總論

        測量方法確定后選擇儀表在性能要求上考慮的內容有：瞬時流量還是總量（累計流量）、精確度、重復性、線性度、流量范圍和范圍度、壓力損失、輸出信號特性和響應時間等。不同測量對象有各自測量目的，在儀表性能方面有其不同側重點。例如商貿核算和儲運對精確度要求較高；連續(xù)測量過程控制通常只要求良好的可靠性和重復性，有時還要求寬的范圍度，而對測量精確度要求還放在次要地位；批量配比生產則希望有好的精確度。 

 

        測量流量還是總量

        使用對象測量的目的有兩類，即測量流量和計量總量。管道連續(xù)配比生產或過程控制使用場所主要測量瞬時流量；灌裝容器批量生產以及商貿核算、儲運分配等使用場所大部分只要取得總量或輔以流量。兩種不同功能要求,再選擇測量方法上就有不同側重點

 

        有些儀表如容積式流量計、渦輪流量計等，測量原理上就以機械技術或脈沖頻率輸出，直接得到總量，因此具有較高精確度，適用于計量總量。

        電磁流量計、超聲流量計、節(jié)流式流量計等儀表原理上是以測量流體流速推導出流量，響應快，適用于過程控制，但裝有積算功能環(huán)節(jié)后也可獲得總量。

        渦街流量計具有上者優(yōu)點，但其抗震、抗干擾性能差，不適用于過程控制而適用于計量總量。

 

        精確度

        整體的測量精確度要求多少？在某一特定流量下使用，還是在某一流量范圍內使用？在什么測量范圍內保持上述精確度？所選儀表的精確度能保持多久？是否易于重新校驗？是否要（或能）現(xiàn)場在線核對儀表精確度？這些問題必須細致地考慮。 

 

        如不是單純計量總量，而是應用在流量控制系統(tǒng)中，則檢測儀表精確度的確定要在整個系統(tǒng)控制精確度要求下進行，因為整個系統(tǒng)不僅有流量檢測的誤差，還包含有信號傳輸、控制調節(jié)、操作執(zhí)行等環(huán)節(jié)的誤差和各種影響因素，如操作執(zhí)行環(huán)節(jié)往往有２％左右的回差，對測量儀表確定過高的精確度（比如說0.5級）是不合理和不經濟的。就流量儀表本身而言，檢測元件（或傳感器）和轉換／顯示儀表之間只精確度亦應適當確定，如未經實流標定均速管、楔形管、彎管等差壓裝置誤差在1％－5％之間，選用高精度差壓計與之相配也就沒有意義了。

 

         流量儀表規(guī)范所定的精確度等級是在某一較寬流量范圍內適用，如果使用條件在某一特定流量或很狹窄的流量范圍，例如用渦輪流量計計量油品桶裝分發(fā)，只有在閥門全開情況下啟用，流量基本恒定，或僅在很小范圍內變化，此時使用的測量精確度可比規(guī)定值高。如能在此測量點專門標定，可提高精確度，比如說從0.5級提高到0.25級或更高。

         用于商貿核算、儲運和物料平衡要求較高精確度時，還應考慮精確度的持久性，是否易于重新校驗等關鍵因素，以及是否有在線校驗的可能性。

 

        在比較各制造廠的儀表性能規(guī)范時，要注意誤差的百分率是指引用誤差(測量上限或量程的百分率，常用％F.S表示)，還是相對誤差（測量值的百分率，常用％R表示）。通常樣本或使用說明書只示誤差％，而未注明％Ｆ.S或％R，往往是指％F.S，因為過去流量儀表瞬時流量的誤差％F.S為多，這是不夠嚴謹?shù)摹Ｈ绻茏龅剑，為表示其性能優(yōu)越，必定注明。

        還要注意制造廠產品說明書所定精確度是指基本誤差，在現(xiàn)場使用環(huán)境、動力、流體條件變化將產生附加誤差。現(xiàn)場使用精確度應為基本誤差與影響量產生的附加誤差所合成，如影響量大，附加誤差可能遠遠超過基本誤差。

 

        重復性

        重復性在過程控制應用中是重要的指標，由儀器本身原理與制造質量所決定，而精確度除取決于重復性外，尚與量值標定系統(tǒng)有關。嚴格地說重復性是指環(huán)境條件、介質參量等不變情況下，對某一流量值段時間內同方向進行多次測量的一致性。然而實際應用中，儀表優(yōu)良的重復性被許多因素包括流體粘度、密度等變化所干擾，然而這些變化因素還未到需要作專門檢測修正的地步，這些影響往往被誤認為儀表重復性不好。例如浮子流量計受流體密度影響，小口徑儀表還受粘度影響；渦輪流量計用于高粘度范圍時的粘度影響；有些未作修正處理的超聲流量計流體溫度對聲速影響等。若儀表輸出特性是非線性的，則這種影響更為突出。

 

        線性度

        流量儀表輸出主要有線性和平方根非線性兩種。大部分流量儀表的非線性誤差不列出單獨指標，而包含在基本誤差內。然而對于寬流量范圍脈沖輸出用作總量積算的儀表，線性度是一個重要指標，使有可能在流量范圍內用同一個儀表常數(shù)，線性度差就要降低儀表精確度。隨著微處理器技術的發(fā)展，采用信號適配技術修正儀表系統(tǒng)非線性，從而提高儀表精確度和擴展流量范圍。

        如需作管道流量配比、流量相加或熱量計要對溫度差和流量相乘時，應選擇線性輸出的儀表，可以簡化計算過程。

 

        上限流量和流量范圍

        上限流量也稱滿度流量。選擇流量儀表的口徑應按被測管道使用的流量范圍和被選儀表的上限流量和下限流量來選配，而不是簡單地按管道通徑配用。雖然通常設計管道流體最大流速是按經濟流速來確定的。因為流速選擇過低，管徑粗投資大；過高則輸送功率大，增加運行費用。例如水等低粘度液體經濟流速為1.5-3ｍ／ｓ，高粘度液體0.2-1ｍ／ｓ，大部分流量儀表上限流量的流速接近或略高于管道經濟流速，因此儀表選擇口徑與管徑相同的機會較多，安裝就比較方便。如不相同也不會相差太多。

 

        然而同一口徑不同類型的儀表上限流量(也可以說上限流速)受各自工作原理和結構的約束，差別很大。以液體為例，上限流量的流速以玻璃管浮子流量計最低，在0.5-1.5m／s之間，容積式流量計在1.5-2.5ｍ／s之間，渦街流量計較高在5.5-7m／s之間，電磁流量計則在1-7m／s(甚至0.5-10m／s)之間。

 

        有些儀表流量上限值訂購后就不能改變如容積式儀表和浮子式儀表等，差壓式儀表孔板等設計確定后上下限流量不能改變，但可以調整差壓變送器量程(或換差壓變送器)以適應；有些儀表則不經實流校驗用戶可自行重新設定流量上限值，如某些型號的電磁流量計和超聲流量計。

 

        范圍度

        范圍度為上限流量和下限流量的比值，其值愈大流量范圍愈寬。線性儀表有較大范圍度，一般為10：1；非線性儀表則較小，通常僅3：1，能滿足一般過程控制用流量測量和商貿核算總量計量。但有些商貿核算用儀表要求較寬的范圍度，例如公用事業(yè)水量出荷計量的晝夜和冬夏季節(jié)差很大，就要求很寬的范圍度。若選用文丘利管差壓式儀表就顯得不能適應。然而差壓式儀表范圍度拓寬近年有一些突破，主要在差壓變送器及微機技術應用方面采取措施，亦可達10：1。某些型號的電磁流量計用戶可自行調整流量上限值，上限可調比(最大上限值和最小上限值之比)可達10：1，再乘上所設定上限值20：1的范圍度，一臺儀表擴展意義的范圍度(即考慮上限可調比)可達(50-200)：1，還有些型號儀表具有自動切換上限流量值功能。

 

        有些制造廠為表示其范圍度寬，把最大上限流負的流速提得很高，液體7-10m／s，氣體50-75m／s，實際上這么高的流速一般是用不上的，關鍵是下限流速是否適應測量要求。一般要求范圍度寬是使下限流速更低些才好。 

 

        壓力損失

        除無阻礙流量傳感器(電磁式、超聲式等)外，大部分流量傳感器或要改變流動方向，或在流通通道中設置靜止的或活動的檢測元件，從而產生隨流量而變的不能恢復的壓力損失，其值有時高達數(shù)十kPa。首先應按管道系統(tǒng)泵送能力和儀表進口壓力等條件，確定最大流量時容許的壓力損失，據(jù)此選定儀表。因選擇不當而產生過大的壓力損失往往影響流程效率。管徑大于500mm輸水用儀表，應考慮壓損所造成能量損耗勿使過大而增加泵送費用。

 

        輸出信號特性

        輸出信號往往左右儀表的選擇。流量儀表的信號輸出和顯示歸納為：①流量(體積流量或質量流量)；②總量；②平均流速；④點流速。有些儀表輸出電流(或電壓)模擬量，另一些輸出脈沖量。模擬量輸出一般認為適合于過程控制，易于和調節(jié)閥等控制回路單元接配；脈沖量輸出適用于總量和高精度測量流量。長距離信號傳輸脈沖量輸出比模擬量輸出有較高傳送準確度。輸出信號的方式和幅值還應有與其它設備相適應的能力，如控制接口、數(shù)據(jù)記錄器、報警裝置、斷路保護回路和數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)等。 

 

        響應時間

        應用于脈動流動場所應注意儀表對流動階躍變化的響應。有些使用場所要求儀表輸出跟隨流動變化，而另一些為獲得綜合平均只要求有較慢響應的輸出。瞬態(tài)響應常以時間常數(shù)或響應頻率表示，其值前者從幾毫秒到幾秒，后者在數(shù)百赫茲以下，配用顯示儀表可能相當大地延長響應時間。儀表的流量上升和下降動態(tài)響應不對稱會急劇增加測量誤差。

        可維護性

        當實際工況與設計選型差距巨大或儀表發(fā)生故障時，有沒有手段就地維修和修正應該得到重視，因為流量儀表一旦安裝再拆下維護會很麻煩而且需要時間。在這方面表現(xiàn)最好的是差壓式測量方法，因為其與流體接觸元件為免維護不動件，測量用電氣元件為可拆可調的通用差壓變送器。所以差壓式測量方式的正常運轉率最高，據(jù)統(tǒng)計在全球差壓節(jié)流式測量方式占所有測量方式的45%以上。

         標準及依據(jù)

        目前只有節(jié)流式流量測量裝置的生產、安裝、使用具有國家和國際標準《GB/T2624-1993》和《ISO5167》，節(jié)流式流量測量裝置被普遍用于貿易結算。

        儀表性能選擇因素數(shù)據(jù)表

 

			精確度 (基本誤差)	重復性誤差	范圍度	響應時間 (ms或s)
			(%R或%FS)
差壓式	孔板		±(1-2)FS	(2)	3:1、15:1	(2)
	噴嘴		±(1-2)FS	(2)	3:1、15:1	(2)
	文丘利管		±(1-2)FS	(2)	3:1、15:1	(2)
	彎管		±5FS	(2)	3:1	(2)
	楔形管		±(1.5-3)FS	(2)	3:1	(2)
	均速管		±(2-5)FS	(2)	3:1	(2)
浮子式	玻璃錐管		±(1-4)FS	±(0.5-1)FS	(5-10):1	無數(shù)據(jù)
	金屬錐管		±(1-2.5)FS	±(0.5-1)FS	(5-10):1	無數(shù)據(jù)
容積式	橢圓齒輪	液	±(0.2-0.5)R	±(0.05-0.2)R	10:1	<0.5s
	腰輪				10:1	<0.5s
	刮板	氣	±(1-2.5)R	±(0.05-0.2)R	(10-20):1	>0.5s
	膜式		±(2-3)R	±(0.05-0.01)R	100:1	>0.5s
渦輪式		液	±(0.2-0.5)R	±(0.05-0.5)R	(5-10):1	5-25ms
		氣	±(1-1.5)R
電磁式			±0.2R-±1.5FS	±0.1R-±0.2FS	(10-100):1	>0.2s
旋渦式	渦街式	液	±1R	±(0.1-1)R	(5-40):1	>0.5s
		氣	±2R
	旋進式		±(1-2)R	±(0.25-0.5)R	(10-30):1	無數(shù)據(jù)
超聲式	傳播速度差法		±1R-±5FS	±0.2R-±1FS	(10-300):1	0.02-120s
	多普勒法		±5FS	±(0.5-1)FS	(5-15):1	無數(shù)據(jù)
靶式			±(1-5)FS	無數(shù)據(jù)	3:1	無數(shù)據(jù)
熱式			±(1.5-2.5)FS	±(0.2-0.5)FS	10:1	0.12-7s
科氏力質量式			±(0.2-0.5)R	±(0.1-0.25)R	(10-100):1	0.1-3600s
插入式(渦輪,電磁,渦街)			±(2.5-5)FS	±(0.2-1)R	(10-40):1	(4)