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正確選擇流量計(jì),這五大方面缺一不可!

更新時(shí)間:2022-03-14      點(diǎn)擊次數(shù):837

要正確選擇適合的流量?jī)x表并不容易,不僅要熟悉流量?jī)x表和生產(chǎn)過(guò)程流體特性這兩方面的技術(shù),還要考慮經(jīng)濟(jì)因素,歸納起來(lái)有五個(gè)方面因素,即性能要求,流體特性、安裝要求、環(huán)境條件和費(fèi)用,這五大方面均不可忽視,下面,就來(lái)一起了解一下吧!

 

 

性能要求和儀表規(guī)范

 

選擇儀表在性能要求上考慮的內(nèi)容有:瞬時(shí)流量還是總量(累計(jì)流量)、jing確度、重復(fù)性、線性度、流量范圍和范圍度、壓力損失、輸出信號(hào)特性和響應(yīng)時(shí)間等。不同測(cè)量對(duì)象有各自測(cè)量目的,在儀表性能方面有其不同關(guān)注點(diǎn)。

 

測(cè)量流量還是總量

1

 

使用對(duì)象測(cè)量的目的有兩類,即測(cè)量流量和計(jì)量總量。管道連續(xù)配比生產(chǎn)或過(guò)程控制使用場(chǎng)所主要測(cè)量瞬時(shí)流量;灌裝容器批量生產(chǎn)以及商貿(mào)核算、儲(chǔ)運(yùn)分配等使用場(chǎng)所大部分只要取得總量或輔以流量。兩種不同功能要求,再選擇測(cè)量方法上就有不同關(guān)注點(diǎn)。

 

有些儀表如容積式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等,測(cè)量原理上就以機(jī)械技術(shù)或脈沖頻率輸出,直接得到總量,因此具有較高jing確度,適用于計(jì)量總量。

 

電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)、節(jié)流式流量計(jì)等儀表原理上是以測(cè)量流體流速推導(dǎo)出流量,響應(yīng)快,適用于過(guò)程控制,但裝有積算功能環(huán)節(jié)后也可獲得總量。

 

一般的渦街流量計(jì)具有以上兩者優(yōu)點(diǎn),但在震動(dòng)、干擾很強(qiáng)的環(huán)境下慎用,也不適用于計(jì)量總量。

 

準(zhǔn)確度

2

 

整體的測(cè)量準(zhǔn)確度要求多少?在某一特定流量下使用,還是在某流量范圍內(nèi)使用?在什么測(cè)量范圍內(nèi)保持上述準(zhǔn)確度?所選儀表的準(zhǔn)確度能保持多久?是否易于重新校驗(yàn)?是否要(或能)現(xiàn)場(chǎng)在線核對(duì)儀表精確度?這些問(wèn)題必須細(xì)致地考慮。

 

如不是單純計(jì)量總量,而是應(yīng)用在流量控制系統(tǒng)中,則檢測(cè)儀表準(zhǔn)確度的確定要在整個(gè)系統(tǒng)控制準(zhǔn)確度要求下進(jìn)行,因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)不僅有流量檢測(cè)的誤差,還包含有信號(hào)傳輸、控制調(diào)節(jié)、執(zhí)行等環(huán)節(jié)的誤差和各種影響因素,如執(zhí)行環(huán)節(jié)往往有2%左右的回差,對(duì)測(cè)量?jī)x表確定過(guò)高的準(zhǔn)確度(比如說(shuō)0.5級(jí))是不合理和不經(jīng)濟(jì)的。就流量?jī)x表本身而言,檢測(cè)元件(或傳感器)和轉(zhuǎn)換/顯示儀表之間只準(zhǔn)確度亦應(yīng)適當(dāng)確定,如未經(jīng)實(shí)流標(biāo)定均速管、楔形管、彎管等差壓裝置誤差在1%~5%之間,選用高準(zhǔn)度差壓計(jì)與之相配也就沒(méi)有意義了。

 

重復(fù)性

3

 

重復(fù)性在過(guò)程控制應(yīng)用中是重要的指標(biāo),由儀器本身原理與制造質(zhì)量所決定,而準(zhǔn)確度除取決于重復(fù)性外,尚與量值標(biāo)定系統(tǒng)有關(guān)。嚴(yán)格地說(shuō)重復(fù)性是指環(huán)境條件、介質(zhì)參量等不變情況下,對(duì)某流量值段時(shí)間內(nèi)同方向進(jìn)行多次測(cè)量的一致性。然而實(shí)際應(yīng)用中,儀表優(yōu)良的重復(fù)性被許多因素包括流體粘度、密度等變化所干擾,然而這些變化因素還未到需要作專門檢測(cè)修正的地步,這些影響往往被誤認(rèn)為儀表重復(fù)性不好。例如浮子流量計(jì)受流體密度影響,小口徑儀表還受粘度影響;渦輪流量計(jì)用于高粘度范圍時(shí)的粘度影響;有些未作修正處理的超聲流量計(jì)流體溫度對(duì)聲速影響等。若儀表輸出特性是非線性的,則這種影響更為突出。

 

線性度

4

 

流量?jī)x表輸出主要有線性和平方根非線性兩種。大部分流量?jī)x表的非線性誤差不列出單獨(dú)指標(biāo),而包含在基本誤差內(nèi)。然而對(duì)于寬流量范圍脈沖輸出用作總量積算的儀表,線性度是一個(gè)重要指標(biāo),使有可能在流量范圍內(nèi)用同一個(gè)儀表常數(shù),線性度差就要影響儀表準(zhǔn)確度。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展,采用信號(hào)適配技術(shù)修正儀表系統(tǒng)非線性,從而提高儀表準(zhǔn)確度和擴(kuò)展流量范圍。

 

上限流量

5

 

上限流量也稱滿度流量。選擇流量?jī)x表的口徑應(yīng)按被測(cè)管道使用的流量范圍和被選儀表的上限流量和下限流量來(lái)選配,而不是簡(jiǎn)單地按管道通徑配用。雖然通常設(shè)計(jì)管道流體zui大流速是按經(jīng)濟(jì)流速來(lái)確定的。因?yàn)榱魉龠x擇過(guò)低,管徑粗投資大;過(guò)高則輸送功率大,增加運(yùn)行費(fèi)用。

然而同一口徑不同類型的儀表上限流量(也可以說(shuō)上限流速)受各自工作原理和結(jié)構(gòu)的約束,差別很大。以液體為例,上限流量的流速以玻璃管浮子流量計(jì)zui低,在0.5-1.5m/s之間,容積式流量計(jì)在1.5-2.5m/s之間,渦街流量計(jì)較高在5.5-7m/s之間,電磁流量計(jì)則在1-7m/s(或0.5-10m/s)之間。

 

范圍度

6

 

范圍度為上限流量和下限流量的比值,其值愈大流量范圍愈寬。線性儀表有較大范圍度,一般為10:1;非線性儀表則較小,通常僅3:1,能滿足一般過(guò)程控制用流量測(cè)量和商貿(mào)核算總量計(jì)量。但有些商貿(mào)核算用儀表要求較寬的范圍度,例如公用事業(yè)水量出荷計(jì)量的晝夜和冬夏季節(jié)差很大,就要求很寬的范圍度。若選用文丘利管差壓式儀表就顯得不能適應(yīng)。然而差壓式儀表范圍度拓寬近年有一些突破,主要在差壓變送器及微機(jī)技術(shù)應(yīng)用方面采取措施,亦可達(dá)10:1。某些型號(hào)的電磁流量計(jì)用戶可自行調(diào)整流量上限值,上限可調(diào)比(zui大上限值和zui小上限值之比)可達(dá)10:1,再乘上所設(shè)定上限值20:1的范圍度,一臺(tái)儀表擴(kuò)展意義的范圍度(即考慮上限可調(diào)比)可達(dá)(50-200):1,還有些型號(hào)儀表具有自動(dòng)切換上限流量值功能。

 

壓力損失

7

 

除*流量傳感器(電磁式、超聲式等)外,大部分流量傳感器或要改變流動(dòng)方向,或在流通通道中設(shè)置靜止的或活動(dòng)的檢測(cè)元件,從而產(chǎn)生隨流量而變的不能恢復(fù)的壓力損失,其值有時(shí)高達(dá)數(shù)十kPa。首先應(yīng)按管道系統(tǒng)泵送能力和儀表入口壓力等條件,確定zui大流量時(shí)容許的壓力損失,據(jù)此選定儀表。因選擇不當(dāng)而產(chǎn)生過(guò)大的壓力損失往往影響流程效率。管徑大于500mm輸水用儀表,應(yīng)考慮壓損所造成能量損耗勿使過(guò)大而增加泵送費(fèi)用。

 

輸出信號(hào)特性

8

 

輸出信號(hào)往往左右儀表的選擇。流量?jī)x表的信號(hào)輸出和顯示歸納為:①流量(體積流量或質(zhì)量流量);②總量;②平均流速;④點(diǎn)流速。

 

有些儀表輸出電流(或電壓)模擬量,另一些輸出脈沖量。模擬量輸出一般認(rèn)為適合于過(guò)程控制,易于和調(diào)節(jié)閥等控制回路單元接配;脈沖量輸出適用于總量和高精度測(cè)量流量。長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸脈沖量輸出比模擬量輸出有較高傳送準(zhǔn)確度。輸出信號(hào)的方式和幅值還應(yīng)有與其它設(shè)備相適應(yīng)的能力,如控制接口、數(shù)據(jù)記錄器、報(bào)警裝置、斷路保護(hù)回路和數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)等。

 

響應(yīng)時(shí)間

9

 

應(yīng)用于脈動(dòng)流動(dòng)場(chǎng)所應(yīng)注意儀表對(duì)流動(dòng)階躍變化的響應(yīng)。有些使用場(chǎng)所要求儀表輸出跟隨流動(dòng)變化,而另一些為獲得綜合平均只要求有較慢響應(yīng)的輸出。瞬態(tài)響應(yīng)常以時(shí)間常數(shù)或響應(yīng)頻率表示,其值前者從幾毫秒到幾秒,后者在數(shù)百赫茲以下,配用顯示儀表可能相當(dāng)大地延長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間。儀表的流量上升和下降動(dòng)態(tài)響應(yīng)不對(duì)稱會(huì)急劇增加測(cè)量誤差。

 

可維護(hù)性

10

 

當(dāng)實(shí)際工況與設(shè)計(jì)選型差距很大或儀表發(fā)生故障時(shí),有沒(méi)有手段就地維修和修正應(yīng)該得到重視,因?yàn)榱髁績(jī)x表一旦安裝再拆下維護(hù)會(huì)很麻煩而且需要時(shí)間。在這方面表現(xiàn)好的是差壓式測(cè)量方法,因?yàn)槠渑c流體接觸元件為免維護(hù)不動(dòng)件,測(cè)量用電氣元件為可拆可調(diào)的通用差壓變送器。所以差壓式測(cè)量方式的正常運(yùn)轉(zhuǎn)率最高,據(jù)統(tǒng)計(jì)在全球差壓節(jié)流式測(cè)量方式占所有測(cè)量方式的45%以上。

 

流體特性

流體溫度和壓力

1

 

必須界定流體的工作溫度和壓力,特別在測(cè)量氣體時(shí)溫度壓力造成過(guò)大的密度變化,可能要改變所選擇的測(cè)量方法。如溫度或壓力變化造成較大流動(dòng)特性變化而影響測(cè)量性能時(shí),要作溫度和(或)壓力修正。

 

密度

2

 

大部分液體應(yīng)用場(chǎng)合,液體密度相對(duì)穩(wěn)定,除非密度發(fā)生較大變化,一般不需要修正。

 

在氣體應(yīng)用場(chǎng)合,某些儀表的范圍度和線性度取決于密度。低密度氣體對(duì)某些測(cè)量方法,例如利用氣體動(dòng)量推動(dòng)檢測(cè)元件(如渦輪)工作的儀表呈現(xiàn)困難。

 

粘度和潤(rùn)滑性

3

 

有些儀表性能隨著雷諾數(shù)而變,而雷諾數(shù)又與粘度有關(guān)。在評(píng)估儀表適應(yīng)性時(shí),要掌握液體的溫度-粘度特性。氣體與液體不同,其粘度不會(huì)因溫度和壓力變化而顯著地變化,其值一般較低,除氫氣外各種氣體粘度差別較小。因此確切的氣體粘度并不像液體那樣重要。

 

粘度對(duì)不同類型流量?jī)x表范圍度影響趨勢(shì)各異,例如對(duì)大部分容積式儀表粘度增加范圍度增大,渦輪式和渦街式則相反,粘度增加范圍度縮小。


潤(rùn)滑性是不易評(píng)價(jià)的物性。潤(rùn)滑性對(duì)有活動(dòng)測(cè)量元件的儀表很重要,潤(rùn)滑性差會(huì)縮短軸承壽命,軸承工況又影響儀表運(yùn)行性能和范圍度。

 

化學(xué)腐蝕和結(jié)垢

4

 

流體的化學(xué)性有時(shí)成為選擇測(cè)量方法和儀表的決定因素。流體腐蝕儀表接觸件,表面結(jié)垢或析出結(jié)晶,均將影響使用性能和壽ming。儀表制造廠為此常提供變型產(chǎn)品,例如開(kāi)發(fā)防腐型、加保溫套防止析出結(jié)晶,裝置除垢器等防范措施。

 

壓縮系數(shù)和其它參量

5

 

測(cè)量氣體需要知道壓縮系數(shù),按工況下壓力溫度求取密度。若氣體成分變動(dòng)或工作接近超臨界區(qū),則只能在線測(cè)量密度。

 

某些測(cè)量方法要考慮流體特性參量,如熱式流量計(jì)的熱傳導(dǎo)和比熱容,電磁流量計(jì)的液體電導(dǎo)率。

 

多相和多組分流

6

 

測(cè)量多相和多組分流動(dòng)應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待。經(jīng)驗(yàn)表明,單相通用流量?jī)x表用于多組分或多相流體,測(cè)量性能會(huì)改變(或大幅度改變)。

 

單工質(zhì)流體有時(shí)也會(huì)呈現(xiàn)雙相,例如濕蒸汽中水微粒隨著蒸汽流動(dòng),環(huán)境溫度或介質(zhì)壓力偏離原定狀態(tài),儀表就可能不適應(yīng)。


測(cè)量?jī)煞N或兩種以上不相溶液體匯流混合液流量時(shí),應(yīng)注意存在流速不均勻,使流動(dòng)成為分層或塊狀流等帶來(lái)的問(wèn)題。


測(cè)量液固雙相流時(shí)要了解固相含量、粒子大小和固體性質(zhì)以及流動(dòng)狀況(懸浮流、管底流、動(dòng)床流還是淤積流?)

 

測(cè)量氣液雙相流時(shí)盡可能采用分離后分相測(cè)量,以保證獲得zui小測(cè)量不確定度,然而對(duì)有些場(chǎng)合這種方法不切實(shí)可行或不符合要求。

 

安裝方面

不同原理的測(cè)量方法對(duì)安裝要求差異很大。例如上游直管段長(zhǎng)度,差壓式和渦街式需要較長(zhǎng),而容積式浮子式無(wú)要求或要求很低。

 

管道布置和儀表安裝方向

1

 

有些儀表水平安裝或垂直安裝在測(cè)量性能會(huì)有差別。儀表安裝有時(shí)還取決于流體物性,如漿液在水平位置可能沉淀固體顆粒。

 

流動(dòng)方向

2

 

有些流量?jī)x表只能單向工作,反向流動(dòng)會(huì)損壞儀表。使用這類儀表應(yīng)注意在錯(cuò)誤作條件下是否可能產(chǎn)生反向流,必要時(shí)裝逆止閥保護(hù)之。能雙向工作的儀表,正向和反向之間測(cè)量性能亦可能有些差異。

 

上游和下游管道工程

3

 

大部分流量?jī)x表或多或少受入口流動(dòng)狀況的影響,必須保證有良好流動(dòng)狀況。上游管道布置和阻流件會(huì)引入流動(dòng)擾動(dòng),例如二個(gè)(或二個(gè)以上)空間彎管引起漩渦,閥門等局部阻流件引起流速分布畸變。這些影響能夠以適當(dāng)長(zhǎng)度上游直管或安裝流動(dòng)調(diào)整器予以改善。

 

除考慮緊接儀表前的管配件外,還應(yīng)注意更往上游若干管道配件的組合,因?yàn)樗鼈兛赡苁钱a(chǎn)生與zui接近配件擾動(dòng)不同的擾動(dòng)源。盡可能拉開(kāi)各擾動(dòng)產(chǎn)生件的距離以減少影響,不要靠近連接在一起,象常常看到單彎管后緊接部分開(kāi)啟的閥。儀表下游也要有一小段直管以減小影響。氣穴和凝結(jié)常是不良管道布置所引起的,應(yīng)避免管道直徑上或方向上的急劇改變。管道布置不良還會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)。

 

管徑

4

 

有些儀表的口徑范圍并不很寬,限制了儀表的選用。測(cè)量大管徑、低流速,或小管徑、高流速,可選用與管徑尺寸不同口徑的儀表,并以異徑管連接,使儀表運(yùn)行流速在規(guī)定范圍內(nèi)。

 

維護(hù)空間

5

 

維護(hù)空間的重要性常被忽視。人們應(yīng)能進(jìn)入到儀表周圍,易于維修和能有調(diào)換整機(jī)的位置。

 

管道振動(dòng)

6

 

有些儀表(如壓電檢測(cè)信號(hào)的渦街式、科里奧利質(zhì)量式)易受振動(dòng)干擾,應(yīng)考慮儀表前后管道作支撐等設(shè)計(jì)。脈動(dòng)緩沖器雖可減小泵或壓縮機(jī)的影響,然而所有儀表還是盡可能遠(yuǎn)離振動(dòng)或振動(dòng)源為好。

 

閥門位置

7

 

控制閥應(yīng)裝在流量?jī)x表下游,避免其所產(chǎn)生氣穴和流速分布畸變影響,裝在下游還可增加背壓,減少產(chǎn)生氣穴的可能性。

 

電氣連接和電磁干擾

8

 

電氣連接應(yīng)有抗雜散電平干擾的能力。制造廠一般提供連接電纜或提出型號(hào)和建議連接方法。信號(hào)電纜應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離電力電纜和電力源,將電磁干擾和射頻干擾降到低水平。

 

防護(hù)性配件

9

 

有些流量?jī)x表需要安裝保證儀表正常運(yùn)行的防護(hù)設(shè)施。例如:跟蹤加熱以防止管線內(nèi)液體凝結(jié)或測(cè)氣體時(shí)出現(xiàn)冷凝;液體管道出現(xiàn)非滿管流的檢測(cè)報(bào)警;容積式和渦輪式儀表在其上游裝過(guò)濾器,等等。

 

脈動(dòng)流和非定常流

10

 

常見(jiàn)產(chǎn)生脈動(dòng)的源有定排量泵、往復(fù)式壓縮機(jī)、振蕩著的閥或調(diào)節(jié)器等。大部分流量?jī)x表來(lái)不及跟隨記錄脈動(dòng)流動(dòng),帶來(lái)測(cè)量誤差,應(yīng)盡量避開(kāi)。使用時(shí)應(yīng)重視并分別處置檢測(cè)儀表和顯示儀表,檢測(cè)儀表方面在管線中裝充氣式緩沖器(用于液體)或阻流器(用于氣體)。

 

環(huán)境條件

環(huán)境溫度

1

 

環(huán)境溫度超過(guò)規(guī)定要影響儀表電子元件而改變測(cè)量性能,因此某些現(xiàn)場(chǎng)儀表需要有環(huán)境受控的外罩;如果環(huán)境溫度變化要影響流動(dòng)特性,管道需包上絕熱層。此外在環(huán)境或介質(zhì)溫度急劇變化的場(chǎng)合,要估計(jì)儀表結(jié)構(gòu)材料或連接管道布置所受的影響。

 

環(huán)境濕度

2

 

高濕度會(huì)加速儀表的大氣腐蝕和電解腐蝕,降低電氣絕緣;低濕度容易感生靜電。

 

安全性

3

 

應(yīng)用于爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境,按照氣氛適應(yīng)性、爆炸性混合物分級(jí)分組、防護(hù)電氣設(shè)備類型以及其他安全規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)選擇儀表。若有化學(xué)侵蝕性氣體,儀表外殼應(yīng)具有防腐性和氣密性。某些流程工業(yè)要定期水沖洗整個(gè)裝置,因此要求儀表外殼防水,需用塵密防噴水級(jí)IP65,甚zhi塵密防強(qiáng) 噴水級(jí)IP66或塵密防侵水級(jí)IP67。

 

電磁干擾環(huán)境

4

 

應(yīng)注意電磁干擾環(huán)境以及各種干擾源,如:大功率電機(jī)、開(kāi)關(guān)裝置、繼電器、電焊機(jī)、廣播和電視發(fā)射機(jī)等。

 

經(jīng)濟(jì)方面

經(jīng)濟(jì)方面只考慮儀表購(gòu)置費(fèi)是不夠的,還應(yīng)調(diào)查其它費(fèi)用,如附件購(gòu)置費(fèi)、安裝費(fèi)、維護(hù)和流量校準(zhǔn)費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)和備件費(fèi)等。此外,應(yīng)用于商貿(mào)核算和儲(chǔ)存交接還應(yīng)評(píng)估測(cè)量誤差造成經(jīng)濟(jì)上的損失。

 

安裝費(fèi)用

1

 

安裝費(fèi)應(yīng)包括作定期維護(hù)所需旁路管和運(yùn)行截止閥等輔助件的費(fèi)用。 

 

運(yùn)行費(fèi)用

2

 

流量?jī)x表運(yùn)行費(fèi)用主要是工作時(shí)能量消耗,包括電動(dòng)儀表電力消耗或氣動(dòng)儀表的氣源耗能(現(xiàn)代儀表的功率極小,僅有幾w到幾十w);以及測(cè)量過(guò)程中推動(dòng)流體通過(guò)儀表所消耗的能量,亦即克服儀表因測(cè)量產(chǎn)生壓力損失的泵送能耗費(fèi)。泵送費(fèi)用是一個(gè)隱蔽性費(fèi)用,往往被忽視。

 

校準(zhǔn)費(fèi)用

3

 

定期校準(zhǔn)費(fèi)用取決于校準(zhǔn)頻度和所校準(zhǔn)儀表精度的要求。為了經(jīng)常在線校準(zhǔn)石油制品儲(chǔ)存交接貿(mào)易結(jié)算用儀表,常在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)體積管式流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。

 

維護(hù)費(fèi)用

4

 

維護(hù)費(fèi)用是儀表投入運(yùn)行后保持測(cè)量系統(tǒng)正常工作所需費(fèi)用,主要包括維護(hù)勞務(wù)和備用件費(fèi)用。

 

 

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