引言：
新型流量計(jì)的市場(chǎng)及研發(fā)比翼雙飛，發(fā)展較快，年增長(zhǎng)率可達(dá)7%，產(chǎn)品種類依次為超聲、科氏、電磁、熱式；傳統(tǒng)流量?jī)x表如節(jié)流裝置、容積式、轉(zhuǎn)子等產(chǎn)品類型市場(chǎng)為負(fù)增長(zhǎng)，約為-2%。但節(jié)流裝置由于可耐惡劣工況、成本低，數(shù)十年來裝機(jī)容量很大。
據(jù)“Flow Research”網(wǎng)2010年底發(fā)布的全球流量?jī)x表市場(chǎng)研究報(bào)告表明：盡管近二年全球受金融危機(jī)的影響，經(jīng)濟(jì)形勢(shì)不容樂觀，但為了應(yīng)對(duì)資源的日益匱乏、節(jié)能減排的緊迫，流量?jī)x表的市場(chǎng)仍逆市小幅上揚(yáng)，自2009~2014年期間，流量?jī)x表年均增長(zhǎng)率可達(dá)3.7%，至2014年銷售額估計(jì)可達(dá)到55億美元。我國(guó)為調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，GDP增長(zhǎng)略有下調(diào)，定為7%，“十二五”期間，我國(guó)流量?jī)x表市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率應(yīng)會(huì)略高于國(guó)際市場(chǎng)，為6%左右。
“Flow Research”評(píng)估認(rèn)為，新型流量計(jì)的市場(chǎng)及研發(fā)比翼雙飛，發(fā)展較快，年增長(zhǎng)率可達(dá)7%，產(chǎn)品種類依次為超聲、科氏、電磁、熱式；傳統(tǒng)流量?jī)x表如節(jié)流裝置、容積式、轉(zhuǎn)子等產(chǎn)品類型市場(chǎng)為負(fù)增長(zhǎng)，約為-2%。但節(jié)流裝置由于可耐惡劣工況、成本低，數(shù)十年來裝機(jī)容量很大。
電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度不受液體密度、粘度、溫度、壓力的影響；內(nèi)部無阻力件，可靠性高，幾乎無永久壓損；量程比可達(dá)50:1（流速范圍0.3~1.5m/s），口徑3~3000mm；可測(cè)液固二相流；準(zhǔn)確度一般為±0.5%。
應(yīng)用領(lǐng)域：由于其準(zhǔn)確度高，可靠性良好，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、石化、煤化、造紙、食品、市政工程、能源及水資源管理、污水排放等領(lǐng)域，銷售臺(tái)數(shù)雖不及節(jié)流、差壓式流量計(jì)，但銷售額遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它流量計(jì)。
發(fā)展方向：
● 優(yōu)化權(quán)重函數(shù)，提高磁場(chǎng)效應(yīng)。通過改善線圈形狀、磁軛及磁靴的設(shè)計(jì)，流速分布不理想時(shí)，如采取必要的措施，仍能得到較好測(cè)量精確度。
● 采用新型磁性材料，提高儀表測(cè)量靈敏度，降低電功耗，節(jié)約電能。
● 采用新型材料襯里，如：新型氟塑料ETFE、橡膠E PDM、高純氧化鋁陶瓷，以應(yīng)用于各種腐蝕、高溫、沖刷、臟污流體的惡劣工況。
● 大應(yīng)用領(lǐng)域，如電容檢測(cè)可檢測(cè)電導(dǎo)率低至5x10-8 s/m的液體（一般為10-5 s/m）。
超聲波流量計(jì)及傳感器
超聲波流量計(jì)是近十年來發(fā)展最快的一種流量計(jì)，市場(chǎng)銷售額年增長(zhǎng)率達(dá)到10%以上，在全球能源匱乏的今天，它既可準(zhǔn)確測(cè)天然氣，又可測(cè)石油等貴重油品的流量，因而倍受青睞。在我國(guó)市場(chǎng)上，國(guó)外產(chǎn)品占據(jù)了主導(dǎo)地位。
早于1931年，美國(guó)Ruttgen就提出利用聲學(xué)原理測(cè)流量，到1957年才真正進(jìn)入實(shí)用階段。根據(jù)原理分類，有時(shí)差法、相位法、頻差法、多普勒法等六、七種，應(yīng)用較多的仍是時(shí)差法和多普勒法。
特點(diǎn)：無任何阻力件、壓損小、可靠性高；可以測(cè)氣、液多種流體；準(zhǔn)確度可高達(dá)±0.5%，重復(fù)性為0.1%；量程比可達(dá)100:1；可采用多聲道以保證測(cè)量準(zhǔn)確度（圖1），單聲道（15D），雙聲道（10D），四聲道（6D）；管徑大小對(duì)價(jià)格影響不大，所以特別適用于大口徑，最大可至3米（液）；2米（氣）；可測(cè)雙向流；外夾式可不斷流進(jìn)行拆裝，便于現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)；已有標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行干標(biāo)；流體溫度上限應(yīng)小于200℃；壓力上限為10Mpa；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的噪聲、流體組分的變化，對(duì)測(cè)量均有較大影響；測(cè)液體較成熟，測(cè)氣體難度較大，價(jià)格較貴。
應(yīng)用領(lǐng)域：超聲波流量計(jì)準(zhǔn)確度高，廣泛應(yīng)用于能源(石油、天然氣)，貴重氣體（O2，H2，N2等），為化工產(chǎn)品貿(mào)易核算計(jì)量的首選儀表；可以進(jìn)行非接觸計(jì)量，常廣泛用于高腐蝕、有毒的流體流量計(jì)量；廣泛用于食品、醫(yī)藥要求，十分潔凈的流量計(jì)量；多普勒法可以用于含有少量雜質(zhì)的二相流，但雜質(zhì)（氣泡、固體懸浮物）不得大于20%。
發(fā)展方向：
● 插入式——可以應(yīng)用于特大的管道，在不斷流的情況下進(jìn)行拆裝，便于維護(hù)，但準(zhǔn)確度受管道內(nèi)流速分布影響較大，在試驗(yàn)室標(biāo)定后，直接用于現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有較大誤差。此外，傳感器易受流體中微?；蚋哒扯冉橘|(zhì)的污染，降低其靈敏度。
● 外夾式——采用夾具固定在管道外壁，可用于安裝在任何材質(zhì)、口徑的管道上。有人設(shè)想將之作為標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，但因受安裝位置、管壁材質(zhì)、厚度諸多因素的影響，準(zhǔn)確度還較低(低于±2%)，所以作為標(biāo)準(zhǔn)表尚有差距。
● 可靠性——增加傳感器在惡劣工況下(煤氣中的焦油、粉塵的粘污)的可靠性；抗噪聲能力，適用于更高溫度得介質(zhì)，提高換能器的耐溫能力，加強(qiáng)自報(bào)警，自診斷功能。
● 降低成本——以便于大量推廣應(yīng)用。
科氏流量計(jì)及其傳感器
這是近十年來發(fā)展速度僅次于超聲流量計(jì)的一種流量計(jì)，年增長(zhǎng)率約6%，美國(guó)艾默生集團(tuán)（Emerson）旗下的高準(zhǔn)（Micro Motion）公司于上世紀(jì)七十年代首先推出產(chǎn)品，市場(chǎng)在世界處于領(lǐng)先地位，聲稱至今在全球已銷售了60萬臺(tái)科氏流量計(jì)，應(yīng)用于各領(lǐng)域。
特點(diǎn)：可以直接準(zhǔn)確測(cè)質(zhì)量流量，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.1%，密度準(zhǔn)確度可達(dá)±0.0002g/c c；流量計(jì)內(nèi)無任何阻力件，可測(cè)二相流體，但不宜用于液、氣二相流；流速分布不敏感，無需前直管長(zhǎng)度安裝要求，仍具有很高準(zhǔn)確度；溫度范圍- 240℃ ~ 200℃ ， 壓力（4~40MP a），不適用于高溫、低壓流體；量程比可達(dá)100:1；易產(chǎn)生另點(diǎn)漂移；壓損受粘度影響較大，屬于壓損較大的流量計(jì)；因其工作原理，口徑一般僅200毫米，高度已達(dá)2米；但德國(guó)E+H的巧妙設(shè)計(jì)當(dāng)口徑為250毫米，高度僅為0.7米（見圖2）；價(jià)格較貴，為相同口徑電磁流量計(jì)的5~8倍；由于基于振動(dòng)原理工作，外界的振動(dòng)對(duì)其影響較大。
應(yīng)用領(lǐng)域：因管道中無任何阻力件，又不受流體導(dǎo)電率的限制，且無安裝直管段長(zhǎng)度要求，所以應(yīng)用領(lǐng)域較廣泛，可以測(cè)多種流體，如牛頓流體、各種漿液、懸浮液、液化氣。在當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)直管段不足，又要求較高準(zhǔn)確度的情況下，科氏流量計(jì)顯示了獨(dú)特的優(yōu)越性。已廣泛用于石油、石油化工、精密化工、食品、造紙、制藥、橡膠等工業(yè)。
發(fā)展方向：
● 提高智能功能—— 美國(guó)高準(zhǔn)公司（Micro Motion）宣布采用MVD（ 多變量數(shù)字） 技術(shù)推出了3711型氣體流量計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)涵蓋了APIMPS、AGA8的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的氣體數(shù)據(jù)；
● 溫度壓力補(bǔ)償—— 當(dāng)溫度、壓力改變較大時(shí)，科氏流量計(jì)的剛度會(huì)受到影響，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，以確保較高的準(zhǔn)確度；
● 減弱振動(dòng)影響——外界的振動(dòng)（如泵、管路系統(tǒng)、機(jī)械振動(dòng)、水力噪聲等）都會(huì)影響科氏流量計(jì)的工作，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取抑制措施，如MF S-1000設(shè)計(jì)安裝時(shí)采取了隔振措施。
● 減小零點(diǎn)漂移—— 要盡力減小兩根測(cè)量管的不對(duì)稱性，出廠時(shí)應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試，然后進(jìn)行補(bǔ)償，安裝時(shí)需減小附加在測(cè)量管上的應(yīng)力，加強(qiáng)維護(hù)，清除測(cè)量管內(nèi)的沉淀物。
熱式流量傳感器
熱式流量計(jì)可測(cè)極低流速，氣體可低至0.05m/ s；無可動(dòng)部件，也不存在阻塞問題，工作可靠；由于傳熱與流體的質(zhì)量密切相關(guān)，所以無需溫度、壓力補(bǔ)償， 直接測(cè)得質(zhì)量流量； 浸入式主要用在大口徑， 口徑范圍（ 40~4000mm） ， 流體限于干燥常溫氣體；分布式主要用于小口徑（2~25mm）；小流量（0.15L/M）；對(duì)流體的潔凈度仍有一定要求，流體如有粘附物，會(huì)污染浸入式熱敏元件；分布式如有沉淀物，將積于內(nèi)壁，影響測(cè)量準(zhǔn)確度；要保證必要的準(zhǔn)確度必需要較長(zhǎng)的前直管段長(zhǎng)度，特別是浸入式，前需20~30D，后需5D；響應(yīng)時(shí)間需1~2秒，用于工控系統(tǒng)會(huì)惡化調(diào)節(jié)品質(zhì)；準(zhǔn)確度較低，熱分布型±1~2%，浸入式±3%。
應(yīng)用領(lǐng)域：熱分布式用于精細(xì)制造工藝中微小氣體流量測(cè)量，浸入式（或稱插入式）多用于較大口徑，可測(cè)量干燥、常溫氣體極低流速的流量測(cè)量。此外，還應(yīng)用于微小液體流量測(cè)量，多用__于精細(xì)化工、石油化工、醫(yī)藥、食品工業(yè)中的試驗(yàn)性設(shè)備，如藥液系統(tǒng)中的定流量配比控制，液化氣注入的流量控制。
發(fā)展方向：
● 薄膜型——薄膜型微流量傳感器，是在顯微機(jī)械加工的電子器件，及微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），以取代熱絲在流量測(cè)量上的應(yīng)用。
美國(guó)矽翔公司可以在1.7×1.7×0.5mm的基片上制成加熱電阻及檢測(cè)電阻及相關(guān)電路，除了熱式傳感器的共同特點(diǎn)外，還具有檢測(cè)元件小、熱容量小、靈敏度高、響應(yīng)快等突出優(yōu)點(diǎn)，工藝上更易加工，提高了穩(wěn)定性、可靠性。
● 多點(diǎn)插入式——對(duì)于浸入式流量計(jì)來說，由于大管徑內(nèi)的流速分布極為復(fù)雜，測(cè)單點(diǎn)的熱式流量傳感器已無法滿足準(zhǔn)確度要求，必需采用多點(diǎn)（直線上多點(diǎn)，或截面上多點(diǎn)），這類管道中的流速普遍較低（10~15M/S），壓差式多點(diǎn)流速計(jì)已力不從心，從節(jié)能減排的需求，市場(chǎng)應(yīng)有較大的潛力。
新型節(jié)流流量計(jì)
節(jié)流流量計(jì)由于可耐惡劣工況，成本較低，使用年代最長(zhǎng)，積累了大量數(shù)據(jù)，可以干標(biāo)，銷售量一直占流量傳感器市場(chǎng)的首位。但它最大的缺點(diǎn)是要求較長(zhǎng)的直管段，才能獲得較高的準(zhǔn)確度， 特別是2003 年，ISOTC30公布了新標(biāo)準(zhǔn)ISO5167后，這個(gè)矛盾更為突出，迫切需要研發(fā)一種新型節(jié)流流量計(jì)。
● 環(huán)形通道流量計(jì)——1986年美國(guó)Mc Crometer公司推出了內(nèi)錐式流量計(jì)，主要是為了解決測(cè)高爐、焦?fàn)t煤氣這一類粘污流體，應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)其環(huán)形通道具有整流作用，在直管段不足條件下仍具有較高準(zhǔn)確度的特點(diǎn)。在我國(guó)前幾年由于過熱地宣傳，到處濫用，以致造成了多起重大事故。其實(shí)內(nèi)錐流量計(jì)的整流優(yōu)點(diǎn)還是應(yīng)肯定的，只要改進(jìn)一些結(jié)構(gòu)，仍不失為一種性能良好的流量傳感器，如后來研發(fā)的槽道式、梭式流量計(jì)。
● 調(diào)整孔板——為解決流量測(cè)量要取得較高準(zhǔn)確度所必需的直管段長(zhǎng)度IS0TC30，一直建議采用流動(dòng)調(diào)整器，但流動(dòng)調(diào)整器本身就需要2D長(zhǎng)度，安裝前后又需3~4D，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用仍有困難。2002年美國(guó)Rosemount公司首先推出了將流動(dòng)調(diào)整器與節(jié)流件合二而一的四孔孔板的調(diào)整孔板，在前直管段長(zhǎng)度為5D，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.5%，為2D時(shí)，準(zhǔn)確度可達(dá)±1%。首創(chuàng)了這類流量傳感器的理念。
● 平衡式流量計(jì)——繼調(diào)整孔板之后，2004年美國(guó)A+Flowtek公司推出了所謂平衡式流量計(jì)，2007年進(jìn)入中國(guó)，據(jù)稱前后直管段長(zhǎng)度僅需0.5D，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.5%。這種宣傳似有些誤導(dǎo)用戶，因?yàn)樗膬x表較長(zhǎng)，其節(jié)流件前即有不低于5D長(zhǎng)度的管道，它是要占直管段長(zhǎng)度的，僅說二個(gè)法蘭之間的距離顯然是不合理的，而且缺乏應(yīng)有的測(cè)試數(shù)來驗(yàn)證其宣稱的技術(shù)性能。
● 整流式流量計(jì)——我國(guó)天津某公司根據(jù)上述的理念，于2008年進(jìn)行了近一年的研發(fā)測(cè)試，其結(jié)構(gòu)完全不同于美國(guó)A+Flowtek公司的平衡式，而測(cè)試數(shù)據(jù)表明，在前直管段僅2D時(shí)，準(zhǔn)確度可達(dá)±1%，為5D時(shí)，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.3%，β值建議取0.5~0.65之間。
小結(jié)
● 傳感器在選型中的作用——流量?jī)x表一般包含傳感器和變送器二個(gè)部分：前者將流量（或流速）轉(zhuǎn)換為某一物理量（差壓、電阻、電位），在選型中起主要的作用，如電磁流量計(jì)無法測(cè)非導(dǎo)電流體；后者將這些物理量轉(zhuǎn)換為一種標(biāo)準(zhǔn)的電量，在智能、計(jì)算、通訊等方面起主要作用。
● 理性選型、全面比較——流量傳感器因受現(xiàn)場(chǎng)工況的影響，原理、類型十分多。某一種流量計(jì)僅適宜用于某些工況，至今還沒有那種流量傳感器能宣稱可包打天下，用于一切工況。有些廠商為利所驅(qū)，為其產(chǎn)品夸大其詞，到處濫用，已造成過嚴(yán)重后果，前車之覆，后車應(yīng)引以為鑒。用戶在選型時(shí)需理性，多方比較，切勿輕信一面之詞。
（轉(zhuǎn)載）
