張津林

摘 要：對(duì)建立在不同物理原理基礎(chǔ)上的各類流量儀表做了簡要?dú)w類，分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場合，然后從安全、運(yùn)維、經(jīng)濟(jì)等多角度闡述流量儀表的選型方法，最后對(duì)流量計(jì)安裝過程中的通用要點(diǎn)進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：流量；選型；安裝

引言

隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，流量儀表呈現(xiàn)“百花齊放”的局面。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前在各行各業(yè)使用的流量計(jì)達(dá)100余種。面對(duì)如此駁雜的“備選庫”，如何選擇符合實(shí)際需求的流量儀表并正確安裝之成了一個(gè)復(fù)雜的問題，也逐漸引起了人們的重視。

1 流量儀表的分類

各類流量儀表依據(jù)不同的物理原理展開工作，它們?cè)诰?、價(jià)格、適用場合、安裝要求等方面存在較大差異。下面就當(dāng)前工業(yè)上大量使用的幾種流量計(jì)進(jìn)行一個(gè)簡要闡述。

1.1 容積式流量計(jì)。這類流量計(jì)是指被測(cè)介質(zhì)通過流量計(jì)固有計(jì)量腔室的體積量的數(shù)量值，來計(jì)量介質(zhì)通過流量計(jì)的體積值。具有計(jì)量精度高，量程比大的特點(diǎn)，只是對(duì)流體介質(zhì)中的雜質(zhì)含量要求相對(duì)較高。容積式流量計(jì)主要包括有：腰輪流量計(jì)、橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。上述流量計(jì)均有可以計(jì)量液體類的產(chǎn)品，用于氣體的計(jì)量主要是氣體腰輪流量計(jì)和皮膜式流量計(jì)。

1.1.1 工作原理：

（1）腰輪流量計(jì)是利用兩個(gè)8字形的腰輪轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，每圈排量相同，測(cè)量回轉(zhuǎn)圈數(shù)，就可以計(jì)量相應(yīng)的體積值了。（2）橢圓齒輪流量計(jì)：是由兩個(gè)橢圓形齒輪在計(jì)量腔體內(nèi)，由流體驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行嚙合旋轉(zhuǎn)，無需外置同步齒輪。（3）刮板流量計(jì)：刮板葉片的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈的排量固定。（4）雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)：與腰輪流量計(jì)的工作原理相同，只不過相互旋轉(zhuǎn)成螺旋形三個(gè)頭以上。

1.1.2 適用范圍。經(jīng)過濾后的液體和氣體（腰輪、皮膜流量計(jì)）。

1.1.3 優(yōu)點(diǎn)：體積直接測(cè)量，壓損小、精度高、量程比大，結(jié)構(gòu)一目了然，用戶的認(rèn)同感強(qiáng)，結(jié)合計(jì)量年檢進(jìn)行保養(yǎng)，壽命10年以上。安裝條件要求不高。

1.1.4 缺點(diǎn)：對(duì)介質(zhì)中的顆粒物比較敏感，腰輪和橢圓齒輪流量計(jì)有脈動(dòng)性，刮板和雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)脈動(dòng)很小。

1.2 速度式流量計(jì)。速度式流量計(jì)是以測(cè)量流速變化來計(jì)量流體的流量，分為直接作用式和間接測(cè)量式兩大類。為了保證測(cè)量精度使流體流速均勻，需要足夠長的前、后直管段。

直接作用式：是以流體直接推動(dòng)計(jì)量元件物理位移進(jìn)行流量計(jì)量。渦輪流量計(jì)通過測(cè)量葉輪的轉(zhuǎn)速，來計(jì)量流量；旋翼式流量計(jì)是也是如此。浮子流量計(jì)是流體推動(dòng)浮子位移，計(jì)算其位移與流量的關(guān)系進(jìn)行計(jì)量。

間接作用式：是指通過專用傳感器間接地測(cè)量流體在這個(gè)傳感器上產(chǎn)生的聲、光、電、震動(dòng)及壓力變化信號(hào)，通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型及計(jì)算公式換算出流速和流量。常用的有電磁、超聲波、漩渦類的渦街和旋進(jìn)漩渦，差壓類的孔板、音速噴嘴等。

1.2.1 渦輪流量計(jì)、旋翼式流量計(jì)?？蓽y(cè)液體、氣體，要求流速相對(duì)穩(wěn)定。允許介質(zhì)中包含少量的小顆粒雜質(zhì)，耐高壓。具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長。計(jì)量精度較高，量程比較大。旋翼式流量計(jì)體積小巧結(jié)構(gòu)簡單，測(cè)量精度不高，有較大的量程比。

1.2.2 電磁流量計(jì)。適用測(cè)量具有導(dǎo)電液體，在介質(zhì)中通電，基于法拉第電磁感應(yīng)定律測(cè)量換算成流量值。無壓損，耐腐蝕；工作時(shí)不受流體的黏度、溫度、壓力等因素影響，可測(cè)雙向流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量；精度較高?？拐衲芰Σ?，易于被電磁干擾。

1.2.3 超聲波流量計(jì)。適合測(cè)量腐蝕性和大流量流體，對(duì)非導(dǎo)電性液體也很有效。

通過測(cè)量超聲波脈沖在流體中傳播時(shí)的速度差來判定流速。無壓力損失；可進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量；價(jià)格與管徑無關(guān)。管道積垢影響測(cè)量誤差，精度偏低，不耐高溫。

1.3 差壓式流量計(jì)。適合測(cè)液、氣、汽等多種介質(zhì)。是通過測(cè)量流體在節(jié)流件的靜壓差來確定流量。具有結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，且性能穩(wěn)定、壽命長。但有壓損，測(cè)量范圍窄。

1.4 漩渦類流量計(jì)。這類流量計(jì)包括渦街、旋進(jìn)漩渦流量計(jì)，對(duì)液、氣、汽全部適用，無運(yùn)動(dòng)部件，壽命長，且量程比適中、無零點(diǎn)漂移。耐高溫，但不適合脈動(dòng)流。通過檢測(cè)流體在漩渦發(fā)生體上的振蕩頻率進(jìn)行計(jì)量。旋進(jìn)漩渦流量計(jì)是在流量計(jì)進(jìn)口安裝一個(gè)螺旋狀的導(dǎo)向部件，以加強(qiáng)漩渦發(fā)生體處的漩渦震蕩強(qiáng)度，以提高抗干擾能力，擴(kuò)大量程比。不適于大口徑或強(qiáng)振動(dòng)的場所。

2 流量儀表的選型原則

2.1 流體特性的優(yōu)先決定權(quán)。流體的性質(zhì)及流動(dòng)情況決定流量計(jì)的形式和規(guī)格。流體特性，就是要知道：被測(cè)流體是固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)還是混合態(tài)、成分、密度、溫度、壓力、黏度、臟污等指標(biāo)，以及流動(dòng)狀態(tài)是否有脈動(dòng)流。

一般來說：（1）測(cè)量粉塵或塊狀流體，只能選用稱重方式。（2）一般介質(zhì)選用直接作用式流量計(jì)。腰輪、渦輪等。（3）有導(dǎo)電性、腐蝕性液體首選電磁流量計(jì)。（4）小管徑氣體、液體的測(cè)量可選用浮子流量計(jì)。（5）泥漿、紙漿等非牛頓流體通常選擇科氏力質(zhì)量流量計(jì)或電磁流量計(jì)。（6）單相高黏度液體的測(cè)量可選用容積式的：腰輪、橢圓齒輪、刮板、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。（7）臟污流體通常選用超聲波流量計(jì)、漩渦流量計(jì)、電磁流量計(jì)、楔形流量計(jì)等。（8）若流體含雜質(zhì)太多（即形成了液固態(tài)或氣固態(tài)），只有使用“互相關(guān)流量計(jì)”。（9）流體壓力或溫度過高，常選擇標(biāo)準(zhǔn)孔板、環(huán)形孔板、長徑噴嘴等差壓式流量計(jì)。（10）若流體壓力、密度、流速時(shí)刻發(fā)生變化，則基本不考慮速度式流量計(jì)。

2.2 “安全第一”的重要性

所謂流量計(jì)使用的安全性，包含兩層意思：其一，流量計(jì)在運(yùn)行過程中不易發(fā)生引起事故的故障或雖有故障，但不影響生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。表現(xiàn)在承壓、耐腐蝕、耐高溫、卡表以及防爆特性。其二，流量計(jì)的規(guī)格應(yīng)適中，量程范圍合適，以防因規(guī)格不配而發(fā)生設(shè)備損壞或計(jì)量不準(zhǔn)的情況。常用流量為最大流量70%；耐壓應(yīng)大于介質(zhì)壓力的1.25倍。

2.3 其他因素的考量

現(xiàn)場安裝條件：

（1）各類流量計(jì)都有自己的安裝和運(yùn)行條件，如安裝位置附近的直管段長度、流體的流態(tài)（是否有脈動(dòng)），管道振動(dòng)、電磁干擾等。具體來說：上下游直管段充分，流體無脈動(dòng)流，可選速度式流量計(jì)；直管段長度較短，或安裝空間不足，優(yōu)選容積式流量計(jì)、浮子式等。（2）當(dāng)強(qiáng)磁場和高溫輻射無法避免時(shí)，可選分體式流量計(jì)（即把測(cè)量元件和信號(hào)處理分開）。（3）精確度和經(jīng)濟(jì)性的平衡：一般來說，精確度和經(jīng)濟(jì)性是互相制約的。需要根據(jù)實(shí)際情況做出抉擇。用于貿(mào)易結(jié)算的優(yōu)先考慮精確度穩(wěn)定性。應(yīng)首選容積式、直接作用式速度流量計(jì)。一般工廠首要考慮經(jīng)濟(jì)性。（4）其他。要讓流量計(jì)切實(shí)有效地發(fā)揮作用，還需在儀表可靠性、節(jié)能性、穩(wěn)定性、響應(yīng)速率等方面作比較。

3 流量儀表的安裝要點(diǎn)

3.1 合理選擇安裝位置

安裝位置在很大程度上影響測(cè)量準(zhǔn)確度。相關(guān)要點(diǎn)有：（1）安裝位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離能引起管道振動(dòng)的干擾源和充滿輻射的電磁場。（2）安裝基礎(chǔ)必須堅(jiān)固、可靠。（3）安裝位置最好選擇在管道低端，一方面可使流體始終充滿傳感器，另一方面也能避免因管道伸縮而造成流量計(jì)零點(diǎn)漂移。（4）對(duì)直管段有要求的流量計(jì)安裝，應(yīng)避開管路上凹凸不平以及有焊接的地方。（5）當(dāng)流量計(jì)必須要露天安裝時(shí)，要做好防雨水流入的各項(xiàng)措施。

3.2 細(xì)節(jié)方面

（1）單向流量計(jì)安裝需注意流量計(jì)的方向箭頭與流體流動(dòng)方向一致。（2）傳感器的外殼、測(cè)量管、屏蔽線、轉(zhuǎn)換器及二次儀表都必須接地，且單點(diǎn)接地。（3）不管何種流量計(jì)安裝均要保證流體充滿管道，不能出現(xiàn)混相流。（4）一些適用全景場合的流量計(jì)，在測(cè)量不同相態(tài)流體時(shí)，安裝方式是有區(qū)別的。

4 結(jié)束語

流量計(jì)的選型要多方考慮，全面比較。流量計(jì)的安裝更是要注意各自的安裝條件以及參數(shù)要求。唯有此，才能達(dá)到正確計(jì)量的目的。

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