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流量儀表選型的方法

更新時間:2015-07-27      點擊次數(shù):1972

如何選擇流量儀表,歸納起來選擇流量儀表取決于以下六個因素:
一、儀表技術(shù)參數(shù)
選擇的依據(jù)首先是工藝對流量儀表的技術(shù)要求,如:
1)總量、流量
總量(單位為m3或kg),多用于貿(mào)易核算,準(zhǔn)確度是*。
流量(瞬時量單位為m3/h,kg/h),多用于流程工業(yè)是控制系統(tǒng)的信息源頭,重復(fù)性常是*。
2)連續(xù),開關(guān)
一般儀表的輸出為連續(xù)量,而開關(guān)量可用于簡單的二位式控制,或設(shè)備保護(hù),要求可靠性良好。
3)準(zhǔn)確度
準(zhǔn)確度不僅取決儀表本身,還取決于校驗系統(tǒng),是外加特性。要說明在什么流量范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度,如用于控制系統(tǒng)還應(yīng)考慮與整個系統(tǒng)準(zhǔn)確度相匹配。
注意:廠家注明的誤差是%Fs(上限);還是%RD(測值)。
4)重復(fù)性
重復(fù)性是指環(huán)境條件介質(zhì)參數(shù)不變時,對某*量值多次測量的一致性,是儀表本身的特征。
不少廠家把重復(fù)性誤導(dǎo)為準(zhǔn)確度,準(zhǔn)確度應(yīng)由重復(fù)性與標(biāo)定裝置的流量不確定度兩部分組成。
5)量程比,在一定準(zhǔn)確度范圍內(nèi),zui大與zui小流量之比。
差壓式流量儀表,從儀表本身可以有較大量程比,因受二次表制約,一般只有3:1。
6)壓力損失
流量儀表(除電磁、超聲)都有檢測件(如孔板、渦輪……),以及強(qiáng)制改變流向(如彎頭、科氏)都將產(chǎn)生不可恢復(fù)壓力損失,它將額外增加了輸送的動力,才能維持正常運行,有些儀表*壓縮很可觀,在歷行節(jié)能的今天應(yīng)引起重視。
7)輸出信號
一般為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(0-10V,4~20mA等)已不能適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展要求。
通訊要求數(shù)字信號,Rosemount推出了HART協(xié)議,RS232/RS485轉(zhuǎn)換器,RS232限于2Km以內(nèi),RS485可達(dá)10km。
8)響應(yīng)時間
輸出信號隨流量參數(shù)變化反應(yīng)的時間,對控制系統(tǒng)來說短越好;對脈動流則希望有較慢的輸出響應(yīng)。
9)綜合性能
儀表的性能指標(biāo)是相互制約的,如樣本中壓力上限為2mpa;溫度為250℃,口徑為1m;則當(dāng)口徑為1m時,壓力可能只能為1.5mpa,溫度只能是200℃,不可能同為極限值。
二、流體特性
1)流體類型:液體、氣體,還是蒸汽,有些儀表如電磁不能測電導(dǎo)率太低的流體;插入熱式則不能測液體。
2)溫度、壓力、密度,是選擇儀表提供的重要參數(shù),特別是在工況下的參數(shù),對于氣體流量還應(yīng)了解其體積流量是工作狀態(tài)、還是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。
3)粘性:液體粘性相差較大會影響選型,如粘性大的液體宜用容積式流量計,而不宜選用渦輪、浮子、渦街等流量計。
4)腐蝕、結(jié)垢、臟污:這類流體,不宜選用有轉(zhuǎn)動件及有檢測件的儀表。即使對于超聲、電磁這種流量計,也會因腐蝕管道帶來誤差。如口徑50mm,結(jié)垢0.5~1mm,將帶來0.5~1%的誤差。
5)特殊參數(shù):某些流體參數(shù)會影響儀表的工作,如壓縮性系數(shù)影響差壓式;比熱及熱傳導(dǎo)系數(shù)影響熱式;電導(dǎo)率影響電磁;聲速影響超聲。
6)單、多相
相是指在一個系統(tǒng)中具有相同的物理、化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì),不同的相有較明顯的界面,通常工業(yè)中大多為單相,隨著工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了多相流(氣固、氣液、液固或氣固液)等的流量測量問題。
三、流動的狀態(tài)
與許多物理參數(shù)(如壓力、溫度、物位、成分)不同的是流量必須以流體流動為前提,沒有流動就不存在流量。
1)滿管、非滿管。一般流體均應(yīng)充滿管道,但當(dāng)液體流量較小,管道又處于水平時,則可能出現(xiàn)非滿管流動,大多數(shù)流量儀表都無法解決,目前電磁已有非滿管流量計型號。
2)層流、紊流。反映流體在管道中流動的狀態(tài),影響流量系數(shù)的大小,當(dāng)Re<2320時為層流,僅有很少情況如流體粘性大,管道小,流速低才會出現(xiàn)層流,工業(yè)中多為紊流。
3)封閉、明渠。流程工業(yè)中多為封閉管道。
4)充分發(fā)展紊流。流量儀表多為速度型,即管內(nèi)流速分布影響流量系數(shù),所以要求流量儀表應(yīng)安裝在一種特定的充分發(fā)展紊流中。只要儀表前具有30倍管徑長度即可取得。
5)脈動流,流體中任一參數(shù)(流速、溫度、壓力、密度)隨時間變化的流動,易產(chǎn)生誤差,應(yīng)附加設(shè)備去掉脈動流準(zhǔn)確進(jìn)行測量。
四、安裝
流量儀表常由于安裝不當(dāng)無法正常工作,如方向裝反、流速分布不理想,引壓管中出現(xiàn)二相,環(huán)境惡劣,缺少必要的附件……
1)管道的布局。有些儀表如浮子式只能安裝在垂直管道上;而有些為避免流體的重力只能裝在水平管道上;而流體中含有固體顆粒又不宜安裝在水平管道上。
2)流向。流量儀表中絕大多數(shù)不能反向安裝。
3)直管段長度。除浮子、容積、科氏外,都要求儀表前后有較長的直管段,以節(jié)流裝置及測點速的插入式儀表要求zui高(達(dá)30~50D)。
4)管徑。不少流量儀表管徑范圍較窄,限制了選用,可采用變徑管彌補(bǔ),但要注意變徑后仍應(yīng)處于儀表的正常工作范圍,應(yīng)避免流速過小,輸出太弱;流速過高、強(qiáng)度受損的情況。
5)維護(hù)空間。應(yīng)具有必要的裝卸、維護(hù)空間。
6)配件。針對某一儀表,應(yīng)考慮安裝必要的配件,如流動調(diào)整器、過濾器、氣體分離器、阻尼器……等等。
五、環(huán)境
流量儀表應(yīng)避免安裝在以下環(huán)境。
1)高溫。流量儀表的檢測部分無法避開,則應(yīng)使變送器部分遠(yuǎn)離高溫區(qū)。
2)振動。在壓縮機(jī)、定排量泵、振蕩伐門后,不能安裝渦街、漩進(jìn)、科氏等流量計。
3)粉塵。儀表的變送器應(yīng)遠(yuǎn)離或加防護(hù)罩。
4)腐蝕。潮濕,如無法避閉應(yīng)選用耐蝕材料做儀表殼體。
5)防爆易燃。應(yīng)增加儀表的防爆安全事故,采用氣密性外殼及降低電源電壓。
6)電磁干擾:儀表在強(qiáng)電磁干擾附近應(yīng)加裝防護(hù)罩,以屏蔽電磁干擾。
處于惡劣工作環(huán)境,流量儀表的檢測儀表難以回避,而二次表(變送器)則不然,此時不宜用一體化儀表。
六、經(jīng)濟(jì)性
1)初始購置費。開始與廠商接觸時,應(yīng)注意:①理性對待廠商所宣傳的技術(shù)指標(biāo);②根據(jù)需求選用,不要盲目追求高指標(biāo)。③要注意儀表的制造材料。
2)安裝。管徑大特別要注意安裝中的附加問題,如是否為便于維修加裝旁路管道;必要的配件,如過濾器、流動調(diào)整器……
3)維修、配件。有些儀表的檢測件,轉(zhuǎn)動件易于磨損,腐蝕(如渦輪、容積、孔板)維修量不小。
4)校驗。有些儀表工作一段時間后,因腐蝕、磨損,準(zhǔn)確度會下降,如用于貿(mào)易核算,應(yīng)定期校驗。
5)運行費。流量儀表一般均有*壓損,因此會帶來額外的運行費,特別是管徑較大時,其年運行費可能數(shù)倍于購置費。
6)誤差的損失。如用于貿(mào)易核算,特別是較貴重的能源、化工原料,應(yīng)選用度高的儀表,否則因誤差造成的經(jīng)濟(jì)損失,將數(shù)倍于購置費。
七、小結(jié)
流量儀表的選擇,可根據(jù)以上六類影響因素,選擇大致可按以下程序:

滿足同一工藝要求的流量儀表可能不止一種,可以同時做幾套方案進(jìn)行比較。