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MKS流量計應(yīng)用范圍及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
計量是工業(yè)生產(chǎn)的眼睛。流量計量是計量科學(xué)技術(shù)的組成部分之一，它與國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、科學(xué)研究有密切的關(guān)系。做好這一工作，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作用，特別是在能源危機(jī)、工業(yè)生產(chǎn)自動化程度愈來愈高的當(dāng)今時代，流量計在國民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用更加明顯。
流量計又分為有差壓式流量計、轉(zhuǎn)子流量計、節(jié)流式流量計、細(xì)縫流量計、容積流量計、電磁流量計、超聲波流量計等。按介質(zhì)分類：液體流量計和氣體流量計。
MKS流量計概述
流量計英文名稱是flowmeter，全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會把它定義為：指示被測流量和（或）在選定的時間間隔內(nèi)流體總量的儀表。簡單來說就是用于測量管道或明渠中流體流量的一種儀表，工程上常用單位m3/h，它可分為瞬時流量（Flow Rate）和累計流量（Total Flow），瞬時流量即單位時間內(nèi)過封閉管道或明渠有效截面的量，流過的物質(zhì)可以是氣體、液體、固體；累計流量即為在某一段時間間隔內(nèi)（一天、一周、一月、一年）流體流過封閉管道或明渠有效截面的累計量。通過瞬時流量對時間積分亦可求得累計流量，所以瞬時流量計和累計流量計之間也可以相互轉(zhuǎn)化。
MKS流量計發(fā)展趨勢
在工業(yè)現(xiàn)場，測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或流量表。是工業(yè)測量中zui重要的儀表之一。隨著工業(yè)的發(fā)展，對流量測量的準(zhǔn)確度和范圍要求越來越高，為了適應(yīng)多種用途，各種類型的流量計相繼問世，廣泛應(yīng)用于石油天然氣、石油化工、水處理、食品飲料、制藥、能源、冶金、紙漿造紙和建筑材料等行業(yè)。
弗若斯特沙利文咨詢公司運(yùn)用360度全視角研究模型，著眼于，綜合應(yīng)用行業(yè)、科技技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)、競爭環(huán)境和行業(yè)用戶等多項模塊，對流量計市場進(jìn)行全面研究。本文以靶式流量計、容積式流量計、渦輪流量計、差壓式流量計、變面積式流量計、電磁流量計、超聲波流量計、渦街流量計(典型的流體振蕩式流量計)、科里奧利質(zhì)量流量計和插入式熱質(zhì)量流量計作為研究對象，對市場進(jìn)行分析。2008年流量計的市場規(guī)模達(dá)到28.3億美元，較2007年增長約3.9%。
市場因數(shù)
驅(qū)動因素?fù)?jù)能源署(IEA)預(yù)測，從2007至2030年需要對能源基礎(chǔ)設(shè)施累計投資26.0萬億美元(以2007年美元價值計)。其中，電力行業(yè)投資13.6萬億美元，占總投資額的52.3%。到2030年，世界許多地方的石油、天然氣和電力的基礎(chǔ)設(shè)施將需要更換。從長期來看，可預(yù)見的能源投資將給流量計在石油天然氣和能源行業(yè)板塊的應(yīng)用帶來不小的發(fā)展空間。
面臨激烈的競爭環(huán)境，以及為了應(yīng)對節(jié)能減排的訴求，各個行業(yè)用戶更加關(guān)注生產(chǎn)工廠的運(yùn)行效率，盡可能降低能耗，以提高競爭力。因此，大量的投資被用于提升工廠的自動化水平和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和實(shí)時監(jiān)控，以提升工廠的過程控制效率。諸如，在石油天然氣和能源行業(yè)，密閉傳輸設(shè)施中需要性能可靠的流體測量設(shè)備;化工和制藥行業(yè)中需要高的流量計等，種種趨勢必將帶動傳感器和現(xiàn)場設(shè)備(包括流量計)的發(fā)展。
流量計中正在更多地引入電子技術(shù)，如數(shù)字信號處理(DSP)和微處理器，這使得流量計具備了自診斷功能，并且能夠更好地與生產(chǎn)控制層面進(jìn)行通信。性能的提高更好地滿足了行業(yè)用戶的需求，給流量計創(chuàng)造了更多的市場應(yīng)用空間。
抑制因素當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢有待進(jìn)一步提振，工業(yè)品需求不旺盛。眾多行業(yè)用戶放緩新項目投資或者暫停設(shè)備更新升級，等待經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)復(fù)蘇跡象。所以，在短期內(nèi)，這將會給流量計在其主要應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展前景帶來一定影響。
流量計市場生產(chǎn)商眾多，競爭異常激烈。同時，流量計生產(chǎn)商正面臨著行業(yè)用戶對價格較為苛刻的要求，為了能夠使產(chǎn)品更好地滲透進(jìn)入流量計應(yīng)用的主要行業(yè)，生產(chǎn)商之間的價格競爭再所難免。這一現(xiàn)象在新興經(jīng)濟(jì)體，尤其中國，很普遍。價格往往成為決定采購行為的zui主要決定因素。長此以往，生產(chǎn)商更多關(guān)注價格策略，導(dǎo)致產(chǎn)品創(chuàng)新性不夠，阻礙市場發(fā)展。
面臨的挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)的機(jī)械式流量計，例如差壓式流量計、容積式流量計和變面積式流量計，已經(jīng)處于普及化階段，價格競爭激烈，利潤空間日益減少，技術(shù)革新較少，市場相對成熟。Frost&Sullivan認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化和定制化生產(chǎn)是生產(chǎn)商在成熟市場的激烈競爭中的一個重要突破點(diǎn)。根據(jù)弗若斯特沙利文對行業(yè)用戶的需求進(jìn)行分析，用戶群體希望生產(chǎn)商能夠提供為生產(chǎn)過程帶來切實(shí)利益的自動化設(shè)備。用戶在產(chǎn)品應(yīng)用過程中會產(chǎn)生具體的需求，例如：應(yīng)用在石化行業(yè)的特殊環(huán)境中，需要堅固耐用的設(shè)計以及防爆認(rèn)證;用戶對直管設(shè)計的科氏流量計的需求等。如何有效獲取用戶實(shí)際需求，并且對傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行改良，是對生產(chǎn)商差異化和定制化生產(chǎn)過程的一個不小挑戰(zhàn)。
引導(dǎo)用戶接受并使用新技術(shù)流量計，如SBL靶式流量計、超聲波流量計、電磁流量計、質(zhì)量流量計以及V錐流量計（孔板流量計）等等，是生產(chǎn)商把市場做大做強(qiáng)的又一個挑戰(zhàn)。
此外，新技術(shù)流量計不斷被引入各個行業(yè)的同時，快速有效的售后服務(wù)對生產(chǎn)商來說同樣至關(guān)重要。尤其是運(yùn)用基于基金會現(xiàn)場總線和ProfibusPA總線的流量計，對軟件技術(shù)有一定要求，有效的服務(wù)能夠?yàn)橛脩籼峁└m合的解決方案，并且貼近用戶。
展望未來
從機(jī)械式流量計到電子技術(shù)流量計的革新是流量計zui重要的發(fā)展趨勢之一。靶式流量計、電磁流量計、超聲波流量計、渦街流量計和V錐流量計（孔板流量計）利用電氣原理工作，從而避免了機(jī)械流量計工作中需要更換的運(yùn)動機(jī)件。同時，自診斷功能被引入流量計中，使得流量儀表不僅僅是簡單的測量工具，更多地為了系統(tǒng)維護(hù)的目的，例如：空管道偵測和自檢驗(yàn)等。并且，在電子流量計中結(jié)合先進(jìn)的通信技術(shù)后，使得控制人員能夠遠(yuǎn)程實(shí)時獲取生產(chǎn)現(xiàn)場的流量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。
據(jù)Frost&Sullivan的研究，當(dāng)前約89.0%的流量計采用mAHART通信協(xié)議，因?yàn)椴捎胢AHART通信協(xié)議的流量計在安裝難度和操作要求上都低于采用現(xiàn)場總線協(xié)議的流量計，并且引入現(xiàn)場總線系統(tǒng)對用戶來說也是一項不小的成本。但是，隨著行業(yè)用戶不斷提高自動化水平，希望從流量測量中獲取除了流量數(shù)據(jù)以外更多的信息，比如，診斷信息和狀態(tài)檢測等，這些數(shù)據(jù)傳送都需要依賴現(xiàn)場總線支持。而且，西門子和艾默等廠商生正在著力推行現(xiàn)場總線協(xié)議的流量測量技術(shù)。相信，這必將推動現(xiàn)場總線協(xié)議流量計在各個行業(yè)的應(yīng)用前景。
此外，無線技術(shù)流量計也正在逐步被用戶所接受，惡劣環(huán)境中的流體測量對無線技術(shù)來說是一個很好的應(yīng)用空間。不過，用戶*接受并普及無線技術(shù)流量計還需要一定的時間。
MKS流量計應(yīng)用范圍
流量計量廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學(xué)研究對外貿(mào)易以及人民生活各個領(lǐng)域之中。在石油工業(yè)生產(chǎn)中，從石油的開采、運(yùn)輸、煉冶加工直至貿(mào)易銷售，流量計量貫穿于全過程中，任何一個環(huán)節(jié)都離不開流量計量，否則將無法保證石油工業(yè)的正常生產(chǎn)和貿(mào)易交往。在化工行業(yè)，流量計量不準(zhǔn)確會造成化學(xué)成分分配比失調(diào)，無法保證產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重的還會發(fā)生生產(chǎn)安全事故。在電力工業(yè)生產(chǎn)中，對液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)流量的測量和調(diào)節(jié)占有重要地位。流量計量的準(zhǔn)確與否不僅對保證發(fā)電廠在*參數(shù)下運(yùn)行具有很大的經(jīng)濟(jì)意義，而且隨著高溫高壓大容量機(jī)組的發(fā)展，流量測量已成為保證發(fā)電廠安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。如大容量鍋爐瞬時給水流量中斷或減少，都可能造成嚴(yán)重的干鍋或爆管事故。這就要求流量測量裝置不但應(yīng)做到準(zhǔn)確計量，而且要及時地發(fā)出報警信號。在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中，煉鋼過程中循環(huán)水和氧氣(或空氣)的流量測量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)之一。在輕工業(yè)、食品、紡織等行業(yè)中，也都離不開流量計量。
應(yīng)用比較多的換能器是外夾式和插入式。單聲道超聲波流量計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但這種流量計對流態(tài)分布變化適應(yīng)性差，微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展極大地推動儀表更新?lián)Q代，新型流量計如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。至今，據(jù)稱已有上百種流量計投向市場，現(xiàn)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(shù)的工作比較晚，被設(shè)置在測量流動通道6的上游端并相對于孔眼11和12，用于減少被測量的流體流入孔眼11和12;測量控制部件19，用于測量超聲波換能器8和9之間的超聲波的傳播時間;及計算部件20，用于根據(jù)該測量控制部件19的信號計算流量。
流量計盡量避開鐵磁性物體及具有強(qiáng)電磁場的設(shè)備(如大電機(jī)、大變壓器的等)，以免磁場影響傳感器的工作磁場和流量信號。傳感器勺轉(zhuǎn)換器間的流量信號線和激磁線。然而從雷電故障中損壞零部件的分析，引起故障的感應(yīng)高電壓和浪涌電流大部分足從控制室電源線路引入的，其他兩條途徑較少。由于電磁流量計測量含有懸浮固相或污臟體的機(jī)會遠(yuǎn)比其他流量儀表多，出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高。若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)率相近。常見的調(diào)試期故障通常由安裝不妥。
MKS流量計執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
CJ/T1017-1993潛水型電磁流量計1993-12-01作廢
CJ/T122-2000超聲多普勒流量計建設(shè)部2001-06-01現(xiàn)行
CJ/T3017-1993潛水電磁流量計建設(shè)部1993-12-01現(xiàn)行
CJ/T3054.1-1995水量計量儀表均速管流量計建設(shè)部1994-12-01現(xiàn)行
CJ/T3063-1997給排水用超聲流量計(傳播速度差法)建設(shè)部1997-02-01現(xiàn)行
GB/T12826-1991移動設(shè)備用卷繞電纜載流量計算導(dǎo)則國家技術(shù)監(jiān)督局1992-02-01現(xiàn)行
GB/T17286.1-1998液態(tài)烴動態(tài)測量體積計量流量計檢定系統(tǒng)第1部分:一般原則國家技術(shù)監(jiān)督局1998-10-01現(xiàn)行
GB/T17286.2-1998液態(tài)烴動態(tài)測量體積計量流量計檢定系統(tǒng)第2部分:體積管國家技術(shù)監(jiān)督局1998-10-01現(xiàn)行
GB/T17286.3-1998液態(tài)烴動態(tài)測量體積計量流量計檢定系統(tǒng)第3部分:脈沖插入技術(shù)國家技術(shù)監(jiān)督局1998-10-01現(xiàn)行
GB/T17286.4-2006液態(tài)烴動態(tài)測量體積計量流量計檢定系統(tǒng)第4部分：體積管操作人員指南國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫2006-07-01現(xiàn)行
GB/T17288-1998液態(tài)烴體積測量容積式流量計計量系統(tǒng)國家技術(shù)監(jiān)督局1998-10-01現(xiàn)行
GB/T17288-2009液態(tài)烴體積測量容積式流量計計量系統(tǒng)2009-10-01即將實(shí)施
GB/T17289-1998液態(tài)烴體積測量渦輪流量計計量系統(tǒng)國家技術(shù)監(jiān)督局1998-10-01現(xiàn)行
GB/T17289-2009液態(tài)烴體積測量渦輪流量計計量系統(tǒng)2009-10-01即將實(shí)施
GB/T18604-2001用氣體超聲流量計測量天然氣流量國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫.2002-08-01現(xiàn)行
GB/T18659-2002封閉管道中導(dǎo)電液體流量的測量電磁流量計的性能評定方法國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫.2002-08-01現(xiàn)行
MKS流量計常用類型
流量測量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。2011年以前可供工業(yè)用的流量儀表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于沒有一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量儀表，但是隨著時代的進(jìn)步，這個科技大爆炸的時代里，終于出現(xiàn)了一個產(chǎn)品-質(zhì)量流量計，質(zhì)量流量計適用于任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件，只是價格比較昂貴，無法在所以工業(yè)中都得到普及。
舊式的60多種流量儀表，每種產(chǎn)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。
此外，按測量原理可分為如下幾個大類：
1、力學(xué)原理：屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉(zhuǎn)子式；利用動量定理的沖量式、可動管式；利用牛頓第二定律的直接質(zhì)量式；利用流體動量原理的靶式；利用角動量定理的渦輪式；利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式；利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。
2、電學(xué)原理：用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。
3、聲學(xué)原理：利用聲學(xué)原理進(jìn)行流量測量的有超聲波式．聲學(xué)式（沖擊波式）等。
4、熱學(xué)原理：利用熱學(xué)原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。
5、光學(xué)原理：激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。
6、原子物理原理：核磁共振式、核輻射式等是屬于此類原理的儀表．
7、其它原理：有標(biāo)記原理（示蹤原理、核磁共振原理）、相關(guān)原理等。
本文按照目前zui流行、zui廣泛的分類法分別來闡述各種流量計的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況及國內(nèi)外的發(fā)揮在那情況：
靶式
靶式流量計是基于力學(xué)原理的一種流量計，它在工業(yè)上的開發(fā)應(yīng)用已有數(shù)十年的歷史。新型SBL靶式流量計是在傳統(tǒng)靶式流量計的基礎(chǔ)上，隨著新型傳感器、微電子技術(shù)的發(fā)展研制開發(fā)成的新型電容力感應(yīng)式流量計，它既有孔板、渦街等流量計無可動部件的特點(diǎn)，同時又具有很高的靈敏度、與容積式流量計相媲美的準(zhǔn)確度，量程范圍寬。[1]
中國于20世紀(jì)70年代開發(fā)電動、氣動靶式流量變送器它是電動、氣動單元組合儀表的檢測儀表。由于當(dāng)時力轉(zhuǎn)換器直接采用差壓變送器的力平衡機(jī)構(gòu)，這種流量計使用時不免帶來力平衡機(jī)構(gòu)本身所造成的諸多缺陷，如零位易漂移，測量度低，杠桿機(jī)構(gòu)可靠性差等。由于力平衡機(jī)構(gòu)性能不佳的拖累，靶式流量計本身的許多優(yōu)點(diǎn)亦未能得到有效的發(fā)揮，至今用戶對舊靶式流量計的不良印象仍未消除。
新型SBL靶式流量計的力轉(zhuǎn)換器采用應(yīng)變式力轉(zhuǎn)換器，它*消除了上述力平衡機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，新型靶式流量計還把微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到信號轉(zhuǎn)換器和顯示部分，流量計具有一系列優(yōu)點(diǎn)，相信今后在眾多流量計中發(fā)揮重要的作用。
差壓式
差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件與流體相互作用產(chǎn)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(zhuǎn)換器和流量顯示儀表）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、皮托管原理式-畢托巴流量計等。
二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計,差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化（系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化）程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測量流量參數(shù)，也可測量其它參數(shù)（如壓力、物位、密度等）。[2]
差壓式流量計的檢測件按其作用原理可分為：節(jié)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(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類：標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。
所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測量誤差。
非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的，尚未列入標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。差壓式流量計是一類應(yīng)用zui廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占居*。由于各種新型流量計的問世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是zui重要的一類流量計。
差壓式流量計流體體積流量公式為：
v=aA √2/j(p-q)
v--體積
j--液體密度
a--流量系數(shù)，與流道尺寸 取壓方式和流速公布有關(guān)
A--孔板開孔面積
p-q--壓力差
MKS流量計優(yōu)點(diǎn)：
（1）應(yīng)用zui多的孔板式流量計結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長；
（2）應(yīng)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(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。
MKS流量計缺點(diǎn)：
（1）測量精度普遍偏低；
（2）范圍度窄，一般僅3:1~4:1；
（3）現(xiàn)場安裝條件要求高；
（4）壓損大（指孔板、噴嘴等）
