化工裝置幾種常用流量計(jì)的原理及選型與使用

SWIFT TPS458D22功能集成2.9/1.2mΩ的高/低側(cè)RDS（ON）功率MOSFET40 A的連續(xù)輸出電流開(kāi)車(chē)的ASIC和DSP在空間受限的應(yīng)用。同步降壓轉(zhuǎn)換器采用了D-CAP3控制模式拓?fù)洌瑩碛?.5％的基準(zhǔn)電壓準(zhǔn)確度溫度，包括真正的差分遠(yuǎn)端電壓傳感，以滿(mǎn)足深亞微米處理器的電壓要求。
引言
流量?jī)x表是過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中的大類(lèi)儀表之一，它被廣泛應(yīng)用與冶金、電力、化工、石油、交通、環(huán)境保護(hù)及日常生活等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。在過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中，流量?jī)x表有兩大功用；作為過(guò)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)量室生產(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(wú)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)，流量量值受到許多復(fù)雜因素的影響，例如流體內(nèi)微觀(guān)分子之間的相互作用，宏觀(guān)的湍流、漩渦運(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)。本文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)。
1、污水流量計(jì)
污水流量計(jì)是基于法拉*電磁感應(yīng)原理研制出的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積的流量的儀表，根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電體在磁場(chǎng)中作切割磁力線(xiàn)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)中作垂直于磁場(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。

污水流量計(jì)無(wú)節(jié)流部件，因此壓力損失小，該儀表測(cè)量流體流量是，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)有懸浮固體粒子的污水、煤漿的流量、特別適合對(duì)腐蝕性介質(zhì)的測(cè)量。
選型與使用時(shí)應(yīng)注意：污水流量計(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。污水流量計(jì)的測(cè)量精度是建立在液體充滿(mǎn)管道的情形下，目前在管道中有空氣的情況下測(cè)量問(wèn)題尚未得到很好的解決，因此污水流量計(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*材料。污水流量計(jì)雖可以在任意管道上安裝，但污水流量計(jì)測(cè)量電*的軸線(xiàn)必須保持水平方向，且與管道中心線(xiàn)互相垂直。為避免在管道內(nèi)無(wú)液體時(shí)出現(xiàn)指針不在零位的錯(cuò)覺(jué)，污水流量計(jì)的變送器應(yīng)安裝與任何時(shí)候均充滿(mǎn)液體的地方，同時(shí)，該流量計(jì)的型號(hào)較為微弱，因而在使用時(shí)應(yīng)注意外來(lái)干擾對(duì)其測(cè)量精度的影響，變送器應(yīng)安裝在原理一切磁源的地方，不允許有振動(dòng)。
2、渦輪流量計(jì)
渦輪流量計(jì)是之中速度是流量?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)，被廣泛用于化工生產(chǎn)中。
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(xiàn)方向流動(dòng)，并沖擊渦輪葉片是，便有與流量qv、流速V和流體密度ρ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)的同事，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線(xiàn)，改變線(xiàn)圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線(xiàn)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)前置與放大器放大后，送入顯示儀表，就實(shí)現(xiàn)了流量的測(cè)量。

在化工裝置選型與使用時(shí)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，特別是軸承出，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(guò)濾器，否則渦輪、軸承易被卡住，測(cè)不出流量來(lái)。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)主要是看中其高精度，但因注意了流量計(jì)精度越高，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)是前后管道法蘭要求水平，否則管道應(yīng)力對(duì)流量計(jì)影響很大。傳感器安裝在武強(qiáng)磁干擾與熱輻射影響的場(chǎng)所，應(yīng)便于維修并避免管道震動(dòng)。

3、差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝與管道中流量檢測(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(lái)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)是由三部分組成：

（1）將被測(cè)液體的流量轉(zhuǎn)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)管道；

（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)件的形式對(duì)差壓式流量計(jì)分類(lèi)，如孔板流量計(jì)、文丘里管流量計(jì)及勻速管流量計(jì)等。

在化工裝置選型與使用差壓式流量計(jì)時(shí)應(yīng)注意：差壓式流量計(jì)的安裝應(yīng)包括節(jié)流裝置、差壓引壓管、差壓計(jì)三部分。在測(cè)量液體流量時(shí)，為防止液體中有氣體進(jìn)入并存在導(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)入導(dǎo)壓管，則差壓計(jì)應(yīng)安裝在節(jié)流裝置上方，測(cè)量水蒸氣是，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?xún)?nèi)。壓差引壓導(dǎo)管應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè)，傾斜度不小于1：12，粘度高的流體，其傾斜度應(yīng)更大。當(dāng)壓差引壓導(dǎo)管長(zhǎng)度超過(guò)30m時(shí)，導(dǎo)壓管應(yīng)分段傾斜，并在*高點(diǎn)與*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)差壓引壓導(dǎo)管應(yīng)加防凍保護(hù)，同時(shí)要防止過(guò)熱，否側(cè)差壓引壓導(dǎo)管中流體汽化會(huì)產(chǎn)生假差壓。

4、轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)為地中等精確度儀表，屬于變面積式流量計(jì)的換一種。轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以浮子在垂直椎管中隨著流量變化而升降，改變他們之間的流通面積來(lái)進(jìn)行測(cè)量的體積流量?jī)x表。一般分為玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)和金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，作為直觀(guān)流動(dòng)指示或測(cè)量精確度要求不高的現(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10：1，*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)象是單相流體或氣體，液體中含有微粒固體或氣體中含有液滴通常不使用。玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)選帶有透明防護(hù)罩，一旦玻璃椎管破裂，可擋住流體正向散濺，以做經(jīng)濟(jì)處理。用于氣體時(shí)應(yīng)選用導(dǎo)桿或帶楞筋導(dǎo)向的儀表，以避免操作不慎浮子擊碎錐管。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)必須垂直安裝在無(wú)振動(dòng)管道上，流體自下而上流過(guò)儀表，其中心線(xiàn)與鉛垂線(xiàn)間夾角一般不超過(guò)5°。儀表安裝時(shí)無(wú)嚴(yán)格上游直管段長(zhǎng)度要求，如被測(cè)介質(zhì)含顆粒狀雜質(zhì)，應(yīng)在儀表上游裝過(guò)濾器。為保證在長(zhǎng)期使用過(guò)程中測(cè)量精度，要注意保持浮子和錐管的清潔，特別是小口徑儀表，必要時(shí)可設(shè)置沖洗配管，特別是小口徑儀表。必要時(shí)可設(shè)置沖洗配管，定時(shí)沖洗。

5、熱式質(zhì)量流量計(jì)

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(lái)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)。

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)量精確度，使用與低流速范圍測(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(guò)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)量潔凈單相流-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(wú)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入式儀表需要一定長(zhǎng)度前置直管段。

6、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(méi)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(guò)程流體特性這方面的技術(shù)，同時(shí)還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，歸納起來(lái)有五個(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。