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| 流量?jī)x表的選型,考慮這5個(gè)方面就夠了! |
| 發(fā)布時(shí)間：2019-08-19 閱讀：2503次 |
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流量?jī)x表的選型，使其也是相當(dāng)復(fù)雜的件事情，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術(shù)，還要考慮經(jīng)濟(jì)因素，歸納起來(lái)就是以下幾個(gè)方面，考慮下列這5個(gè)方面就夠了!
、流體特性方面的考慮
1、粘度和潤(rùn)滑性
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)不型流量?jī)x表范圍度影響趨勢(shì)各異，例如對(duì)大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)量元件的儀表非常重要，潤(rùn)滑性差會(huì)縮短軸承壽命，軸承況又影響儀表運(yùn)行性能和范圍度。
2、化學(xué)腐蝕和結(jié)垢
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，均將降低使用性能和壽命。儀表制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。
3、流體溫度和壓力
須界定流體的作溫度和壓力，特別在測(cè)量氣體時(shí)溫度壓力成過(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。
4、密度
大分液體應(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，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）作的儀表呈現(xiàn)困難。
5、壓縮系數(shù)和其它參量
測(cè)量氣體需要知道壓縮系數(shù)，按況下壓力溫度求取密度。若氣體成分變動(dòng)或作接近超臨界區(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。
6、多相和多組分流
測(cè)量多相和多組分流動(dòng)應(yīng)十分謹(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。
二、性能要求和儀表規(guī)范方向的考慮
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）、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側(cè)重點(diǎn)。
1、重復(fù)性
重復(fù)性在過(guò)程控制應(yīng)用中是重要的標(biāo)，由儀器本身原理與制質(zhì)量所決定，而度除取決于重復(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)性是環(huán)境條件、介質(zhì)參量等不變情況下，對(duì)某量值段時(shí)間內(nèi)同方向行多次測(cè)量的致性。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(zhuān)門(mén)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，則這種影響為突出。
2、線性度
流量?jī)x表輸出主要有線性和平方根非線性兩種。大分流量?jī)x表的非線性誤差不列出單標(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，線性度是個(gè)重要標(biāo)，使有可能在流量范圍內(nèi)用同個(gè)儀表常數(shù)，線性度差就要降低儀表度。隨著微處理器術(shù)的發(fā)展，采用信號(hào)適配術(shù)修正儀表系統(tǒng)非線性，從而提儀表度和擴(kuò)展流量范圍。
3、上限流量
上限流量也稱(chēng)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)則輸送率大，增加運(yùn)行費(fèi)用。
然而同口徑不型的儀表上限流量(也可以說(shuō)上限流速)受各自作原理和結(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)較在5.5-7m/s之間，電磁流量計(jì)則在1-7m/s(甚至0.5-10m/s)之間。
4、測(cè)量流量還是總量
使用對(duì)象測(cè)量的目的有兩類(lèi)，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)所大分只要取得總量或輔以流量。兩種不同能要求，再選擇測(cè)量方法上就有不同側(cè)重點(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)械術(shù)或脈沖頻率輸出，直接得到總量，因此具有較度，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，但裝有積算能環(huán)節(jié)后也可獲得總量。
渦街流量計(jì)具有上者優(yōu)點(diǎn)，但其抗震、抗干擾性能差，不適用于過(guò)程控制而適用于計(jì)量總量。
5、度
整體的測(cè)量度要求多少？在某特定流量下使用，還是在某量范圍內(nèi)使用？在什么測(cè)量范圍內(nèi)保持上述度？所選儀表的度能保持多久？是否易于重新校驗(yàn)？是否要（或能）現(xiàn)場(chǎng)在線核對(duì)儀表度？這些問(wèn)題須細(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)儀表度的確定要在整個(gè)系統(tǒng)控制度要求下行，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)、操作執(zhí)行等環(huán)節(jié)的誤差和各種影響因素，如操作執(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)的度（比如說(shuō)0.5）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，選用差壓計(jì)與之相配也就沒(méi)有意義了。
6、范圍度
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，般為10：1；非線性儀表則較小，通常僅3：1，能滿足般過(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些突破，主要在差壓變送器及微機(jī)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，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)切換上限流量值能。
7、響應(yīng)時(shí)間
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(chēng)會(huì)急劇增加測(cè)量誤差。
8、可維護(hù)性
當(dāng)實(shí)際況與設(shè)計(jì)選型差距巨大或儀表發(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)zui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zui，據(jù)統(tǒng)計(jì)在差壓節(jié)流式測(cè)量方式占所有測(cè)量方式的45%以上。
9、壓力損失
除無(wú)阻礙流量傳感器(電磁式、超聲式等)外，大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)達(dá)數(shù)十kPa。應(yīng)按管道系統(tǒng)泵送能力和儀表口壓力等條件，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)考慮壓損所成能量損耗勿使過(guò)大而增加泵送費(fèi)用。
10、輸出信號(hào)特性
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，另些輸出脈沖量。模擬量輸出般認(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。
三、環(huán)境條件方面的考慮
1、安性
應(yīng)用于炸性危險(xiǎn)環(huán)境，按照氣氛適應(yīng)性、炸性混合物分分組、防護(hù)電氣設(shè)備類(lèi)型以及其他安規(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IP65，甚至塵密防強(qiáng) 噴水IP66或塵密防侵水IP67。
2、電磁干擾環(huán)境
應(yīng)注意電磁干擾環(huán)境以及各種干擾源，如：大率電機(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。
3、環(huán)境溫度
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，管道需包上熱層。此外在環(huán)境或介質(zhì)溫度急劇變化的場(chǎng)合，要充分估計(jì)儀表結(jié)構(gòu)材料或連接管道布置所受的影響。
4、環(huán)境濕度
濕度會(huì)加速儀表的大氣腐蝕和電解腐蝕，降低電氣緣；低濕度容易感生靜電。
四、安裝方面的考慮
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。
1、上游和下游管道程
大分流量?jī)x表或多或少受口流動(dòng)狀況的影響，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(mén)等局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，不要靠近連接在起，象常常看到單彎管后緊接分開(kāi)啟的閥。儀表下游也要有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)。
2、管徑
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、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)。
3、管道布置和儀表安裝方向
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。
4、流動(dòng)方向
有些流量?jī)x表只能單向作，反向流動(dòng)會(huì)損壞儀表。使用這類(lèi)儀表應(yīng)注意在誤操作條件下是否可能產(chǎn)生反向流，要時(shí)裝逆止閥保護(hù)之。能雙向作的儀表，正向和反向之間測(cè)量性能亦可能有些差異。
5、維護(hù)空間
維護(hù)空間的重要性常被忽視。般來(lái)說(shuō)，人們應(yīng)能入到儀表周?chē)?，易于維修和能有調(diào)換整機(jī)的位置。
6、防護(hù)性配件
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。
7、脈動(dòng)流和非定常流
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）。
8、管道振動(dòng)
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)緩沖器雖可清除或減小泵或壓縮機(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。
9、閥門(mén)位置
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。
10、電氣連接和電磁干擾
電氣連接應(yīng)有抗雜散電平干擾的能力。制廠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至zui低水平。
五、經(jīng)濟(jì)方面的考慮
經(jīng)濟(jì)方面只考慮儀表購(gòu)置費(fèi)是不的，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)量誤差成經(jīng)濟(jì)上的損失。
1、運(yùn)行費(fèi)用
流量?jī)x表運(yùn)行費(fèi)用主要是作時(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)代儀表的率小，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)用是個(gè)隱蔽性費(fèi)用，往往被忽視。
2、校準(zhǔn)費(fèi)用
定期校準(zhǔn)費(fèi)用取決于校準(zhǔn)頻度和所校準(zhǔn)儀表度的要求。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。
3、安裝費(fèi)用
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。
4、維護(hù)費(fèi)用
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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