國內因設備工藝落后,管理不善,流體介質一般比國外要臟污，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：

　 　提高儀表質量；

　 　改變結構形式，如采用不斷流型插入式結構，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；

　 　加強現(xiàn)場維護管理

2． 準確度

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

　　對于流量計的準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。

　　儀表制造廠產品說明書上列舉的準確度是指實驗室校準的準確度，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生附加誤差，現(xiàn)場的準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。