化工裝置常用流量計(jì)原理及選型應(yīng)用綜述

面對(duì)各種的流量儀表，如何根據(jù)流量、流態(tài)、安裝要求與環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)性等因素合理選型，是應(yīng)用好流量儀表的前提和基礎(chǔ)在化工裝置中要正確和有效地選擇、使用流量測量方法和儀表，必須熟悉流量儀表和生產(chǎn)過程流體特性這兩方面的技術(shù)，同時(shí)還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。本文介紹了化工裝置中電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、熱式質(zhì)量流量計(jì)的工作原理、安裝方法、選型及使用與維護(hù)維修方法。分析了流量計(jì)的選型和安裝要考慮的因素，指出了今后流量計(jì)的發(fā)展和應(yīng)用方向。

1.引言

流量儀表是過程自動(dòng)化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛應(yīng)用于冶金、電力、化工、石油、交通、環(huán)境保護(hù)及人民日常生活等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。在過程自動(dòng)化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。

流量的正確計(jì)量是生產(chǎn)和能源考核的必備手段，在提高生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)安全和杜絕能源浪費(fèi)等方面發(fā)揮著無可替代的作用。但流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，它是一個(gè)只有當(dāng)流體發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)才實(shí)際存在的物理量，因此它不僅是基本量的靜態(tài)組合，又由于其動(dòng)態(tài)性質(zhì)，流量值受到許多復(fù)雜因素的影響，例如流體內(nèi)微觀分子之間的相互作用，宏觀的湍流、旋渦運(yùn)動(dòng)等，在具體的管道中還受到邊界條件 (管壁)的制約。面對(duì)各種的流量儀表，如何根據(jù)流量、流態(tài)、安裝要求與環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)性等因素合理選型，是應(yīng)用好流量儀表的前提和基礎(chǔ)。英國的流量F.C.Kinghom說過：流量計(jì)是使用比制造要艱難得多的少數(shù)儀表之一，

本文根據(jù)作者實(shí)際使用中的經(jīng)驗(yàn)，簡單介紹了化工裝置幾種常用流量計(jì)的原理及選型與使用經(jīng)驗(yàn)。

2.流量計(jì)選型導(dǎo)則

流量計(jì)選型導(dǎo)則是指按照生產(chǎn)要求，從儀表產(chǎn)品供應(yīng)的實(shí)際情況出發(fā)，綜合地考慮測量的安全、準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)性，并根據(jù)被測流體的性質(zhì)及流動(dòng)情況確定流量取樣裝置的方式和測量儀表的型式和規(guī)格。

流量測量的安全可靠，首先是測量方式可靠，即取樣裝置在運(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；二是測量儀表無論在正常生產(chǎn)或故障情況下都不致影響生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。例如，對(duì)發(fā)電廠高溫高壓主蒸汽流量的測量，其安裝于管道中的一次測量元件必須牢固，以確保在高速汽流沖刷下不發(fā)生機(jī)構(gòu)損壞。因此，一般都優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，而不選用懸臂梁式雙重喇叭管或插入式流量計(jì)等非標(biāo)準(zhǔn)測速裝置，以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的靶式、渦輪流量計(jì)等。燃油電廠和有可燃性氣體的場合，應(yīng)選用防爆型儀表。在保證儀表安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，力求提高儀表的準(zhǔn)確性和節(jié)能性。為此，不僅要選用滿足準(zhǔn)確度要求的顯示儀表，而且要根據(jù)被測介質(zhì)的特點(diǎn)選擇合理的測量方式。發(fā)電廠主蒸汽流量測量，由于其對(duì)電廠安全和經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要，一般都采用成熟的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝量配差壓流量計(jì)，化學(xué)水處理的污水和燃油分別屬臟污流和低雷諾數(shù)粘性流，都不適用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件。對(duì)臟污流一般選用圓缺孔板等非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件配差壓計(jì)或超聲多普勒式流量計(jì)，而粘性流可分別采用容積式、靶式或楔形流量計(jì)等。水輪機(jī)人口水量、凝汽器循環(huán)水量及回?zé)釞C(jī)組的回?zé)嵴羝榷际谴蠊軓?400mm以上)的流量測量參數(shù)，由于加工創(chuàng)造困難和壓損大，一般都不選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。根據(jù)被測介質(zhì)特件及測量準(zhǔn)確度要求，分別采用插入式流量計(jì)、測速元件配差壓計(jì)、超聲波流量計(jì)，或采用標(biāo)記法、模擬法等無能損方式測流量。

為保證流量計(jì)使用壽命及準(zhǔn)確性，選型時(shí)還要注意儀表的防振要求。在濕熱地區(qū)要選擇濕熱式儀表。

正確地選擇儀表的規(guī)格，也是保證儀表使用壽命和準(zhǔn)確度的重要一環(huán)。應(yīng)特別注意靜壓及耐溫的選擇。儀表的靜壓即耐壓程度，它應(yīng)稍大于被測介質(zhì)的工作壓力，一般取1.25倍，以保證不發(fā)生泄漏或意外。量程范圍的選擇，主要是儀表刻度上限的選擇。選小了，易過載，損壞儀表；選大了，有礙于測量的準(zhǔn)確性。一般選為實(shí)際運(yùn)行中***大流量值的1.2-1.3倍。安裝在生產(chǎn)管道上長期運(yùn)行的接觸式儀表，還應(yīng)考慮流量測量元件所造成的能量損失。一般情況下，在同一生產(chǎn)管道中不應(yīng)選用多個(gè)壓損較大的測量元件，如節(jié)流元件等。

3.電磁流量計(jì)

3.1

電磁流量計(jì)的工作原理

電磁流量計(jì)主要由信號(hào)轉(zhuǎn)換器與傳感器構(gòu)成，其原理是基于法拉利電磁感應(yīng)定律，在傳感器中與被測管軸線垂直方向安裝一對(duì)檢測電極，當(dāng)流量計(jì)接入液態(tài)介質(zhì)管道，導(dǎo)電液態(tài)物質(zhì)沿管軸側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體作切割磁力線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，此感應(yīng)電動(dòng)勢由檢測電極測出，其理論數(shù)值為：

E=kVBd

式中：E為感應(yīng)電動(dòng)勢；k為調(diào)整系數(shù)，因儀表構(gòu)造而異；

V為被測液體平均流速；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；d為被測管內(nèi)徑。

測量流量時(shí)，流體流過垂直于流動(dòng)方向的磁場，導(dǎo)電性流體的流動(dòng)感應(yīng)出一個(gè)與平均流速成正比的電勢。其感應(yīng)電壓信號(hào)通過兩個(gè)電極檢出，并通過電纜傳送至轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過信號(hào)處理及相關(guān)運(yùn)算后，將累計(jì)流量和瞬時(shí)流量顯示在轉(zhuǎn)換器的顯示屏上。

電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)原理研制出的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電動(dòng)勢的大小與導(dǎo)體在磁場中做垂直于磁場運(yùn)動(dòng)的速度成正比，由此再根據(jù)管徑，介質(zhì)的不同，轉(zhuǎn)換成流量。

電磁流量計(jì)無節(jié)流部件，因此壓力損失小，該儀表測量流體流量時(shí)，不受流體溫度、壓力、密度、粘度及流體組份的影響，適合于對(duì)有懸浮物固體粒子的污水、煤漿的測量，特別適合于對(duì)腐蝕性介質(zhì)的測量。

選型與使用時(shí)應(yīng)注意：電磁流量計(jì)所測液體應(yīng)具有測量所需的電導(dǎo)率，并要求電導(dǎo)率分布大體上均勻，不能用于測量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等。電磁流量計(jì)的測量精度是建立在液體充滿管道的情形下，目前在管道中有空氣的情況下測量問題尚未得到很好解決，因此電磁流量計(jì)不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。同時(shí)應(yīng)注意不同溫度及腐蝕性介質(zhì)應(yīng)選用不同內(nèi)襯材料和電極材料。電磁流量計(jì)雖可以在任意管道上安裝，但電磁流量計(jì)測量電極的軸線必須保持水平方向，且與管道中心線互相垂直。為避免在管內(nèi)無液體時(shí)出現(xiàn)指針不在零位的錯(cuò)覺，電磁流量計(jì)的變送器應(yīng)安裝于任何時(shí)候

均充滿液體的地方，同時(shí)，該流量計(jì)的信號(hào)較為微弱，因而在使用時(shí)應(yīng)注意外來干擾對(duì)其測量精度和影響，變送器應(yīng)安裝于遠(yuǎn)離一切磁源的地方，不允許有振動(dòng)。

電磁流量計(jì)對(duì)安裝前后直管道有要求，只不過比其它類流量計(jì)要求要低一些，但***關(guān)健一點(diǎn)要滿足：就是滿管。不滿管的情況下容易引起流量計(jì)亂跳。

電磁流量計(jì)的測量范圍是有限制的，許多用戶定表時(shí)，常常把它和水表相比較，以為可以測量很低的流速，其實(shí)定貨時(shí)不能按原先管道口徑來定貨，***好按實(shí)際流量來定儀表的口徑。電磁流量計(jì)也有防護(hù)等級(jí)，如果用戶對(duì)儀表安裝環(huán)境有要求，安裝地點(diǎn)在地下陰井或其它一些潮濕的地方，建議用戶選用分體式的，以免選錯(cuò)對(duì)儀表造成損害。

電磁流量計(jì)可以測腐蝕性液體，但初期用戶要正確辯明介質(zhì)以及其屬性，以免選型時(shí)在電極材料的選擇上發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致傳感器在后期使用過程中報(bào)廢，給用戶帶來不便和經(jīng)濟(jì)上的損失。

電磁流量計(jì)雖說可靠性比較好，通常情況下不會(huì)損壞，但由于其原理決定，傳感器電極表面一直和液體接觸，時(shí)間久了，電極表面比較容易受污染。所以電磁流量計(jì)在通常使用情況下，用戶有條件拆的話，建議一年到一年半之間拆出來清洗一次電極，以保證流量計(jì)整機(jī)的測量精度。任何儀器儀表都是需要保養(yǎng)的，電磁流量計(jì)也不例外。

隨著工業(yè)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)儀器儀表的需求增加，儀器儀表行業(yè)不斷的發(fā)展，電磁流量計(jì)的用途也越來越廣泛，能夠適應(yīng)不同行業(yè)的需求，石油，化工，污水治理等等。現(xiàn)在的國產(chǎn)電磁流量計(jì)質(zhì)量上完全可以媲美國外同類進(jìn)口產(chǎn)品，功能性、穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性越來越高。電磁流量計(jì)用于對(duì)復(fù)雜的工業(yè)管道系統(tǒng)進(jìn)行流體監(jiān)測，對(duì)系統(tǒng)的原料及成品情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、為系統(tǒng)的自動(dòng)化控制提供依據(jù)等等。

由于電磁流量計(jì)分布分散，運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，其安裝工藝極可能影響其運(yùn)行工況和發(fā)生故障的機(jī)率，從而影響整個(gè)儀表控制系統(tǒng)的運(yùn)行。故對(duì)電磁流量計(jì)原理的分析、安裝工藝的研究，以及調(diào)試技術(shù)的不斷總結(jié)和更新十分必要。

3.2電磁流量計(jì)的選型

(1)口徑選擇。選擇電磁流量計(jì)時(shí)一般通過流體的性質(zhì)、流速等因素來確定其選用口徑。一般而言，當(dāng)管道流速在0.5～1.5m/s為經(jīng)濟(jì)流速，若流體介質(zhì)對(duì)側(cè)壁磨損性較小，建議長期流速大于 3m/s，但應(yīng)小于7m/s，此時(shí)可選取小于管徑的流量計(jì)。

(2)內(nèi)襯材料選擇。電磁流量計(jì)主要用于測量流體物質(zhì)的流量，而根據(jù)被測物質(zhì)的腐蝕性、磨損性、溫度及凝結(jié)性等特點(diǎn)，應(yīng)選擇不同內(nèi)襯材料的流量計(jì)。電磁流量計(jì)所用的內(nèi)襯材料及其特點(diǎn)：

天然橡膠，其耐溫范圍為-10℃～70℃，耐磨損、絕緣性能好，耐腐蝕性能一般。

·氯丁橡膠，較天然橡膠具有更好的彈性，也更耐磨，但耐寒性較差。

聚氨脂橡膠，適用溫度較天然橡膠更低，可達(dá)-25℃。

丁晴橡膠，較天然橡膠更耐高溫，更耐磨，彈性較差，但耐油性能相當(dāng)好。

聚四氟乙烯，是塑料的一種，它耐酸、堿性能極好，但對(duì)部分液態(tài)氟、氧、臭氧等非常態(tài)物質(zhì)的腐蝕及負(fù)壓等抵抗力較差，耐磨損性能也較差。

(3)電極材料的選擇。電磁流量計(jì)的電極裝于其管道內(nèi)壁，與被測物質(zhì)直接接觸，故應(yīng)根據(jù)被測物質(zhì)的腐蝕性選定。一般用于制造電極的材料包括：鈦(Ti)，耐強(qiáng)酸性；鉭(Ta)，測量精度高；鉑 -銥(Pt-Yi)合金，耐腐蝕能力強(qiáng)；哈氏合金C(HC)，可用于高溫次氯酸鹽、硫酸、硝酸的測量；316L，耐腐蝕能力一般，但價(jià)格低廉。在選擇電磁流量計(jì)

時(shí)，應(yīng)根據(jù)測量的精密度要求、被測物腐蝕性、價(jià)格承受能力來進(jìn)行電極材料的選取。

(4)其它參數(shù)的選擇。電磁流量計(jì)的選擇還應(yīng)考慮防護(hù)等級(jí)、連接法蘭及電纜等因素。電磁流量計(jì)的連接法蘭選擇應(yīng)根據(jù)管道確定，特別對(duì)于腐蝕性流體管道，不允許隨意對(duì)管道進(jìn)行現(xiàn)場加工焊接，應(yīng)慎重選擇。

3.3電磁流量計(jì)的安裝

（1)安裝準(zhǔn)備工作。電磁流量計(jì)安裝前，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)其參數(shù)，主要核對(duì)其口徑、內(nèi)襯、電極等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，有集中BA控制的應(yīng)確認(rèn)其與控制系統(tǒng)的匹配性。在安裝前，應(yīng)對(duì)已安裝好的管道進(jìn)行防腐處理，法蘭接口處應(yīng)清理干凈，在確認(rèn)被測物質(zhì)流向之后，按流量計(jì)上所標(biāo)定的方向準(zhǔn)備安裝。

(2)安裝方位的選取。由于電磁流量計(jì)安裝于流體管道上，其測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與其內(nèi)部液態(tài)物質(zhì)的充滿度有關(guān)，故在選取安裝位置時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

流量計(jì)不得安裝在泵的抽吸側(cè)，開口排放的管道，流量計(jì)應(yīng)裝在可存儲(chǔ)液體的底段，以免倒吸空氣影響測量精度，電磁流量計(jì)附近需裝閥門時(shí)，閥門應(yīng)裝于流量計(jì)的下游；

·管道落差較大時(shí)，需在流量計(jì)的下游設(shè)置上彎及排所閥；

安裝電磁流量計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮管道中產(chǎn)生氣泡的可能性，予以避免。

(3)電磁流量計(jì)安裝及接地。電磁流量計(jì)的安裝方式一般為法蘭式，利用與其匹配的法蘭即可連接管道。在安裝前應(yīng)確保管道的吹掃、試壓等工作已完成。由于電磁流量計(jì)的測量感應(yīng)電流很小，電壓較低，易受外界電磁噪聲的影響，故在安裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行可靠的接地連(跨)接。金屬管道電磁流量計(jì)接地連(跨)接方法，帶陰極保護(hù)的電磁流量計(jì)重復(fù)接地連接方法。

3.4電磁流量計(jì)接線

(1)接線。在電磁流量計(jì)接線前，應(yīng)確認(rèn)其安裝方位、方向準(zhǔn)確無誤，并進(jìn)行現(xiàn)場清掃，無積塵后方可接線。電磁流量計(jì)的接線包括電源線、輸入/輸出信號(hào)線、傳感信號(hào)線和工作接地線的連接。

(2)輸入/輸出信號(hào)。大部分電磁流量計(jì)均可通過外帶的PLC進(jìn)行編程、檢測，也可通過通信總線接受主控制系統(tǒng)的輸入指令，故電磁流量計(jì)設(shè)置了信號(hào)輸入接點(diǎn)、測量值臨界報(bào)警指令等接入點(diǎn)。輸出信號(hào)可通過模擬點(diǎn)接出，也可與輸出信號(hào)組合通過RS-232通信接口實(shí)現(xiàn)與PC的聯(lián)機(jī)。

(3)傳感器連線。若流量計(jì)與傳感器為分體式安裝，流量計(jì)與傳感器之間還需進(jìn)行連線，用于將傳感電流通過流量計(jì)的測量終端(實(shí)際上是磁極與電壓測量單元)，用以測量各被測參數(shù)。

(4)接地線。由于電磁流量計(jì)的工作電流較小，極易受外界電場變化的干擾，所以其電源、信號(hào)線均須配套接地線，以確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，消除測量過程中數(shù)據(jù)的頻繁振蕩。

3.5電磁流量計(jì)調(diào)試

(1)調(diào)試前檢查及準(zhǔn)備。電磁流量計(jì)在調(diào)試前，應(yīng)對(duì)管道及流量計(jì)進(jìn)行徹底檢查，包括管道雜物等清理，油性介質(zhì)管道還需進(jìn)行干燥處理。調(diào)試前的檢查還包括電氣線路的檢查，首先應(yīng)對(duì)線路的接地進(jìn)行檢測，確保接地可靠后方可進(jìn)行其它線路的測試檢查，以免造成線路容性效應(yīng)，儲(chǔ)存電量，或是測量電源對(duì)儀器產(chǎn)生破壞作用。另外，還需進(jìn)行絕緣電阻及接地電阻測試。

(2)通水調(diào)試。無論是測量水性介質(zhì)、混懸液體，還是測量油性介質(zhì)的儀表，在正式調(diào)試前，均應(yīng)模擬實(shí)際測量介質(zhì)的溫度、壓力、流速等條件進(jìn)行通水調(diào)試。若在通水試驗(yàn)過程中發(fā)生異常，或是參數(shù)缺失，應(yīng)對(duì)儀表進(jìn)行單體檢測或送出產(chǎn)單位進(jìn)行校驗(yàn)。

(3)系統(tǒng)調(diào)試。電磁流量計(jì)在進(jìn)行完單項(xiàng)功能通水測試，控制主機(jī)各項(xiàng)預(yù)備調(diào)試完成后，可進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。油性介質(zhì)管道需進(jìn)行干燥后方可通入被測介質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，主機(jī)系統(tǒng)應(yīng)預(yù)先對(duì)各個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)行編碼掃描，確保各儀表部件均在正常工作狀態(tài)后方可進(jìn)行功

能性調(diào)試。功能性調(diào)試時(shí)，由主機(jī)系統(tǒng)對(duì)各儀表分別進(jìn)行參數(shù)的讀取，臨界值報(bào)警試驗(yàn)等，然后進(jìn)行控制數(shù)據(jù)的寫入。逐一進(jìn)行調(diào)試，并將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到相關(guān)上機(jī)位進(jìn)行分析。主機(jī)在系統(tǒng)各儀表調(diào)試完成后，可進(jìn)行儀表終端單體PLC編程調(diào)試。PLC編程調(diào)試對(duì)儀表調(diào)試具有重要意義，它可在不影響主機(jī)工作狀態(tài)的情況下，對(duì)單個(gè)儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、參數(shù)寫入和調(diào)整。現(xiàn)代 PLC技術(shù)的發(fā)展，使其在電磁儀表調(diào)控中的應(yīng)用顯得更加方便，大部分的電磁流量計(jì)均可選購與其產(chǎn)品相配套的 PLC編程控制器，通過專門的接口，可進(jìn)行單個(gè)儀表的調(diào)試。調(diào)試完成后，應(yīng)在連續(xù)的工況條件下進(jìn)行 24小時(shí)的不間斷測量，觀察其測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、可靠性，并結(jié)合其它測量方式進(jìn)行校對(duì)，直

至系統(tǒng)各電磁儀表均能按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行，方可進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)驗(yàn)收。通過電磁流量計(jì)在工業(yè)管道控制系統(tǒng)的應(yīng)用，在儀表的選型、安裝工藝的調(diào)整、試驗(yàn)等方面進(jìn)行總結(jié)，為提高工業(yè)管道控制系統(tǒng)中電磁儀表安裝、調(diào)試的成功率積累了一定的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為工業(yè)管道控制系統(tǒng)更高程度的集成化、自動(dòng)化提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

4.渦輪流量計(jì)

渦輪流量計(jì)是一種速度式流量儀表，由于具有測量精度高，反應(yīng)速度快，測量范圍廣，價(jià)格低廉，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)中。渦輪流量計(jì)廣泛應(yīng)用于以下一些測量對(duì)象：石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣、煤氣和低溫流體等。

渦輪流量計(jì)由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。渦輪變送器的工作原理是當(dāng)流體沿著管道的軸線方向流動(dòng)，并沖擊渦輪葉片時(shí)，便有與流量  qv、流速V和流體密度r乘積成比例的力作用在葉片上，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線，改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢信號(hào)(此脈動(dòng)信號(hào)的頻率與被測流體的流量成正比)。渦輪變送器輸出的脈沖信號(hào)，經(jīng)前置于放大器放大后，送人顯示儀表，就實(shí)現(xiàn)了流量的測量。

在化工裝置中選型與使用應(yīng)注意：流量計(jì)本體***好選用316不銹鋼材料以防腐；應(yīng)注意確保被測介質(zhì)對(duì)渦輪不能有腐蝕，特別是軸承處，否則應(yīng)采取措施，在一般化工場所應(yīng)優(yōu)先考慮軸承使用聚四氟乙烯、碳石墨材料安裝渦輪流量計(jì)前，管道要清掃，被測介質(zhì)不潔凈時(shí)，要加過濾器，否則渦輪、軸承易被卡住，測不出流量來。變送器應(yīng)水平安裝，避免垂直安裝，并保證其前后有適應(yīng)的直管段，一般前10D，后5D。選用渦輪流量計(jì)主要是看中其高度，但應(yīng)注意，流量計(jì)度愈高，對(duì)現(xiàn)場使用條件的變化就越敏感，因此安裝渦輪流量計(jì)時(shí)，前后管道法蘭要水平，否則管道應(yīng)力對(duì)流量計(jì)影響很大。傳感器安裝應(yīng)便于維修并避免管道振動(dòng)、無強(qiáng)電磁干擾與抗輻射影響的場所。

氣體渦輪流量計(jì)選型要從以下幾個(gè)方面考慮：

(1)氣體的密度：對(duì)氣體渦輪流量計(jì)，流體物性的影響主要是氣體密度。它對(duì)儀表系數(shù)的影響較大，且主要在低流量區(qū)域。若氣體密度變化頻繁，要對(duì)流量計(jì)的流量系數(shù)采取修正措施。

(2)流量范圍：渦輪流量計(jì)流量范圍的選擇對(duì)其度及使用年限有較大的影響，并且每種口徑的流量計(jì)都有一定的測量范圍，流量計(jì)口徑的選擇也是由流量范圍決定的。對(duì)于每日儀表實(shí)際運(yùn)行時(shí)間不超過8小時(shí)的斷續(xù)工作場合，選擇實(shí)際使用時(shí)***大流量的1.3倍作為流量范圍上限；對(duì)于每日儀表實(shí)際運(yùn)行時(shí)間不低于8小時(shí)的連續(xù)工作場合，選擇實(shí)際使用時(shí)***大流量的1.4倍作為流量范圍上限。儀表下限流量以實(shí)際使用***小流量的0.8倍為合適。

(3)壓力損失：盡量選用壓力損失小的渦輪流量計(jì)。

(4)度等級(jí)：并不是越高越好，根據(jù)實(shí)際情況選用合適的才***重要！一般來說，選用渦輪流量計(jì)主要是看中其高度。但是流量計(jì)準(zhǔn)確度愈高，對(duì)現(xiàn)場使用條件的變化就愈敏感，所以，對(duì)儀表度的選擇要慎重，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)角度考慮。對(duì)于大口徑輸氣管線的貿(mào)易結(jié)算儀表，在儀表上多投入是合算的。而對(duì)于輸送量不大的場合選用中等精度水平的即可。

(5)結(jié)構(gòu)型式：

內(nèi)部結(jié)構(gòu)宜選用反推式渦輪流量計(jì)。因?yàn)榉赐剖浇Y(jié)構(gòu)在一定流量范圍內(nèi)可使葉輪處于浮游狀態(tài)，軸向不存在接觸點(diǎn)，無端面摩擦和磨損，可延長軸承的使用壽命。

按管道連接方式選型，流量計(jì)有水平和垂直安裝兩種方式，水平安裝與管道連接方式有法蘭連接、螺紋連接和夾裝連接。中等口徑選用法蘭連接；小口徑和高壓管道選用螺紋連接：夾裝連接只適用于低壓中小管徑；垂直安裝只有螺紋連接。

按環(huán)境條件選型，考慮溫度、濕度的影響。天然氣計(jì)量要選擇本安型防爆渦輪流量計(jì)。

(6)軸承：渦輪流量計(jì)的軸承一般有碳化鎢、聚四氟乙烯、碳石墨三類材質(zhì)。天然氣計(jì)量儀表軸承應(yīng)選用碳化鎢材料。

5.差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。是早期大量使用的一種測量流量的計(jì)量儀表。差壓式流量計(jì)由三部份組成： (1)將被測液體的流量變換成差壓信號(hào)的節(jié)流裝置；(2)傳輸差壓信號(hào)的信號(hào)管路；

(3)測量差壓值的差壓儀或差壓變送器及顯示儀表。通常以檢測件的型式對(duì)差壓式流量計(jì)分類，如孔板流量計(jì)、文丘里管流量計(jì)及均速管流量計(jì)等。

在化工裝置中選型與使用差壓式流量計(jì)注意：差壓式流量計(jì)壓損大，測量范圍度窄，一般為 3：1或4：1，測量的重復(fù)性、度在流量計(jì)中屬中等水平。差壓式流量計(jì)的安裝應(yīng)包括節(jié)流裝置、壓差引壓導(dǎo)管、差壓計(jì)三部份。在測量流體流量時(shí)，為防止液體中有氣進(jìn)人并存在導(dǎo)壓管內(nèi)及防止液體中有沉淀物析出，差壓計(jì)應(yīng)安裝在節(jié)流裝置的下方，測量氣體流量時(shí)為防止液體污物或灰塵進(jìn)人導(dǎo)壓管，則差壓計(jì)應(yīng)安裝在節(jié)流裝置上方，測量水蒸汽時(shí)要保持兩根引壓管內(nèi)的冷凝液柱高度相等，防止高溫蒸汽與差壓計(jì)直接接觸。壓差引壓導(dǎo)管的材質(zhì)應(yīng)按被測介質(zhì)的性質(zhì)和參數(shù)確定，其內(nèi)徑不小于6mm，長度***好在16mm以內(nèi)。

壓差引壓導(dǎo)管應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè)，起傾斜度不小于1：12，粘度高的流體，其傾斜度應(yīng)更增大。當(dāng)壓差引壓導(dǎo)管長度超過30m時(shí)，導(dǎo)壓管應(yīng)分段傾斜，并在***高點(diǎn)與較低點(diǎn)裝設(shè)集氣器(或排氣閥)和沉淀器(或排污閥)。嚴(yán)寒地區(qū)壓差引壓導(dǎo)管應(yīng)加防凍保護(hù)，同時(shí)要防止過熱，否則壓差引壓導(dǎo)管中流體汽化會(huì)產(chǎn)生假差壓。

6.轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)為低中等度儀表，屬變面積式流量計(jì)的一種。轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來進(jìn)行測量的體積流量儀表。一般分為玻璃和金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，作為直觀流動(dòng)指示或測量度要求不高的現(xiàn)場指示儀表，轉(zhuǎn)子流量計(jì)被廣泛地用在化工行業(yè)。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)適合于對(duì)中、小口徑中流體和雷諾數(shù)較低的流體的流量測量。轉(zhuǎn)子流量計(jì)壓力損失較低，有較寬的流量范圍度，一般為10：1，較低為5：1，***高為25：1。選型與使用時(shí)應(yīng)注意：轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要測量對(duì)象是單相液體或氣體，液體中含有微粒固體或氣體中含有液滴通常不適用。玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)選帶有透明防護(hù)罩，一旦玻璃錐管破裂，可擋住流體正向散濺，以作緊急處理。用于氣體時(shí)應(yīng)選用導(dǎo)桿或帶棱筋導(dǎo)向的儀表，以避免操作不慎浮子擊碎錐管。

7.熱式質(zhì)量流量計(jì)

7.1應(yīng)用領(lǐng)域

熱式質(zhì)量流量計(jì)是利用傳熱原理，即流動(dòng)中的流體與熱源(流體中加熱的物體或測量管外加熱體)之間熱量交換關(guān)系來測量流量的儀表。熱式質(zhì)量流量計(jì)目前主要用于測量氣體。

熱式(氣體)質(zhì)量流量計(jì)它適合單一氣體和固定比例多組份氣體的測量。典型應(yīng)用：

(1)工業(yè)管道中氣體流量測量；

(2)燃?xì)膺^程中空氣流量測量；

(3)煙囪排出的煙氣流量測量；

(4)水處理中瀑氣流量測量；

(5)水泥，卷煙，玻璃廠生產(chǎn)過程中氣體流量測量壓縮

空氣流量測量；

(6)天然氣，煤氣，液化氣，火炬氣，氫氣等氣體流量

測量；

(7)鋼鐵廠加氣流量測量。

7.2分類

熱式流量儀表主要有兩種：

(1)利用流動(dòng)流體傳遞熱量改變測量管壁溫度分布的熱

傳導(dǎo)分布效應(yīng)的熱分布式流量計(jì)。

(2)利用熱消散  (冷卻)效應(yīng)的金氏定律的熱式質(zhì)量流量計(jì)。

7.3選型

選型使用時(shí)應(yīng)注意：與其他流量計(jì)相比，熱式質(zhì)量流

量計(jì)具有中等測量度，適用于低流速范圍測量，因其響應(yīng)時(shí)間長，不適應(yīng)脈動(dòng)流流量測量在測量氣體時(shí)流體溫度變化并不影響質(zhì)量流量，但溫度變化過大，比熱容的變化會(huì)導(dǎo)致量程變化；熱式質(zhì)量流量計(jì)只能用于測量清潔單相流體——氣體或液體，用氣體的型號(hào)不能用于液體，反之亦然。對(duì)于熱分布式氣體還必須是干燥氣體，不能含有

濕氣。安裝中大部分熱式質(zhì)量流量計(jì)的流量傳感器可任何姿勢(水平、垂直或傾斜)安裝，其性能不受安裝姿勢影響，通常認(rèn)為熱分布式無上下游直管段長度要求，但應(yīng)注意帶測量管的浸入式流量傳感器和插人式儀表需要一定長度前置直管段。

8.幾種流量儀表應(yīng)用和發(fā)展動(dòng)向

8.1科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(CM F)

國外已發(fā)展 30余系列，各系列開發(fā)在技術(shù)上的著眼點(diǎn)在于流量檢測測量管結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)創(chuàng)新；提高儀表零點(diǎn)穩(wěn)定性和度等性能；增加測量管撓度，提高靈敏度；改善測量管應(yīng)力分布，降低疲勞損壞，加強(qiáng)抗振動(dòng)干擾能力等。

8.2電磁流量計(jì)(EM F)

從50年代初進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用以來，使用領(lǐng)域日益擴(kuò)展，80年代后期起在各國流量儀表銷售金額中已占 16%~20%。我國近年發(fā)展迅速，1994年銷售估計(jì)為6500~7500臺(tái)。國內(nèi)已生產(chǎn)***大口徑為2~6m的ENF，并有實(shí)流校驗(yàn)口徑3m的設(shè)

備能力。

8.3渦街流量計(jì)(USF)

在60年代后期進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用， 80年代后期起在各國流量儀表銷售金額中已占4%~6%。1992年世界范圍估計(jì)銷售

量為3.54.8萬臺(tái)，同期國內(nèi)產(chǎn)品估計(jì)在8000~9000臺(tái)。

8.4熱式質(zhì)量流量計(jì)

(1)當(dāng)流量計(jì)儀表在某項(xiàng)技術(shù)上有所突破后，就會(huì)開發(fā)出相適應(yīng)的改進(jìn)型儀表，使得在該領(lǐng)域有較快發(fā)展。熱式質(zhì)量流量計(jì)過去主要是熱分布式，應(yīng)用于氣體小流量測量，較多應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)，熱處理爐、分析儀器等氫、氧、氨等流量測量和控制以及閥門制造過程中測定泄漏量等。國外近年熱消散效應(yīng)的侵入式和插入式熱式流量計(jì)應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)和流程工業(yè)大中型管道發(fā)展迅速。徑向分段排列多組檢測元

件組成的檢測桿，較多以插入方式應(yīng)用于HVAC(暖氣通風(fēng)空

調(diào))工程大中型管道；還應(yīng)用于鍋爐大管道進(jìn)風(fēng)量和煙道排氣量監(jiān)測SO和NOX排放總量。熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)在我們的今天生活中被應(yīng)用到了現(xiàn)在生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，當(dāng)然***主要的還是在工業(yè)上的使用。這其中有著高新科技的作用，當(dāng)然也離不開工業(yè)本身的發(fā)展，但是在這些發(fā)展的同時(shí)怎樣更好的利用熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)更好的發(fā)揮它的作用同時(shí)又能解決掉存在的不足，是未來發(fā)展的重點(diǎn)。

(2)微小液體質(zhì)量熱式流量計(jì)雖然已有20余年歷史，但在工業(yè)上應(yīng)用直到近幾年才較快發(fā)展，現(xiàn)在已有幾家制造廠生產(chǎn)多種型號(hào)熱分布式熱式流量計(jì)投入市場。當(dāng)前主要應(yīng)用于化學(xué)、石化、食品等流程工業(yè)實(shí)驗(yàn)性裝置。例如：藥液配比系統(tǒng)中定流量配比控制，液化氣注入過程中液流測量和控制。

(3)熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)有著使用方便，容易控制安裝時(shí)也不需要過多的管道，即使是在特殊的場合也能正常使用的特點(diǎn)。也可以同時(shí)兼顧環(huán)保節(jié)能和高標(biāo)準(zhǔn)的掌控。未來熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的發(fā)展趨勢還是注重技術(shù)的改進(jìn)保留優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)加強(qiáng)質(zhì)量的監(jiān)控，當(dāng)然對(duì)于現(xiàn)有的缺點(diǎn)也要有所改進(jìn)盡量避免。隨著總體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，它將與其它自動(dòng)化裝置一起發(fā)揮作用以更加完善和精準(zhǔn)的控制來幫助工

業(yè)生產(chǎn)，發(fā)揮出它應(yīng)有的作用。由此可以看出在技術(shù)日漸

成熟以及的大力支持下，熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的發(fā)展趨勢會(huì)是非常好，相信只要在我們能在這樣好的形勢下把握好機(jī)會(huì)就一定能實(shí)現(xiàn)它的價(jià)值***大化。

8.5威力巴流量計(jì)

采用了完全符合空氣動(dòng)力學(xué)原理的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是一種在精度、功效及可靠方面達(dá)到了無比卓越程度的傳感元件。

9結(jié)束語

流量儀表大都需要適合的測量介質(zhì)和工況條件為依托方可發(fā)揮正確作用，只有優(yōu)勢而沒有缺點(diǎn)的流量儀表現(xiàn)今是不存在的，合理的選擇儀表對(duì)于現(xiàn)場工程師和管理者是至關(guān)重要的。綜上所述，在化工裝置中要正確和有效地選擇、使用流量測量方法和儀表，必須熟悉流量儀表和生產(chǎn)過程流體特性這兩方面的技術(shù)，同時(shí)還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，歸納起來五個(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。總之，沒有一種測量方式或流量計(jì)對(duì)各種流體及流動(dòng)情況都能適應(yīng)的。不同的測量方式和結(jié)構(gòu)，要求不同的測量操作、使用方法和使用條件．每種型式都有它特有的優(yōu)缺點(diǎn)。因此，應(yīng)在對(duì)各種測量方式和儀表特性作全面比較的基礎(chǔ)上選擇適于生產(chǎn)要求的，既安生可靠又經(jīng)濟(jì)耐用的***佳型式。