流量计的选型与应用

流量计的选型与应用（通用7篇）

流量计的选型与应用 篇1

流量计作为较难制造的几类仪表的类别之一,其制作起来相对困难主要是因为流量计所测量的量是一个动态的量。在流体流动过程中不仅包含流体与管道之间的接触应力,还包含了流体与流体之间的粘性摩擦力,其受力形式较为复杂。同时,流量计自身还要受到诸多因素如管道、形状(矩形或者是圆形)、流体的物理性质、 流体的流动状态(层流或者是湍流)、速度分布以及自身的加工水平等影响。国内外已先后出现了几十类流量计,大体可分为容积式、面积式、热式、差压式、电磁式、 涡轮式、超声波式等几大门类。面对如此繁多的流量计种类,如何选取合适的流量计在满足使用要求的前提下还能降低成本是我们所要考虑的问题。除此之外,流量计的正确使用与维护也应该是我们所要关注的问题之一。

一、电磁式流量计

电磁流量计在国内的首次应用要追溯到上个世纪50年代末,随后迅速普及使用其产品的更新速率也十分迅猛。该流量计的主要工作原理是一种遵循法拉第电磁感应定律的流量测量仪器。即当流体的流动方向垂直于磁感线方向时,在垂直于流体与磁感线的方向上会产生一个电动势E,并且当电磁感应强度B与两磁极的距离固定时,此时电动势大小与流体的流速成正比例关系,不会受到外界温度、压力以及黏度等因素的干扰,测量管内部不会由于突出或者是收缩造成流体压力的变化。除此之外,流量计所测得的结果是一个实时动态的精确结果是一个与电动势有正比例关系的精确值,因此其测量结果也较为精确。在选择机型时要考虑以下几个因素:

1.被测量的流体必须具有一定的导电性;

2. 测量流体流速时,流体最好能够超过量程的一半;

3. 流体压力必须低于流量计的最大承载压力;

4.针对不同温度与腐蚀程度的流体要选用不同的内衬材料与电极。

优点:该种流量计由于其特殊的工作原理因此不存在节流部件,流体的压力损失也相对较小。测量的结果只与流体流速有关不受其他因素干扰,测量的液体的范围也相对较宽。随着制造技术与材料的不断更新换代, 管口的直径也在逐渐的增大,在测量液固两相的介质时可以通过更换电极与刮刀式电极进行测量。随着技术的不断革新该流量计的抗压能力可高达32MPa,并且可以测量腐蚀性(强酸或者是强碱)的流体,其口径目前可达到32米,使用寿命可以达到十年以上。随着该种流量计的广泛使用,其制作成本也在一定程度上得到了降低, 但是其价格尤其是大口径管口流量计的价格还是相对较高。

缺点:受该种流量计工作原理的限制,该流量计不能够测量伴随着大量气体生成的流体,不能够测量低电解率的流体,不能够测量高温流体。相比于其它种类的流量计而言,对安装与调试过程的要求也相对严格,在测量内不含有污垢且粘性较大的流体时,污垢会附着在电极上,会对测量结果造成一定的影响,并且当附着的污垢累积到一定程度后流量计甚至可能失灵。

二、超声波流量计

所谓超声波流量计是通过检测流体在流动过程中对朝圣波段的扰动情况来测量流体的流量,其通常需要在封闭的管道中来进行测量。其主要可分为:多普勒效应法、 噪声法、时间传播法等。为了得到更为精确的测量结果, 在测量过程中通常选择流体流场稳定的区段,并遵循如下原则:

1.被测量流体的管道必须是充满流体的满管;

2.流体的管道的材质必须是均匀分布,这样有利于超声波的传导;

3. 流量计的安装位置应该选择在直管段处,并且检测位置最好选择在远离阀门、高压电或者是变频器等附近,避免他们对测量结果造成干扰。

4.要注意测量管段的污垢附着情况,尽量选取在无污垢附着区域。

优点:该流量计选取的是一种非接触测量形式的测量,因而可以用来测量一些无法接触、不易观察的管道位置。该种流量计同样不会应影响流体原有的流动状态, 也同样可以测量腐蚀性较强的流体,此外该流量计还可以测量导电性能较差的流体。该流量计的可测量的管道直径范围较大(20mm ~ 5m),同样不会受到流体的自身的热物性参数影响。其安装形式可以分为捆绑式或者是便携式两种。

缺点:该种形式的流量计同样不能测量温度较高的流体,其测量温度上限为200℃。对直管道的污垢附着情况要求也相对较高,当污垢附着过多时会降低测量精度, 是结果出现一定的误差,严重的会使流量计失灵。因而其可靠向相对较低(通常为1.5 ~ 2.5级之间),测量结果的可重复性较低。

三、涡街流量计

该种流量计发明于上世纪80年代中期,自发明以来在技术革新上速率较快,作为一种新型的流量计可谓是集诸多优点于一身,也得到了广泛的应用。在我国国内, 该种流量的使用范围也越来越广,我国在该类流量计的研发上已经具备了较为雄厚的实力。

在测量过程中需在流体管道中放置一个阻流棒,当流体流经该位置时会在阻流棒的两侧出现两个不对称的涡流,随后会形成两个旋转方向相反的旋涡列,我们称之为卡门漩涡列。当卡门漩涡列稳定时,该漩涡的出现频率与流体流速成线性关系。

优点:该流量计的应用范围较广几乎可以测量所有可以形成漩涡列的流体,同时除在封闭管道外,还可以在放置于开放的沟槽中的量流体流量。并且相比于涡轮流量计,该流量计在维护过程中成本较低,其比例常数也固定不变。

缺点:

1. 该类流量计尽管测量范围较大,大约在10:1左右, 但是其测量的下限却受到很多因素的约束:Re值不低于一万是涡街流量计工作的最低条件,同时对漩涡的能量也有一定的要求,当流体的流速较低时,所产生的漩涡强度与旋转速度也会相对较低,此时流量计很难作出响应,此时的测量结果就会失真。因此在测量之前一定要估算好流体的流速范围,以选取正确量程的流量计。同时, 对于处于磁感强度较高的管道处的流体,不能采用此种方法进行测量。

2. 由于该种流量计是通过测量漩涡的产生频率来测量流体的流量,因此还要避免除阻挡棒以外的因素产生漩涡。为此,就要避免机械振动的产生。但是就实际工况而言机械振动的产生是难以消除的,所以在直管道较长的位置处不宜直接运用涡街流量计。

3.流体的温度该流量计的测量结果也有很大的影响。 比如对于压电式的涡街流量计的最大工作温度不能高于300℃,这主要是因为随着温度的升高,阻抗的电阻会随之降低进而使得测量结果失真,因此应该为磁敏式或者是电容式的涡街流量计。

涡街流量计作为一种新型的、功能较为强大的流量计品种,在选择的过程中也要注意一定的事项,假如与工况条件不符则也很难发挥其强大的性能。不仅要合理选择,还要注重日常维护,提前排出机器故障以提升其工作效率。

四、差压式流量计

该种流量计的使用历史可以说是较为悠久,并且其应用技术也较为成熟。该流量计的工作形式主要是通过静压力差来测量其流体的流量。最简单的该类流量计是由三个装置组成:节流器、差压信号收集器、差压信号变送器。节流器是在工业应用过程中,已经形成的标准化的生产装置——标准节流装置。比如标准的孔板、喷嘴等零部件。目前也存在着一些非标准的节流器,比如双重孔板、环形孔板等等,这些仪表的标定通常需要在实流情况下标定。

总之,该类流量计尽管出现的时间较早,但由于受到自身工作原理的限制以及其它种类流量计的冲击,使得差压式流量计的适用范围逐渐缩小,也慢慢地淡出了历史的舞台。

五、涡轮式流量计

该种类的流量计属于速度式流量计的重要组成部分, 其主要是通过涡轮来测量流体的流动速率,并以此为基础测量出流体的流量。该类流量计首先是要将流体的流动速度转变成涡轮的转动速度,进而将涡轮的转动速度再转换为电信号。该种形式的流量计不仅可以测量粘性较大的石油等液体,还可以测量气体的流量或者是温度较低的流体。

优点:该类流量计的测量精度较高,测量结果也具有较强的可重复性,同时抗干扰能力也相对较强。对于流体流动状态的影响较小,并且抗腐蚀能力较高,维修过程简便,结构简单,拆装方便。目前的涡轮式流量计的材质基本是碳化钨材质,同时倾向于一体化流量计的制造与研发,使得使用寿命大大提升。

缺点:该种类的涡轮流量计不适宜长期服役,其在长期服役情况下准确率会下降。同时对管道的长度也有一定要求(长度不小于两倍管道直径),不适合测量污水流量。

除上述五类流量计以外还有容积式、热式等等在此不一一叙述。

综上所述,在流量计选取过程中一定要严格按照服役要求选取,从仪表的自身优缺点、服役工况以及经济因素几个方面综合考虑。在使用过程中,还要针对流体的性质来决定流体的放置位置、放置形式以及测量方法。 首先要保证流量计的正常使用,并在此基础上来提高仪表的测量精度。为了保证流量计的测量精度,首先要将流量计放置于远离强磁场的位置,还要考虑抗振性。同时还要针对外界环境以及流体温度来选取合适的流量计。

结语

任何流量计都有自己的优点以及缺点,每一种流量计都有自己的使用极限。对于不同的外界条件、流体性质、 工况条件要选取与之相匹配的流量计。还要注意每一种流量计的检测与维修。这就要求我们要全面熟悉各类流量计的特性,进而在满足使用要求的前提下大大降低成本。

参考文献

[1]蔡武昌,孙淮清,纪纲.流量测量方法和仪表的选用[M].化学工业出版社,2001:10-12.

[2]董浩然.超声波流量计的选型及应用[J],工业计量,2002,12(2):11-20

[3]胡江顺,何松杰.管道参数对便携式超声波流量计测量的影响[J],计量技术,2001(9):34-35.

[4]卢其伦.流量计在企业水量平衡测试计量中的应用[J],科园月刊,2010(1):102-104.

流量计的选型与应用 篇2

氯碱烧碱生产过程中的液体介质多为腐蚀性较强电解质, 如盐水、盐酸、烧碱、次氯酸钠等;这种强腐蚀性生产工艺环境及电磁流量计抗腐蚀方面的优点, 决定了电磁流量计在氯碱烧碱工序中正被广泛地应用。为实现流量的准确、可靠测量, 节约投资成本, 电磁流量计的正确选型显得尤为重要。下面, 作者就氯碱烧碱生产过程中电磁流量计设计选型及应用方面的体会和经验作些总结。

二、电磁流量计的工作原理

电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律:即导体介质在磁场介质中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。如图1所示, 导电介质在垂直于磁场的非磁性测量管内流动, 与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势, 电动势的方向按“弗来明右手规则”, 其感应电势E为:E=KBVD

式中:E——感应电动势 (与流速成正比) ;K——比例常数;

B——磁场强度 (线圈电感) ;V——测量管内介质的平均流速;

D——电极间距 (测量管的内径)

测量流量时, 其感应电势通过二个与介质直接接触的测量电极检测出来, 并通过电缆送至转换器进行智能化处理, 然后在LCD上显示或转换成标准信号4~20m A和0~1k Hz输出。

图一电磁流量计工作原理图

三、流量计口径的确定

电磁流量计能够测量较宽流量 (流速) 范围的流体, 通常为流速0.3~10.0m/s;流量计的口径一般等于工艺管道口径, 亦可小于或大于工艺管道口径。流量计口径的确定主要是根据工艺上的体积流量, 结合工艺管道的尺寸, 兼顾测量准确性、经济性和耐用性方面考虑, 选择合适的流量计口径, 使通过传感器的流体平均流速在合适的范围内, 推荐使用的流速范围一般为1.0~5.0m/s。在这个范围内, 流量计测量精度高、线性好、压损小, 介质对流量计衬里和电极的磨损也相对较小些。此外, 对于含有固体悬浮颗粒的流体介质, 推荐使用的流速范围为1.0~3.0m/s, 这样有助于避免流速过高造成固体悬浮颗粒对流量计衬里和电极的过快磨损, 延长使用寿命, 如盐泥流量;而对于易结晶、黏度稍大或有沉积物的流体介质, 可适当地提高流速, 推荐使用的流速范围为3.0~5.0m/s, 这样有助于测量电极的自清洁、防止电极粘附, 如50%烧碱流量。

流速、流量与口径三者关系如下式:V=354Q/D2

式中:V————流速, m/s;Q————流量, m3/h;D————口径, mm。

例如, 在烧碱电解工序中, 进电解槽的盐水流量计量程为0~50m3/h, 工艺管道口径为DN100;当电磁流量计的口径分别选择DN100和DN80时, 根据上述公式计算, 盐水的流速分别为1.77m/s和2.76m/s;计算结果均在推荐使用的流速范围, 但从经济性方面考虑, 选择DN80口径的流量计要比选择DN100口径的流量计可节约1/4~1/5的投资成本, 此时, 应该选用DN80口径的流量计。

四、流量计测量电极、衬里材料的选型及应用

1、测量电极材料的选型及应用

电磁流量计的测量电极是与工艺介质直接接触的唯一金属材料, 其作用是与导线连接将测量管中产生的微弱感应电动势传输到转换器中的检测单元。由于电磁流量计的电极部分处于工作磁场中, 为防止磁力线在电极上集中, 电极材料必须使用非导磁的金属材料;并根据工况介质对金属材料的腐蚀速率 (mm/a, 即每年被腐蚀掉的金属厚度) 来确定不同的工况介质选择不同的金属材料。下面通过图表一的方式介绍在氯碱烧碱工序中常用的几种电极材料及其使用范围。

2、测量管衬里材料的选型及应用

电磁流量计正常工作的基本条件之一, 是测量管内壁除电极处外, 其它地方的法向电流为零。为满足这一条件, 最简单的方法是将导电的金属测量管内壁和法兰端面衬以绝缘衬里。通俗地讲, 用绝缘衬里的目的是防止感应信号电压被金属管短路, 可见绝缘衬里在电磁流量计应用中的作用十分重要。由于被测导电介质的流体种类繁多, 它们的物理化学特性也不尽相同, 不可能用一种绝缘材料的衬里来满足所有应用电磁流量计的测量流体介质的物理化学特性要求;因此, 在衬里材料的选型上, 应重点考虑测量介质对衬里的耐温度、热冲击、高压、负压、磨损、腐蚀、粘结、附着等方面的要求。下面通过图表二的方式介绍常见的电磁流量计测量管衬里材料的主要性能特点及适用范围。

五、氯碱烧碱工序中接地环和接地电极的选型及应用

1、接地环和接地电极的作用

电磁流量计在工作过程中检测到的流量信号电势极小, 通常只有几个毫伏的电势信号;而导电流体在任何管道 (绝缘或非绝缘) 中流动时也会产生电势, 这个电势不是流量信号本身, 它是“干扰信号”;尤其是在导电性能优良的流体中, 如盐水、酸碱溶液等, 其流动过程中产生的干扰信号大小甚至会超过流量信号本身。这个“干扰信号”在流经电磁流量计测量管时会叠加在流量信号电势上, 从而造成转换器测量到的流量信号失真。由于电磁流量计转换器的输入放大器通常为差动输入设计, 那么, 其中一个“等电位的公共参考地”是必需的, 这个“公共参考地”是测量的基础。对于电磁流量计的测量原理来说, 接地环与接地电极是流量计接地的两种形式, 其作用是一样的, 即通过接地环或接地电极与测量介质直接接触、经表壳与转换器的输入放大器的“工作地”相连, 使得放大器的“工作地”与信号源的“地”连接在一起, 共同形成一个等电位的“公共参考地”;以此消除“干扰信号”对流量测量的影响, 确保测量结果的准确性。

2、接地环和接地电极的选型与应用

2.1 材料的选型

接地环或接地电极的材料选择, 原则上应选择与测量电极相同材料。在选择接地环形式接地时, 从节约投资成本考虑, 接地环的材料亦可选择价格相对较低、耐腐蚀性稍弱的材料;如在测量盐水流量中, 电磁流量计测量电极的材料应选择钽材Ta, 但接地环可以选择价格相对便宜的钛材Ti。需要特别说明的是, 在选择不可维修更换的接地电极形式接地时, 降低接地电极材料的耐腐蚀性会降低流量计测量管的整体使用寿命。

2.2 接地形式的选型及应用

作为电磁流量计接地的两种不同形式, 接地环和接地电极都可以实现等电位的“公共参考地”、消除干扰的目的, 但两种接地形式在使用过程中又有其各自的优缺点。选用接地环形式可以保护衬里的翻边不受损伤, 但比较耗材, 尤其是在测量盐水、盐酸、高温烧碱等强腐蚀性介质时, 对材质的要求很高, 多为一些如Ta、Ti、Hc-276等贵金属, 使用接地环形式“接地”会大大增加投资成本。生产实践中, 在介质输送管道为导电的金属管道、且流量计衬里不需要特别保护的情况, 可在靠近电磁流量计本体两侧的金属管道或与管道焊接的配对法兰上焊接“接地支耳”, 以此实现可靠接地。相反, 选用接地电极形式比较省材,

投资成本相对较低, 尤其是在氯碱烧碱工序中, 多数强腐蚀性介质的输送管道为非导电性的衬塑管或绝缘塑料管, 不可能通过焊接“接地支耳”的方式实现可靠接地, 而只能选择接地环或接地电极的形式接地, 在此情形下, 一般应选用接地电极的形式接地;但由于接地电极一般都安装固定在电磁流量计测量管的最低点, 在输送管道容易结垢的工况条件下, 接地电极会因结垢被覆盖而失去“接地”的作用, 特别是流量计水平安装时, 选用接地电极应予以慎重考虑。鉴于电解盐水工艺的特殊性, 二次盐水精制中的电磁流量计, 特别是最靠近电解槽的电磁流量计, 如进电解槽的盐水、烧碱和盐酸流量计, 不得选用接地电极形式接地。这是因为, 电解槽中的电解质通常有3000~14700A的直流电流, 通过导电的液体介质容易发生漏电现象, “漏电”到达流量计测量管时, 会流经接地电极对地放电, 使得金属制作的接地电极发生电化学反应, 从而电化学腐蚀接地电极, 造成接地电极损坏, 致使电磁流量计无法正常工作。

六、结论

综上所述, 尽管氯碱烧碱生产过程中的工况条件较为复杂, 给电磁流量计的选型和应用带来了诸多困难;尽管如此, 由于我们在仪表选型时很好地了解了工况条件并结合了现场的实际情况, 以及在运行期间的精心操作与维护, 目前, 烧碱工序中在线使用的近50台电磁流量计运行状况良好, 损坏率不超过1台/年, 确保了烧碱生产安全稳定运行;并持续改进, 尽量降低投资成本。

参考文献

[1]《罗斯蒙特8732型电磁流量测量系统参考手册》出版:EMERSON Process Management编号:00809-0106出版日期:2008年5月

流量计的选型与应用 篇3

关键词：计量,流量计,燃气

1 燃气流量计使用中存在的问题

1.1 所选用流量计量程的不匹配。

在流量计选择的时候, 有时会产生规划实际与实际用气量不一致, 或者选用的流量计灵敏度过低, 造成小流量时不计量等, 势必造成计量的不准确。

1.2 所选用流量计厂商不规范。

在流量计的使用过程中, 由于时间的原因, 有些流量计已不再具备使用条件, 或者有些厂家由于种种原因, 不能对于其生产的流量计予以维护, 造成流量计的计量不准确。

1.3 流量计未加装温压补偿装置。

燃气公司和上游供气公司结算所用的流量计为带有温压补偿的智能表, 其计量结果均是这算为标准状态下的体积。而燃气公司经营的燃气商业用户很多都是采用没有温压补偿功能的流量计, 其度数就为工况体积值, 这样一定会产生供销差。而在冬季, 尤其是北方城市, 温度对计量误差的影响特别突出。由其计算公式不难看出:

式中:Qn-标准状态下的气体体积量, m3;

Q-工作状态下的气体体积量, m3;

T-工作状态下的气体温度, ℃;

P-工作状态下的表压力, kPa;

Pa-测量时当地的大气压, kPa;

Z-气体的压缩系数。

所以为降低燃气供销差, 流量计加装温压补偿装置是非常必要的。

2 燃气流量计的选型

面对如此众多品种的天然气流量计, 如何选择合适的流量计, 对于当前本着“用户至上”服务宗旨的燃气公司来说, 是一个相当慎重的问题。对此提出如下几点建议, 作为燃气流量计选型的参考。

2.1 流量计的类型。

燃气流量计种类繁多, 型号复杂, 并且各个厂家的叫法不一, 但主要常用有一下类型:皮膜流量计、要轮流量计、涡轮流量计。其中各大类又分为很多小类。其主要特点见表1。

2.2 流量计选型时应考虑很多因素, 如仪表性能、流体特性、安装要求、环境条件以及价格因素等。

其中对计量对象即燃气的确切了解非常重要, 这往往需要选型设计人员和计量管理人员进行深入细致的调查。

2.2.1 流量计性能方面:

精确度、重复性、线性度、范围度、压力损失、上下限流量、信号传输特性、响应时间等;

2.2.2 流体特性方面:

流体压力、温度、密度、粘度、润滑性、化学性质、磨蚀、腐蚀、结垢、脏污、气体压缩系数、等熵指数、比热容、声速、混相流、脉动流等;

2.2.3 安装条件方面:

管道布置方向、流动方向、上下游直管段长度、管径、维护空间、管道振动、接地、电源、辅助设备 (过滤、排污) 等;

2.2.4 环境条件方面:

环境温度、湿度、安全性、电磁干扰、防爆等;

2.2.5 经济因素方面:

购置费、安装费、维修费、校验费、运行费 (能耗) 、使用期限、备品备件等。

2.3

在满足测量准确度的前提下, 针对被测燃气的实际流量范围 (工况条件下最大流量与最小流量的区间) , 合理选择相应的燃气流量计型号及规格, 尤其对燃气流量的下限要特别关心。当同一台燃气流量计有多台用气设备时, 如果单台流量计计程范围不能覆盖用气设备的最大流量和最小流量, 应考虑针对燃气设备分组配置燃气表或针对特殊燃气设备单独配置燃气流量计。

3 结论

随着市场经济的发展, 人们越来越重视天然气计量, 在流量计的选择上应对不同用户选择与其相适应的流量计。因此, 加强事前流量计的选型、安装使用、过程控制、质量监督、数据管理, 对现场流量计的使用及相应人员进行培训, 是对今后准确有效计量的重要条件。

参考文献

蒸汽流量计的选型与安装问题分析 篇4

关键词：蒸汽流量计,V锥流量计,涡街流量计,饱和蒸汽

蒸汽是石油化工企业重要的二次能源,在企业能源计量中占有重要地位。从企业效益出发, 要降低生产成本则需降低蒸汽的消耗量,蒸汽计量由此成为企业计量技术工作的重点之一。

仪表都有一定的测量范围和合适的量程比, 可是工艺生产过程往往又有不同负荷状态下的多种运行方式,随之对应的蒸汽用量就会出现大流量、正常流量及小流量等不同流速,蒸汽的物理参数如温度、压力及密度等参数也会在不同负荷状态下发生相应的变化。任何类型测量蒸汽的仪表要满足不同工况下的准确测量实际上很困难。这就要求在测量方法和仪表选型上根据测量回路的要求充分考虑各种计量仪表的优缺点,选择量程比合适的仪表并采用适当的补偿措施,如温压补偿、蒸汽状态及分段线性化补偿等。但是随之而来就会产生安装位置、直管段及维护需求等一系列的安装问题。

为此,围绕当前常用的差压式和速度式蒸汽流量计的选型、安装注意事项以及安装和运行中容易发生的问题展开讨论,重点考虑蒸汽流量仪表选型时仪表和被测介质的特性、生产工艺的变化、仪表的安装条件及管理维护等因素的影响。

1蒸汽流量计的类型1

企业使用蒸汽流量计一般用于: 计量蒸汽用量,进行内部或外部计费结算; 监测能源的使用效率,如根据热焓确定添加的蒸汽量; 改进工艺过程的控制效果,比如使流量恒定在设定值或按一定的规律变化。

用户应根据自身需要,再结合流量计的相关特性选择合适的蒸汽流量仪表。目前,测量蒸汽介质普遍选用的是差压流量计和涡街流量计配密度补偿方式完成计量。

1.1差压式流量计

差压式流量计在稳流情况下,管道中流量与压差的平方根成正比。基于流体质量守恒( 连续性方程) 和能量守恒( 伯努利方程) 定律,可知基本的流量计算式为:

式中C ———流出系数( 实际流量/理论流量) ;

d ———节流件孔径,m;

Δp ———节流件上下游的压差,Pa;

qm———蒸汽质量流量,t/h;

β ———直径比,β = 孔板直径d / 管道直径D;

ε ———可膨胀性系数,蒸汽的 ε 小于1;

ρ ———蒸汽密度,kg / m3。

差压式流量计中常用的有孔板流量计和新型V锥流量计两种型式。

孔板流量计以简单结实、成本低廉及无需额外标定等优势在工业中获得广泛应用。但它也有自身的缺点: 受限于工作原理,量程比限制在3∶ 1 ~ 5∶ 1; 在水锤作用下,孔板会变形,如果设计或安装不当甚至会堵塞管道; 孔板的直角边缘在长期运行后会磨损,特别是在进行蒸汽介质测量时会改变孔板特性,影响测量精度,因此必须对孔板进行周期检查并予以更换; 孔板流量计一般需要较长的直管段以保证精度,表1给出了不同直径比 β 和不同上游扰流布置情况下所建议的直管段长度。

V锥流量计具有压损小、量程比宽、直管段短及测量精度高等优点,这些特点来源于特殊的设计结构———锥体位于管道中心处。在计算工况下的实际流量时,应先计算出流体流过V形锥的有效面积S和等效直径比 β,再代入式( 1) 计算得到。

虽然V锥流量计可以在直管段不够长的情况下较其他节流装置有较高的测量精度,但所需的前后直管段仍要视具体情况而定。有数据显示,前置闸阀开度大于25% 时,各种开度下当要求较高测量准确度时,流量计前直管段长度L = 10D尚嫌不足,而不是各种情况下均为前0 ~ 3D、 后0 ~ 1D的直管段,这个特点需要相关技术人员的高度重视。

当测量蒸汽介质的管道停汽检修时,管道底部会存有积水。恢复通汽后,在压力推动下,水的波动很容易引起管道振动,流量较大时管道振动剧烈甚至会损坏节流件造成生产事故[1]。黎明化工研究设计院有限责任公司就出现了V形锥节流元件断裂脱离固定装置的情况。

1.2涡街流量计

流体流经设置在管道内的漩涡发生体时会产生流动振荡,在发生体的两侧交替产生规则漩涡, 测定其振荡频率可以反应流量的大小。当工况条件合适时,漩涡频率f和流体速度v成线性关系, 且与密度无关,可表示为:

对于给定的流量计,其质量流量qm为:

式中A ———流量计的截面积,m2;

d ———漩涡发生体迎流面的最大宽度,m;

f ———漩涡的释放频率,Hz;

k ———对于给定的流量计为常数;

St———斯特罗哈尔数,无量纲,当雷诺数Re在102~ 105时其值约为0. 2;

v ———发生体两侧的平均流速,m / s;

ρ ———蒸汽密度,kg / m3。

与孔板流量计相比,涡街流量计有较好的量程比( 一般为30∶ 1) 、无可动部件及流阻低等优点,但在抗振、脉动流及抗干扰等方面也有明显的局限性。为此,在安装涡街流量传感器时应注意:

a. 选择合理的安装场所,远离强磁场设备, 避开强振动和强腐蚀环境。

b. 上下游配管应满足安装要求,约为前10D和后5D。不同的安装条件( 如缩管、扩管、T形管、前端是否有阀门及过滤器等扰流件) ,对上游直管段的要求也相异,还需参考仪表说明书。另外,流量或压力调节阀应装在传感器下游5D以外; 测压孔应设在流量计下游的2D ~ 7D处; 测温孔应设在离测压孔下游的1D ~ 2D处。

c. 基于其流体振荡的工作原理,振动会引起误差,可以在传感器上下游2D处分别设置防振座并加防振垫。

d. 任何垫片和焊渣的凸出都会导致其他漩涡的发生,引起计量误差。T形管上游安装阀门即可避免脉动压的影响。

目前,涡街流量计的流量系数一般是在水流量标准装置上标定得到的。按照涡街流量计的工作原理,在一定的雷诺数范围内,涡街流量计的流量系数只与漩涡发生体、管道形状和几何尺寸有关。因此,涡街流量计用水标定得到的流量系数在仪表用来测量气体和蒸汽时采用也是合理的。

用水标定时流速最高也只到10m/s,而实际应用时气体和蒸汽的流速却远大于10m/s,某品牌涡街流量计承诺80m/s的流速仍能保证测量准确度,但品质欠佳的涡街流量计在大于40m/s流速时已产生明显的“漏脉冲”现象而且流速越高“漏脉冲”越严重,从而出现示值严重偏低的情况。另外,流量计前后压差同流速之间的关系也应符合下式:

式中D ———管道内径,mm;

Δp———压力损失,k Pa;

qv———体积流量,m3/ h;

v ———流速,m / s;

ρ ———流体密度,kg / m3。

2安装要点分析

2.1差压流量计的安装

用差压流量计测量蒸汽流量,为保护差压变送器的高低压室,通常设置两个冷凝罐,两个冷凝罐内液位高度相等是压差信号不失真传递的关键。如果发现一个冷凝罐是冷的,罐的上部必定不是蒸汽,造成这种情况的原因有多种,如: 导压管堵、根部阀堵、溢流口高度比取压口低、在取压口和冷凝罐之间存在液封等。不管是哪种原因, 都将使差压变送器接收到的压差与节流件送出的压差信号不相等,进而引起流量测量误差。如图1所示,改造前到正压冷凝罐的引压管由于安装坡度不合理形成U形水封,这段管内的冷凝水不能靠重力流回母管,从而造成流量示值偏低。配置和安装合理的压差装置后,蒸汽从母管经导压管流入冷凝罐,放出热量后变成凝结水,罐中液位高于溢流口后自动返回母管,从而保证两个罐中的凝结水液位相等。

2.2涡街流量计的安装

涡街流量计经常与调节阀安装在同一根管道上以控制流量或压力。如图2所示,来自锅炉的蒸汽总管经压力控制回路调节后进入蒸汽分气缸并根据用户负荷测量总蒸汽用量,分气缸分配到各用汽设备或装置,同样安装有压力或流量调节控制回路。

仪表控制过程中,会受到仪表元件疲劳及装置运行状态突变等多种因素的影响,导致调节阀运行时发生振荡。这就很可能会造成分表之和与总表示值的异常偏差。用户应分析振荡产生的原因,纠正其产生的条件并时常关注调节系统的运行状况[2]。

3维护管理

测量蒸汽的仪表都有其局限性,流量仪表进行蒸汽测量时,都是指理论上单相的饱和蒸汽或过热蒸汽介质。但蒸汽状态在不同的条件下会发生变化,过热蒸汽可能变为饱和蒸汽,饱和蒸汽又可能因为经过长距离输送、保温欠佳及疏水措施不到位等多种原因夹带冷凝水,类似这样的状况下,流量计是不能做出精确测量的。解决这种问题通常可从4个方面考虑: 蒸汽流量仪表不要安装在整套管路的低处,以保障被测介质的品质; 完善主副蒸汽管道的保温措施,减少管道冷凝水的产生和相应的压力损失; 创造合适的安装条件,便于将来仪表的维护保养; 根据蒸汽系统设计规范设置疏水阀安装位置,一般情况下,每30 ~ 50m安装一组疏水阀是比较规范的布置,同时加强疏水阀的管理和保养。

另外,涉及贸易结算或需要计费的应用场合, 则要做好趋势记录和定期备份以便进行数据分析,实时了解用户在不同时段的用汽情况,同时要防止意外断电导致仪表不计量的情况发生,必要时流量积算仪的趋势数据、记录和电源可派专人管理。

4结束语

聚甲醛行业流量仪表的选型与使用 篇5

聚甲醛是重要的通用型热塑性工程塑料, 因具有抗张强度高、密度小、自润滑性、耐腐蚀、耐候性优异等特性, 广泛地用于替代金属, 尤其是替代铜铝锌等有色金属材料。

聚甲醛除了按粘度分为注射级、吹塑级和挤出级等品级外, 还可以通过共混、掺混、增强、合金化等改性手段生产出高刚性、高流动性、高耐候性、抗静电性、超韧性、可电镀、耐酸碱、耐热、耐水解级的改性聚甲醛, 其用途也十分广泛。

聚甲醛应用与水泥行业将会有年需求500万吨的量, 我国煤碳资源丰富, 煤化工是未来发展的趋势, 目前, 国内有云天化、中海油天野化工、宁煤神化、开封龙宇、上海蓝星、天碱化工在生产。在建聚甲醛项目有开滦煤业, 兖矿鲁南化肥厂。但国内走的是低端产品, 与宝理、杜邦及宝泰菱品牌相差很远, 差价很高。聚甲醛生产当中除工艺、设备影响产品质量之外, 仪表的精确计量在生产当中起着致关重要的作用。

2 聚甲醛重要介质流量检测仪表

聚甲醛的生产, 计量仪表起着关键作用, 比如采用银法催化剂, 进甲醛反应器的甲醇流量;采用硫酸法催化剂, 进三聚甲醛反应器的甲醛流量;采用三氟化硼催化剂, 进捏合机聚合反应器的三聚甲醛、二氧五环和甲缩醛流量。流量的精准是产品质量的直接影响者, 特别是进料聚合反应的配比, 是直接影响聚甲醛分子链条排列的关键因素, 决定了产品品质。

聚甲醛生产过程中最重要的参数就是流量计量。从含义上讲, 流量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m3/h、L/h和kg/h等。工业上常用的流量仪表可分为两大类速度式流量计和容积式流量计, 根据聚甲醛生产的特殊性, 其中间介质甲醛、三聚甲醛、二氧五环等为高粘度、低雷诺系数的物质, 我公司选型为, 椭圆齿轮流量计, 精度可达到±0.2%。

2.1 椭圆齿轮流量计

椭圆齿轮流量计的计量室由转子与盖板构成初月形容腔, 该腔室作为流量计的计量单位。齿轮的转动靠流量计进出口的压力差作动力, Δp=p1-p2, p1为入口压力, p2为出口压力。从而不断的把进口处的液体经初月形容腔室计量后从出口排出。齿轮每转一周流过的液体量是初月形容腔的四倍, 故通过椭圆齿轮流量计的体积为QV=4n V0式中n为椭圆齿轮的转速;V0半月形测量室容积, 而且齿轮的转速与流体的速率成比例。由密封联轴器将转子的转数传递给计数机构, 即计量出通过管道中液体的瞬时流量和累计总量。

2.2 椭圆齿轮流量计的安装与维护

流量计的安装直接关系到生产应用时的精确计量。在流量计安装之前管道必须冲洗, 此时要给仪表装一短管, 冲洗管道组件;管道应无张力;若是有泵的安装, 仪表必须装在泵的排出口一侧;若在液罐压差情况下使用, 则罐压差应大于管路系统、过滤器、仪表压力损失的总和等;过滤器尽可能靠近仪表上游安装;由于超级椭圆齿轮流量计中的传感器依据感应磁通密度变化这一原理工作, 因此它不能受任何外部磁场的影响。为了将外部磁场的影响减到最小, 选择安装地点至少要离通电设备和通电导体5米远的强磁场和电场发生源, 如马达和电动机。

流量计在生产当中会出现突然间不计量问题, 出现这一问题的原因可能为在安装过程中工艺管道内存有杂物, 卡住椭圆齿轮。在工艺管道清洗置换合格后, 打开初月形测量腔室, 清理杂物。在拆卸齿轮的过程中, 一定要注意两齿轮匹配, 在互相对应的位置上作标记, 以保证它们会安装在初始位置。两齿轮对应位置不合适, 会导致齿轮不能转动, 严重时将会损坏齿轮。定位后可用压缩空气从进口侧吹齿轮, 以观察齿合情况;注意避免齿轮高速旋转, 否则会损坏齿轮。被测介质压力过低也是要考虑的原因, 流量计的启动压力不得低于0.24Mpa, 这样才能保证齿轮转动。被测介质在月形腔室中凝固也会出现突然不计量现象, 需要在流量计外部用低压蒸汽吹腔室部位, 注意不要吹传动和计数机构, 因为这样会造成传动机构的受热不均匀而损坏计量齿轮。

流量计在运行中出现指针不稳时, 可能是因为传动机构装配不合适;流量过大或者有脉动流;内磁钢与支撑壁相碰。此时一定要检查确认, 装配传动机构和计数机构是否合适;介质流量是否在仪表流量测量范围内;内磁钢组件有无损坏;表头K系数是否与设计一致。当出现误差波动过大时可分两种情况, 一种为椭圆齿轮内组套及端面垫片磨损严重, 测量介质粘度比检验介质粘度小, 流速过低;另一种情况是液体内含有气体。此时处理方法为, 更换垫片, 按实际被测液体粘度重新调校流量计;在流量计前加装排气器, 定期排气, 以消除气体。

3 蒸汽计量仪表

在聚甲醛生产当中供热蒸汽, 是介质反应的动力, 其蒸汽量的控制, 是控制工艺反应的关键因素, 如甲醛反应器的蒸汽量控制, 影响了在银催化剂作用下反应的甲醛品质, 三聚甲醛、二氧五环反应器的蒸汽量控制, 是决定聚甲醛中间产品浓度的重要因子, 进干燥器干燥聚甲醛粉末的蒸汽量控制, 是干燥聚甲醛粉末的决定性因素。目前, 用于蒸汽流量测量的流量仪表主要有涡街流量计和差压式流量计, 差压式流量计由于压损大, 维护量大, 精度等级低等原因, 已经被很多厂家逐渐淘汰, 差压式流量计安装要求非常严格, 会给蒸汽测 (下转第77页) 量带来一定的误差, 相较而言, 涡街流量计测量蒸汽效果更好, 在先建的几个聚甲醛项目使用的孔板流量计, 都最终更改为了涡街流量计。

3.1 涡街流量计

在特定的流动条件下, 一部分流体动能会转化为流体振动, 其振动频率与流速有确定的比例关系, 涡街流量计就是根据这种原理工作的。在流体流道中设置旋涡发生体, 在旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡, 这种旋涡称为卡曼涡街。根据卡曼涡街有如下关系:f=Sr U/md, 式中f为流量计输出脉冲频率;U为旋涡发生体两侧平均速度;Sr为斯特劳哈尔数;m为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比;d为漩涡发生体迎面宽度。由于涡街流量计的输出脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响, 即仪表系数在一定雷诺范围之内, 仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关, 因此在实际的测量过程中, 测量比较精确, 误差小。

3.2 涡街流量计的安装与维护

涡街流量计安装时上游直管段不得小于10D, 下游直管段不得小于5D, 若在生产现场无法找到足够长的直管段, 则需选择一整流器, 以便获得充分的紊流场。传感器在管道上可以水平、垂直或倾斜安装, 但要防止气泡和液滴干扰;涡街流量计对振动很敏感, 因此传感器的安装场所应尽量避开振动源。在使用过程中, 会出现管道内无流量但传感器有信号输出故障, 先检查接地电阻是否良好, 管道振动是否大, 传感器灵敏度是否过大;小流量时信号输出不稳定, 大流量时信号输出稳定, 这要对流量计重新选型或对工艺管道缩颈, 或调整增益电位器至合适的值;管道内有正常流量但传感器输出频率为50Hz, 这样肯定是附近有强磁场或电场, 考虑屏蔽方法。

4 聚甲醛流量检测仪表选型建议

在国内聚甲醛项目的建设经验中得到, 正确流量仪表的选型对生产当中流量测量具有重要意义, 聚甲醛生产为精细化工, 仪表计量的精确配比起关键作用, 因仪表的波动、误差大导致了各聚甲醛项目投产不顺利, 产品质量差。仪表在项目设计时的选型一定要适合于聚甲醛生产工艺, 针对聚甲醛工艺, 高粘度流体、重要介质、大流量测量选型为椭齿流量计;低粘度流体、重要介质、小流量测量选型为质量流量计, 重要蒸汽流量选型为涡街流量计, 重要水流量选型为电磁流量计或金属浮子流量计。

5 结束语

在聚甲醛生产中关键的工艺指标和参数, 必须得到精确的测量和控制, 特别是聚合工段反应进料的流量配比, 流量配比的精准是聚甲醛反应品质的决定因素, 要使生产质量稳定, 满负荷生产, 项目前期设计时必须合理的仪表选型, 其次是安装和维护。本文对国内其它聚甲醛项目, 在流量仪表的选型、安装与维护上具有指导和借鉴意义。

参考文献

[1]施仁, 刘文江, 郑辑光.自动化仪表与过程控制.北京:电子工业出版社, 2003

[2]厉玉鸣, 化工仪表及自动化.北京:化学工业出版社, 1998

[3]吴勤勤, 控制仪表及装置.北京:化学工业出版社, 2002

浅谈超声波流量计的选型 篇6

超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成, 是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量, 并将其发射到被测流体中, 接收器接收到的超声波信号, 经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算, 这样就实现了流量的检测和显示。

2 分类

2.1 按照测量原理不同分类。

目前常采用两种类型的超声波流量计, 一种为多普勒超声波流量计, 另一种为时差式超声波流量计。多普勒型是利用相位差法测量流速, 即某一已知频率的声波在流体中运动, 由于液体本身有一运动速度, 导致超声波在接收器与发射器之间的频率或相位发生相对变化, 通过测量这一相对变化就可获得液体速度;时差型是利用时间差法测量流速, 即某一速度的声波由于流体流动而使得其在接收器与发射器之间传播时间发生变化, 通过测量此时间变化就可获得流体流速。2.1.1多谱勒式超声波流量计。多普勒式超声波流量计测量原理图如图1所示。如图1, 换能器1发射频率为f1的超声波信号, 经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后, 频率发生偏移, 以f2的频率反射到换能器2, f2与f1之差即为多谱勒频差fd。设流体流速为v, 超声波声速为c, 多谱勒频移fd正比于流体流速v, 则

当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后, c、f1、θ即为常数, 流体流速和多谱勒频移成正比, 通过测量频移就可得到流体流速, 进而求得流体流量。2.1.2时差式超声波流量计。时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的。如图2, 换能器1向换能器2发射超声波信号, 这是顺流方向, 其传播时间为:

反之, 逆流方向的传播时间为:

时间差为:

由于c>>v, 故

所以, 流体流速

其中c、L、θ均为常数, 测得时间差△t即可求出流体流速v进而求得流体流量。

2.2 按照使用方式不同分类。

根据超声波流量计使用方式、使用场合的不同, 可分为固定式超声波流量计和便携式超声波流量计。它们的主要区别如下:2.2.1适用场合不同。固定式超声波流量计用于安装在某一固定位置, 对某一特定管道内流体的流量进行长期不间断的计量;便携式超声波流量计具有很大的机动性, 主要用于对不同管道的流体流量作临时测量。2.2.2供电方式不同。固定式超声波流量计要求长期连续运行, 所以要使用220V交流电源, 便携式超声波流量计既可以使用现场的交流电源, 也备有内置充电电池, 可以连续工作5～10小时, 方便了不同场合临时流量测量的需要。2.2.3部分功能不同。固定式超声波流量计, 通常都有4-20mA信号输出等功能, 供远传显示使用, 但其内部只能存贮一条管道的参数;便携式超声波流量计只是为了现场查看当时流量和短时间内的累计流量, 故一般无输出信号功能, 但为了方便测量不同管道流量, 它具有丰富的贮存功能, 可以同时存贮数十条不同管道的参数, 供随时调出使用。2.2.4换能器供电方式不同。可分为外贴式、插入式、管段式三种。a.外贴式:是生产最早, 大家最熟悉、应用最广泛的超声波流量计, 安装换能器无需管道断流, 即贴即用, 它充分体现了超声波流量计安装简单、使用方便的特点。b.管段式:某些管道因材质疏、导声不良, 或者锈蚀严重, 衬里和管道内空间有间隙等原因, 导致超声波信号衰减严重, 用外贴式无法正常测量, 便产生了管段式超声波流量计。它把换能器和测量管组成一体, 解决了外贴式流量计在测量中的一个难题, 而且测量精度也更高, 但同时也牺牲了外贴式超声波流量计不断流安装这一优点, 要求切开管道安装换能器。c.插入式:插入式超声波流量计介于上述二者中间。在安装上可以不断流, 利用专门工具在管道上打孔, 把换能器插入管道内, 完成安装。由于换能器在管道内, 其信号的发射、接收只经过被测介质, 而不经过管壁和衬里, 所以其测量不受管质和管衬材料限制。

3 超声波流量计的特点

众所周知, 目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题, 这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难, 如造价提高、能损加大、安装不便等, 而超声波流量计均可避免。因为超声波流量计是管外安装、非接触测量, 仪表造价基本上与被测管道口径大小无关, 所以被认为是较好的大管径流量测量仪表。管径的适用范围从2cm到5m, 从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流。

另外, 流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响, 故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。此外, 鉴于非接触测量特点, 再配以合理的电子线路, 一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。超声波流量计的适应能力也是其它仪表不可比拟的, 不同声道的标准型、高温型、防爆型、湿式型等流量计可以适应不同介质、不同场合和不同管道条件的流量测量。超声波流量计目前所存在的缺点主要是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, 以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能测量200℃以下的流体。另外, 超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为, 一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米, 而声波在液体中的传播速度约为1500m/s, 被测流体流速 (流量) 变化带给声速的变化量最大也是10-3数量级。若要求测量流速的准确度为1%, 则对声速的测量准确度需为10-5～10-6数量级, 因此必须有完善的测量线路才能实现, 这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。

4 常见各类超声波流量计的应用特征

4.1 多谱勒式超声波流量计。

只能用于测量含有适量能反射超声波信号的颗粒或气泡的流体, 如工厂排放液、未处理的污水、杂质含量稳定的工厂过程液等。要注意它对被测介质要求比较苛刻, 不能是洁净水, 杂质含量要相对稳定, 才可以正常测量。选择此类超声波流量计即要对被测介质心中有数, 也要对所选用的超声波流量计的性能、精度和对被测介质的要求有深入的了解。

4.2 便携式超声波流量计。

用于临时性测量, 主要用于校对管道上已安装的其它流量仪表, 进行一个区域内的流体平衡测试, 检查管道的当时流量情况等。其优点是方便、经济。

4.3 时差式超声波流量计。

目前生产最多、应用范围最广泛的超声波流量计。它主要用来测量洁净的流体流量, 在自来水公司和工业用水领域, 得到广泛应用。此外它也可以测量杂质含量不高 (含量小于10g/L, 粒径小于1mm) 的均匀流体, 如污水的测量, 而且精度可达±1.5%。实际应用表明, 选用时差式超声波流量计, 对流体的测量都能达到满意的效果。

4.4 管段式超声波流量计。

精度最高, 可达到±0.5%, 而且不受管道材质、衬里的限制, 适用于流量测量精度要求高的场合。但随着管径的增大, 成本也会增加, 通常情况下, 选用中小口径的管段式超声波流量计较为经济。

4.5 固定式超声波流量计。

如果有足够的安装空间, 使用插入式换能器代替外贴式换能器, 彻底消除了管衬、结垢及管壁对超声波信号衰减的影响, 测量稳定性更高, 也大大减小了维护工作量。而且, 由于插入式换能器也可以不断流安装, 所以其应用正在不断推广。

结束语

超声波流量计种类多、应用广, 在流量测量方面发挥着越来越重要的作用, 而且其技术更新很快, 不断有新型的超声波流量计推出。正确的选型是超声波流量计能够正常工作的基础。所以把握好超声波流量计的种类、性能, 更好的了解它, 就能更好的选择它、应用它。

摘要：系统阐述超声波流量计的分类方法, 并从仪表性能、被测介质特性等方面总结了选用超声波流量计的原则, 对超声波流量计如何选型提出了具体建议和可以借鉴的经验和方法。

关键词：超声波流量计,原理,分类,选型

参考文献

[1]赵玉珠.测量仪表与自动化[M].北京:石油大学出版社, 1997.

流量计的选型与应用 篇7

1 石油流量测量的主要特点

1.1 石油品种较多, 不同品种之间差异较大

中低黏度石油产品如柴油黏度不高, 温度不高, 流体洁净, 对测量没有苛刻的要求。高黏度油品如原油、重油、渣油等, 黏度较高, 为方便输送, 一般在加热到较高温度。流体中含有固态杂质, 流量测量前要严格过滤。低黏度油品如汽油、液化石油气, 黏度很低。

1.2 计量精确度要求高

用于商业结算的油品计量, 一定要达到规定的精确度, 以保证供需双方的利益。GB17167规定, 分厂 (车间) 和重点用能设备能耗考核用汽油、柴油、原油计量必须达到0.5%R精确度。进出企业结算用汽油、柴油、原油计量应达到0.35%R精确度, 而在大宗油品计量中, 计量精确度的要求更高, 意义更大。例如:经原油交接计量站计量的原油, 一个站每年约为数百万吨, 千分之一的误差就会导致每年100万元的结算差额。要考虑在线实流校准, 用于石油计量的流量计, 一般口径较大, 拆下送检不方便, 通常要有实流校准设施或留有连接标准表的接口, 以便进行在线实流校准。

2 仪表的选型和使用

容积式流量计在石油产品的计量上有悠久的历史, 石油计量积累了丰富的经验, 其中ISO2714:1980《液态烃用除计量泵以外的定排量 (容积式) 仪表系统的体积测量》就包含了许多实践经验。容积式流量计在石油计量中具有独特的优势, 关键原因是流体本身的自润滑作用, 使这种仪表能长期、稳定运行、精确度高、范围度较大。

石油计量用的容积式流量计常用的有椭圆卤轮式、腰轮式、螺杆式、旋转活塞式、刮板式等多种, 不同的种类其口径、范围和适用的流体黏度也不同。

3 容积式流量计选型和使用中必须注意的问题

A.精确度与流量范围度相关。同一台仪表若额定精确度等级较高, 只能在较低的范围度内得到, 若想得到较大的范围度一定要降低精确度等级。例如, 各类转子式液体仪表范围度为5:1时, 基本误差为±0.2%R, 范围度为10:1时, 则降为±0.5%R。

B.流体黏度对测量误差的影响。与涡轮流量计等其他流量计相比, 黏度影响较小。此外, 还与许多其他流量计随黏度增大而误差增大不同, 黏度增大因间隙间泄漏减小而性能改善。

C.不同型式的仪表适用黏度范围的差异。用于油品测量的容积流量计常用的有椭圆齿轮式、螺杆式、刮板式、旋转活塞式等, 其中螺杆式对高黏度流体的适应性最佳。

D.流体温度对测量误差的影响。容积式流量计的测量误差同仪表计量室容积和间隙大小密切相关。流体温度升高时, 计量室容积增大, 转动部件每转一周, 通过仪表的液体量相应增大。

E.压力损失及黏度对压力损失的影响。容积式流量计是由流体能量来推动测量元件, 所以, 带来相当高的压力损失。此压力损失要比同样口径和流量的涡轮式或其他有阻碍流量计大。液体用仪表在最大流量时黏度为1~5m Pa·s, 液体的压力损失在20~100k Pa之间。若黏度增加, 压力损失随着增加。

F.间隙对压力损失的影响。在转子式容积流量计中, 转子同壳体之间的间隙直接影响压力损失。在测量高黏度介质时, 有时采用加大转子与壳体之间间隙的方法, 以减小由黏性而引起的剪切力, 降低压力损失。

G.用于测量液化石油气时要进行特殊处理。液化石油气 (LPG) 槽车发送, 加油站加液常用容积式流量计 (如螺杆式) 计量。石油气的组成以丁烷为主, 常处在气液平衡状态, 环境温度变化引起LPG温度相应变化, 从而使得其压力相应变化, 夏季压力常高于2MPa, 此压力还受其组成影响。LPG的密度较小, 0.51~0.58g/cm3, 是其组成、温度和压力的函数。

LPG的黏度很低, 低于汽油的黏度0.7m Pa·s很多, 仅为0.10~0.17m Pa·s。用水 (黏度约1m Pa·s) 校准的容积式流量计用于测量LPG, 仅黏度影响就可能带来0.5%左右示值偏差和最小流量值升高。此外, 还有润滑性差带来的影响, 为改善这种影响, 仪表要有外加润滑剂的润滑系统。由于LPG处于气液平衡状态, 因此, 压缩系数较大, 压力升高体积压缩达0.44~0.73%MPa常用适当的方法予以补偿。

LPG系统在任何时候即使停止运行, 仪表、泵等之需充满液体, 尽可能防止空管或半空因为未充满时液体蒸发.在仪表等器件表面析出沉积物, 沉积垢屑将磨损仪表, 缩短使用寿命。

H.预防转子卡死。转子式容积流量计转子若卡死, 液体就不能通过, 所以, 在设计、操作和维护时必须注意, 预防转子卡死。

4 结论