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?jī)x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?jī)x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(cè)量方法和儀表，必須熟悉流量?jī)x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?jī)x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(guó)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?jī)x表有兩大功用：作為過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的檢測(cè)儀表和測(cè)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?jī)x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?jī)x表的前提和基礎(chǔ)。英國(guó)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(jiǎn)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(cè)量的安全、準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)性，并根據(jù)被測(cè)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(cè)量?jī)x表的型式和規(guī)格。

流量測(cè)量的安全可靠，首先是測(cè)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(cè)量?jī)x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(cè)量，其安裝于管道中的一次測(cè)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(cè)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(chǎng)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(cè)介質(zhì)的特點(diǎn)選擇合理的測(cè)量方式。發(fā)電廠主蒸汽流量測(cè)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(cè)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(cè)介質(zhì)特件及測(cè)量準(zhǔn)確度要求，分別采用插入式流量計(jì)、測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(zhǎng)期運(yùn)行的接觸式儀表，還應(yīng)考慮流量測(cè)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(cè)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(cè)管軸線垂直方向安裝一對(duì)檢測(cè)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(shì)，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由檢測(cè)電極測(cè)出，其理論數(shù)值為：

E=kVBd

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

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

測(cè)量流量時(shí)，流體流過垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)，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(shì)。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(cè)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(chǎng)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(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做垂直于磁場(chǎng)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(cè)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(cè)量，特別適合于對(duì)腐蝕性介質(zhì)的測(cè)量。

選型與使用時(shí)應(yīng)注意：電磁流量計(jì)所測(cè)液體應(yīng)具有測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量問題尚未得到很好解決，因此電磁流量計(jì)不能測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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?，F(xiàn)在的國(guó)產(chǎn)電磁流量計(jì)質(zhì)量上完全可以媲美國(guó)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(cè)，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(zhǎng)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(cè)量流體物質(zhì)的流量，而根據(jù)被測(cè)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(cè)物質(zhì)直接接觸，故應(yīng)根據(jù)被測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量的精密度要求、被測(cè)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(chǎng)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(chǎng)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(cè)，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(cè)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(cè)量終端(實(shí)際上是磁極與電壓測(cè)量單元)，用以測(cè)量各被測(cè)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(chǎng)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(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，消除測(cè)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(cè)，確保接地可靠后方可進(jìn)行其它線路的測(cè)試檢查，以免造成線路容性效應(yīng)，儲(chǔ)存電量，或是測(cè)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(cè)試。

(2)通水調(diào)試。無論是測(cè)量水性介質(zhì)、混懸液體，還是測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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?，F(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(gòu)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(cè)量，觀察其測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、可靠性，并結(jié)合其它測(cè)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?jī)x表，由于具有測(cè)量精度高，反應(yīng)速度快，測(cè)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(cè)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(shì)信號(hào)(此脈動(dòng)信號(hào)的頻率與被測(cè)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(cè)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(cè)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(chǎng)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(cè)介質(zhì)不潔凈時(shí)，要加過濾器，否則渦輪、軸承易被卡住，測(cè)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(chǎng)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(chǎng)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(cè)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)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?jī)x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(cè)件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來測(cè)量流量的儀表。是早期大量使用的一種測(cè)量流量的計(jì)量?jī)x表。差壓式流量計(jì)由三部份組成： (1)將被測(cè)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(cè)量差壓值的差壓儀或差壓變送器及顯示儀表。通常以檢測(cè)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(cè)量范圍度窄，一般為 3：1或4：1，測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)介質(zhì)的性質(zhì)和參數(shù)確定，其內(nèi)徑不小于6mm，長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)量的體積流量?jī)x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(cè)量度要求不高的現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(cè)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(cè)量管外加熱體)之間熱量交換關(guān)系來測(cè)量流量的儀表。熱式質(zhì)量流量計(jì)目前主要用于測(cè)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(cè)量。典型應(yīng)用：

(1)工業(yè)管道中氣體流量測(cè)量；

(2)燃?xì)膺^程中空氣流量測(cè)量；

(3)煙囪排出的煙氣流量測(cè)量；

(4)水處理中瀑氣流量測(cè)量；

(5)水泥，卷煙，玻璃廠生產(chǎn)過程中氣體流量測(cè)量壓縮

空氣流量測(cè)量；

(6)天然氣，煤氣，液化氣，火炬氣，氫氣等氣體流量

測(cè)量；

(7)鋼鐵廠加氣流量測(cè)量。

7.2分類

熱式流量?jī)x表主要有兩種：

(1)利用流動(dòng)流體傳遞熱量改變測(cè)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(cè)量度，適用于低流速范圍測(cè)量，因其響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不適應(yīng)脈動(dòng)流流量測(cè)量在測(cè)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(cè)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(shì)(水平、垂直或傾斜)安裝，其性能不受安裝姿勢(shì)影響，通常認(rèn)為熱分布式無上下游直管段長(zhǎng)度要求，但應(yīng)注意帶測(cè)量管的浸入式流量傳感器和插人式儀表需要一定長(zhǎng)度前置直管段。

8.幾種流量?jī)x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(guó)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(cè)測(cè)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(cè)量管撓度，提高靈敏度；改善測(cè)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(guó)流量?jī)x表銷售金額中已占 16%~20%。我國(guó)近年發(fā)展迅速，1994年銷售估計(jì)為6500~7500臺(tái)。國(guó)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(guó)流量?jī)x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(guó)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(cè)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(cè)量和控制以及閥門制造過程中測(cè)定泄漏量等。國(guó)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(cè)元

件組成的檢測(cè)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(cè)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(chǎng)。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(cè)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(chǎng)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(shì)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(shì)會(huì)是非常好，相信只要在我們能在這樣好的形勢(shì)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(yǔ)

流量?jī)x表大都需要適合的測(cè)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(shì)而沒有缺點(diǎn)的流量?jī)x表現(xiàn)今是不存在的，合理的選擇儀表對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)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(cè)量方法和儀表，必須熟悉流量?jī)x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?？傊?，沒有一種測(cè)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(cè)量方式和結(jié)構(gòu)，要求不同的測(cè)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(cè)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。