工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中流量?jī)x表種類(lèi)較多,，在實(shí)際應(yīng)用選型時(shí)應(yīng)充分考慮流量檢測(cè)裝置的安全性、測(cè)量介質(zhì)的工況,、儀表的準(zhǔn)確度,、經(jīng)濟(jì)性等多種因素,，通過(guò)上述綜合考慮做出合理選型。
關(guān)鍵字： 流量?jī)x表 選型 介質(zhì)工況 儀表準(zhǔn)確度

1 前言

流量參數(shù)是工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)過(guò)程中四大重要參數(shù)之一,，同時(shí)也是zui難測(cè)量的參數(shù),。國(guó)內(nèi)外zui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(wú)須實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn),，通過(guò)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。

2 流量計(jì)測(cè)量原理和應(yīng)用范圍

1）差壓式流量計(jì),。差壓式流量計(jì)由差壓變送器和節(jié)流裝置組成,，通過(guò)測(cè)量介質(zhì)流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的靜壓差來(lái)確認(rèn)流量數(shù)值，它是zui早的測(cè)量方式,，其節(jié)流裝置已形成標(biāo)準(zhǔn)［1］,。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置以孔板,、噴嘴和文丘里管為代表，隨著節(jié)流裝置的優(yōu)化改進(jìn),，各種非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置得到了廣泛地應(yīng)用和推廣,。可以測(cè)量液體,、氣體,、蒸汽等介質(zhì)，適應(yīng)多種環(huán)境,，廣泛應(yīng)用于冶金,、石化、電力等行業(yè),。

2）容積式流量計(jì),。容積式流量計(jì)是利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)測(cè)量室逐次重復(fù)地充滿(mǎn)和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流體體積總量,。容積式流量計(jì)加工成本高,、體積較大，對(duì)前后直管段無(wú)特殊要求,，適應(yīng)于潔凈單相流體，可用于高黏度液體的測(cè)量（油品和天然氣）,，精度較高,。不適用于高、低溫場(chǎng)合,，需定期校準(zhǔn),。

3）渦輪流量計(jì)。當(dāng)流體流經(jīng)傳感器殼體時(shí),，流體的沖力使葉片旋轉(zhuǎn),，在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與流速成正比,，通過(guò)測(cè)量渦輪轉(zhuǎn)速即可得知流體的流量,。渦輪流量計(jì)安裝要求嚴(yán)格，水平安裝在管道上,，安裝場(chǎng)所要求無(wú)強(qiáng)電磁干擾與熱輻射源,。適應(yīng)于潔凈的氣體、液體,，精度等級(jí)高于0.2級(jí),，價(jià)格較貴，不適用于高,、低溫場(chǎng)合,。

4）電磁流量計(jì),。電磁流量計(jì)原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。電磁流量計(jì)不受溫度,、壓力,、黏度、重度等外界因素影響,，流量計(jì)本體沒(méi)有可動(dòng)部件,，不受流體的影響，測(cè)量管內(nèi)無(wú)收縮或凸出部件,，對(duì)流體無(wú)壓損,，電磁流量計(jì)是導(dǎo)電液體測(cè)量的*選擇，同時(shí)還能測(cè)量污水,、漿狀流體,、固液兩相、腐蝕性等導(dǎo)電介質(zhì),。電磁流量計(jì)測(cè)量范圍廣,，測(cè)量精度高，一般為0.5級(jí),。

5）浮子流量計(jì),。浮子流量計(jì)檢測(cè)元件是由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐形管和一個(gè)沿著錐管軸上下移動(dòng)的浮子組所組成，被測(cè)流體從下向上經(jīng)過(guò)錐管和浮子形成環(huán)隙時(shí),，帶動(dòng)浮子上下變化,，通過(guò)浮子的位置算出流量值。浮子流量計(jì)適用于小管徑,、低流速,、小流量的測(cè)量。浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，價(jià)格較低,，精度較低，現(xiàn)場(chǎng)指示流量使用方便,。

6）超聲波流量計(jì),。其原理是通過(guò)測(cè)量超聲波脈沖順流和逆流傳播時(shí)速度之差來(lái)測(cè)量流體的流速。流量計(jì)安裝要求嚴(yán)格,，對(duì)兩點(diǎn)距離要求,，同時(shí)要求直管段較長(zhǎng)，屬于非接觸式儀表,，適于測(cè)量不易接觸和觀(guān)察的流體以及大管徑流量,，如污水、明渠等流體,。不適應(yīng)于高溫（200℃）介質(zhì),，精度低（1～1.5級(jí)）,。

7）渦街流量計(jì)。渦街流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量流量的,。渦街流量計(jì)適用于測(cè)量液體,、氣體或蒸汽，測(cè)量范圍廣,，測(cè)量精度較高（0.5～1級(jí)）,。在測(cè)量工況體積流量時(shí)受流體物性變化影響小，測(cè)量介質(zhì)溫度能達(dá)400℃,，渦街流量計(jì)要求的直管段較長(zhǎng),，安裝處管道不能有振動(dòng)，流體流動(dòng)不能為脈動(dòng)流,。

8）質(zhì)量流量計(jì),。質(zhì)量流量計(jì)是依據(jù)科里奧利原理［2］?？蓽y(cè)氣體,、液體、漿液,。測(cè)量管路內(nèi)*件和活動(dòng)件,，壓損小，無(wú)上下游直管段要求,，測(cè)量精度高（0.5～0.2級(jí)）,。測(cè)量低密度介質(zhì)和低壓氣體誤差大，要求測(cè)量管道不能振動(dòng),，流量傳感器安裝固定要求嚴(yán)格，適應(yīng)小管徑（＜200mm）測(cè)量,，加工精度高,，價(jià)格較高。

3 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?jī)x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(wú)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),，zui終導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,。

3）安裝環(huán)境?，F(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境主要指測(cè)量管徑大小、直管段長(zhǎng)度,、管道是否有振動(dòng),、周?chē)欠裼袕?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(zhǎng)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(kāi)，即選用分體式流量計(jì),。

4）節(jié)能性,。流體經(jīng)過(guò)流量?jī)x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(wú)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(zhǎng),、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(lèi)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(guò)程中需特別注意的是流體的流向可能發(fā)生變化問(wèn)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(kāi),，回流閥打開(kāi)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zui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zui低流速，否則要縮徑處理,，流量檢測(cè)元件材質(zhì)要滿(mǎn)足流體要求,，量程范圍應(yīng)合適等。

綜上所述,，不同類(lèi)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*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?jī)x表。