流量計選用須考慮的問題
江蘇中企自動化儀表有限公司
國內(nèi)經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和國家對節(jié)約能源消耗的系列舉措,更促進了流量儀表的需求。
特別是在城市天然氣、煤氣、工業(yè)用蒸汽及其它各類介質(zhì)計量和各單內(nèi)部成本核算等計量中,都迫切需要寬量程、高精度、高可靠性的計量儀表。差壓式流量計以其技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、
無可動部件、穩(wěn)定可靠、適應(yīng)面寬等優(yōu)點獨居流量計榜首。
差壓流量計的組成
目前差壓流量計有以下 3 種組成方式:
1、 一體式差壓流量計,將節(jié)流裝置、差壓、壓力、溫度、計算顯示集成為一個整體流量計。
可以直接從表上顯示流量,也可通過 4-20mA 電流遠傳瞬時流量值。
2、 一體式差壓流量變送器,將差壓變送器直接安裝到節(jié)流裝置上,輸出代表差壓信號大小
的 4-20mA 電信號,流量計算及溫度、壓力補償由用戶另外配置完成。
3、 分別由節(jié)流裝置、差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、流量計算顯示儀組成。也稱
為分體式差壓流量計。
第 3 種是差壓流量計的傳統(tǒng)組成方式,近年的使用已大幅下降。
第 2 種方式不能稱為流量計,它沒有流量顯示或輸出,通常稱為一體式差壓流量變送器。它
適合作為 DCS 控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場儀表使用。將 4-20mA 的差壓信號送到 DCS 控制系統(tǒng),由控
制系統(tǒng)進行溫、壓補償計算出被測的流量。
第 1 種是意義上的差壓流量計,這種一體式差壓流量計包含了一臺流量計所可選的全部
要素。也代表了差壓流量計的發(fā)展方向。
選用流量計的一般原則
要正確有效的選擇流量測量方法和儀表,須熟悉儀表和所測量的流體特性。同時還須考
慮經(jīng)濟因素,總的來說有 5 點主要因素:性能要求、流體特性、安裝要求、環(huán)境條件、費
用高低。對某一使用場所可采用的儀表可能有多種方案,選擇時如果只憑以往經(jīng)驗,或單考
慮某一因素而貿(mào)然作出決定,就可能失去選擇zui適合儀表的可能。但是要綜合這些因素提出
zui優(yōu)方案也不是一件簡單的事。下面根據(jù)我們多年的積累給大家提點建議,以供大家在選用
流量計時參考。
1、 準確度
準確度是一臺流量測量儀表非常重要的指標,同時也是在選表過程中容易忽略的重要指
標。這里說的容易忽略是指用戶在選表時對廠家提出的準確度未進行深一步的考慮。針對生
產(chǎn)廠家標示的某臺表的準確度,選表時須要進行深一步考慮的問題是:
1、 誤差的百分率是指引用誤差(測量上限值或量程的百分率),還是相對誤差。另外在現(xiàn)
場使用的溫度、壓力和環(huán)境條件的變化都會產(chǎn)生附加誤差。選用時應(yīng)追求流量計的綜合系統(tǒng)
誤差,不能迷信單一的精度指標。
2、 廠家標出的準確度等級是否合符常理。有的廠家將插入式渦街、渦輪、文丘利等測
量點流速的插入式儀表定為±1%或±1.5%。顯然是不合常理的,屬于將插入頭的流速測量精
度擴大到了流量測量精度的過度浮夸。
3、除了標準節(jié)流裝置外的所有流量儀表都是非標流量儀表,出廠時均須進行實流標定才能
獲得適用的流量系數(shù),因此須對標準裝置要有所了解。流量計在工業(yè)現(xiàn)場工作的理想流場為
充分發(fā)展紊流,因此要在充分發(fā)展紊流的標準裝置上進行實流標定獲得的儀表常數(shù)及準確度
等級才有實際使用意義。
4、前面說的選用流量計時應(yīng)追求它的綜合系統(tǒng)誤差,而不要迷信單一的精度指標。例如同
樣一臺出廠時空氣標定為 1%的流量計,用于蒸汽測量時它的精度是多少?是個很難回答的
問題,選用不同廠家的表,結(jié)果就會有很大的不同。主要問題就出在蒸汽密度的計算上各廠
家及各種流量計有很大的不同,有些流量計甚至不區(qū)別對待過熱蒸汽和飽合蒸汽,將二者混
為一潭,這更將無法談精度。
zui差的是給定密度值計算,工況溫、壓波動帶來百分之幾十的誤差都不奇怪。再一種是
直線公式計算密度,只能在很窄一段可行,工況溫、壓波動超出這一段后帶來百分之十的誤
差很容易。還有一種是多折線(分段線性化)方式,在全量程范圍內(nèi)可達到 3-5%的精度。
要使用一臺出廠標為 1%的流量計達到蒸汽測量 1.5%的精度,密度值計算須采用查表方式
進行,但此種流量計或流量積算儀為數(shù)極少。
上面我們是以蒸汽測量為例,實際上對可壓縮流體的測量都存在一個密度的計算問題。對
液體介質(zhì)的測量也有一個密度補償(主要是溫度變化)問題。故選表時一定要了解被選表的
綜合誤差指標,不同廠家的同一類流量計之間存在較大差異。
2、 范圍度
通常一臺流量測量儀表的測量范圍是指在保證準確度的前提下,該流量計能測量的zui大瞬
時流量和zui小瞬時流量的比值。有些廠家為表示其范圍度寬,在指標中將上限流量的流速提
得很高。如液體流速提到 5~10m/s,氣體提到 35~75m/s,實際這么高的流速一般是用不上
的。流量測量范圍度寬關(guān)健是要有較低的下限流速,以適應(yīng)現(xiàn)場實際測量的需要。因此下限
流速低的寬范圍度的流量計才是實用的。建議選用時以液體流速 5m/s,氣體流速 35m/s 為
上限來核算流量計的范圍度。
3、 壓力損失
流量測量儀表的壓力損失也是一個很重要的指標,壓力損失(不可恢復(fù)壓損)
過大帶來的直接后果就是動力和能源的浪費。綜合指標將壓損選定在 2-30 kpa 之間,能滿
足絕大部份工業(yè)現(xiàn)場的要求。
4、 長期可靠性
流量測量儀表zui重要的就是長期工作的穩(wěn)定性和可靠性,在選用流量計時應(yīng)根據(jù)使用環(huán)
境條件及使用狀況來選擇。長期使用應(yīng)選擇無可動部件,對臟污、粉塵等不敏感、對使用環(huán)
境無特殊要求(振動、電滋干擾、溫度變化等)的流量計,將長期穩(wěn)定性放在第一位。不過
多追求性能上的高指標和功能上的多樣性,從可靠性理論上講,結(jié)構(gòu)功能越復(fù)雜,可靠性越
低,“簡單就是zui好” 。因此從實際需要考慮流量儀表的性能與功能,選擇zui優(yōu)性能價格比
的儀表才是正確的原則。
5、 流量計種類的選擇
流量計的種類繁多,各有千秋。要選擇一種適合自己特定應(yīng)用場所的流量計,的確不是
一件很容易的事。但綜合考慮,差壓式流量計具有的 5 大特點:技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、
無可動部件、穩(wěn)定可靠、適應(yīng)面寬,目前還無一種流量計能與其相比,因此差壓式流量計在
國內(nèi)外仍以 60~70%的用量絕對優(yōu)勢獨居流量計的榜首。
差壓式流量計具有的 5 大特點之一的適應(yīng)面寬,幾乎可適用所有的現(xiàn)場需求。這一點也是其它種類的流量計達不到的。
例如渦街、渦輪、旋進旋渦等流量計的選用,需要用戶現(xiàn)場流量范圍去適應(yīng)流量計的要求。因為這幾類流量計的特征尺寸是固定的,同一種管徑的流量計測量的范圍也是同樣的,
因此用戶現(xiàn)場流量范圍超出后便不能使用,除非進行工藝管道的改造(縮徑或擴管)。
差壓式流量計是儀表去適應(yīng)用戶現(xiàn)場流量范圍,每一臺差壓式流量計都是針對使用點的工況參數(shù)而專門設(shè)計制造的,不會出現(xiàn)用不好的情況。并且差壓式流量計的節(jié)流件種類很多,
幾乎可適用所有的現(xiàn)場需求。如直管段不足可選 V 形錐,臟污、粘性可選楔形,高流速可選噴嘴,低壓損可選 V 形錐、噴嘴、文丘利,貿(mào)易結(jié)算計量選標準節(jié)流裝置等。
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