六、測量方法和流量計(jì)的選擇

上幾節(jié)都是講的一般流量計(jì)的選型等問題，六、測量方法和流量計(jì)的選擇  本節(jié)針對于流量計(jì)在各種不同的漿液流量、大液體流量和蒸汽流量測量中如何正確地選擇合適的流量計(jì)，并通過流量計(jì)選型一覽表加以說明，簡潔明了，可幫助用戶快速實(shí)現(xiàn)流量計(jì)的選型。

從流量計(jì)選型一覽表中可查得應(yīng)用于含顆粒纖維漿液的可選的流量計(jì)有：差壓式流量計(jì)中有彎管、楔型管、電磁流量計(jì)、多普勒法超聲流量計(jì)、渦街流量計(jì)、靶式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)等。根據(jù)目前國內(nèi)流量計(jì)的使用狀況和各種流量計(jì)的測量性能來看，對測量漿液流量**電磁流量計(jì)，除非所測量的漿液是非導(dǎo)電的或含有鐵磁性顆粒，以及測量管道系統(tǒng)不允許截?cái)嘁越尤肓髁總鞲衅?，才選擇其他流量計(jì)。據(jù)報(bào)道測量煤粉含量高達(dá)65%水煤漿流量的多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為還是電磁流量計(jì)好。

差壓式流量計(jì)可用于測量漿液的差壓傳感器除彎管、楔型管還有環(huán)形管，固相較少時(shí)還可用圓缺孔板、偏心孔板，文丘里管也有用于測量的實(shí)例。

多普勒法超聲流量計(jì)是可不截?cái)喙艿涝诠芡鈯A裝超聲換能器（探頭）即可測量，但測量準(zhǔn)確度不高。

渦街流量計(jì)只能測量含有少量粉狀固形物，固相含量較多或是纖維狀會產(chǎn)生噪聲而無法使用。

靶式流量計(jì)有用于含煤粉的重油或渣油等液流，是采用應(yīng)變式靶式流量計(jì)。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在國內(nèi)有應(yīng)用于漿液的測量經(jīng)驗(yàn)，一般以其直管型測量管為宜，但國內(nèi)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不多。
 

這里說的大流量不是指某一管徑流速較高時(shí)的“相對大流量”而是說流量**的大流量。由于管道輸送液體的流速有一定的范圍，低粘度液體常用的經(jīng)濟(jì)流速為1~3m/s，因此，這里說的“大流量”測量是說大管道流量測量。
一般來講，DN300以下管徑的流量計(jì)稱為中小管徑流量計(jì)，DN300~ DN400以上的稱為大管徑流量計(jì)，DN1200以上的稱為特大管徑流量計(jì)。通常特大管徑液體流量測量主要為水，除了水以外還有石油產(chǎn)品。一般大管徑流量計(jì)有差壓式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)和插入式的流量計(jì)，DN300~ DN500的還有容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)。

（1）安裝條件
安裝條件主要是根據(jù)測量方法是否可以允許切斷管流，暫停運(yùn)行，是否可以允許在管道上打孔，是否允許切斷管流安裝流量傳感器。
如果允許切斷管流安裝流量傳感器，可以選擇電磁流量計(jì)、帶測量管段的超聲流量計(jì)、容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)。
如果允許在管道上打孔可以選擇外插換能器超聲流量計(jì)和插入式流量計(jì)。
如果上述要求都不允許，就只能選擇外夾裝換能器超聲流量計(jì)。

（2）測量準(zhǔn)確度要求
對于貿(mào)易交接要求測量準(zhǔn)確度高的、是不導(dǎo)電液體的可選擇帶測量管段的超聲流量計(jì)、多聲道的超聲流量計(jì)、容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)，如果是導(dǎo)電液體還可選擇電磁流量計(jì)。
對于像控制配比，測量準(zhǔn)確度要求低一些的可選擇差壓式文丘里管、外夾裝換能器超聲流量計(jì)。測量準(zhǔn)確度要求低的可選擇插入式流量計(jì)。

（3）壓力損失（泵送能耗費(fèi)用）
大流量測量的泵送能耗費(fèi)用在流量測量運(yùn)行成本中占有相當(dāng)大的比例，壓力損失和（泵送能耗費(fèi)用）比如較大的為差壓式文丘里管，容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)。較小的為插入式流量計(jì)，沒有壓力損失的為電磁流量計(jì)。


3、蒸汽流量測量的選擇

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蒸汽流量測量從測量技術(shù)上分為兩類，一類為過熱蒸汽和高干度（干度x=0.9以上）的飽和蒸汽，另一類為低干度飽和蒸汽。前一類可以作為單相流體處理，而后一類則為兩相流。由于目前所有的流量計(jì)只適用于單相流體，因此，低干度飽和蒸汽尚需進(jìn)行深入的研究。

（1）過熱蒸汽和高干度飽和蒸汽的流量測量
常用的流量計(jì)有：節(jié)流式差壓式流量計(jì)，該流量計(jì)目前仍是測量蒸汽流量的主要儀表，為適應(yīng)需要在技術(shù)上也有了心得發(fā)展，。比如把節(jié)流裝置、差壓變送器及三閥組組成一體成為一體式節(jié)流流量計(jì)，該節(jié)流流量計(jì)解決了差壓信號管路易出故障的缺點(diǎn)。還有采用定植節(jié)流件，用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴代替標(biāo)準(zhǔn)孔板，因?yàn)閲娮旌涂装逑啾容^，噴嘴的流出系數(shù)穩(wěn)定，不會因?yàn)檫吘変J角變鈍使流出系數(shù)發(fā)生變化，壓損也比孔板低，一般在同樣流量及 值時(shí)壓損約為孔板的30%~50%。
渦街流量計(jì)測量中溫，即200℃以下，應(yīng)用于蒸汽應(yīng)該說已經(jīng)趨于成熟，是目前常用于蒸汽測量的一類流量計(jì)。但是一定要注意低干度介質(zhì)將使其儀表系數(shù)偏離檢測值而增大測量誤差。
均速管流量計(jì)、分流旋翼式流量計(jì)在準(zhǔn)確度要求不太高的內(nèi)部管理分配上應(yīng)用還是可以的，因?yàn)槭褂帽容^便宜、簡潔，適應(yīng)于中小流量蒸汽的測量。
對于靶式流量計(jì)，國內(nèi)于上世紀(jì)70年代開發(fā)的電動、氣動靶式流量變送器，它是電動、氣動單元組合儀表的檢測儀表。由于當(dāng)時(shí)力轉(zhuǎn)換器直接采用差壓變送器的力平衡機(jī)構(gòu)，因此，帶來力平衡機(jī)構(gòu)本身所造成的許多不足。比如，測量準(zhǔn)確度較低、零點(diǎn)漂移、杠桿機(jī)構(gòu)可靠性、穩(wěn)定性差等。因此原JJG 461-1986《靶式流量變送器》規(guī)程制定于1986年，已有25年之久。由于現(xiàn)在已基本不再生產(chǎn)和使用電動、氣動靶式流量變送器。原有的規(guī)程已不適應(yīng)使用，因此修訂了新的
靶式流量計(jì)規(guī)程。
靶式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)是由測量管、靶板、力傳感器、信號處理單元組成。力傳感器為應(yīng)變計(jì)式傳感器，信號處理顯示可以就地直讀顯示或輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。力傳感器由筒式彈性體和力應(yīng)變片組成，可以是內(nèi)貼式和外貼式兩種。當(dāng)彈性體在力作用下發(fā)生形變，它破壞了由力應(yīng)變片組成的電橋的平衡，產(chǎn)生與流量成平方關(guān)系的電信號。
其工作原理是在恒定截面直管段中設(shè)置一個(gè)與流束方向相垂直的靶板，流體沿靶板周圍通過時(shí)，靶板受到推力的作用，推力的大小與流體的動能和靶板的面積成正比。在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，流過流量計(jì)的流量與靶板受到的力成正比。靶板所受的力由力傳感器檢出。
以圓形靶板為例，流量計(jì)算的基本公式為：
                         
                     
式中，  ——質(zhì)量流量（kg/s）；
        ——體積流量（m /s）；
        ——流量系數(shù)（純數(shù)）；
       ——流束的膨脹系數(shù)（純數(shù)）。對不可壓縮性流體 =1，對可壓縮性流體 ＜1；
       ——測量管內(nèi)徑（m）；
       ——靶徑(m)；
       ——流體的密度（kg/m ）；
       ——靶受到的力(N)。
靶板受力經(jīng)力轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成電流信號（4～20）mA或氣壓信號（20～100kPa）輸出，輸出信號與流量的關(guān)系可根據(jù)上式確定。
由于應(yīng)變式新型靶式流量計(jì)具有新的結(jié)構(gòu)和測量原理，在蒸汽測量中具有比較優(yōu)越的使用前景，適應(yīng)于中小流量蒸汽的測量。

（2）低干度飽和蒸汽的流量測量
一般的工業(yè)鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽在出口處為高干度（0.95以上）的飽和蒸汽，但是在長距離輸送過程中，由于保溫不好或間歇用汽出現(xiàn)不平衡情況等許多因素使干度不斷下降，甚至成為含水量很高的濕蒸汽，即成為氣、水兩相流體。這兩相流體的流動特性與單相流是有著本質(zhì)區(qū)別。在單相流中檢測的流量計(jì)儀表系數(shù)或流出系數(shù)是不能用于兩相流測量的。比如對孔板流量計(jì)進(jìn)行的兩相流試驗(yàn)中的流出系數(shù)必須進(jìn)行干度修正。因此，在低干度飽和蒸汽的流量測量中，干度參數(shù)是必須測量的一個(gè)參數(shù)。遺憾的是目前還沒有成熟的干度計(jì)出現(xiàn)。另外其他各類流量計(jì)的儀表系數(shù)的干度修正都尚未進(jìn)行深入研究。只有解決這個(gè)問題，才能測量低干度飽和蒸汽的流量。

表1   流量計(jì)流體特性和工藝過程條件選型一覽表

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1、—：取決于測量頭的類型；2、用于贓污的孔板為圓缺孔板；3、用于粘性的孔板為四分之一圓孔板和錐型入口孔板。
 
表2   流量計(jì)測量性能、安裝條件選型一覽表