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液体流量计选型与应用
发布时间:2016-07-14

一、常用液体流量计的主要特点及应用
    在封闭管道液体流量测量过程中,根据测量体积流量的流量计的确定性可分为两类:容积式流量计和推理式流量计。
1.容积式流量计
    容积式流量计(又称定排量流量计),是精度高的一种总量计量仪表。按其测量元件又可分为螺旋转子(双转子)流量计、刮板流量计、椭圆齿轮流量计、圆盘流量计、旋转活塞流量计、液封转筒式流量计等,其主要特点如下。
(1)优点:测量准确度高;可用于高黏度液体的测量,适合于洁净单相流体;直读式仪表无需外部能源便可直接获得累积总流量;安装方便,对前后直管段无特殊要求。
(2)缺点:不适合于高、低温场合;被测介质种类、口径局限性较大;压力损失较大;需定期校准。
(3)应用:容积式流量计凭借其高准确度的计量特性,在能源、石油、医药、食品、化工等领域被广泛应用,尤其在测量原油等液体介质时,需要对储运、交接和分发等进行计量,并转财务核算的依据或者转纳税的买卖双方执行合同的法定计量。
2.差压式流量计
    差压式流量计是各类流量仪表中使用较多的一种,按检测件(一次仪表)可分为孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等,其主要特点如下。
(1)优点:应用范围广,可测量全部单相流体,部分混相流体;结构简单牢固、维护方便、使用寿命长;检测件与变送器、显示仪表由不同厂家生产,便于规模经济生产。
(2)缺点:测量精度一般;压力损失大(孔板、喷嘴等);安装条件要求高,其前后必须有足够长的直管道。
(3)应用:转早的测量方式,在封闭管道的流量测量中,差压式流量计对各种条件下的对象都可应用,该种流量计使用量约占全部流量计用量的1/4~1/3。
3.科里奥利质量流量计
    科里奥利质量流量计在国内应用起步较晚,但其可以直接测量管道内流体的质量流量,其主要特点如下。
(1)优点:测量精度较高;测量流体范围广泛,包括含有微量气体的液体;安装对上下游直管段无要求。
(2)缺点:不能对低密度介质和低压气体进行测量,液体中含气量超过某一限制会影响测量精度;对外界振动干扰敏感,为防止管道振动影响,多数对传感器安装固定要求较高;管道口径受限,不能用于较大管径;测量管道内结垢或内壁磨损都会影响测量精度;压力损失较大。
(3)应用。科里奥利质量流量计特别适合于黏度较大的介质,由于其精度和稳定度较高,因此,发达国家在化工、制药、石油、能源、食品等工业领域已大量使用该种流量计,在运输部门常用于流体管道输送的计量。
4.超声波流量计
    超声波流量计大体可分为插入式、管段式、外夹式和便携式等,其主要特点如下。
(1)优点:非接触式测量,适合于大口径、大流量测量;无压力损失,不干扰流体;适合于任何液体;安装维护方便。
(2)缺点:被测液体中含有气泡或有杂音时,会影响测量精度;可测流体的温度范围受超声波换能器及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制,高温下被测流体传声速度的原始数据不全。
(3)应用。超声波流量计在石油、化工、冶金、电力等领域被广泛应用,常被用在工厂排放液、脏流程液等流量测量,以及作业区的西气东输的管线上计量。
5.电磁流量计
    20世纪70、80年代,电磁流量在技术上有重大突破,使得该流量计的使用数量不断上升,其主要特点如下。
(1)优点:适用于测量含固体颗粒的液固二相流体;无压力损失;不受流体特性影响。
(2)缺点:不能测量电导率较低的液体,如石油制品和有机溶剂等;不能用于较高温度的液体测量;不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。
(3)应用。电磁流量计中大口径仪表常被用于给排水工程;中小口径仪表常用于高要求或难测量场合,如化学工业的强腐蚀液,造纸工业测量纸浆液和黑液;小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物化学工业等领域。
6.涡轮流量计
    涡轮流量计的产品现已发展为多品种、多系列批量生产的规模,其主要特点如下。
(1)优点:精度高,测量液体时一般为±0.25%R~±0.5%R,甚至可达±0.15%R;重复性好,短期重复性可达0.05%R~0.2%R;无零点漂移,抗干扰能力强。
(2)缺点:流体物性对流量特性有较大影响;不能长期保持校准特性。
(3)应用。涡轮流量计常被用于测量石油、有机液体、无机液和低温流体等,在国外成品油、轻质原油等的转运及集输站,大型原油输送管线的首末站都用其进行贸易结算。
7.涡街流量计
    涡街流量计是流量计中新的一种,但其发展迅速,目前已成为通用的一类,其主要特点如下。
(1)优点:应用范围广,可适用液体、气体和蒸汽等流量测量;压力损失较小;安装方便,结构简单牢固。
(2)缺点:抗干扰能力差;安装要求前后是直管段;在脉动流、多相流中尚缺乏应用经验。
(3)应用。涡街流量计的应用范围非常广泛,常用于工厂供水系统中,在高黏度、低流速、小口径情况下的应用会受到限制。
二、流量计选择的一般准则
    为了正确地选择流量计,首先必须对每个类型的流量计的测量原理、结构、性能等有基本了解,然后再结合具体的测量条件,综合考虑测量的准确性、经济性等因素后,确定流量计的型式与规格。
1.选择流量计的一般准则
(1)确定被测流体的特性。明确被测流体是何种介质,即要了解被测流体是液体、气体还是蒸汽;被测流体的性质,如流速、密度、黏度、腐蚀性与压缩率等;被测介质正常工作时的温度、压力及其高低变化范围;被测流体的流量范围,包括小流量、常用流量、大流量;流体的流动状态是层流还是紊流;是否有脉动;以及流体流动时是否处于满管状态等,这些因素都会直接影响流量计的选型。
(2)确定流量测量的技术要求。明确流量仪表的准确度,即确定对被测流体的准确度要求;流量测量的重复性,即在一定的条件下,多次反复测量同一量所测得的数值是否相同;流量测量结果的表示方式,是质量流量还是体积流量,是瞬时流量还是累积流量;流量仪表的信号输出方式,是否需要带有远程传输功能;流量测量结果的显示方式,是机械表头还是电子表头等。若流量仪表与被测流体的技术要求不匹配,也会导致测量的误差。
(3)确定流量计的安装条件。流量仪表测量对象一般以管道液体为主,因此一般要将流量计安装在管道上进行测量,那么在选择流量计以前,就必须要了解现场工况,确定是否需要防爆型的流量仪表;仪表的安装方式,是在管道外还是在封闭的管道内,是否需要断管;若断管,工艺管道是否有振动以及环境温度和湿度条件等,尽量选择永久压力损失小、安装维护方便的流量计。
(4)确定运行的经济性。流量计结构的不同,其价格和压力损失也不同,综合考虑,价格属于一次性投资,但若压力损失选择不当,那么流量计长期运行中会使流体流动动能损失巨大,造成能源浪费。
总之,选择流量计时要综合考虑以上因素,才能做到既满足技术要求又经济合理。流量计选型的参考思路如图1所示。
流量计选型的参考思路
图1 流量计选型的参考思路
2.流量计选择举例
根据选择流量计的一般准则,以封闭管道液体为例,简单说明选择中小流量测量仪表的步骤,见图2。
封闭管道液体中小流量测量选型流程示意图
图2 封闭管道液体中小流量测量选型流程示意图
三、结语
    由于流量测量的复杂性,至今也没有哪一种流量计可适用于所有场合,每种流量计都有其适用范围,但同时都有一定的局限性。因此,在实际应用中,需要综合考虑各方面因素,从而选择出适合、理想、性价比高的流量计。


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