1 概述
浮子流量计的原理诞生于18世纪末的欧洲，19世纪初开始应用于生产和制造领域。随着产品技术的日趋成熟，在19世纪70年代由德国工程师学会（VDI/VDE）制定了专业标准VDI/VDE3513，如今这一标准已成为国际性标准。该标准规范了浮子流量计的原理、数学模型、流量换算、精度等级、安装使用等内容。在该标准所使用的数学模型中，不仅有固定的物理量，如浮子的密度ρs、浮子的质量Ms、浮子的直径Ds、介质的密度ρ，还有用反推法获得的流量系数α，α=fi（δ，Ru），其中Ru值和介质的粘度成正比。
2 精度
浮子流量计制造商，根据标准要求，研发设计特定的浮子形状和锥管，通过大量的试验来获得不同浮子位置δ和雷诺数Ru下的流量系数值，带入数学模型，来转换计算出实际测量介质的流量。由于制造商是依据理论和试验并重的结果，因此从流量转换的环节上就可较好地把握浮子流量计的测量精度。同时，很多公司都有自己的专利技术与计算转换软件，例如德国Krohne公司，日本Yokogawa公司，日本Toyokeiso公司等。
3 现状
我国从20世纪70年代开始引进浮子流量计，并制定了相应的国家标准JB/T6844-1993。但标准只规定了流量计的主要技术指标和电气性能的要求，对于流量的转换仅提出一个较为粗犷的公式，在液体介质的转换公式中没有考虑粘度、压缩系数等对测量的影响。目前，国内企业自己研发的浮子流量计也只是依据这样的精度要求，规定了产品的标定精度，即对于测量标定介质时仪表的测量精度，在其实际测量过程中要打折扣。
4 原因分析
造成目前状况的主要原因是国内企业在试验设备和测试过程中投人的资金不够。国外（主要指欧洲）不仅有专业的流量试验机构，如德国、荷兰等国，许多制造企业也有自己的高精度流量试验室，如德国的Krohne公司；而我国这样的试验室很少，就连专业计量检定的装置也不是很充足。有许多中小企业生产的浮子流量计，是在自己制造的简陋的水或空气的标定装置上开发出来的，仅仅能满足常温常压状态下，水或空气流量检测的要求，用于其它介质测量时精度无疑是要降低的。没有足够的试验和检测能力，必然无法制定较高的行业标准，也就无法约束生产和制造过程，因此市场上的产品是良莠不齐的。国外有的试验是国家专业机构和企业共同来做的，我国为了有效地利用资金，也可以尝试共同建立试验机构的途径。
其次是研发方面的力量不足。仪表行业属高技术含量产业，因此研发方面的投入是很高的，包括人员、资金等。国外的研发人员和制造人员的比例几乎接近1：1，而我国目前是重视销售和制造，更多的是仿制，跟着进口或合资企业的产品跑，没有形成自己的研发队伍。笔者曾去过德国的Krohne公司，他们开发ESK（4~20mA Hart）转换器的人员要几十人共同协作来完成，经过各种试验，如高低温试验、电磁兼容性、防爆测试等。每种试验都由单独的试验室来完成，都要有上千万元的设备投入，并且研发的周期也较长，一般为3~5年。在我们国家，大的企业不说，许多小企业可能就只有两三个研发人员，有些试验根本不做，一两年就拿出一个产品，这些产品只是具有市场需要的基本功能，但要长期应用于工业环境，则无法保证其安全性和可靠性。
另外原因是制造设备方面的投人不足。在这里以德国Krohne公司生产浮子流量计的制造工艺为例，叙述其生产过程。浮子流量计包括测量系统和指示器两部分。测量系统包括法兰、测量锥管、浮子、导向器或限位器等部件，加工工序是原材料采购、机械加工、焊接、装配、标定等步骤。由于测量系统是接液部件，因此要有很好的防腐性能，同时测量系统又是承压部件，因此要求材料和焊接部位要有足够的强度。测量系统采用316L不锈钢制造，早期是孔板锥形浮子结构，后改进为锥管结构，目前已经能够生产一次滚压成型的整体锥管，锥管的热成型工艺可以说是浮子流量计制造领域的一次革命。这种工艺能有效地利用原材料，缩短生产周期，便于组织生产。热滚压成型后再经过数控车床的加工，使测量锥管的一致性有了很大的提高。测量管和法兰焊接前都要用专用超声波清洗设备进行去油清洗，清洗用水是水处理设备产生的去离子水，要定期对水的电导率进行检测，及时更换新的去离子水；焊接工作由自动氩气保护焊机完成，不需要人工对参数进行调整，试验好的参数存储在计算机中，只需根据仪表的口径选择对应的程序，就可自动调整参数完成整个焊接过程，焊缝的质量非常稳定。即使这样，焊接好的测量管部件还要进行水压试验和气体泄漏检测。测量管和法兰零件从原材料人厂到成品出厂，都有永久的材质和批号可追溯性标识。标定工作采用自动标定装置完成，操作人员只要把仪表装夹在台位上，输入流量范围和标定点数，系统就会自动调整流量，摄像头记录每一流量下的刻度值，并把数据传送到绘盘机，再由操作人员绘出度盘，整个标定过程由人来参与的时间只有5min，其自动化程度可见一斑。
从整个生产工艺可以看出，浮子流量计是通过数控加工设备、焊接设备、清洗设备及试验设备配合先进的工艺制造出来的，影响质量的每个环节都要有严格的工艺与手段来保证，制造工艺非常细腻。国内的流量计锥管和测量管目前还多采用单独加工再压在一起，有的还停留在孔板结构；焊接过程大多是手工氩弧焊；焊接前一般没有经过专门的清洗，焊接后的压力测试设备也不是很完备。标定一台流量计要花费1~2h/人的时间。除少数合资厂家引进的是国外的工艺以外，大多数纯本土制造厂家的工艺还处在落后状态。
5 市场情况
我国浮子流量计的市场几乎被进口和合资的产品占据，而国内技术的浮子流量计仍然停留在低的产品水平上，产品出口更是寥寥无几。目前，出口欧洲市场的浮子流量计需要PED、EMC及ATEX认证，目前国内承德热河克罗尼公司的产品已具备这些认证资质。
6 前景
综上所述，我国的浮子流量计不论从行业标准、技术研发，还是制造工艺、加工效率、市场占有率方面，都落后于世界先进水平。笔者希望国家标准制定部门，根据目前的情况，加紧修订浮子流量计标准，使之能够符合国际标准与市场要求；同时也希望国内的浮子流量计研发制造企业，加大在设备、人员及资金等方面的投人，研发出具有国际水平与竞争价格的浮子流量计。
