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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(cè)過程中四大重要參數(shù)之一，同時(shí)也是最難測(cè)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(cè)量元件，配以導(dǎo)壓管和差壓變送器組成差壓式流量計(jì)，并以此作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，即無須實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)，通過查表計(jì)算確定差壓與流量的關(guān)系，并可估算其測(cè)量誤差。隨著科技發(fā)展，新型的流量檢測(cè)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(jì)、容積式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)，不同原理的流量計(jì)對(duì)應(yīng)不同的介質(zhì)和工況，實(shí)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(gè)動(dòng)態(tài)量，處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的流體內(nèi)部不僅存在著粘性摩擦作用，還會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的旋渦和二次流等復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象。測(cè)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(jì)性等因素合理選型。
1）安全性能 即流量傳感器在運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生機(jī)械強(qiáng)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(dòng)部件、強(qiáng)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(jì)，且材質(zhì)要求耐磨，而不選用插入式流量計(jì)或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的靶式、渦輪流量計(jì)，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(cè)量腐蝕性介質(zhì)時(shí)，根據(jù)腐蝕性強(qiáng)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(shí)際情況逐步確認(rèn)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(jì)和渦街流量計(jì)基本適應(yīng)以上流體。導(dǎo)電性液體可首選電磁流量計(jì)，小管徑液體、氣體測(cè)量可選用浮子流量計(jì)，潔凈單相高黏度液體、氣體的測(cè)量可選用容積式流量計(jì)。采用機(jī)械式（熱脹冷縮）測(cè)量元件和電氣絕緣材料限制的流量計(jì)，不適應(yīng)高低溫流體，如容積式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)。流體壓力變化，其密度發(fā)生變化導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)變化，差壓式流量計(jì)和渦街流量計(jì)需引入溫壓補(bǔ)償修正測(cè)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(dòng)狀態(tài)，從而影響流量計(jì)的流量系數(shù)，最終導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
3）安裝環(huán)境 現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境主要指測(cè)量管徑大小、直管段長度、管道是否有振動(dòng)、周圍是否有強(qiáng)磁場(chǎng)干擾和高溫輻射熱等。管徑＞800mm可選用插入式流量計(jì)；根據(jù)實(shí)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(jì)由于測(cè)量漩渦釋放頻率，故振動(dòng)干擾大；強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)電磁流量計(jì)和電信號(hào)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(cè)量元件部分和信號(hào)處理部分分開，即選用分體式流量計(jì)。
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(jì)、電磁流量計(jì)、彎管流量計(jì)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(duì)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(duì)較大，如文丘里、標(biāo)準(zhǔn)孔板。
5）準(zhǔn)確度和經(jīng)濟(jì)性 要求流量測(cè)量系統(tǒng)的誤差小、精度等級(jí)高、重復(fù)性好、量程比寬。一般本身其性能相對(duì)穩(wěn)定、重復(fù)性好、使用壽命較長、量程比范圍寬的流量計(jì)有利于后期增加工藝設(shè)備測(cè)量參數(shù)調(diào)節(jié)，從而減少投資。系統(tǒng)精度高的流量計(jì)其價(jià)格相對(duì)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(fèi)用合理選擇。流量計(jì)的標(biāo)定非常重要，由于大部分類型的流量計(jì)其流量系數(shù)和儀表常數(shù)都是實(shí)體標(biāo)定得出，標(biāo)定系數(shù)的數(shù)據(jù)直接影響運(yùn)行參數(shù)的準(zhǔn)確性，因此要選擇有能力進(jìn)行實(shí)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(huì)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(hù)前方煤氣加壓，把連接煤氣加壓機(jī)進(jìn)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(hào)、規(guī)格。工藝參數(shù)是確定儀表具體型號(hào)、規(guī)格的最終依據(jù)，工藝參數(shù)要詳細(xì)、清楚，稍有差錯(cuò)就會(huì)導(dǎo)致儀表測(cè)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(jì)耐壓要高于現(xiàn)場(chǎng)工作壓力一個(gè)等級(jí)，流體流速要達(dá)到流量計(jì)要求的最低流速，否則要縮徑處理，流量檢測(cè)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(cè)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(diǎn)。因此在流量計(jì)選型時(shí)要多方面考慮，對(duì)流量計(jì)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(jì)耐用的流量儀表。
流量參數(shù)是工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)過程中四大重要參數(shù)之一，同時(shí)也是最難測(cè)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(cè)量元件，配以導(dǎo)壓管和差壓變送器組成差壓式流量計(jì)，并以此作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，即無須實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)，通過查表計(jì)算確定差壓與流量的關(guān)系，并可估算其測(cè)量誤差。隨著科技發(fā)展，新型的流量檢測(cè)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(jì)、容積式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)，不同原理的流量計(jì)對(duì)應(yīng)不同的介質(zhì)和工況，實(shí)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(gè)動(dòng)態(tài)量，處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的流體內(nèi)部不僅存在著粘性摩擦作用，還會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的旋渦和二次流等復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象。測(cè)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(jì)性等因素合理選型。
1）安全性能 即流量傳感器在運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生機(jī)械強(qiáng)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(dòng)部件、強(qiáng)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(jì)，且材質(zhì)要求耐磨，而不選用插入式流量計(jì)或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的靶式、渦輪流量計(jì)，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(cè)量腐蝕性介質(zhì)時(shí)，根據(jù)腐蝕性強(qiáng)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(shí)際情況逐步確認(rèn)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(jì)和渦街流量計(jì)基本適應(yīng)以上流體。導(dǎo)電性液體可首選電磁流量計(jì)，小管徑液體、氣體測(cè)量可選用浮子流量計(jì)，潔凈單相高黏度液體、氣體的測(cè)量可選用容積式流量計(jì)。采用機(jī)械式（熱脹冷縮）測(cè)量元件和電氣絕緣材料限制的流量計(jì)，不適應(yīng)高低溫流體，如容積式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)。流體壓力變化，其密度發(fā)生變化導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)變化，差壓式流量計(jì)和渦街流量計(jì)需引入溫壓補(bǔ)償修正測(cè)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(dòng)狀態(tài)，從而影響流量計(jì)的流量系數(shù)，最終導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
3）安裝環(huán)境 現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境主要指測(cè)量管徑大小、直管段長度、管道是否有振動(dòng)、周圍是否有強(qiáng)磁場(chǎng)干擾和高溫輻射熱等。管徑＞800mm可選用插入式流量計(jì)；根據(jù)實(shí)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(jì)由于測(cè)量漩渦釋放頻率，故振動(dòng)干擾大；強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)電磁流量計(jì)和電信號(hào)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(cè)量元件部分和信號(hào)處理部分分開，即選用分體式流量計(jì)。
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(jì)、電磁流量計(jì)、彎管流量計(jì)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(duì)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(duì)較大，如文丘里、標(biāo)準(zhǔn)孔板。
5）準(zhǔn)確度和經(jīng)濟(jì)性 要求流量測(cè)量系統(tǒng)的誤差小、精度等級(jí)高、重復(fù)性好、量程比寬。一般本身其性能相對(duì)穩(wěn)定、重復(fù)性好、使用壽命較長、量程比范圍寬的流量計(jì)有利于后期增加工藝設(shè)備測(cè)量參數(shù)調(diào)節(jié)，從而減少投資。系統(tǒng)精度高的流量計(jì)其價(jià)格相對(duì)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(fèi)用合理選擇。流量計(jì)的標(biāo)定非常重要，由于大部分類型的流量計(jì)其流量系數(shù)和儀表常數(shù)都是實(shí)體標(biāo)定得出，標(biāo)定系數(shù)的數(shù)據(jù)直接影響運(yùn)行參數(shù)的準(zhǔn)確性，因此要選擇有能力進(jìn)行實(shí)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(huì)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(hù)前方煤氣加壓，把連接煤氣加壓機(jī)進(jìn)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(hào)、規(guī)格。工藝參數(shù)是確定儀表具體型號(hào)、規(guī)格的最終依據(jù)，工藝參數(shù)要詳細(xì)、清楚，稍有差錯(cuò)就會(huì)導(dǎo)致儀表測(cè)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(jì)耐壓要高于現(xiàn)場(chǎng)工作壓力一個(gè)等級(jí)，流體流速要達(dá)到流量計(jì)要求的最低流速，否則要縮徑處理，流量檢測(cè)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(cè)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(diǎn)。因此在流量計(jì)選型時(shí)要多方面考慮，對(duì)流量計(jì)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(jì)耐用的流量儀表。
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