隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)流量測(cè)量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來越高，流量測(cè)量技術(shù)日新月異，為了適應(yīng)各種用途，解決不同條件下各種被測(cè)介質(zhì)的流量測(cè)量，各種類型的流量計(jì)相繼問世，常用的流量測(cè)量?jī)x表大致有差壓式流量計(jì)（變壓降式流量計(jì)）、容積式流量計(jì)、葉輪式流量計(jì)、變面積式流量計(jì)（等壓降式流量計(jì)）、靶式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、流體振蕩式流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等。目前我廠在用的上百臺(tái)流量?jī)x表中，約70％為差壓式流量?jī)x表，其余為超聲波流量計(jì)、葉輪式流量計(jì)等。結(jié)合筆者幾年的工作實(shí)踐，談一下流量測(cè)量?jī)x表的選用。 1 首先確定是否需要安裝流量?jī)x表 如果僅希望知道管道中流體是否在輸送流動(dòng)，觀測(cè)其大體流量，那么選用流動(dòng)窺視窗或流動(dòng)指示器就能以較低費(fèi)用達(dá)到這一目的。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，國內(nèi)流量?jī)x表制造業(yè)對(duì)窺視窗和流動(dòng)指示器重視宣傳不夠，僅有幾個(gè)企業(yè)提供產(chǎn)品，反觀從國外引進(jìn)石化、汽輪機(jī)等成套設(shè)備中，在較多的工位上裝有流動(dòng)窺視窗或指示器。 如果測(cè)量要求高，則需要安裝一臺(tái)流量?jī)x表。應(yīng)充分利用現(xiàn)場(chǎng)條件，不一定要專門安裝流量傳感器，可利用管道系統(tǒng)中彎管，也可測(cè)量有其它阻流體管段（如T型管）的壓力降，通常也可達(dá)到同樣目的。流量和差壓間的關(guān)系，可通過作一些簡(jiǎn)化假設(shè)計(jì)算（如彎管），或用外夾裝便攜式超聲流量計(jì)在該阻力管段的上游（或下游）管系合適位置在線比較校驗(yàn)。 2 分析因素 收集各類儀表樣本、技術(shù)數(shù)據(jù)和選用手冊(cè)等，充分了解各類儀表規(guī)范性能；再分別按性能要求和儀表規(guī)范、流體特性、安裝場(chǎng)所、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)適用五個(gè)方面因素，按后面所提出的問題，逐一分析，列表比較。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)。例如商貿(mào)核算和儲(chǔ)運(yùn)對(duì)度要求較高；連續(xù)測(cè)量過程控制通常要求良好的可靠性和重復(fù)性，有時(shí)還要求較寬的測(cè)量范圍，而將測(cè)量度要求放在次要地位；批量配比生產(chǎn)則希望有好的度等?？紤]順序一般先從“性能要求和儀表規(guī)范”開始，適當(dāng)考慮其他因素。若認(rèn)為“經(jīng)濟(jì)因素”是主要因素（如大管徑輸送要求泵送費(fèi)用低、商貿(mào)核算要求測(cè)量誤差?。?，則其他因素為次要因素。 3 度 流體測(cè)量中如不是單純計(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)、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表確定過高的度（比如說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)換顯示儀表之間的度亦應(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0.5％～5％之間，選用高精度差壓計(jì)與之相配也就沒有意義了（目前我廠所用的ROSEMOUNT3051標(biāo)示誤差在0.075％）。 流量?jī)x表規(guī)范所示的度等級(jí)是在某一較寬流量范圍內(nèi)，如果使用條件在某一特定流量或很狹窄的流量范圍，此時(shí)使用的測(cè)量度可比規(guī)定值高；如能在此測(cè)量點(diǎn)專門標(biāo)定，可提高度，比如說從0.5級(jí)提高到0.25級(jí)或更高。用于商貿(mào)核算、儲(chǔ)運(yùn)和物料平衡要求較高度時(shí)，還應(yīng)考慮度的持久性，是否易于重新校驗(yàn)等關(guān)鍵因素，以及是否有在線校驗(yàn)的可能。 4 重復(fù)性 重復(fù)性在過程控制應(yīng)用中是很重要的指標(biāo)，由儀器本身原理與制造質(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*量值一段時(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)性受許多因素包括流體粘度、密度等變化影響，往往被誤認(rèn)為儀表重復(fù)性不好。因此有參量變化的場(chǎng)所，不要選擇對(duì)此參量變化敏感的儀表。例如浮子流量計(jì)易受流體密度影響，渦輪流量計(jì)用于高粘度測(cè)量時(shí)易受流體粘度影響等。若儀表輸出特性是非線性的，則影響更為突出。 5 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)，在流量范圍內(nèi)使用同一個(gè)儀表常數(shù)，線性度差可能就要降低儀表度。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，可采用信號(hào)適配技術(shù)修正儀表系統(tǒng)非線性，從而提高儀表度和擴(kuò)展流量范圍。 6 上限流量和流量范圍 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選配，而不是簡(jiǎn)單地按管道通徑配用。通常設(shè)計(jì)管道流體zui大流速是按經(jīng)濟(jì)流速來確定的。因?yàn)榱魉龠x擇過低，管徑粗，投資大，流速過高則輸送功率大，增加運(yùn)行費(fèi)用。例如水等低粘度液體經(jīng)濟(jì)流速為1.5～3m／s，高粘度液體經(jīng)濟(jì)流速為0.2～1m／s。大部分流量?jī)x表上限流量的流速接近或略高于管道經(jīng)濟(jì)流速，因此儀表選擇口徑與管徑相同的機(jī)會(huì)較多，安裝就比較方便。如不相同也不會(huì)相差太多，一般相差一檔規(guī)格，采用異徑管連接。同一口徑不同類型的儀表上限流量受各自工作原理和結(jié)構(gòu)的約束，差別很大。 有些儀表流量上限值訂購后就不能改變，如容積式儀表和浮子式儀表等；差壓式儀表孔板等設(shè)計(jì)確定后下限流量不能改變，但流量上限變化可以調(diào)整差壓變送器量程來適應(yīng)；有些儀表則不經(jīng)實(shí)流校驗(yàn)用戶可自行重新設(shè)定流量上限值，如某些型號(hào)的電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)。 7 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，一般為10∶1；非線性儀表則較小，通常僅3∶1，能滿足—般過程控制用流量測(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)自來水量計(jì)量的晝夜和冬夏季節(jié)差很大，就要求很寬的范圍度。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，不過儀表價(jià)格要高出一倍多。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，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。 有些制造廠為表示其范圍度寬，把zui大上限流量的流速提得很高，液體7～10m／s，氣體50～75m／s實(shí)際上這么高的流速一般是用不上的，關(guān)鍵是下限流速是否適應(yīng)測(cè)量要求，一般要求范圍度寬下限流速更低些才好。 8 壓力損失 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，或在流通管道中設(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)10kPa。而泵送能耗與壓損及流體密度、流量成正比，因選擇不當(dāng)而產(chǎn)生過大的壓力損失往往影響流程效率。管徑大于500mm輸水用流量?jī)x表，應(yīng)考慮壓損所造成能量損耗，勿使壓損過大而增加泵送費(fèi)用，壓力損失較大的儀表短短幾年為測(cè)量付出的泵送費(fèi)用往往超過低壓損價(jià)格較貴儀表的購置運(yùn)行等費(fèi)用。 9 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。 綜上所述，流量?jī)x表的選用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，對(duì)某一具體應(yīng)用場(chǎng)所可以采用的儀表可能有幾種方案，在選擇時(shí)只憑以往經(jīng)驗(yàn)和單純考慮初裝費(fèi)用貿(mào)然做出決定，可能會(huì)失去選擇儀表的機(jī)會(huì)。因此，在流量測(cè)量設(shè)計(jì)中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況選購的儀表性能正好能滿足實(shí)際運(yùn)行參數(shù)要求，才能使其充分發(fā)揮作用，達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量的目的。 |
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