三、流量試驗室
1、目的 影響流量儀表技術(shù)特性的因素很多，目前還無法通過理論推導(dǎo)，必需用試驗的手段確定影響的大小。它是研發(fā)、生產(chǎn)流量儀表，保證其質(zhì)量必不可少的設(shè)備。歷來受到國內(nèi)外業(yè)界的重視。在2010年臺北召開的第15屆流量測量國際會議上，在108篇發(fā)表論文中有關(guān)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置為28篇（占23%）；同年在上海召開的全國流量測量學(xué)術(shù)交流會上，總計76篇論文中，有關(guān)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置為19篇（占26%）。
2、種類
（1）介質(zhì)
○1水流量裝置 歷史較為悠久，設(shè)計、工藝較為完善，根據(jù)基準(zhǔn)值的確定又可分為稱重法及容積法二種。前者的準(zhǔn)確度優(yōu)于后者可達10-4國際標(biāo)準(zhǔn)有 ISO4185-1980（稱重法）；ISO8316-1987，我國有jjG164-86；jjG217-89等
○2空氣流量裝置 由于受溫度、壓力影響較大，流動特性更為復(fù)雜，準(zhǔn)確度次于水流量裝置；目前已用的有：mt（質(zhì)量-時間）法；PVTt（壓力-容積-溫度-時間）法；活塞法；標(biāo)準(zhǔn)體積管；鐘罩法；速度面積法；示蹤法；標(biāo)準(zhǔn)表比對法等，以mt 法最為準(zhǔn)確可達10-3。
國際標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)示蹤法為：ISO4055-1(1977); ISO4053-4(1978). 我國有jjG165-89(鐘罩)；jjG586-89（皂膜）；jjG619-89(PVTt)。
○3油流量裝置 油是一種粘性較大的介質(zhì)。石油作為一種用量大而又日益昂貴的能源，在貿(mào)易核算中，油品流量計計量的準(zhǔn)確度日益受到重視。為消除粘性的影響常以油品做為實際介質(zhì)來校驗流量儀表，這種校驗裝置常有標(biāo)準(zhǔn)體積管，以及上述的容積法、稱重法。從安全角度出發(fā)，還是應(yīng)當(dāng)首選標(biāo)準(zhǔn)體積管，我國已有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) jjG-209-44及生產(chǎn)廠家。
○4氣體流量裝置 為校驗氣體介質(zhì)物性對流量準(zhǔn)確度的影響。特別是天然氣也是一種用量大。較昂貴的氣體能源。我國目前已日益重視直接用天然氣做介質(zhì)來校驗流量儀表。實驗室往往建立在輸氣站的附近，就地建設(shè)備旁路取氣，校驗后再送回管線。流量基準(zhǔn)多采用標(biāo)準(zhǔn)表（音速噴嘴；渦輪流量計等）。除天然氣外，也有采用蒸汽、惰性氣體（氦、氨、氖）、二氧化碳等氣體作為實驗室的介質(zhì)。
○5二相流流量裝置 隨著科學(xué)技術(shù)的進步與要求，二相流的準(zhǔn)確計量日益迫切有待解決，如氣液、氣固、液固等，由于這類儀表在我國還處于研制階段，其裝置多建在高校及研究機構(gòu)，已逐步進入實用生產(chǎn)階段。
(2)、流場
○1、風(fēng)洞（直勻流）*19
風(fēng)洞是研究、測定物體與大氣產(chǎn)生相對運動時物體受力狀況的設(shè)備。 在其試驗段截面上應(yīng)是流速大小一致、方向相同的直勻流。它雖是研究航空、航天的高科技試驗設(shè)備，但并不可能成為理想的流量校驗裝置。因為工業(yè)現(xiàn)場無法產(chǎn)生直均流，流場不一致校驗就沒有什么意義。
廠家可以用它校驗流速計，但切記流速計并非流量計，不要混為一談。
○2、標(biāo)準(zhǔn)流量試驗室（充分發(fā)展紊流）
這些流量試驗室都在較長的直管段長度，具有充分發(fā)展紊流流場。各種流量儀表的規(guī)范也要求在現(xiàn)場安裝時，必需具有較長的直管徑長度（大于30D）。這樣，試驗室校驗的流量系數(shù)才能無誤地傳遞到現(xiàn)場的流量儀表，不致產(chǎn)生較大誤差。有人曾將均速管在風(fēng)洞中標(biāo)定后，又在充分發(fā)展紊流中進行標(biāo)定，由于流場的不同，流量系數(shù)的誤差可高達10％。
○3、阻力件影響試驗室（非充分發(fā)展紊流）
近十年來，現(xiàn)場管徑日益增大，直管段長度無法保證，而資源日益匱乏，有要求準(zhǔn)確計量。國內(nèi)外廠家紛紛推出了各種流量計，都宣稱在直管段很短（０～３Ｄ）的情況下，具有高達士０。５％的準(zhǔn)確度。如：多通道超聲流量計、縮管渦街流量計、新型節(jié)流裝置（內(nèi)錐、多孔孔板----）。相關(guān)科技人員實測，數(shù)據(jù)表明，廠家都夸大其詞，如插入式流量計生產(chǎn)廠家可宣稱無需直管段而具有1%的準(zhǔn)確度，真是令人匪夷所思！
所以，許多專家呼吁*20：為對用戶負責(zé)，確立流量儀表作為計量器具執(zhí)法可信度，迫切需要建立阻力件影響試驗室（非充分發(fā)展紊流），科學(xué)、公正地解決阻力件對準(zhǔn)確度的影響。
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四、標(biāo)準(zhǔn)與檢定規(guī)程*21
1、地位與必要性 流量儀表作為貿(mào)易結(jié)算計量器具，具有執(zhí)法功能；而用于工控系統(tǒng)的檢測儀表是信息的源頭，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量，工況正常運行的重要組成部件。要保證流量儀表的質(zhì)量，必需制定標(biāo)準(zhǔn)，按其加工、安裝，及所界定的范圍使用。要評估流量儀表的技術(shù)性能，則必需按檢定規(guī)程在有一定資質(zhì)的試驗室進行測試。用測試數(shù)據(jù)來說明它的技術(shù)性能。只有這樣，儀表性能才能保證公正、客觀，具有說服力。
2、 標(biāo)準(zhǔn)的分類
按性質(zhì)劃分有三種：
○1基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) 確定流量測量及儀表的名詞術(shù)語，型號命名，規(guī)范基本參數(shù)的定義。
○2產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定流量儀表的產(chǎn)品分類、技術(shù)要求、試驗方法、安裝要求----等。
○3方法標(biāo)準(zhǔn) 制定流量儀表的性能如何評定、試驗、檢驗、計算---等方法。
以上標(biāo)準(zhǔn)我國按級別又有：國家、行業(yè)、地方、企業(yè)四種。
按制定機構(gòu)劃分有五種：
○1國際標(biāo)準(zhǔn) 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）;國際電工委員會(IEC),由他們確認其他國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的標(biāo)準(zhǔn)。
○2區(qū)域性組織、發(fā)達國家或權(quán)威性的學(xué)會/協(xié)會制定的標(biāo)準(zhǔn)：如：歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會（CEN）；美國標(biāo)準(zhǔn)（ANSI）；英國標(biāo)準(zhǔn)(BS);德國標(biāo)準(zhǔn)(DIN)----美國儀表學(xué)會（ISA）、美國機械工程師協(xié)會(ASME)、美國 石油學(xué)會(API)、煤氣協(xié)會（AGA）----等
○3中國國家標(biāo)準(zhǔn) 由中國國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局所頒發(fā)的適用于全國標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）。
○4行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn) 我國國家標(biāo)準(zhǔn)尚未制定，由行業(yè)、地方制定的標(biāo)準(zhǔn)。
○5企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)等的需要制定的標(biāo)準(zhǔn)，僅適用于本企業(yè)。確有負責(zé)任的企業(yè)為確保產(chǎn)品質(zhì)量，所制定的標(biāo)準(zhǔn)比行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn)還嚴格。
3、檢定規(guī)程 由我國國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局所頒發(fā)的適用于全國的計量檢定規(guī)程(JJG),用于評定儀表、裝置。所頒發(fā)施行的規(guī)程較齊全。這些規(guī)程的編制者，可能缺乏生產(chǎn)、應(yīng)用的經(jīng)驗，有的標(biāo)準(zhǔn)難以實施。如： (JJG835-93，速度—面積法流量裝置檢定規(guī)程)，主要參考了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO3966、ISO7145，要求具備30~50D的直管段長度，而速度—面積法主要適用于大管徑、大截面，很難提供這樣長的直管段。實際上國外在這種情況下，應(yīng)用的是ISO7194*22。制定規(guī)程是為了實施，脫離實際難以實施，就失去了制定的意義。
五、如何選用流量儀表*23
影響流量儀表的因素較多，原理有10余種，類型不少于200多個。有人對美國現(xiàn)場千余臺流量儀表進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其中60%所選擇的方法不太合適，即使方法合適，又有約一半以上在安裝和布局上有問題，正確選擇并非易事。歸納起來選擇流量儀表需取決于以下六個因素:
1、 儀表技術(shù)參數(shù)。 2、流體特性 3、流動狀態(tài) 4、安裝條件
5、環(huán)境狀況 6、經(jīng)濟型（因篇幅有限從略，見附件）
六、感言
1、理性選型、誠信宣傳 科學(xué)技術(shù)的突飛猛進的發(fā)展不斷給流量儀表提出了新的要求，流量廠家也為此不斷推出各種新原理、新結(jié)構(gòu)的儀表。但至今仍很難找到一種流量儀表那么十全十美可以滿足一切要求。任何一種流量儀表都只可能在某個領(lǐng)域中充分發(fā)揮其優(yōu)勢，而在其他領(lǐng)域則未必勝任。因此用戶在選型時應(yīng)理性，切勿輕信某一廠商言過其實的宣傳；廠商的宣傳也應(yīng)以誠信為本，不要過度炒作，以謀取暴利。
2、用標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)評估儀表 質(zhì)量優(yōu)秀的流量儀表，必有標(biāo)準(zhǔn)可遵循。標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)大量試驗數(shù)據(jù)，實用經(jīng)驗歸納總結(jié)的寶貴財富，不是一朝一夕可炒作出來的。有章可循則產(chǎn)品質(zhì)量才有保證；但標(biāo)準(zhǔn)的制定需要假以時日，不能因此阻礙儀表的創(chuàng)新，一個新型儀表，在沒有標(biāo)準(zhǔn)可遵循的情況下，評估的標(biāo)準(zhǔn)就是在一定資質(zhì)試驗室的測試數(shù)據(jù)，這比口若懸河的炒作要可信的多。這里要強調(diào)的是，在這樣的試驗室工作的人員（特別是負責(zé)人）必須廉潔，不得接受企業(yè)的財物和“顧問費”。否則，你出具的數(shù)據(jù)還能保證公正、可信嗎？十分遺憾的是在我國確有其事。
3、專利產(chǎn)品未必優(yōu)秀 在我國大力倡導(dǎo)科技創(chuàng)新的背景下，專利的審批門檻日益降低，每年專利數(shù)量突飛猛進，質(zhì)量卻徒有虛名。專利只不過說明它不是仿制，而未必一定優(yōu)秀，不少廠商拉起專利大旗，無非是抬高身價以獲暴利而已。用戶千萬不要為專利產(chǎn)品所迷惑，應(yīng)深究其優(yōu)在何處，是否適宜用于你的現(xiàn)場。
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參考文件
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2、“中國工控網(wǎng)“2010年流量儀表市場研究報告。
3、第15屆流量測量國際會議論文集 2010 臺北
4、全國流量測量學(xué)術(shù)交流會論文集 2010 上海
5、蔡武昌、孫淮清 等 “流量測量方法和儀表的選用“?；瘜W(xué)工業(yè)出版社 2004 北京
6、蔡武昌、應(yīng)啟嘠 “新型流量檢測儀表“ 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 北京
7、毛新業(yè) “大管道流量測量儀表“ 世界儀表與自動化 2006年10月
8、ISO7145 “在圓形封閉管道橫截面上測一點流速確定流量的方法” 1982
9、毛新業(yè) 《探詢插入式流量計的精確度》世界儀表與自動化 2002年10期
10、毛新業(yè) “節(jié)能儀表—均速管流量計” 流程自動化 2005年11期
11、毛新業(yè) “什么是影響均速管流量計精確度的主要因素” 世界儀表與自動化2004年7月 。
12、毛新業(yè) “提高火電風(fēng)量測量準(zhǔn)確度、促進節(jié)能減排” 火電自動化 2010年1期
13、毛新業(yè) “環(huán)形通道節(jié)流裝置的應(yīng)用與發(fā)展” 世界儀表與自動化 2006年1期
14、孫延祚 “從節(jié)能降耗要求看推廣VNZ流量計的必要性” 工業(yè)計量 2005（3）
15、Emerson “Technical Note 1595_Z_01_AA” July 2004。
16、毛新業(yè) “流量儀表的準(zhǔn)確度與安裝直管段” 工業(yè)計量 2009年5期
17、孫淮清 “試論流量儀表標(biāo)準(zhǔn)檢測件與非標(biāo)準(zhǔn)檢測件的區(qū)分” 工業(yè)計量 2009年6期。
18、Casey Hodges “New differential producing meter—Ideas, implementation,and issues”15th (FLOMEKO 2010) 臺北
19、毛新業(yè) “流場――流量系數(shù)的傳遞平臺” 工業(yè)計量 2007年 3、4月
20、蔡武昌 “建立阻力件影響專業(yè)流量試驗室芻議” 2010年全國流量測量學(xué)術(shù)交流會論文集 P359~361
21、法規(guī)匯編 “流量計與流量裝置” 中國計量出版社 2010.6
22、ISO7194 圓管中處于漩渦、非對稱流動下的速度—面積流量測量方法。
23、毛新業(yè) “如何選用流量儀表” 傳感器 2010年8月 P12~13
影響流量儀表的因素較多，原理有10余種，類型不少于200多個。有人對美國現(xiàn)場千余臺流量儀表進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其中60%所選擇的方法不太合適，即使方法合適，又有約一半以上在安裝和布局上有問題，正確選擇并非易事。歸納起來選擇流量儀表取決于以下六個因素：
1、儀表技術(shù)參數(shù)
選擇的依據(jù)首先是工藝對流量儀表的技術(shù)要求，如：
1）總量、流量
總量（單位為m3或kg），多用于貿(mào)易核算，準(zhǔn)確度是首位。
流量（瞬時量單位為m3/h，kg/h），多用于流程工業(yè)是控制系統(tǒng)的信息源頭，重復(fù)性常是首位。
2）連續(xù)，開關(guān)
一般儀表的輸出為連續(xù)量，而開關(guān)量可用于簡單的二位式控制，或設(shè)備保護，要求可靠性良好。
3）準(zhǔn)確度
準(zhǔn)確度不僅取決儀表本身，還取決于校驗系統(tǒng)，是外加特性。要說明在什么流量范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度，如用于控制系統(tǒng)還應(yīng)考慮與整個系統(tǒng)準(zhǔn)確度相匹配。
注意：廠家注明的誤差是%Fs（上限）；還是%R（測值）。
4）重復(fù)性
重復(fù)性是指環(huán)境條件介質(zhì)參數(shù)不變時，對某一流量值多次測量的一致性，是儀表本身的特征。
不少廠家把重復(fù)性誤導(dǎo)為準(zhǔn)確度，準(zhǔn)確度應(yīng)由重復(fù)性與標(biāo)定裝置的流量不確定度兩部分組成。
5）量程比，在一定準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，最大與最小流量之比。
差壓式流量儀表，從儀表本身可以有較大量程比，因受二次表制約，一般只有3:1。
6）壓力損失
流量儀表（除電磁、超聲）都有檢測件（如孔板、渦輪……），以及強制改變流向（如彎頭、科氏）都將產(chǎn)生不可恢復(fù)壓力損失，它將額外增加了輸送的動力，才能維持正常運行，有些儀表永久壓縮很可觀，在歷行節(jié)能的今天應(yīng)引起重視。
7）輸出信號
一般為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號（0-10V，4~20mA等）已不能適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展要求。
通訊要求數(shù)字信號，Rosemount推出了HART協(xié)議，RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，RS232限于2Km以內(nèi)，RS485可達10km。
8）響應(yīng)時間
輸出信號隨流量參數(shù)變化反應(yīng)的時間，對控制系統(tǒng)來說短越好；對脈動流則希望有較慢的輸出響應(yīng)。
9）綜合性能
儀表的性能指標(biāo)是相互制約的，如樣本中壓力上限為2mpa；溫度為250℃，口徑為1m；則當(dāng)口徑為1m時，壓力可能只能為，溫度只能是200℃，不可能同為極限值。
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2、流體特性
1）流體類型：液體、氣體，還是蒸汽，有些儀表如電磁不能測電導(dǎo)率太低的流體；插入熱式則不能測液體。
2）溫度、壓力、密度，是選擇儀表提供的重要參數(shù)，特別是在工況下的參數(shù)，對于氣體流量還應(yīng)了解其體積流量是工作狀態(tài)、還是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。
3）粘性：液體粘性相差較大會影響選型，如粘性大的液體宜用容積式流量計，而不宜選用渦輪、浮子、渦街等流量計。
4）腐蝕、結(jié)垢、臟污：這類流體，不宜選用有轉(zhuǎn)動件及有檢測件的儀表。即使對于超聲、電磁這種流量計，也會因腐蝕管道帶來誤差。如口徑50mm，結(jié)垢0.5~1mm，將帶來0.5~1%的誤差。
5）特殊參數(shù)：某些流體參數(shù)會影響儀表的工作，如壓縮性系數(shù)影響差壓式；比熱及熱傳導(dǎo)系數(shù)影響熱式；電導(dǎo)率影響電磁；聲速影響超聲。
6）單、多相
相是指在一個系統(tǒng)中具有相同的物理、化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)，不同的相有較明顯的界面，通常工業(yè)中大多為單相，隨著工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了多相流（氣固、氣液、液固或氣固液）等的流量測量問題。
3、流動的狀態(tài)
與許多物理參數(shù)（如壓力、溫度、物位、成分）不同的是流量必須以流體流動為前提，沒有流動就不存在流量。
1）滿管、非滿管。一般流體均應(yīng)充滿管道，但當(dāng)液體流量較小，管道又處于水平時，則可能出現(xiàn)非滿管流動，大多數(shù)流量儀表都無法解決，目前電磁已有非滿管流量計型號。
2）層流、紊流。反映流體在管道中流動的狀態(tài)，影響流量系數(shù)的大小，當(dāng)Re＜2320時為層流，僅有很少情況如流體粘性大，管道小，流速低才會出現(xiàn)層流，工業(yè)中多為紊流。
3）封閉、明渠。流程工業(yè)中多為封閉管道。
4）充分發(fā)展紊流。流量儀表多為速度型，即管內(nèi)流速分布影響流量系數(shù)，所以要求流量儀表應(yīng)安裝在一種特定的充分發(fā)展紊流中。只要儀表前具有30倍管徑長度即可取得。
5）脈動流，流體中任一參數(shù)（流速、溫度、壓力、密度）隨時間變化的流動，易產(chǎn)生誤差，應(yīng)附加設(shè)備去掉脈動流準(zhǔn)確進行測量。
4、安裝
流量儀表常由于安裝不當(dāng)無法正常工作，如方向裝反、流速分布不理想，引壓管中出現(xiàn)二相，環(huán)境惡劣，缺少必要的附件……
1）管道的布局。有些儀表如浮子式只能安裝在垂直管道上；而有些為避免流體的重力只能裝在水平管道上；而流體中含有固體顆粒又不宜安裝在水平管道上。
2）流向。流量儀表中絕大多數(shù)不能反向安裝。
3）直管段長度。除浮子、容積、科氏外，都要求儀表前后有較長的直管段，以節(jié)流裝置及測點速的插入式儀表要求最高（達30~50D）。
4）管徑。不少流量儀表管徑范圍較窄，限制了選用，可采用變徑管彌補，但要注意變徑后仍應(yīng)處于儀表的正常工作范圍，應(yīng)避免流速過小，輸出太弱；流速過高、強度受損的情況。
5）維護空間。應(yīng)具有必要的裝卸、維護空間。
6）配件。針對某一儀表，應(yīng)考慮安裝必要的配件，如流動調(diào)整器、過濾器、氣體分離器、阻尼器……等等。
5、環(huán)境
流量儀表應(yīng)避免安裝在以下環(huán)境。
1）高溫。流量儀表的檢測部分無法避開，則應(yīng)使變送器部分遠離高溫區(qū)。
2）振動。在壓縮機、定排量泵、振蕩伐門后，不能安裝渦街、漩進、科氏等流量計。
3）粉塵。儀表的變送器應(yīng)遠離或加防護罩。
4）腐蝕。潮濕，如無法避閉應(yīng)選用耐蝕材料做儀表殼體。
5）防爆易燃。應(yīng)增加儀表的防爆安全事故，采用氣密性外殼及降低電源電壓。
6）電磁干擾：儀表在強電磁干擾附近應(yīng)加裝防護罩，以屏蔽電磁干擾。
處于惡劣工作環(huán)境，流量儀表的檢測儀表難以回避，而二次表（變送器）則不然，此時不宜用一體化儀表。
6、經(jīng)濟性
1）初始購置費。開始與廠商接觸時，應(yīng)注意：①理性對待廠商所宣傳的技術(shù)指標(biāo)；②根據(jù)需求選用，不要盲目追求高指標(biāo)。③要注意儀表的制造材料。
2）安裝。管徑大特別要注意安裝中的附加問題，如是否為便于維修加裝旁路管道；必要的配件，如過濾器、流動調(diào)整器……
3）維修、配件。有些儀表的檢測件，轉(zhuǎn)動件易于磨損，腐蝕（如渦輪、容積、孔板）維修量不小。
4）校驗。有些儀表工作一段時間后，因腐蝕、磨損，準(zhǔn)確度會下降，如用于貿(mào)易核算，應(yīng)定期校驗。
5）運行費。流量儀表一般均有永久壓損，因此會帶來額外的運行費，特別是管徑較大時，其年運行費可能數(shù)倍于購置費。
6）誤差的損失。如用于貿(mào)易核算，特別是較貴重的能源、化工原料，應(yīng)選用精確度高的儀表，否則因誤差造成的經(jīng)濟損失，將數(shù)倍于購置費。
7、小結(jié)
流量儀表的選擇，可根據(jù)以上六類影響因素，選擇大致可按以下程序：
滿足同一工藝要求的流量儀表可能不止一種，可以同時做幾套方案進行比較。
