标题：管道流体计量
研究对象
管道流体计量包括管道输送的油品计量和天然气计量。这两种流体计量目前都以体积为单位。早期油品的计量是以重量为单位。20世纪40年代初期，直径为100毫米的容积式流量计开始在成品油管道上使用。后来又出现了多种容积式流量计，如刮板式流量计、腰轮式流量计等。60年代出现了涡轮式流量计，这种流量计体积小,计量的流量范围较宽，并能保持较高的精度,被应用于轻质油品的计量。近年来，非浸入式超声波流量计日益广泛应用于管道流体计量。随着流量计的改进，与之配套的流量计标定装置也不断发展，如60年代出现机械式双向直管体积管标定装置；此后又出现了单向和双向U形体积管标定装置,使流量计标定达到更高的精度。 
天然气管道的计量在30年代已开始采用压差式孔板流量计，这种流量计一直沿用至今。涡轮式流量计能适应天然气管道输量变化，近年来也开始应用。
特点
各种油品有不同的热膨胀系数和可压缩系数。此外，同类油品，因其比重不同而热膨胀系数也不相同，例如比重为0.7900和0.7912的煤油，它们的热膨胀系数分别为0.000515和0.000538。因此，管道输送的油品体积随着温度和压力的改变而变化，其中尤以温度的变化对体积的变化影响最大。油品进入管道后，经过多次离心泵的搅动，并受管道摩擦阻力和土壤热场的影响，油品温度会发生变化，从而引起油品体积的变化。为了统一计量，在管道收发油品，都是根据油品的热膨胀系数，将实测油品平均温度下的体积值换算为20℃时的油品体积值。 
天然气的体积受温度和压力的影响更大，因而必须将各次的计量值统一换算为标准大气压和20℃的基准状态值。国际标准化组织第30专门委员会制定了“用孔板测量充满圆管的流体的流量”ISO5167 国际标准。凡符合此标准的节流装置,流体通过量和各参数间的关系,可按照规定的计算方法直接计算。其误差不超过标准所规定的限值，因而不需要单独标定，精度一般可达 ±1%。孔板流量计只能在一定的计量范围内保持一定的精度，超过其适用范围，精度将明显降低。在输量变化很大的情况下，为保持计量精度，一般采用一组不同量程的孔板流量计，以便随流量变化选择适合的孔板流量计进行测量。 
中国规定采用的计量单位是：对于液体介质，体积单位为标准立方米,重量单位为吨,基准状态为20℃；对于气体介质，体积单位为标准立方米，基准状态为标准大气压和20℃。美国、日本等国所规定的基准状态为标准大气压和15.6℃(60°F)。
液体流量计种类
按结构可分为容积式流量计和涡轮式流量计。容积式流量计由设在转子上的机械部件构成的几个能随转子转动的密闭容积（图1），每转一周可传递一定体积的油量，根据转数的积累计算通过的油量。容积式流量计转子的转动是靠流量计进出口油流的压差。它适用于润滑性较好、粘度较高的重质油品，如原油、重质成品油等的计量。容积式流量计的计量范围受到转子重量的影响，其精度只适用于一定流量的计量，计量更大流量时，要几台并联使用。涡轮式流量计根据油流速度计算大输量流量计。这种流量计结构紧凑，重量较轻，压降较小，并易于维护。其工作原理是将一个带翼片的涡轮转子置于被计量的油流中心，涡轮在转动时，涡轮转速与油的流速成正比。在涡轮上镶有一块磁铁，每转一圈即在外部的感应线圈中产生一个脉冲，经过标定，确认一定数量的脉冲数代表一个计量单位。涡轮在油流中旋转，减少了机械磨损，转子重量轻，能适应较大的流量变化。这种流量计用于各种轻质油品的计量。
流量计标定装置
用以校核流量计精度的精密设备。标定装置是伴随管道采用流量计而出现的。在40～50年代，标定装置是小型的标准容积罐，计量精度为容积的千分之一。60年代以来，各种类型的标准体积管已广泛地在管道中用于标定流量计。U形体积管是在精加工的U形管段上,设置两个检测开关,两个开关之间的管段体积是经过更高一级的标定容器进行仔细测定的已知数，作为标准体积，其精度可达±0.02%。这种标定装置在流量计与标准体积管串联起来进行标定时，先用油流将流量计与标准体积管进行预热，使其温度与油流温度相同；然后将球型隔离器投入油流，在油流推动下，隔离器首先触动第一个检测开关，并同时打开流量计计数器输入门电路，开始记录被标定的流量计发出的脉冲。当隔离器触动第二个检测开关时，即停止计数。如此进行数次，将标准体积管的容积与计数器记录的平均脉冲数所代表的容积值进行比较，即得出流量计的修正系数。在成品油管道上进行多种油品的计量时，应经常用不同油品进行标定,以取得不同的修正系数。U形体积管标定装置见图2。在管道计量中，只在起点站和终点站及主要分输站等大量收、发油品的计量点上，才设有体积管标定装置；其他收发量少的站，均可用标准流量计进行校核。
发展
流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。自那以后，18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成，如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，才促使仪表迅速发展，微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今，据称已有上百种流量计投向市场，现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。 
我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口。 
流量测量是研究物质量变的科学，质量互变规律是事物联系发展的基本规律，因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体，凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于一定的流体，只要知道这三个参数就可计算其具有的能量，在能量转换的测量中必须检测此三个参数。能量转换是一切生产过程和科学实验的基础，因此流量和压力、温度仪表一样得到最广泛的应用。
应用领域
流量测量技术与仪表的应用大致有以下几个领域。 
一，工业生产过程 
流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产，节约能源，改进产品质量，提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中，流量仪表有两大功用：作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。 
二，能源计量 
能源分为一次能源（煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气）、二次能源（电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽）及载能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等。能源计量是科学管理能源，实现节能降耗，提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分，水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的流量计，它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。 
三，环境保护工程 
烟气，废液、污水等的排放严重污染大气和水资源，严重威胁人类生存环境。国家把可持续发展列为国策，环境保护将是21世纪的最大课题。空气和水的污染要得到控制，必须加强管理，而管理的基础是污染量的定量控制。 
我国是以煤为主要能源的国家，全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是根治污染的重要项目，每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和流量计，组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难，它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则，气体组分变化不定，流速范围大，脏污，灰尘，腐蚀，高温，无直管段等。 
四，交通运输 
有五种方式：铁路公路、航空、水运、和管道运输。其中管道运输虽早已有之，但应用并不普遍。随着环保问题的突出，管道运输的特点引起人们的重视。管道运输必须装备流量计，它是控制、分配和调度的眼睛，亦是安全监没和经济核算的必备工具。 
五，生物技术 
21世纪将迎来生命科学的世纪，以生物技术为特征的产业将获得迅速发展。生物技术中需监测计量的物质很多，如血液，尿液等。仪表开发的难度极大，品种繁多。 
六，科学实验 
科学实验需要的流量计不但数量多，且品种极其繁杂。据统计流量计100多种中很大一部分是应科研之需用的，它们并不批量生产，在市面出售，许多科研机构和大企业皆设专门小组研制专用的流量计。 
七，海洋气象，江河湖泊 
这些领域为敞开流道，一般需检测流速，然后推算流量。流速计和流量计所依据的物理原理及流体力学基础是共通的但是仪表原理及结构以及使用条件有很大差别。