導讀：紀綱，工程師，在上海同欣自動化儀表有限公司（上海寶科自動化儀表研究所）工作。研究方向為儀表產品開發和流量測量儀表應用開發。是一位集流量測量方案制定、設計與現場問題解決的綜合型專家。公開發表論文40余篇，著有《數字顯示調節儀表原理及維修》（合著）、《流量測量方法和儀表的選用》（合著）、《儀表常用數據手冊》（合著）、《流量測量儀表應用技巧》、《流量測量系統遠程診斷集錦》（合著）。
（紀綱）
流量測量雖然在兩千年以前已經有應用實例，但是直到經濟工業化和貿易事業的蓬勃發展，這門技術才獲得了飛躍式的發展。它在國民經濟的多個領域和人們生活中扮演著非常重要的角色。
我們國家現在正處在轉變國民經濟增長方式的重要時期。國民經濟要實現可持續發展，就必須構建資源節約型、環境友好型社會，廣泛開展節能活動，能源計量是流量儀表應用的主要領域，它是能源審計、能源統計、能源利用狀況分析的基礎。能源分為一次能源（原油、天然氣、煤層氣、石油氣等）、二次能源（城市煤氣、成品油、液化石油氣、蒸汽等）及載能工質（壓縮空氣、氧、氮、氫、水等），能源計量中使用的流量測量儀表數量極其龐大，沒有這些測量儀表也就談不上能源計量，更談不上能源管理和節能降耗。
過程檢測控制是流量測量儀表應用的另一個比較大的領域。流量測量與溫度、壓力、液位測量一起構成生產過程四大參數，被廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、建材、輕紡等各個行業，是節約能源、改進產品質量、提高經濟效益和管理水平的重要工具。沒有流量測量也就沒有過程自動化，更談不上現代化管理。
在環境保護工作中，也使用了大量的流量測量儀表。廢氣、廢液、廢水的排放嚴重污染大氣和水資源，嚴重威脅人類生存環境，不僅造成巨大的經濟損失而且釀成嚴重的社會問題，引起全社會的關注。環保機構對廢物排放點進行實時監測并根據實際排放量的增減實行賞罰，需配置大量的流量測量儀表。
在公用事業中，供水、供氣、供熱單位將用戶生產生活必需的流體、能量一刻不停地供出去，需對這些流體、能量進行計量，并根據計量結果收費，需配置大量的流量測量儀表，這些儀表的準確度對企業的經營管理至關重要，用于貿易結算的流量測量儀表，有時只要一套（主要用戶）存在嚴重問題，就會引起一個企業在盈利和虧損之間的轉換。
流量測量儀表在人們生活中的應用更是普遍，每個家庭都有水表、燃氣表、北方地區許多家庭都用熱能表，所以說人們生活離不開流量測量儀表。
除此之外，流量測量儀表在交通運輸、科學實驗等領域也都起著重要作用。
流量測量之困擾
流量測量是溫度、壓力、流量、液位四大參數測量中難度高、有待解決的問題多的一個。現在投向市場的流量測量儀表據稱超過一百種，而且每年都還有新型的流量計問世，但是仍有一些測量任務解決不了。
被測介質種類繁多，物理化學性質極其復雜，其中液體的凝固、結晶、氣化、結垢、磨蝕、堵塞、高粘度、氣體的冷凝、組份隨時間而變化，腐蝕性介質對儀表的化學腐蝕，介質與電磁流量計電極的化學反應等，一直困擾著儀表工作者。
介質臟污、沉積，將檢測件污染，使流量測量結果產生漂移，甚至完全無法工作。
被測介質的狀態變化范圍寬廣，其中高壓、高溫、低靜壓、極低溫，為流量測量帶來極大的困難。
多相流測量對象，例如氣液、液固、氣固及氣液固多相流，流量測量難度極高，其中只有一小部分得到解決。
大流量和微小流量測量。
現場環境條件惡劣，使流量儀表難以適應。
流動脈動對大多數原理的流量測量儀表產生影響，使之誤差增大，這些脈動有些很容易被預測和感知，而另一些卻很難被察覺。
流量儀表之進步
早在上世紀三十年代，我國已有私營小型流量儀表廠建立，早是從流量儀表修配開始，后來發展到制造旋翼式水表、差壓流量計等，其余流量儀表全靠進口。
新中國成立以后，前蘇聯援建的項目中，使用了很多蘇聯的流量計，上海一些儀表制造廠開始仿制這些產品，形成了一定的生產能力，主要產品有橢圓齒輪流量計、差壓流量計等。從五十年代末到六十年代，在一機部的組織下，依靠自己的力量相繼研發了玻璃轉子流量計（浮子式流量計）、電磁流量計、渦輪流量計、腰輪流量計等。七十年代到八十年代，北京化工研究院、重慶工業自動化儀表研究所、上海自動化儀表九廠等先后研發了熱式質量流量計、渦街流量計、旋進旋渦流量計、超聲流量計、旋轉活塞流量計、刮板流量計、遠傳轉子流量計等流量儀表。九十年代以后，民營企業加入了流量儀表制造的隊伍，而且開發新產品的熱情特別高漲，多家單位推出了科里奧利質量流量計、雙轉子流量計、液體多聲道超聲流量計、帶溫度壓力補償的一體化流量計等。
民企、中外合資企業和外企唱主角。
我們國家改革開放之后，社會生產力得到大解放，人們的思想得到了大解放，民營企業得到了大發展。在所有制方面，國家對儀表類產品實行開放政策，國內流量儀表生產企業從原來的國企和集體所有制企業向民企轉化，因此民企數量迅速增加。另外，受中國經濟持續高速發展和龐大的市場吸引，國外流量儀表制造企業紛紛在中國大陸成立獨資企業，形成現在的民企、中外合資企業和外商獨資企業唱主角的局面。其中，民企大多生產中低端產品，而外企生產技術含量高、附加值高的產品。有專家估計，中國大陸現有流量儀表生產企業約有600余家。
新型流量計高歌猛進，傳統流量計穩中有進。
封閉管道通用流量測量儀表一般分為九大類，其中差壓式、容積式、浮子式、渦輪式稱為傳統流量計，投入工業應用已半個多世紀。其余為新技術流量計。
近年來，新技術流量計發展迅猛，度提高，功能增強，適用范圍進一步擴大，市場占有率也逐年擴大。其中科氏力質量流量計用來測氣體時，原來只能測量工況條件下密度大于一定限值的氣體，經過多年研究，現在消除了這一限值，只要質量流量在可測范圍之內，連氫氣都能測量。
與此同時，傳統流量計也并非無所作為，例如已經有一百多年歷史的標準差壓流量計，從1991年發布ISO5167：1991（E）以來經過進一步的研究，已發布ISO5167：2003（E），使流量系數不確定度只要雷諾數≥4000就能達到0.5%，而且可膨脹性系數模型度也進一步提高。而差壓裝置與多變量變送器結合更使差壓式流量計技術水平產生一次飛躍。
功夫不負有心人，傳統流量計的發展使其守住了陣地，市場占有率雖有所下滑，但每年銷量并無明顯變化。
軟技術向流量測量儀表全面滲透。
半個世紀前的流量計全部是靠硬件解決問題，純機械式或機電式，因為計算機技術還未進入流量儀表。
微電子技術、傳感器技術、計算機技術、通訊技術的發展大大推動了流量測量儀表的發展。上世紀五十年代的差壓計是純機械式的，度等級只能做到1.5級，校驗這些差壓計的標準只有0.5級。軟件技術進入流量計后，與其他先進技術相結合，將差壓變送器度等級提高到0.065級和0.04級。
再例如渦街流量計，耐振能力是其必須應對的一個大問題，在引入軟件處理方法之前，耐振指標連一倍加速度都很困難，引入軟件處理技術后，兩倍加速度也不在話下。
產品品種進一步向深度和廣度發展。
封閉管道通用流量測量儀表的研發，一般都是從中等口徑規格開始，然后向大口徑延伸和向小口徑延伸，以滿足各類測量對象的需要。因此，配齊大流量大口徑和小流量小口徑流量計是向廣度發展的一個標志。
現在新型流量儀表都有了小流量小口徑儀表，例如科里奧利質量流量計口徑小到0.25～1mm（美國MicroMotion），滿度流量可小達3.33g/min；超聲流量計的口徑小于20mm以前感到很困難，因為聲程太短，現在小口徑可做到1mm，流量范圍5～100ml/min。
流量儀表之現狀
發展處于初級階段，競爭激烈。
我國流量儀表行業從所有制性質來看是國企、民企、中外合資企業和外商獨資企業共存的局面。本土企業現在幾乎能生產發達國家企業所能生產的全部產品，其中民企主要生產中、低端產品，而市場基本上被國外品牌占據。
在全部的600余家企業中，民企占絕大多數，而大多數民企技術力量相對薄弱，研發投入不多，產品低水平重復，具有發展初級階段的特征。上海計量測試技術研究院能源所所長張進明認為，這種局面處于新興市場的不穩定狀態，需要經過市場的幾輪淘汰，企業才能確定在流量儀表生產行業中的地位和在市場的份額。
引進先進技術，更要自主創新。
在競爭激烈的國內流量儀表市場中，有一部分素質較好、經濟技術實力雄厚、產品研發能力較強的企業，根據市場需要，腳踏實地不懈努力，開發出具有一定特色，技術水平較高的產品，并不斷改進、優化這些產品，受到用戶的歡迎。上海維思儀器儀表有限公司的多聲道超聲流量計就是一個典型的例子。但就產品研發而言，國內流量儀表行業現在仍然處于自發狀態，缺少強有力的研發機構帶頭及領導機構進行規劃指導，全憑各個企業艱難地跟在發達國家品牌先進技術的后面分離追趕，而且研發經費投入也不足，這就阻礙了國內流量儀表行業技術水平的迅速提高、趕超先進水平。
個別企業誠信不夠。
在競爭激烈的國內流量儀表市場中，各類企業都使出了渾身解數，絕大多數企業都以優良的品質、豐富的功能、先進的技術指標和合理的價格贏得用戶的信任，但也有個別企業不是在提高質量上下功夫，而是靠夸大不實宣傳忽悠用戶，甚至捏造部分數據，欺騙用戶，等到用戶在實際使用后發現問題，已造成損失。因此，用戶在聽了有關廠商宣傳后，要增強自我保護意識，一定要仔細分析或向有經驗的人員咨詢，謹慎決策，減少損失。另外也要勸誡有關廠商，科學技術是實事求是的事業，是要接受實踐檢驗、經得起時間考驗的，靠耍手法只能取得一時的效果，是不能持久的。
對流量儀表應用技術研究和普及不夠。
流量測量技術復雜，流量計種類繁多，要做到合理選型、合理安裝、正確調試投運以及正確維護不是一件容易的事。
流量計能用好的基礎是制造廠提供的產品要性能優良，可靠性高，能滿足測量任務的需要。要做到這一點非常不容易，于是研發機構和制造廠千方百計改進自己的產品并推出新產品。
其次，用戶、設計院、制造廠都要開展流量測量儀表的應用研究，研究流量儀表使用中碰到的問題并找到解決方法，研究合理選型。
流量測量儀表是一種嚴重依賴現場安裝的儀表。由于流量測量儀表種類繁多，技術復雜，與復雜多變的測量對象配合，難度很高，這就使得世界制造商所提供的品質的流量計，在有些使用現場卻不能圓滿地完成流量測量任務，影響生產和經營。對大量的實例進行調查、診斷、分析，結果表明，問題的癥結大多數不在儀表本身而是系統問題。其中不合理的安裝占了很大的比例（達到70%~80%），除此之外，還存在許多其他問題，這又回到前面討論過的困難，這些困難有的有辦法解決，有的暫時還沒找到解決辦法。
人類對自然界的認識總是逐漸深入、不斷提高的，流量測量中存在的困難得到解決的部分也會越來越多。
流量儀表之趨勢
我國流量儀表的水平與發達國家相比還有很大差距，發達國家的先進技術值得我們學習。
用科里奧利質量流量計測量氣液兩相流流量。
處于氣液平衡狀態的液體在管道內被輸送，大多會因溫度壓力條件的變化而析出氣體，使之變成氣液兩相流，這為流量測量帶來極大的困難。
美國MicroMotion公司在用科里奧利質量流量計測量氣液兩相流方面取得了突破，目前的水平是可測的含氣率上限達到30%（V/V），進一步的研究，含氣率的適應范圍有望進一步提高。
自診斷技術在智能流量計中的應用前景廣闊。
每一種流量計都會有發生故障的時候，故障一旦發生，輕者使用不便或誤差增大，重則喪失部分功能甚至完全不會工作。
例如科里奧利質量流量計測量管被磨損后，測量誤差會相應增大，對振動管的剛度進行檢測，能對磨損情況進行判斷。
電磁流量計空管，引起一對電極感生很高的電動勢，導致儀表指示滿度，采用分時流量技術測量這對電極之間的介質電阻，從而對是否空管做出判斷，并在空管后，采取置零措施，而且予以報警，從而消除因空管造成的隱患。
超聲流量計用途更趨廣泛
用超聲脈沖在混合氣體中的傳播速度與氣體平均分子量之間的關系，對混合氣體的平均分子量進行測量，對火炬氣等混合氣體的流量測量有著特殊意義。因為來自各個生產裝置進入火炬的氣體，一般為陣發性排氣，不同裝置排出氣體的組成都有其固有的特點，測出陣發性排氣的平均分子量就可判斷是哪個裝置排出來的，這對生產調度管理意義特別重大，超聲流量計在測量低速流動的氣體方面具有顯著的優越性，但在測量高速流動的氣體方面，比較困難，這是因為氣體在高速流動時會產生噪聲，對被測信號造成干擾。美國GESensing公司在這方面的研究取得突破，高可測氣體流速達到80m/s。
一體化差壓流量計
一百多年以來，差壓式流量計都是分體式的，即組成系統的差壓裝置，差壓變送器（差壓計）、壓力變送器、溫度傳感器、顯示裝置（流量計算機）等，在現場配管、組裝，由于施工人員不像制造廠人員那樣專業，再加上管線較長，組裝要求高，存在問題的不在少數，造成差壓信號傳遞失真，導致較大系數誤差。
一體化差壓流量計，由于差壓信號管及組裝均在制造廠完成，達到與技術標準的一致性，因而系統度更有保證。
由高低量程兩臺差壓變送器與差壓裝置等組成的雙量程差壓流量計，提高了量程低段的流量測量度，使量程比得到拓寬，配套標定的一體化流量計，在引入誤差校正技術后，配套使用，系統不確定度可優于0.5%。
附：流量儀表發展見解之蔡武昌篇
流量儀表發展見解之武麗英篇
