液體流量計選型與應用

一、常用液體流量計的主要特點及應用
    在封閉管道液體流量測量過程中，根據測量體積流量的流量計的確定性可分為兩類：容積式流量計和推理式流量計。
1.容積式流量計
    容積式流量計（又稱定排量流量計），是精度高的一種總量計量儀表。按其測量元件又可分為螺旋轉子（雙轉子）流量計、刮板流量計、橢圓齒輪流量計、圓盤流量計、旋轉活塞流量計、液封轉筒式流量計等，其主要特點如下。
（1）優點：測量準確度高；可用于高黏度液體的測量，適合于潔凈單相流體；直讀式儀表無需外部能源便可直接獲得累積總流量；安裝方便，對前后直管段無特殊要求。
（2）缺點：不適合于高、低溫場合；被測介質種類、口徑局限性較大；壓力損失較大；需定期校準。
（3）應用：容積式流量計憑借其高準確度的計量特性，在能源、石油、醫藥、食品、化工等領域被廣泛應用，尤其在測量原油等液體介質時，需要對儲運、交接和分發等進行計量，并轉財務核算的依據或者轉納稅的買賣雙方執行合同的法定計量。
2.差壓式流量計
    差壓式流量計是各類流量儀表中使用較多的一種，按檢測件（一次儀表）可分為孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等，其主要特點如下。
（1）優點：應用范圍廣，可測量全部單相流體，部分混相流體；結構簡單牢固、維護方便、使用壽命長；檢測件與變送器、顯示儀表由不同廠家生產，便于規模經濟生產。
（2）缺點：測量精度一般；壓力損失大（孔板、噴嘴等）；安裝條件要求高，其前后必須有足夠長的直管道。
（3）應用：轉早的測量方式，在封閉管道的流量測量中，差壓式流量計對各種條件下的對象都可應用，該種流量計使用量約占全部流量計用量的1/4~1/3。
3.科里奧利質量流量計
    科里奧利質量流量計在國內應用起步較晚，但其可以直接測量管道內流體的質量流量，其主要特點如下。
（1）優點：測量精度較高；測量流體范圍廣泛，包括含有微量氣體的液體；安裝對上下游直管段無要求。
（2）缺點：不能對低密度介質和低壓氣體進行測量，液體中含氣量超過某一限制會影響測量精度；對外界振動干擾敏感，為防止管道振動影響，多數對傳感器安裝固定要求較高；管道口徑受限，不能用于較大管徑；測量管道內結垢或內壁磨損都會影響測量精度；壓力損失較大。
（3）應用。科里奧利質量流量計特別適合于黏度較大的介質，由于其精度和穩定度較高，因此，發達國家在化工、制藥、石油、能源、食品等工業領域已大量使用該種流量計，在運輸部門常用于流體管道輸送的計量。
4.超聲波流量計
    超聲波流量計大體可分為插入式、管段式、外夾式和便攜式等，其主要特點如下。
（1）優點：非接觸式測量，適合于大口徑、大流量測量；無壓力損失，不干擾流體；適合于任何液體；安裝維護方便。
（2）缺點：被測液體中含有氣泡或有雜音時，會影響測量精度；可測流體的溫度范圍受超聲波換能器及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，高溫下被測流體傳聲速度的原始數據不全。
（3）應用。超聲波流量計在石油、化工、冶金、電力等領域被廣泛應用，常被用在工廠排放液、臟流程液等流量測量，以及作業區的西氣東輸的管線上計量。
5.電磁流量計
    20世紀70、80年代，電磁流量在技術上有重大突破，使得該流量計的使用數量不斷上升，其主要特點如下。
（1）優點：適用于測量含固體顆粒的液固二相流體；無壓力損失；不受流體特性影響。
（2）缺點：不能測量電導率較低的液體，如石油制品和有機溶劑等；不能用于較高溫度的液體測量；不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。
（3）應用。電磁流量計中大口徑儀表常被用于給排水工程；中小口徑儀表常用于高要求或難測量場合，如化學工業的強腐蝕液，造紙工業測量紙漿液和黑液；小口徑、微小口徑常用于醫藥工業、食品工業、生物化學工業等領域。
6.渦輪流量計
    渦輪流量計的產品現已發展為多品種、多系列批量生產的規模，其主要特點如下。
（1）優點：精度高，測量液體時一般為±0.25%R~±0.5%R，甚至可達±0.15%R；重復性好，短期重復性可達0.05%R~0.2%R；無零點漂移，抗干擾能力強。
（2）缺點：流體物性對流量特性有較大影響；不能長期保持校準特性。
（3）應用。渦輪流量計常被用于測量石油、有機液體、無機液和低溫流體等，在國外成品油、輕質原油等的轉運及集輸站，大型原油輸送管線的首末站都用其進行貿易結算。
7.渦街流量計
    渦街流量計是流量計中新的一種，但其發展迅速，目前已成為通用的一類，其主要特點如下。
（1）優點：應用范圍廣，可適用液體、氣體和蒸汽等流量測量；壓力損失較小；安裝方便，結構簡單牢固。
（2）缺點：抗干擾能力差；安裝要求前后是直管段；在脈動流、多相流中尚缺乏應用經驗。
（3）應用。渦街流量計的應用范圍非常廣泛，常用于工廠供水系統中，在高黏度、低流速、小口徑情況下的應用會受到限制。
二、流量計選擇的一般準則
    為了正確地選擇流量計，首先必須對每個類型的流量計的測量原理、結構、性能等有基本了解，然后再結合具體的測量條件，綜合考慮測量的準確性、經濟性等因素后，確定流量計的型式與規格。
1.選擇流量計的一般準則
（1）確定被測流體的特性。明確被測流體是何種介質，即要了解被測流體是液體、氣體還是蒸汽；被測流體的性質，如流速、密度、黏度、腐蝕性與壓縮率等；被測介質正常工作時的溫度、壓力及其高低變化范圍；被測流體的流量范圍，包括小流量、常用流量、大流量；流體的流動狀態是層流還是紊流；是否有脈動；以及流體流動時是否處于滿管狀態等，這些因素都會直接影響流量計的選型。
（2）確定流量測量的技術要求。明確流量儀表的準確度，即確定對被測流體的準確度要求；流量測量的重復性，即在一定的條件下，多次反復測量同一量所測得的數值是否相同；流量測量結果的表示方式，是質量流量還是體積流量，是瞬時流量還是累積流量；流量儀表的信號輸出方式，是否需要帶有遠程傳輸功能；流量測量結果的顯示方式，是機械表頭還是電子表頭等。若流量儀表與被測流體的技術要求不匹配，也會導致測量的誤差。
（3）確定流量計的安裝條件。流量儀表測量對象一般以管道液體為主，因此一般要將流量計安裝在管道上進行測量，那么在選擇流量計以前，就必須要了解現場工況，確定是否需要防爆型的流量儀表；儀表的安裝方式，是在管道外還是在封閉的管道內，是否需要斷管；若斷管，工藝管道是否有振動以及環境溫度和濕度條件等，盡量選擇永久壓力損失小、安裝維護方便的流量計。
（4）確定運行的經濟性。流量計結構的不同，其價格和壓力損失也不同，綜合考慮，價格屬于一次性投資，但若壓力損失選擇不當，那么流量計長期運行中會使流體流動動能損失巨大，造成能源浪費。
總之，選擇流量計時要綜合考慮以上因素，才能做到既滿足技術要求又經濟合理。流量計選型的參考思路如圖1所示。

圖1 流量計選型的參考思路
2.流量計選擇舉例
根據選擇流量計的一般準則，以封閉管道液體為例，簡單說明選擇中小流量測量儀表的步驟，見圖2。

圖2 封閉管道液體中小流量測量選型流程示意圖
三、結語
    由于流量測量的復雜性，至今也沒有哪一種流量計可適用于所有場合，每種流量計都有其適用范圍，但同時都有一定的局限性。因此，在實際應用中，需要綜合考慮各方面因素，從而選擇出適合、理想、性價比高的流量計。（來源于網絡）