论文部分内容阅读
[摘 要]流量是工业生产过程中的重要参数。流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示，其单位分别用.L/h和kg/h等。流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬间流体的流量值；计量表是指测量流体总量的仪表，它能累计某段时间间隔内流体总量。
中图分类号：TS943 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0370-01
现就我公司化工生产中遇到的流量仪表作下论述：
一、节流式流量计
节流式流量計由节流装置和差压变送器组成，它们之间用测量管与其它辅助器件连通。标准节流装置有标准孔板、标准喷嘴、和文丘里管，其它形式标准节流装置有圆缺孔板、1/4圆喷嘴、双重孔板等，取压方式一般为角接取压或法兰取压，其中角接取压有两种：单独钻孔取压和环室取压。
差压检测系统由流量计取源部件、差压变送器和流量显示仪表组成。节流装置可用于测量各种性质及状态（压力，温度，黏度等）的液体，气体和蒸汽的流量。被侧介质必须是单相的，并且流体必须在节流装置前后充满节流装置和管道的全部截面。由于化工生产中，工艺状况和要求不尽相同，可根据节流装置的优缺点进行选择适合的节流装置。
（1）标准孔板
带尖锐边缘的标准孔板适用于测量干净的液体、气体和蒸汽流量。由于结构简单，能保证一定使用精度，加工、安装及更换方便，因此在我公司中有较大一部分差压式流量计选择的节流装置为标准孔板。但是不推荐用于泥浆及脏污液体，因为容易在孔板处形成堆积。标准孔板同样不适合用于强磨蚀或腐蚀性流体，因为孔板上的任何磨损都将导致较大的误差。一般应安装于内径大于50mm的管道上。
（2）调整型流量计
其工作原理与其他差压式流量计一样，都是基于密封管道中的能量转换原理：在理想流体的情况下管道中的流量与差压的平方根成正比；用测出差压值根据伯努利方程即可计算出管道中的流量。调整型流量传感器是一个多孔的圆盘节流整流器，安装在管道的截面上，每个孔的尺寸和分布是基于特殊的公式和测试数据而定制的，称为函数孔。当流体穿过圆盘的函数孔时，流体将被平衡整流，涡流被最小化，形成近似理想流体，通过取压装置，可获得稳定的差压信号，根据伯努利方程计算出体积流量、质量流量。相比于标准孔板，由于调整型流量计的特殊结构使它流场稳定，且压力恢复比孔板快两倍，大大缩短了对直管段的要求，其前后直管段一般为前2D后2D。多孔对称的平衡设计，减少了紊流剪切力和涡流的形成，从而大大降低了滞留死区的形成，保证脏污介质顺利通过多个孔，减小了流体孔被堵塞的机会。
（3）喷嘴和文丘里管
喷嘴可用于测量高压、过热蒸汽及其他高速蒸汽流量。与孔板相比，它的耐冲蚀性能更好，但加工复杂，价格较高。文丘里管适用于低压力损耗下精密测量清净的或脏污的介质，缺点是体积大，较笨重，安装麻烦，价格昂贵。
二.电磁流量计
电磁流量计是应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。电磁流量计是测速型流量计，适用于具有导电性液体体积流量的测量。流量传感器测量通道内壁涂油防腐层，在管道内无任何节流部件，对流体无压力损失，直管段要求上游不低于5D，下游直管段不低于2D，测量也不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；对浆液测量有独特的适应性；电磁流量计为双向测量系统，可测量正反流量。
电磁流量计也有其局限性和不足之处
（1）使用温度和压力不能过高。温度一般不超过120摄氏度，压力不高于1.6MPa。
（2）应用范围有限。电磁流量计不能用来测量气体，蒸汽和石油制品等非导电流体流量。
（3）当流速过低时，仪表容产生零点漂移，因此电磁流量计的满量程流速的下限不得低于0.3m/s。
（4）流速与速度分布不均匀时，将产生较大的测量误差。
（5）电磁流量计使用时，必须保证管道内介质满管，否则测量误差较大，甚至无测量结果。
三.超声波流量计
超声波流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，它是发展迅速的一类流量计之一。超声波流量计对气体流速的测量与介质声速无关，只与长度和时间两个参数有关，超声波流量计主要特点是没有压力损失，能够测量高黏度，强腐蚀，非导电性液体的流量，优势在于，对大管径、低流速介质的流量测量，不会因为管径大而增加投资；量程比较宽，可达5：1。超声波流量计也有其不适合的工况，如：当被测液体中含有气泡或杂音时，会影响声的传播，降低测量精度。当流速分布不同时，会影响测量精度，故要求变送器前后要有较长的直管段。
四.科氏力质量流量计
科氏力质量流量计是运用流体质量流量对振动管振荡的调制作用即科里奥利力现象为原理，以质量流量测量为目的的质量流量计，一般由传感器和变送器组成。它是基于旋转状态流体在流量检测管内流动时，流体对管壁会产生与质量流量成正比的科里奥力而制成的一种直接式质量流量仪表。质量流量计在工作时与管道中的点流速及其在管道截面上有不同的流速分布，甚至有局部回流，从而，它对上下游管道不需要有特殊要求，也不要求管道中的流动必须符合某些标准，即科式力质量流量计不需要在上下游有苛刻的直管段要求。测量结果与管道中流体的物理性质无关，因此具有非常宽的量程比和良好的线性度。传感器在安装时需注意，无气、液混相的地方，“Ω”形流量管的安装方位。当测量液体时，Ω弯管应朝下，这样安装可以防止气泡在流量管内停留。而当测量气体时，Ω弯管应朝上，这样安装可以防止液体在流量管内停留。气液两相会造成测量波动较大，不利于工艺流程控制。流量计安装时还需注意，传感器不应有应力产生，应力现象严重时甚至会损坏流量计本身，造成巨大经济损失。所以在安装中，有必要在传感器上、下游侧的工艺管道处增设刚性无应力支撑支架。
五.结束语
在日常化工施工生产中，应按照实际情况选择适当的流量仪表，以满足工艺生产中的监测需求，既能减少成本，还可以长时间稳定完成测量任务，为化工生产提供准确可靠的实时数据。为装置平稳生产提供有力保障。
参考文献
[1] 乐嘉谦.仪表工手册-2版.-北京：化学工业出版社，2003.7.
[2] 陈洪全，岳智主编.仪表工程施工手册.-北京：化学工业出版社，2005.3.
[3] 解怀仁，王成林.石油化工仪表自控系统应用手册.-北京：化学工业出版社，2014.6.
中图分类号：TS943 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0370-01
现就我公司化工生产中遇到的流量仪表作下论述：
一、节流式流量计
节流式流量計由节流装置和差压变送器组成，它们之间用测量管与其它辅助器件连通。标准节流装置有标准孔板、标准喷嘴、和文丘里管，其它形式标准节流装置有圆缺孔板、1/4圆喷嘴、双重孔板等，取压方式一般为角接取压或法兰取压，其中角接取压有两种：单独钻孔取压和环室取压。
差压检测系统由流量计取源部件、差压变送器和流量显示仪表组成。节流装置可用于测量各种性质及状态（压力，温度，黏度等）的液体，气体和蒸汽的流量。被侧介质必须是单相的，并且流体必须在节流装置前后充满节流装置和管道的全部截面。由于化工生产中，工艺状况和要求不尽相同，可根据节流装置的优缺点进行选择适合的节流装置。
（1）标准孔板
带尖锐边缘的标准孔板适用于测量干净的液体、气体和蒸汽流量。由于结构简单，能保证一定使用精度，加工、安装及更换方便，因此在我公司中有较大一部分差压式流量计选择的节流装置为标准孔板。但是不推荐用于泥浆及脏污液体，因为容易在孔板处形成堆积。标准孔板同样不适合用于强磨蚀或腐蚀性流体，因为孔板上的任何磨损都将导致较大的误差。一般应安装于内径大于50mm的管道上。
（2）调整型流量计
其工作原理与其他差压式流量计一样，都是基于密封管道中的能量转换原理：在理想流体的情况下管道中的流量与差压的平方根成正比；用测出差压值根据伯努利方程即可计算出管道中的流量。调整型流量传感器是一个多孔的圆盘节流整流器，安装在管道的截面上，每个孔的尺寸和分布是基于特殊的公式和测试数据而定制的，称为函数孔。当流体穿过圆盘的函数孔时，流体将被平衡整流，涡流被最小化，形成近似理想流体，通过取压装置，可获得稳定的差压信号，根据伯努利方程计算出体积流量、质量流量。相比于标准孔板，由于调整型流量计的特殊结构使它流场稳定，且压力恢复比孔板快两倍，大大缩短了对直管段的要求，其前后直管段一般为前2D后2D。多孔对称的平衡设计，减少了紊流剪切力和涡流的形成，从而大大降低了滞留死区的形成，保证脏污介质顺利通过多个孔，减小了流体孔被堵塞的机会。
（3）喷嘴和文丘里管
喷嘴可用于测量高压、过热蒸汽及其他高速蒸汽流量。与孔板相比，它的耐冲蚀性能更好，但加工复杂，价格较高。文丘里管适用于低压力损耗下精密测量清净的或脏污的介质，缺点是体积大，较笨重，安装麻烦，价格昂贵。
二.电磁流量计
电磁流量计是应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。电磁流量计是测速型流量计，适用于具有导电性液体体积流量的测量。流量传感器测量通道内壁涂油防腐层，在管道内无任何节流部件，对流体无压力损失，直管段要求上游不低于5D，下游直管段不低于2D，测量也不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；对浆液测量有独特的适应性；电磁流量计为双向测量系统，可测量正反流量。
电磁流量计也有其局限性和不足之处
（1）使用温度和压力不能过高。温度一般不超过120摄氏度，压力不高于1.6MPa。
（2）应用范围有限。电磁流量计不能用来测量气体，蒸汽和石油制品等非导电流体流量。
（3）当流速过低时，仪表容产生零点漂移，因此电磁流量计的满量程流速的下限不得低于0.3m/s。
（4）流速与速度分布不均匀时，将产生较大的测量误差。
（5）电磁流量计使用时，必须保证管道内介质满管，否则测量误差较大，甚至无测量结果。
三.超声波流量计
超声波流量计和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，它是发展迅速的一类流量计之一。超声波流量计对气体流速的测量与介质声速无关，只与长度和时间两个参数有关，超声波流量计主要特点是没有压力损失，能够测量高黏度，强腐蚀，非导电性液体的流量，优势在于，对大管径、低流速介质的流量测量，不会因为管径大而增加投资；量程比较宽，可达5：1。超声波流量计也有其不适合的工况，如：当被测液体中含有气泡或杂音时，会影响声的传播，降低测量精度。当流速分布不同时，会影响测量精度，故要求变送器前后要有较长的直管段。
四.科氏力质量流量计
科氏力质量流量计是运用流体质量流量对振动管振荡的调制作用即科里奥利力现象为原理，以质量流量测量为目的的质量流量计，一般由传感器和变送器组成。它是基于旋转状态流体在流量检测管内流动时，流体对管壁会产生与质量流量成正比的科里奥力而制成的一种直接式质量流量仪表。质量流量计在工作时与管道中的点流速及其在管道截面上有不同的流速分布，甚至有局部回流，从而，它对上下游管道不需要有特殊要求，也不要求管道中的流动必须符合某些标准，即科式力质量流量计不需要在上下游有苛刻的直管段要求。测量结果与管道中流体的物理性质无关，因此具有非常宽的量程比和良好的线性度。传感器在安装时需注意，无气、液混相的地方，“Ω”形流量管的安装方位。当测量液体时，Ω弯管应朝下，这样安装可以防止气泡在流量管内停留。而当测量气体时，Ω弯管应朝上，这样安装可以防止液体在流量管内停留。气液两相会造成测量波动较大，不利于工艺流程控制。流量计安装时还需注意，传感器不应有应力产生，应力现象严重时甚至会损坏流量计本身，造成巨大经济损失。所以在安装中，有必要在传感器上、下游侧的工艺管道处增设刚性无应力支撑支架。
五.结束语
在日常化工施工生产中，应按照实际情况选择适当的流量仪表，以满足工艺生产中的监测需求，既能减少成本，还可以长时间稳定完成测量任务，为化工生产提供准确可靠的实时数据。为装置平稳生产提供有力保障。
参考文献
[1] 乐嘉谦.仪表工手册-2版.-北京：化学工业出版社，2003.7.
[2] 陈洪全，岳智主编.仪表工程施工手册.-北京：化学工业出版社，2005.3.
[3] 解怀仁，王成林.石油化工仪表自控系统应用手册.-北京：化学工业出版社，2014.6.