浅谈流量计及测量方法的选择

【摘要】：流量仪表广泛应用于工业生产中，特别是伴随着生产工艺的要求越来越高，流量计的种类也随之增多，针对于各种工艺条件下，选择合适的流量测量仪表可以达到事半功倍的效果，反之，小则影响测量结果，大则导致生产事故。所以，流量计选择合适与否关系到安全正常的生产。

【 关键词】：流量计选型；性能；特性

中图分类号：U467 文献标识码： A 文章编号：

流量仪表是衡量物质量变的工具，不仅广泛应用于各工业领域、市政工程，还是改进产品质量、提高经济效益和管理水平的重要手段；也是评估节能降耗、污染排放的科学依据。由于影响因素较多，仪表的原理多达10余种，类型不少于200多。在工业自动化系统中，它是信号源头，数量虽只占系统自动化仪表的1/5，但价格约占1/3；在科学评估节能降耗、污染排放中占监控仪表一半以上。因此，它在国民经济中有着重要的地位。

在过程仪表与装置中，流量仪表主要有两大功用，即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。在冶金、电力、化工和石油等过程生产企业中，流量测量参数检测与控制是最常见参数之一，它关系到生产过程的质量与安全。

据有关资料报道：发现约有６０％流量仪表所选择测量方法是不合适或者使用不正确，其中一部分虽然采用适宜的测量方法，却错误地布置和安装。由此可见正确选择和使用流量仪表并非易事。

首先，根据现场工况条件的要求，如果仅仅想知道管道中流体是否在输送流动，其大体流量，可以选择一些结构简单的器具，往往有一活动体（板、球、翼轮等）显示流体是否流动，有些能知识流动快慢的大体程度，精确度很低，误差一般在２０－３０％之间，或更大。

经过初选，确定需要安装流量计，要正确和有效地选择流量测量方法和仪表，必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性这两方面的技术，还要考虑经济因素，归纳起来有五个方面因素，即性能要求，流体特性、安装要求、环境条件和费用。各因素之间的关系如图1

图1

一．性能要求的考虑

1.测量流量还是总量

使用对象测量的目的有两类，即测量流量和计量总量。管道连续配比生产或过程控制使用场所主要测量瞬时流量；灌装容器批量生产以及商贸核算、储运分配等使用场所大部分只要取得总量或辅以流量。两种不同功能要求,再选择测量方法上就有不同侧重点：

有些仪表如容积式流量计、涡轮流量计等，测量原理上就以机械技术或脉冲频率输出，直接得到总量，因此具有较高精确度，适用于计量总量。

电磁流量计、超声流量计、节流式流量计等仪表原理上是以测量流体流速推导出流量，响应快，适用于过程控制，但装有积算功能环节后也可获得总量。

涡街流量计具有上者优点，但其抗震、抗干扰性能差，不适用于过程控制而适用于计量总量。

2.准确度

针对使用目的确定准确度要求，如在较宽流量范围保持准确度，还是在某一特定范围内即可，所选仪表的准确度能保持多久，是否易于周期校验，校验的方式和代价如何，都是仪表选型对于准确度的要求。

3.重复性

重复性是由仪表本身工作原理及制造质量决定的，它与仪表校验所用基准高低无关。应用时要求重复性好，如使用条件变化大，则虽然仪表重复性高亦不会达到目的的。

4.线性度

流量仪表输出主要有线性和平方根非线性两种。大部分流量仪表的非线性误差不列出单独指标，而包含在基本误差内。然而对于宽流量范围脉冲输出用作总量积算的仪表，线性度是一个重要指标，使有可能在流量范围内用同一个仪表常数，线性度差就要降低仪表精确度。随着微处理器技术的发展，采用信号适配技术修正仪表系统非线性，从而提高仪表精确度和扩展流量范围。

5.范围度

范围度是选型的一个重要指标，速度式流量计(涡轮、涡街、电磁、超声)的范围比平方型(差压)大得多，但是目前差压式流量计亦在采取各种措施，如开发量程差压变送器或同时采用几台差压变送器切换来扩大范围度。要注意有些仪表范围度宽是尽量把上限流量提高，如：液体流速为7~10m/s,气体为50~75m/s，实际上高流速意义不大，重要的是下线流速为多少，能否适应测量要求。

6.压力损失

压力损失关系到能量消耗，对于大口径意义较大，它可能大大增加泵功率消耗。选用价格较高而压损较小仪表，从长期运行费用更划算。

表2为流量计性能参考数据

二．流体特性方面的考虑1.流体温度和压力

必须仔细地界定流体的工作压力和温度，特别在测量气体时温度压力变化造成过大的密度变化可能耍改变所选择的测量方法。如温度或压力变化造成较大流动特性变化而影响测量准确度等性能时，必要作温度和(或)压力修正。此外，流量仪表外壳的结构设计和选用材质

也决定于流体的温度和压力，因此必须确切知道压力和温度的最大和最小值。压力和温度变动很大时，更应特别仔细选择。

2.流体密度和比重 密度是影响流量计特性最主要的参数，其数据准确度直接影响计量精度。如速度式流量计测量的是体积流量，但是物料平衡或能源计量皆需要质量流量计算，因此这些流量计除检测体积流量外，尚需检测流体的密度，只在密度为常数或变动不影响计量精度时才可不比检测。

3.粘度

粘度对流量计特性影响有两种情况。其一为直接影响两种精度最佳的涡街流量计和容积式流量计，它们的流量特性深受粘度的影响，现场需要采用在线粘度补偿。一般来说，涡轮流量计只适用于低粘度介质，而容积式流量计较适于高粘度介质，但是对某些测量对象，如原油(高粘度)大流量测量，希望采用涡轮流量计。其二，粘度是判别流体性质的重要参数，牛顿流体或非牛顿流体就是视其粘度关系式不同而定，目前国内外已颁布的流量测量标准及规程都只适用于牛顿流体，这是一个重要的适用条件。粘度是影响管道内流速分布的重要参数，流速分布对流量计特性的影响是流量计使用时的主要问题之一。

4.化学腐蚀和结垢

流体的化学性有时成为选择测量方法和仪表的决定因素。某些流体会引起仪表接触零件腐蚀，表面结垢或析出结晶体金属表面产生电解化学作用。这些现象都将降低流量仪表性能和使用寿命，仪表制造厂为此采取措施提供若干变型产品或专用仪表，以相适应。例如选用针对某些流体抗腐蚀材料或结构上防腐蚀措施，如金属浮子流量计内衬耐腐蚀工程塑料，孔板用陶瓷材料制造。但那些测量元件结构和形状复杂的仪表(如容积式、涡轮式等)就不易处理使之用于腐蚀液体。

由上述可知流量计发展到今天虽然已日趋成熟，但其种类仍然极其繁多，至今尚无一种对于任何场合都适用的流量计"每种流量计都有其适用范围，又都有局限性"在选择仪表时，一定要熟悉仪表和被测对象两方面的情况$并要兼顾考虑其它因素，这样测量才会准确。

参考文献：

[1].陆徳民.石油化工自动控制设计手册. 化学工业出版社.2000

[2].乐嘉谦.仪表工手册. 化学工业出版社.2003

[3].蔡武昌等.流量测量方法和仪表选用指南.中国仪器仪表学会流量测量技术及仪表专业委员会.1994