很多场合需要了解空气、水、煤气等各种流体的流量，这些流量也是工业生产过程中常用的过程控制参数，所以流量测量仪表就显得尤为重要。流量测量仪表主要用于生产中热工过程的测量，是保证连续化生产设备的安全、经济及自动化运行的重要装备之一，并为自动调节和控制流量参数乃至整个生产过程提供精确可靠的信息。流量仪表适应生产发展的需要而发展，又促进生产向更高级的阶段发展。科学技术的进步，新材料、新工艺、电子技术、计算机技术的发展，以及物理学、智能控制理论的发展都是流量仪表发展的基础。 1 流量计的分类及性能 目前，市场上大约有超过100种不同的流量仪表，其中一些属于实验室仪表，不适合工业应用。随着科学技术的发展，新型的流量仪表还在不断涌现。然而，没有一种流量仪表是“放之四海而皆准”的。每种流量计在针对不同的被测流体、不同的流动状态、不同的测量场所，有其优势和略势，比如在流速不同的场合中，高、中流速下的流量测量已有孔板、涡街、涡轮等多种流量计能实现准确测量，而在低流速流量的测量中，尤其在测微小流量、低雷诺数的情况下，浮子流量计起着非常重要的作用。 流量仪表的分类方法很多，至今国内外还没有统一的标准。工业生产过程中常用的七大类流量仪表的型式为：差压型（孔板、文氏管），变面积型（转子流量计），振荡型（涡街流量计），电磁型(（电磁流量计），超声波型（多普勒流量计），动量矩型（涡轮流量计），正位移型（椭圆齿轮流量计）。表1简要列出几种仪表的性能和使用范围。 表1 常用仪表的性能和使用范围 类型 类型代表 适用介质 准确度% 量程比 适用管径/mm 价格 蒸汽 水 空气 最大 最小 差压型 孔板、文氏管 √ √ √ 2 3：1～5：1 1000 2 低 变面积型 转子流量计 √ √ √ 2 10：1 200 50 较低 振荡型 涡街流量计 √ √ √ 1 20：1 300 25 较高 电磁型 电磁流量计 × √ × 0.5 100：1 3000 2 较高 超声波型 多普勒流量计 ◆ √ ◆ 1 10：1 2000 10 较低 动量矩型 涡轮流量计 × √ √ 0.5 10：1 600 1 较低 正位移型 椭圆齿轮流量计 × √ ◆ 0.5 20：1 300 5 适中
注：√表示适用；×表示不适用；◆因表示通常不适用。
2 浮子流量计的介绍
变面型流量计的典型代表是浮子流量汁（又称转子流量计），是以浮子在垂直锥形管内随着流量变化而升降，改变它们之间形成的流通环隙面积作流量测量的体积流量仪表。起源于18世纪中叶，19世纪末出现了利用这种原理的仪表，本世纪初即盛行欧洲，取名罗托计（Rotometer）。在美国、日本也有称作变面积流量计或面积流量计，实际上本类仪表只是变面积流量计的一种，因占了变面积流量计的大部分，则习惯以变面积流量计称之。因其具有结构简单，工作可靠，压损小且稳定，可测低流速介质等诸多优点，一直广泛用于气体、液体的流量测量和自动控制系统中。
浮子流量计按其制造材料的不同，分为玻璃管浮子流量计、塑料管浮子流量计和金属管浮子流量计三种。玻璃管浮子流量计和塑料管浮子流量计结构简单，浮子位置清晰可见，易读，成本低廉，常用于测量常温、常压、透明和腐蚀性介质，如空气、煤气、氨气等，便于现场目测，多用于工业原料的配比计量。玻璃管浮子流量计虽然有很多优点，但只适用于就地指示，信号不能远传，玻璃管强度不够，而不能用于测量高温高压及不透明的流体。所以工业生产中，采用金属管浮子流量计的较多。金属管浮子流量计由于采用金属锥管，不能直接目测其浮子的位置及运动状态，需要用间接的方法给出浮子的位置，因此按其传输信号的方式不同浮子流量计又可分为远传式（电远传、气远传）和就地指示型两种。这种金属管浮子流量计多用于测量高温、高压及腐蚀性介质，除了用于工业原料配比计量外，还能传输出标准信号进行过程控制或直接与记录仪和显示仪配套使用，计量累计流量。
从目前的状况看，玻璃管浮子流量计和塑料管浮子流量计已经基本成型，且应用比较成熟，而金属管浮子流量计由于应用场合的结构的特殊性决定了它的市场很大，改进的空间也很广。一般来说，金属管浮子流量计大多由浮子锥管、传感转换器两部分构成，也有少数包含智能信号处理器。其中浮子锥管、传感转换器属于传感部分，智能信号处理器是传感部分的后续处理单元。传感部分负责采集信号，获取浮子高度、流量的相关信息；智能信号处理器是处理传感部分采集的信息，进行流量显示，置系数，和远传输出。智能浮子流量计的结构见图1。
3 浮子流量计的发展现况
目前，生产金属管浮子流量计的国外厂家很多，主要有美国的King仪表公司、菲切尔公司、英国的Platon仪表公司、德国的Krohne公司、日本的计装公司以及俄罗斯的厂家等。国内的厂家也有一些，比如开封仪表、承德热河、常州成丰流量仪表厂、沈阳沈拓仪器仪表公司、余姚银环等，大都是引进国外厂家的产品，也有一些自己研制的，不过与国外的产品相比性能和技术相差很大，一般精度都是2.5和1.5二个等级。但是这些金属管浮子流量计在结构上说浮子锥管大致相同，只是传感转换和信号处理部分不同。
随着电子技术、材料科学、计算机技术的发展，为金属管浮子流量计注入了新鲜的活力，这些公司的产品在电远传、现场显示、测量精确度、流体的适用范围等方面都有了长足的进步。浮子位置的测量已由过去的纯机械式，发展到了机械式、电子式多种测量方式。机械式中加入了转角变送器，将差动变压器的信号进行显示和远传，这一类以Krohne公司的H27系列产品为代表。电子式的浮子流量计的测量更是屏弃了传统的测量方式，建立在固态传感器的基础上，通过微处理器电子装置进行智能转换和流量读数的累计，这一类则以Platon公司的为代表。采用新型的材料、工艺、精密的加工手段，同样提高了浮子流量计最大可耐压100MPa，耐温300℃。测量精度可达土l%。这样看来，金属管浮子流量计将有更广阔的发展前景，更庞大的应用市场。
国内的学者和工程技术人员也为浮子流量计的研制、改进和使用做了不少工作。国内玻璃管浮子流量计的生产已有了较成熟的产品规范和检定标准，金属管浮子流量计的产品以机械式的为主。近几年也有一些文章就转子流量计流量理论及其刻度标定、远传结构、新型浮子流量计设计、使用等学术理论和工程实践的具体问题进行了讨论。提出了诸如浮子流量计普遍流量方程之类的有研究价值的思想。还有一些在进一步分析浮子流量计原理的基础上，提出了压力和温度的变化对流量测量误差的共同影响，并且给出了流量测量相对误差的计算、检验和修正的方法。但总体来说，比之国外的研究成果，还有很大的差距。
金属管浮子流量计从对浮子位置的测量方法可分为机械式和电子式二种，传统的金属管浮子流量计都属于机械式，通过电磁感应耦合和机械连杆结构带动指针显示或者远传结构向远端输出。这种方法的弊端是存在机械磨损、机械迟滞、精度低。
Krohne公司的新型金属管浮子流量计采用了转角变送器，代替连杆结构，由于结构的精巧，精确度得到了一定的提高，但是仍然不能克服机械磨损和结构迟滞。
英国Platon公司的C2076则采用了固态磁场传感器，全部取代了可动的机械部件，可直接将流量的信息变成电信号送人微处理器，进行就地显示、现场组态、流量累计和远传。这种设计的优点是彻底消除了机械磨损带来的误差，并且固态磁场传感器的灵敏反应也大幅度地改善了机械迟滞，微处理器的引入使仪表实现了智能化。
4 结束语
结合各国金属浮子流量计的发展现况，阐述了在浮子流量计开发过程中如何优化，通过具体的分类及介绍，更一步地了解浮子流量计，在流量市场上将有更广阔的发展前景。
