江苏金鼎自动化仪表有限公司 ：姚佳明 15189523988
一、前言
节流式差压流量计是流量计的*大类仪表，发展历史悠久，使用面广量大。在20世纪70年代以前，它几乎是*的流量计，在工业应用领域，有包打天下之嫌，当时仅少量应用浮子、容积式流量计，涡轮、电磁流量计尚处于发展初期，至于涡街、科氏质量等则尚未出现。20世纪80年代电子、微机技术、新材料、新工艺的兴起使新型流量计如雨后春笋迅速发展，在激烈的市场竞争中节流式差压流量计的许多弱点成为人们评价的重点，如测量准确度不高、范围度窄、压损大、安装条件苛刻、使用故障多、维护繁杂等等。在流量计用量上，虽 然总用量仍占优势，但占比份额不断下降，近年来对其使用价值质疑之声不断，似有被边缘之虞。
在市场激烈竞争的推动下，针对自身缺点，不断改进创新，发挥固有优势，许多新进展使其摆脱困境，进而在众多类型流量计中似有重拾昔日辉煌之势，近年业内人士甚至提出应对其重新审视，认为该类型流量计已在实现中兴。
本文拟对此作一概要介绍，说明该类型流量计确已“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”，恢复*大类流量计的说法似有可能，并非无的放矢。
二、流量计新进展概述
1.提高测量准确度，拓宽范围度的举措
长期以来，人们认为节流式差压流量计影响因素复杂多变，提高测量准确度困难很大，一般把仪表定位为中等准确度的流量计。20世纪80~90年代，智能差压变送器和智能流量显示仪的出现为解决此难题提供了契机，所谓智能流量显示仪是计算机科学、通讯技术、微电子学、数字信号处理、人工智能、新兴技术与传统电子仪表相结合的产物。智能流量显示仪内装微处理器（或单片机），它具有数据存储、运算和逻辑判的能力，具有自寻故障，远距离传输数据，遥测遥控的功能。智能流量显示仪不仅能反映现场温度、压力的变化，而且可以进行相关的复杂的流量补偿运算，例如对节流装置的流出系数C，可膨胀系数ε，气体压缩系数Z等全参数实时逐点运算，在此情况下，流量测量准确度可提升到与其它高精度流量计（如涡轮、电磁等）相接近的水平，在天然气流量测量系统中达到*（1.0）的标准（见GB/T18603-2001《天然气计量系统技术要求》），在蒸汽流量测量中可达0.5级之高精度。
节流式差压流量计的范围度受三个因素的影响：①差压变送器下限误差急剧增大（因为仪表采用引用误差）；②流出系数受雷诺数变化的影响；③测量气体流量时可膨胀系数ε由于差压变化引起的误差。在三个因素中以差压变送器的影响为主要，宽量程智能差压变送器的出现是解决此问题的关键，目前在智能差压变送器和智能流量显示仪的组合下保持高精度宽范围（10：1或更宽）已是市场的通用产品。
2.改进结构型式，消除应用隐患
各类流量计皆有一体式和分离式两种结构型式，节流式差压流量计长期以来皆以分离式为*形式，它带来许多人们诟病弊端，节流装置和差压变送器（或差压计）相连接的导压管是分离式结构zui薄弱的环节，有统计分析，差压流量计的故障率的大部分在此环节发生。它易产生泄漏、结垢、堵塞、冻结以及信号失真等诸多故障。节流式差压流量计分离式独大的历史与差压变送器的发展情况有关，一体式节流式差压流量计是把节流装置和差压变送器做成一体的结构型式，差压变送器必须能承受现场严酷的环境工作条件的考验。在80年代以前，单元组合仪表的力平衡式差压变送器不可能满足此条件，该型差压变送器零漂严重，稳定性差，力平衡机构耐振性差等。90年代以来，新型差压变送器以固态变送器（电容式、谐振式等）为代表，其可靠性、稳定性、耐环境性能以及测量准确度等特性已今非昔比，*可满足现场的严酷要求，因此，一体式流量计的出现是顺理成章的事。目前全部差压流量计（节流式以外）皆有一体式结构型式，一体式和分离式的主流角色发生了逆转，今后只在差压变送器不宜现场安装使用的场合（如人员不宜进行维护管理场所或特殊环境工作条件等）才选用分离式结构型式。
我国北方冬季分离式蒸汽流量计其导压管防冻必须采取保温伴热（蒸汽或电热丝）措施，为了防止导压液气化，还必须小心翼翼地加热，维护工作量之繁重令人烦恼。现在一体式结构中加装产品隔热防冻器，在隔热防冻器中注入防冻液，其冰点低于-30℃，防冻液亦为隔热剂，可防止导压液气化，上述恼人问题得到完满解决。
3.转变工作方式，发挥固有优点
节流式差压流量计在设计阶段，需用户提供现场使用参数，由设计院或生产厂计算并设计节流装置，提供给用户的节流装置是对号入座应用，这种量体裁衣小生产方式至今仍然是流量计使用的主流方式。多年前国内流量行业专家已提出另一种使用方式，即定值节流件应用方式，所谓定值节流件是每种公称通径只设计有限的β值节流件（例如β=0.2、0.3、0.5、0.6、0.7等），与标准机械零件一样在市面销售，节流件亦是标准零件，用户可根据设计自行选购使用，这是一种成衣供货方式，其优点有：①*易于质量监督，目前对号入座式节流件*无法检查，这种方式为节流件粗制滥造大开方便之门，一旦节流件摆到柜台上公开销售，优胜劣汰规律就会起作用，市场竞争是节流件产品升级的强大推动力；②节流件成衣供货方式使生产厂可以进行规模化生产，质量和效益都将得到提高；③用户扩展量程和淘汰损毁更换节流件非常方便，无需再请设计院或生产厂代劳，缩短维护周期，节省更换费用；④目前标准节流装置中孔板几乎是*使用的节流件，另外二种标准节流件喷嘴和文丘里管在坐冷板凳，究其原因，是此二种节流件制造工艺复杂，价格昂贵，如果采用定值喷嘴和定值文丘里管，情况就会大变样，喷嘴和文丘里管廓形复杂，批量生产可采取铸造方法，无须像现在的单件机加工，其制造成本会大幅下降，如果二种的价格与孔板差距不太大，用户还是会接受的，因为以喷嘴为例，它与孔板比较有诸多优点，在同样β值和流量情况下喷嘴的压损只为孔板的30%～50%，亦即有低压损（与孔板比较而言）优点，喷嘴孔口无钝化的缺点，在高速蒸汽流中长期应用毫无问题。喷嘴的流出系数比孔板稳定得多，可延长检定周期，甚至长期应用无需更换。至于文丘里管在节流装置中是低压损节流件（其压损约为孔板1/4～1/5），现在人们认为孔板因压损大不宜用于中大口径（DN200以上），这个空缺由谁来*，文丘里管应该是备选的一种。
人们会提出疑问，为什么标准节流装置长期采用量体裁衣方式使用？这个问题要追溯到流量显示仪的发展历史。历*流量显示仪是一种百分分度的盘装刻度仪表，因此流量必须采取系列值取值，在节流式差压流量计中流量、差压和β值是三个独立参数，当流量和差压取系列值时β值成为需计算确定的值，一般称节流装置设计计算就是计算β值，即确定节流件的开孔口径。目前任何一种节流显示仪都可以方便地显示其流量数值，无须再采取系列值，因此可以令差压和β值取系列值（亦即定值节流件），定值节流件使用毫无问题。
前面我们历数消除仪表缺点的许多新进展，但是要保持此类仪表为*大类流量计，必须发挥其固有优点才行。什么是此类流量计的固有优点？其固有优点为易于复制，简单、牢固，性能稳定可靠，使用范围宽广，使用期限长，价格低廉，标准化程度高。前面的诸多优点无须更多解释，zui后一点标准化程度高为什么亦是重要优点？我们认为zui后这点甚至比前面的所有优点都更重要，目前在全部流量计用量中标准节流装置仍占较多份额，其原因即在其标准化程度高上。
这点需要更详细地分析才能清楚。目前全部流量检测件应分为标准检测件和非标准检测件。只有ISO5167和ISO9300中的几种检测件才称为标准检测件，其它流量计检测件皆为非标准检测件。目前已具备标准的类型流量计较多，如涡轮、涡街、电磁、科氏质量、热式等。但是这些流量计的检测件都还处于非标准状态（这点要在以下介绍标准节流装置特点时才能说清楚）。
由ISO5167和ISO9300标准中我们可以发现标准检测件有三个主要特点：①结构形式和技术要求标准化：标准中详细列举每一种检测件的结构形状参数和加工技术要求，这些规定*一致认可，这样对标准检测件的实验研究数据可以汇聚在一起，此点非常重要，这是举全社会之力来干同一研究，非标准检测件则只能依靠个别生产厂家和研究群体进行工作，两者实验研究的广度和深度不可同日而语。另外，由于*实验室进行同一工作，数据中的实验室不可避免产生的系统偏差可以消除，因此数据的可靠性和可信度不是个别实验室所能达到的。②标准列出标准检测件的流出系数和可膨胀性系数计算式：流出系数C和可膨胀系数ε是流量关系式中的主要修正系数，只要知道此二系数则可得出流量和信号的关系。对于非标准检测件此二系数必须在流量标准装置上逐台校准得到，它们不是通用计算式，不能预知超过该校准装置系数范围的情况，这个系数计算式与标准中列举的计算式质量不在同一水平上，用户应用时超出标准装置参数范围应该说是不可靠的。③现场影响量的试验广泛而深入：流量仪表在实验室流量标准装置上校准只能得到实验室准确度，仪表投用现场后，由于工作条件的变化会产生附加误差，这时流量计表现出的准确度为现场准确度，实验室准确度和现场准确度的差别与工作条件差别大小有关，如果现场工作条件与实验室工作条件基本一致，则两者差别较小，否则可能带来巨大的差别。标准检测件有全社会来共同承担此方面的试验研究，并且随着时间的延长积累的资料愈来愈丰富，它可以对付现场复杂的变化情况，这是标准检测件zui重要的一个特点。非标准检测件不可能由个别生产厂或科研群体长期进行此项工作，其人力物力亦不允许承担此工作。为什么目前只有ISO5 167列举检测件与阻流件之间所要求的直管段长度的详细表列值，而其它如涡轮、电磁等虽颁布有标准，但其规定皆比较含糊，这要归结于这些类型流量计的结构形式和技术要求未能标准化，它们不可能由全社会来承担该项工作，因此，两者成果在质量上是不能比较的。
三、结束语
1.节流式差压流量计克服缺点，改进和创新工作已经取得显著进展，但是这些成果在全社会的表现是不平衡的，应该说全国在此类仪表的生产和应用上大部分还停留在以前的水平上，如何推广已经取得的成果使全国水平提高是一个相当繁重和长期的任务，本文的意图，即是作一呼吁，希望全社会来推广这些成果，改进我国的流量测量标准。
2.据称目前流量计大致为类：差压式、浮子式、容积式、涡轮式、电磁式、流体振动式、超声式、热式、科氏质量式和明渠式等。这些类型都是长期发展成型的，今后可能还会有其它类型出现，但是可以说此十类应该遵循与时俱进，推陈出新不断向前发展的原则。目前流量测量任务十分繁重，各类流量计都有宽广的发展空间，不是说哪类发展要淘汰另一类，而是取长补短，相互借鉴，为流量仪表大家庭尽自己的努力。
3.从节流式差压流量计近二十年的发展可见，把现代科学技术成果应用于流量仪表才会使仪表飞跃向上，流量仪表是站在巨人项背上向上飞跃的。
