自古以來，流量測量就是人類文明的標志之一。公元前1000年左右古埃及人已用堰法測量尼羅河的流量，用于預報年成；古羅馬人修渠引水，已采用孔板測量流量；我國古代的都江堰水利工程應用寶瓶口的水位觀測水量大小等。但是由于經濟和科技發展不快，流量測量的方法僅有有限的幾種，直至20世紀，由于過程工業、能源計量和城市公用事業對流量測量的需求急劇增長，才促使流量測量方法和儀表迅速發展。

　　1.1流量測量的意義

　　流量測量是研究物質量變的科學，質與量的互變規律是事物聯系與發展的基本規律，因此，其測量對象已不限于傳統意義上的管道流體，凡是需要掌握流體流動的地方都有流量測量的問題。工業生產過程是流量測量與儀表應用的一大領域，流量與溫度、壓力和物位一起統稱為過程控制中的四大參數，人們通過這些參數對生產過程進行監視與控制。對流體流量進行正確測量和調節是保證生產過程安全經濟運行、提高產品質量、降低物質消耗、提高經濟效益、實現科學管理的基礎。在整個過程檢測儀表中，流量儀表的產值約占1／5～1／4。在能源計量中，使用了大量的電磁流量計，例如石油工業，從石油開采、儲運、煉制直到貿易銷售，任何一個環節都離不開流量計。在天煞氣工業蓬勃發展的現在，天然氣的計量引起了人們的特別關注，因為在天然氣的采集、處理、儲存、運輸和分配過程中，需要數以百萬計的流量計，其中有些流量計涉及到的結算金額數字巨大，對測量準確度和可靠性要求特別高。除此之外，在煤氣、成品油、液化石油氣、蒸汽、壓縮空氣、氧氣、氮氣、水的計量中，也要使用大量的流量計，其中很大一部分用于貿易結算，計量準確度需滿足國家的有關標準，這對流量測量提出了很高的要求。能源計量用流量計往往跟企業的效益有直接的聯系，是進行貿易結算的依據，進行能源的科學管理、提高經濟效益的重要手段。在環境保護領域，流量測量儀表也扮演著重要角色。人們為了控制大氣污染，必須對污染大氣的煙氣以及其他溫室氣體排放量進行監測；廢液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人們必須對廢液和污水進行處理，對排放量進行控制。于是數以百萬計的煙氣排放點和污水排放口都成了流量測量對象。廢氣和污水流量的測量具有較高的難度。其中煙氣的難度在于臟污，含塵，有腐蝕性，流速范圍寬廣，流通截面不規則，直管段長度難以保證；而污水的難度在于介質臟污、壓頭低、口徑大、流通截面特殊和非滿管。在科學實驗領域，種類繁多的流量訐提供了大量的實驗數據。這一領域中使用的流量計特殊性更多，其中流體的高溫、高壓、高黏度以及變組分、脈動流和微小流量等都是經常要面對的測量對象。除了上述的應用領域之外，流量計在現代農業、水利建設、生物工程、管道輸送、航天。航空、軍事領域等也都有廣泛的應用。流量測量是一門迅速發展的技術，為了滿足各行各業、各種工況的各種流體的流量測量需要，儀表研究機構研究開發了各種原理的流量計，制造廠每年都有新型流量計供應市場。過去難以解決的流量測量問題，如今有的獲得了解決。尤其是近30年以來，微電子技術、計算機技術和通信技術進入流量測量儀表，使流量儀表出現一次飛躍，儀表的功能更加豐富，可靠性得到顯著提高，測量精確度獲得大幅度的提升，于是0.1級科氏力質量流量計、精確度優于±0.3%R的電磁流量計等相繼問世。據統計，目前市場上能買到的流量計種類已達百種以上，各種不同類型的流量計相互競爭，并以各自特有的優勢占據著一定的市場份額。直至今日，凡是被人們應用的類型，都是因為它們在某些方面有相對優勢，而在競爭中取勝的后起之秀也并非十全十美，不能期望用一種流量計覆蓋所有的應用領域。然而，盡管流量測量技術和儀表的類型已經很多，用戶卻仍有許多流量測量問題難以解決，這些問題也就成為今后研究新的測量方法、開發新型儀表的動力。流量測量是一門復雜、多樣的技術，這不僅由于測量精確度的要求越來越高，而且測量對象復雜多樣。如流體種類有氣體、液體、混相沆體，流體工況有從高溫到極低溫的溫度范圍，從高壓到低壓的壓力范圍，既有低黏度的液體，也有黏度非常高的液體，而流量范圍更是懸殊，微小流量只有每小時數毫升，而大流量可能每秒就達數萬立方米。而脈動流、多相流更增加了流量測量的復雜性。另一方面，這種復雜性和多樣性促進了人們對流量測量儀表的應用研究。

　　1.2流量測量儀表應用研究的意義

　　流量測量技術和儀表類型繁多，測量對象復雜多樣，決定了流量測量儀表在應用技術上的復雜性。它與傳統意義上度量衡計量器具的應用有很大差別，它不是簡單地將流量計安裝好，開表投運就一定能達到測量目的。有兩位專家對現場裝用著的千余臺流量儀表進行調查，發現約有60%所選擇的測量方法不是最合適或不正確，其余的40%中，約有一半雖然測量方法合適，卻存在現場布置和安裝的不合理現象，這些不合適、不正確和不合理，帶來了相應的測量誤差。因此流量測量是一種強烈依賴于使用條件的測量，在實驗室，流量計可以得到極高的精確度，但是在使用現場，一旦流體條件或環境條件有大的變化，不僅精確度無法保證，甚至無法進行正常測量。一臺流量計出廠校驗其誤差優于土0.5%，但是新的儀表安裝到現場開表后誤差可能增至土5%～±10%井不罕見。造成這種情況的原因多種多樣，如選型不合理，量程不合適，上下游直管段長度不足，安裝不正確，流體物性偏離設計狀態太大，工況條件超過允許值，脈動流影響，振動等環境條件太嚴酷等，還可以舉出很多。因此流量測量是一個系統問題，包括檢測裝置、顯示裝置、前后直管段、輔助設備。而應用技術的研究，還包括測量對象本身，僅僅流量計本體性能好并不能保證獲得要求的測量效果。流量測量儀表應用技術研究的目標是正確的使用，主要有下面幾個具體內容。

　　(1)提高開表率

　　在儀表設備管理中，開表率的定義是：（儀表總臺數一未正常使用的儀表臺數）／儀表總臺數。因此，提高開表率就是要減少無法投入正常使用的儀表。在設計院中，自控專業所設計的測量系統，開表率是反映設計人員工作質量和技術熟練程度的重要指標之一，經驗豐富和認真負責的設計人員，能使開表率達到95%以上，或通過整改達到95%以上。但是在市場經濟的條件下，工程公司往往對業主實行交鑰匙承包做法，要求做到的開表率就不是95%，而是100%，所設計的儀表系統如果不能正常投入使用，若為工程公司責任，那就得進行整改或更換儀表，這就意味著經濟損失。因此，儀表應用技術的研究具有現實的經濟意義。開表率是儀表應用技術水平和儀表本身品質的綜合表現。測量方法和儀表對測量對象、使用環境的匹配、協調、優化，以及在此之前的設計選型和安裝調試等環節都是影響開表率的重要因素。近些年來，我國的流量測量儀表應用技術水平獲得了長足的進步，流量測量儀表的開表率有了很大提高，這一方面是由于儀表人員整體技術水平有了明顯提高，責任意識有所增強，更重要的是儀表的品質比以前計劃經濟年代有了大幅度提高，進口儀表和引進國外先進技術組裝的儀表比重在上升，尤其是儀表普遍實現智能化后，測量范圍可調比大大擴展，以前由于測量范圍選擇不合適而無法投入正常使用的儀表，通過變更量程一般都能投入使用。

　　(2)保證測量精確度

　　流量測量精確度指的是流量測量系統所獲得的精確度，它同流量計本身的精確度是有區別的。僅僅流量計本身性能好，精確度高，并不一定能獲得較高的測量精確度。要保證流量測量系統的精確度，除了合理的選型，正確安裝與調試，及時的維護和保養之外，應用智毹化技術對測量部分可能引入的誤差進行恰到好處的補償和校正也是一項有效的方法。例如對液體的溫度膨脹系數進行補償，對氣體的溫度、壓力和壓縮系數進行補償，對差壓式流量計的雷諾數影響和流束膨脹系數進行補償，對各種流量計流量系數的非線性進行補償，對容積式流量計、渦街流量計的溫度影響進行補償，對超聲流量計的速度分布進行補償等。這種補償和校正是用系統的方法將檢測部分所固有的、依靠其本身無法得到克服的誤差進行處理，使之消除或得到基本消除。實踐表明，這一方法簡單有效，很有發展前途。這一方法將在本書第8章作詳細介紹。在保證測量精確度諸多的方法中，在線實流校準占有重要地位。以前大多采用離線方法校準流量計，使用該方法檢定的流量計經誤差修正后雖然精確度較高，但因其檢定時管路的參比條件與實際使用時不同，檢定時流體性質與實際使用的流體有差異，檢定時的環境條件與儀表使用場所的實際環境不相同，從而造成附加的使用誤差，降低了測量精確度。在線實流校準法是解決這一問題的有效方法。例如，油品計量站在建設階段就預留標準體積管連接口，接入標準體積管后，通過閥門切換可以實現對計量站中各臺流量計實現在線實流校準。現在，在天然氣的分配站乜要求采用在線實流校準的方法。

　　(3)提高流量測量系統的可靠性

　　用于安全聯鎖報警的流量儀表如果不可靠，應該聯鎖動作時不動作，容易釀成事故，不該動作時亂動作，容易導致不應有的停車，造成損失。工業爐窯中的燃料流量計如果不可靠，造成流路堵塞，容易導致爐子熄火，釀成事故。用于過程控制的流量儀表如果不可靠，容易為調節系統發出錯誤信息，導致調節系統失調，破壞生產過程的穩定，影響產品的質量、產量和物耗，造成損失。用于財務結算計量的流量計如果不可靠，容易引起計量失準，引發計量糾紛和為企業帶來損失。可以看出，流量儀表的可靠性是極為重要的。提高流量測量可靠性的途徑主要是提高儀表本身的可靠性，選用可靠性高的儀表和進行可靠性設計。近年來，流量測量儀表的可靠性獲得了顯著的提高，主要表現在以下幾方面。

　　①儀表本身的可靠性有了顯著提高。

　　②通過改進儀表的結構設計，使系統可靠性獲得提高。例如采用不斷流插入式結構，可在不影響工藝操作的情況下更換流量計。超聲流量傳感器的夾裝式結構，電磁流量傳感器電極的帶壓更換結構，渦街流量傳感器采用管外安裝超聲探頭的結構等，都能在儀表損壞后的修理過程中大大縮短修復時間。

　　③引入冗余技術。如采用雙傳感器，并對傳感器的正常與否進行自動判斷，將發生故障的那路信號予以剔除。

　　④引入自診斷技術，并通過現場總線將診斷結果送到操作站或專用的設備管理系統(AMS)予以顯示報警，以及時發現故障，及早采取措施。

　　(4)節省費用

　　這里所說的費用除了儀表購置費之外，還應計入附件購置費、安裝調試費、運行費、備品備件費、維護和定期校準（檢定）費，而儀表的平均壽命攤入的折舊費也是不可忽視的。有些類型的流量計雖然購置費較低，但必須增設上下游切斷閥和旁通閥等輔助設備，有時輔助設備的費用大大超過流量計本身的購置費。在儀表選型中應避免片面追求高性能，高精確度，因為這樣做不僅增加了購置費，而且往往備品備件費也相應增加。設計選型是在滿足使用要求的前提下，儀表的可靠性最高，維修方便，費用最省的那個方案。

　　(5)安全性

　　有些被測流體屬易燃易爆介質，有些儀表安裝場所屬易燃易爆場所，儀表的選型、系統設計和安裝都應符合院爆規程。除了上述目標之外，還應滿足使用的其他要求，如壓損要求、衛生要求、防護要求等，還應注意維修方便，有的還應考慮便于實施強制檢定。

　　流量計的選擇要在初期投資和長期可靠運行之間綜合考慮，例如購買費用、安裝費用、操作費用、維護費用、校驗費用、流量計壽命、備件及消費品、可靠性方面等各種因素都要在有效滿足工業生產可靠運行的前提下，進行*的經濟選型。

　　電磁流量計目前常用的德國E＋H、科隆、日本橫河等公司產品均價格不菲，以DN200mm管徑為例，價格一般在2萬元左右，但隨著被測管徑的增大和抗腐蝕性的要求，價格也會相應增加。而像國內比較知名的廈門宏控、重慶川儀等生產的電磁流量計產品，精度上也有了很大的提高，并且價格方面也有很大的優勢。

　　超聲波流量計目前常用的進口品牌有美國麗聲POLYSONLCSDCT7088系列、迪納聲DYNASONISERIES901系列、日本橫河、英國MICRONES，固定式價格一般在3～5萬元之間。在國內，像廣州怡文、等所生產的產品在工程應用上也很廣泛，與國外的產品在成本方面有很大的競爭優勢。

　　V錐流量計中的V錐由于用料多、加工工藝復雜、標定費用高、基本上依賴國外技術，使得其售價較高，在國內使用還不廣泛，因成本關系還不能取代其它流量計。

　　3結論

　　由于污水具有流量變化大、含有雜質、具有一定的導電能力和腐蝕性的特點，對可靠、精確測量造成了很大的困難。通過對以上幾種流量計的分析、比較，在污水流量測量過程中，HKE系列的電磁流量計的綜合性能較好。要想使污水流量的測量和控制達到精度和可靠的要求，必須深入了解、分析各流量計的性能和特點以及被測污水水質條件，才能選擇合適型號的流量計。