流量计未来发展方向及应用前景与价格趋势

一、电磁流量计

    电磁流量计是一种应用法拉第电磁感应定律的流量计，其传感器主要由内衬绝缘材料的测量管，穿通测量管壁安装的一对电极和用以产生工作磁场的一对线圈及铁心组成。当导电流体流经传感器测量管时，在电极上将感应与流体平均流速成正比的电压信号。该信号经转换器放大处理，直接显示流量及总量并可输出模拟数字信号。如图一

    一般电磁流量计仅应用于满管测量导电流体的流量。大连大洋伯斯特电子公司这类DS系列电磁流量计已经应用于国内各种现场，反映良好。其zui大的特点是：电磁流量计电极内装Pt电阻温度检测，用以修正体积温度的影响。从而保证了流量计的精度。目前，公司正着手研制非满管电磁流量计及测量更低电解液体的流量计。非满管电磁流量计需测量管内液体高度。利用两励磁绕组分别正向和反向串接，产生两种不同磁场强度和磁场分布下测得的流速信号电势，而电势之间的比值与液位高度有一定的函数关系。从这一关系求得管内液位高度，推算出流体的通截面积,与传统电磁流量计相同方法测得的流速相乘，求得体积流量。非满管里流量计一旦问世，其应用可扩大到具有自由表面自然流的下水排放领域，并提高该领域的测量度。将传统非满管流或明渠流的测量误差从用槽式仪表的±（3~5）%FS降到用电磁流量计的±（1~2）%FS。测量更低电释液体的流量计（称为无电极电磁流量计）是利用流量计不能测量的甘油、乙二醇等。这类仪表几乎不存在浆液噪声和流动噪声，也不会产生电极表面效应形成的噪声。衬里内表面覆盖油脂等非导电层或结薄绝缘垢层也不会影响测量。

    大连大洋伯斯特电子公司电磁流量计的另一个发展方向为低功耗和二线制电磁流量计的研制。二线制不需另外外接激磁电路，反用4mADC电流提供仪表所需功率，通常反数十毫瓦。低功耗电磁流量计将采用干电池或太阳电池，将更方便地将电磁流量计装用于无市电供电的场所。

    大连大洋伯斯特电子公司插入式电磁流量计已试制成功，使插入式电磁流量计在大管径的应用领域处于有利地位，也解决了帮压安装电磁流量计的难题。

    电磁流量计的另一个发展方向是以工业转向居民民用领域。降低电磁流量计测量度至性能，如基本误差定位在±2%（工业用一般±0.2%~±1%），设计成具有水表特点的电磁水表。在日本，这类电磁式水表已纳入日本水表标准。

    二、质量流量计

    质量流量计是利用科里奥利原理，即利用测量管下半部分振动频率相位差正比于质量流量以测量流量，利用测量管谐振频率与管中被测介质密度间的函数关系求取密度，从此两个基本参数质量流量qm和密度ρ衍生得出体积流量qv（=qm/e）,若被测液体是两种有一定密度差相溶或不相溶混合液体，经密度演算得出一种液体在混合液中的浓度，如油甲油水混合液的含水率，在测量液固双相流中可测出含固率。 

图 2

    科里奥利质量流量计降低度（量程误差从±0.2%左右降低到±0.5%），功能减少，设计普及型仪表的价格只有传统科里奥利质量流量计的50%～70%,还向价格更低的目标准推进。

    微小液体质量热式流量计，其流量范围1~1000g/h，基本误差±（0.5~1）%FS。当前主要应用于化学、石化、食品等流程工业实验性装置。如美国Brooks公司的Flomtgn型，荷兰Bronk  horst Hi-Tech公司的Liqui-Flow型和μ-Flow型微量流量计。

    热式质量流量计应用于气体小流量测量，较多地应用于半导体工业、热处理炉、分析仪器等氢、氧、氨等流量测量和控制以及阀门制造过程中测定泄漏量等。国外近年来热销的插入式热式流量计，主要应用于环境保护和流程工业大中型管道。如水泥工业竖式磨粉机排放热气流量控制等。

    三、涡街流量计

    涡街流量计漩涡发生体分离的漩涡频率f正比于流速v（f=k₁v,k₁为系数），同时承受与ρv²成正比的升力F（F=k₂ρv²,ρ为流体密度，k₂为系数）。以f除以F，再乘流通面积A ,便可求得质量流量q_m，即

    q_m=（F/f）A=（k₂ρv²/k₁v）A=kρvA

    式中 k为仪表系数，k=k₂/k₁

    目前涡街流量计配用差压变送器及温度传感器清除压变及温度产生的测量误差，使涡街流量计的测量精度大大提高。

    美国生产的LO-FLO微量涡街流量计对微小流量的测量精度可达±0.5%，被测管位可以为几个毫米。

    目前，涡街流量计市场价格趋于成熟。

    四、超声波流量计

    1、时差式超声波流量计

    其工作原理为超声波在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小的变化，其传播时间的变化与液体的流速成正比。

    其数学表达式：

    大连大洋伯斯特DS时差式超声波流量计的发展根据安装方式可分为三个阶段，即外夹安装方式阶段、插入式安装方式阶段及法兰式安装方式阶段。三个阶段的产品互为补充，满足不同用户现场的需要，解决了不同现场的问题。外夹式超声波流量计对于流量巡检、跟踪采集、流量平衡、泄漏检测、流体设备故障粗诊断、食用、医药用液体及化学水、除盐水的测量不可替代。而插入式超声波流量计则解决了管道不规则、垢厚、锈蚀等外夹式解决不了的问题，同时可带压安装，不停流停产。特别是对于大管道是非常经济的选择。插入式超声波流量计因为传感器固定安装不易挪动，减少了安装误差，其精度可达±0.5%，法兰式超声波流量计的优点是安装省心，其精度更高，可达±0.2%。

    时差式超声波流量计不仅可以测流体流速、流量，还可利用声速在不同液体中的差别鉴别管道中液体类别（如大连大洋伯斯特DS超声波流量计）。目前，低耗电的超声波流量计已应用于市场（功率<2W）

    大连大洋伯斯特电子公司研制的超声水表6月底将推向市场,进一步扩大超声波的市场领域。随着价格的走低,其电池供电的超声水表除应用于无电源的现场外,还将会转向居民民居实用领域。

    2、多普勒超声波流量计

    其工作原理是流体管道内任何流动的液体都存在不连续的扰动，诸类不连续的扰动可以是悬浮的固体颗粒，气泡或由于流体扰动而引起的界面，这种扰动使反射的超声波产生频移△f，频移△f是流速的线性函数。通过测量频移△f，即可测量管道内流速（或流量）。
随着技术的进步，多普勒超声波流量计的发展不仅可测量带悬浮颗粒及气泡的污浊液体，也可测量纯净流体。大洋伯斯特DS多普勒流量计就具备这种特点。

    普勒超声波流量计的市场价格较稳定，短期内无大的变化。

    3、超声波气体流量计

    近年来应用于蒸汽、储存交接和财贸核算、民用住宅天然气消费计量等领域。气体用超声波流量计因超声波在固体与气体界面间的传播效率低，管道外夹装换能器难以经管壁传送足够的声能，目前大部分将超声换能器伸入管道，直接向气体发射和从气体接受声波。气体流量计大部分是由超声波流量传感器组成，但也有插入式换解器安装于待测管道的结构。

    当前国外能源开发，天然气比石油发展快，促进了过去发展缓慢的气体超声波流量计发展。气体超声波流量计与传统用的气体涡轮流量计和气体容积式流量计相比，具有无压力损失的优点，所节省的泵送费用可观，且无活动部件，因此在天然气工业方面应用发展很快。超声波气体流量计可测高达480℃的过热蒸汽。

    总结

    随着工业的发展及市场的逐渐成熟，超声波流量计的应用会越来越广泛，在储存交接和财贸核算应用领域也更全面而广泛，其优越的使用性能已得到各方面的认可。随着市场的全面展开，其价格的市场调整会更趋于合理。另外，电磁流量计的应用在长时间内会有应有的*，质量流量计和涡街流量计对流量计市场是一个完善的补充。而诸如孔板流量计等由于本身的缺点（诸如误差大等）今逐渐淡出市场。