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工業(yè)儀表流量的選型
2016-08-10
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工業(yè)儀表流量的選型
流量參數(shù)是工業(yè)生產(chǎn)檢測過程中四大重要參數(shù)之一，同時也是最難測量的參數(shù)。國內(nèi)外最早是以孔板、噴嘴和文丘里管為代表的節(jié)流裝置作為流量測量元件，配以導(dǎo)壓管和差壓變送器組成差壓式流量計，并以此作為測量標(biāo)準(zhǔn)，即無須實驗校準(zhǔn)，通過查表計算確定差壓與流量的關(guān)系，并可估算其測量誤差。隨著科技發(fā)展，新型的流量檢測儀表迅速得到推廣應(yīng)用，根據(jù)其原理分為差壓式流量計、容積式流量計、渦輪流量計、電磁流量計、浮子流量計、渦街流量計、超聲波流量計、質(zhì)量流量計，不同原理的流量計對應(yīng)不同的介質(zhì)和工況，實踐選型中要綜合各方面因素統(tǒng)一考慮。
選型分析 ：
流體流量是一個動態(tài)量，處于運動狀態(tài)的流體內(nèi)部不僅存在著粘性摩擦作用，還會產(chǎn)生不穩(wěn)定的旋渦和二次流等復(fù)雜流動現(xiàn)象。測量儀表本身受到眾多因素的影響，選型應(yīng)根據(jù)流體工況特性、安裝要求、環(huán)境條件、經(jīng)濟性等因素合理選型。
1）安全性能 即流量傳感器在運行中不會發(fā)生機械強度或電氣回路故障而引起事故。如高溫高壓流體其流量傳感器一般選用無可動部件、強度高的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置（標(biāo)準(zhǔn)孔板、渦街、彎管等）或非接觸式流量計，且材質(zhì)要求耐磨，而不選用插入式流量計或結(jié)構(gòu)強度低的靶式、渦輪流量計，以確保在高速汽流沖刷下不發(fā)生節(jié)流裝置或傳感器損壞造成介質(zhì)泄露。測量腐蝕性介質(zhì)時，根據(jù)腐蝕性強度選用合適內(nèi)襯材質(zhì)，可燃性氣體的環(huán)境應(yīng)選用防爆型儀表。
2）流體特性 流體特性主要指流體成分、溫度、壓力、黏度等。根據(jù)實際情況逐步確認選型范圍。首先從成分（液體、氣體、蒸汽、臟流污程度）區(qū)分，差壓式流量計和渦街流量計基本適應(yīng)以上流體。導(dǎo)電性液體可首選電磁流量計，小管徑液體、氣體測量可選用浮子流量計，潔凈單相高黏度液體、氣體的測量可選用容積式流量計。采用機械式（熱脹冷縮）測量元件和電氣絕緣材料限制的流量計，不適應(yīng)高低溫流體，如容積式流量計、渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計。流體壓力變化，其密度發(fā)生變化導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)變化，差壓式流量計和渦街流量計需引入溫壓補償修正測量數(shù)據(jù)。黏度主要受溫度、壓力影響，黏度變化改變流體的流動狀態(tài)，從而影響流量計的流量系數(shù)，最終導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
3）安裝環(huán)境 現(xiàn)場安裝環(huán)境主要指測量管徑大小、直管段長度、管道是否有振動、周圍是否有強磁場干擾和高溫輻射熱等。管徑＞800mm可選用插入式流量計；根據(jù)實際直管段長度可選用帶自整流的節(jié)流裝置，如V形錐、雙文丘里；渦街流量計由于測量漩渦釋放頻率，故振動干擾大；強磁場對電磁流量計和電信號放大處理器干擾大，高溫輻射造成電子元件發(fā)熱影響使用壽命，可把測量元件部分和信號處理部分分開，即選用分體式流量計。
4）節(jié)能性 流體經(jīng)過流量儀表前后的壓損，壓損值越小節(jié)能性越好。非接觸式如超聲波流量計、電磁流量計、彎管流量計無壓損；差壓式節(jié)流裝置都存在壓損；非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置壓損相對較小，如渦街、威力巴、均速管、圓缺孔板、V形錐等；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置壓損相對較大，如文丘里、標(biāo)準(zhǔn)孔板。
5）準(zhǔn)確度和經(jīng)濟性 要求流量測量系統(tǒng)的誤差小、精度等級高、重復(fù)性好、量程比寬。一般本身其性能相對穩(wěn)定、重復(fù)性好、使用壽命較長、量程比范圍寬的流量計有利于后期增加工藝設(shè)備測量參數(shù)調(diào)節(jié)，從而減少投資。系統(tǒng)精度高的流量計其價格相對要高，在保證工藝要求的準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，綜合后期維修費用合理選擇。流量計的標(biāo)定非常重要，由于大部分類型的流量計其流量系數(shù)和儀表常數(shù)都是實體標(biāo)定得出，標(biāo)定系數(shù)的數(shù)據(jù)直接影響運行參數(shù)的準(zhǔn)確性，因此要選擇有能力進行實體標(biāo)定的制造單位。
6）介質(zhì)工況 生產(chǎn)過程中需特別注意的是流體的流向可能發(fā)生變化問題，有些工藝生產(chǎn)中流體流向會發(fā)生短暫改變，如雙膛型石灰窯爐膛在燃燒和蓄熱變換期間煤氣需切斷，為保護前方煤氣加壓，把連接煤氣加壓機進出口管道的回流閥打開，回流閥打開期間，管道內(nèi)的壓力瞬間降低，管道內(nèi)殘存煤氣發(fā)生倒流現(xiàn)象，從而影響儀表的使用和安全。
7）工藝參數(shù) 根據(jù)工藝參數(shù)選擇儀表的型號、規(guī)格。工藝參數(shù)是確定儀表具體型號、規(guī)格的最終依據(jù)，工藝參數(shù)要詳細、清楚，稍有差錯就會導(dǎo)致儀表測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，甚至不能使用。例于低壓流體（如煤氣）工作壓力變化引起流量變化較大，因而壓力參數(shù)范圍要小且準(zhǔn)確。一般流量計耐壓要高于現(xiàn)場工作壓力一個等級，流體流速要達到流量計要求的最低流速，否則要縮徑處理，流量檢測元件材質(zhì)要滿足流體要求，量程范圍應(yīng)合適等。
綜上所述，不同類型的儀表其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測量原理和方式都不相同，適用的工作條件也不一樣，其使用方法、安裝方法，每種型式都有它特有的優(yōu)缺點。因此在流量計選型時要多方面考慮，對流量計的特性作全面比較，綜合選擇出適于生產(chǎn)要求、安全可靠、準(zhǔn)確節(jié)能、經(jīng)濟耐用的流量儀表。
流量參數(shù)是工業(yè)生產(chǎn)檢測過程中四大重要參數(shù)之一，同時也是最難測量的參數(shù)。國內(nèi)外最早是以孔板、噴嘴和文丘里管為代表的節(jié)流裝置作為流量測量元件，配以導(dǎo)壓管和差壓變送器組成差壓式流量計，并以此作為測量標(biāo)準(zhǔn)，即無須實驗校準(zhǔn)，通過查表計算確定差壓與流量的關(guān)系，并可估算其測量誤差。隨著科技發(fā)展，新型的流量檢測儀表迅速得到推廣應(yīng)用，根據(jù)其原理分為差壓式流量計、容積式流量計、渦輪流量計、電磁流量計、浮子流量計、渦街流量計、超聲波流量計、質(zhì)量流量計，不同原理的流量計對應(yīng)不同的介質(zhì)和工況，實踐選型中要綜合各方面因素統(tǒng)一考慮。
選型分析 ：
流體流量是一個動態(tài)量，處于運動狀態(tài)的流體內(nèi)部不僅存在著粘性摩擦作用，還會產(chǎn)生不穩(wěn)定的旋渦和二次流等復(fù)雜流動現(xiàn)象。測量儀表本身受到眾多因素的影響，選型應(yīng)根據(jù)流體工況特性、安裝要求、環(huán)境條件、經(jīng)濟性等因素合理選型。
1）安全性能 即流量傳感器在運行中不會發(fā)生機械強度或電氣回路故障而引起事故。如高溫高壓流體其流量傳感器一般選用無可動部件、強度高的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置（標(biāo)準(zhǔn)孔板、渦街、彎管等）或非接觸式流量計，且材質(zhì)要求耐磨，而不選用插入式流量計或結(jié)構(gòu)強度低的靶式、渦輪流量計，以確保在高速汽流沖刷下不發(fā)生節(jié)流裝置或傳感器損壞造成介質(zhì)泄露。測量腐蝕性介質(zhì)時，根據(jù)腐蝕性強度選用合適內(nèi)襯材質(zhì)，可燃性氣體的環(huán)境應(yīng)選用防爆型儀表。
2）流體特性 流體特性主要指流體成分、溫度、壓力、黏度等。根據(jù)實際情況逐步確認選型范圍。首先從成分（液體、氣體、蒸汽、臟流污程度）區(qū)分，差壓式流量計和渦街流量計基本適應(yīng)以上流體。導(dǎo)電性液體可首選電磁流量計，小管徑液體、氣體測量可選用浮子流量計，潔凈單相高黏度液體、氣體的測量可選用容積式流量計。采用機械式（熱脹冷縮）測量元件和電氣絕緣材料限制的流量計，不適應(yīng)高低溫流體，如容積式流量計、渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計。流體壓力變化，其密度發(fā)生變化導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)變化，差壓式流量計和渦街流量計需引入溫壓補償修正測量數(shù)據(jù)。黏度主要受溫度、壓力影響，黏度變化改變流體的流動狀態(tài)，從而影響流量計的流量系數(shù)，最終導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
3）安裝環(huán)境 現(xiàn)場安裝環(huán)境主要指測量管徑大小、直管段長度、管道是否有振動、周圍是否有強磁場干擾和高溫輻射熱等。管徑＞800mm可選用插入式流量計；根據(jù)實際直管段長度可選用帶自整流的節(jié)流裝置，如V形錐、雙文丘里；渦街流量計由于測量漩渦釋放頻率，故振動干擾大；強磁場對電磁流量計和電信號放大處理器干擾大，高溫輻射造成電子元件發(fā)熱影響使用壽命，可把測量元件部分和信號處理部分分開，即選用分體式流量計。
4）節(jié)能性 流體經(jīng)過流量儀表前后的壓損，壓損值越小節(jié)能性越好。非接觸式如超聲波流量計、電磁流量計、彎管流量計無壓損；差壓式節(jié)流裝置都存在壓損；非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置壓損相對較小，如渦街、威力巴、均速管、圓缺孔板、V形錐等；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置壓損相對較大，如文丘里、標(biāo)準(zhǔn)孔板。
5）準(zhǔn)確度和經(jīng)濟性 要求流量測量系統(tǒng)的誤差小、精度等級高、重復(fù)性好、量程比寬。一般本身其性能相對穩(wěn)定、重復(fù)性好、使用壽命較長、量程比范圍寬的流量計有利于后期增加工藝設(shè)備測量參數(shù)調(diào)節(jié)，從而減少投資。系統(tǒng)精度高的流量計其價格相對要高，在保證工藝要求的準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，綜合后期維修費用合理選擇。流量計的標(biāo)定非常重要，由于大部分類型的流量計其流量系數(shù)和儀表常數(shù)都是實體標(biāo)定得出，標(biāo)定系數(shù)的數(shù)據(jù)直接影響運行參數(shù)的準(zhǔn)確性，因此要選擇有能力進行實體標(biāo)定的制造單位。
6）介質(zhì)工況 生產(chǎn)過程中需特別注意的是流體的流向可能發(fā)生變化問題，有些工藝生產(chǎn)中流體流向會發(fā)生短暫改變，如雙膛型石灰窯爐膛在燃燒和蓄熱變換期間煤氣需切斷，為保護前方煤氣加壓，把連接煤氣加壓機進出口管道的回流閥打開，回流閥打開期間，管道內(nèi)的壓力瞬間降低，管道內(nèi)殘存煤氣發(fā)生倒流現(xiàn)象，從而影響儀表的使用和安全。
7）工藝參數(shù) 根據(jù)工藝參數(shù)選擇儀表的型號、規(guī)格。工藝參數(shù)是確定儀表具體型號、規(guī)格的最終依據(jù)，工藝參數(shù)要詳細、清楚，稍有差錯就會導(dǎo)致儀表測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，甚至不能使用。例于低壓流體（如煤氣）工作壓力變化引起流量變化較大，因而壓力參數(shù)范圍要小且準(zhǔn)確。一般流量計耐壓要高于現(xiàn)場工作壓力一個等級，流體流速要達到流量計要求的最低流速，否則要縮徑處理，流量檢測元件材質(zhì)要滿足流體要求，量程范圍應(yīng)合適等。
綜上所述，不同類型的儀表其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測量原理和方式都不相同，適用的工作條件也不一樣，其使用方法、安裝方法，每種型式都有它特有的優(yōu)缺點。因此在流量計選型時要多方面考慮，對流量計的特性作全面比較，綜合選擇出適于生產(chǎn)要求、安全可靠、準(zhǔn)確節(jié)能、經(jīng)濟耐用的流量儀表。
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