六、測量方法和流量計的選擇

上幾節(jié)都是講的一般流量計的選型等問題，六、測量方法和流量計的選擇  本節(jié)針對于流量計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，并通過流量計選型一覽表加以說明，簡潔明了，可幫助用戶快速實現(xiàn)流量計的選型。

從流量計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有：差壓式流量計中有彎管、楔型管、電磁流量計、多普勒法超聲流量計、渦街流量計、靶式流量計、科里奧利質(zhì)量流量計等。根據(jù)目前國內(nèi)流量計的使用狀況和各種流量計的測量性能來看，對測量漿液流量**電磁流量計，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)不允許截斷以接入流量傳感器，才選擇其他流量計。據(jù)報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，認(rèn)為還是電磁流量計好。

差壓式流量計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，固相較少時還可用圓缺孔板、偏心孔板，文丘里管也有用于測量的實例。

多普勒法超聲流量計是可不截斷管道在管外夾裝超聲換能器（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。

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

這里說的大流量不是指某一管徑流速較高時的“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以下管徑的流量計稱為中小管徑流量計，DN300~ DN400以上的稱為大管徑流量計，DN1200以上的稱為特大管徑流量計。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。一般大管徑流量計有差壓式流量計、電磁流量計、超聲流量計和插入式的流量計，DN300~ DN500的還有容積式流量計和渦輪流量計。

（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、帶測量管段的超聲流量計、容積式流量計和渦輪流量計。
如果允許在管道上打孔可以選擇外插換能器超聲流量計和插入式流量計。
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。

（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、多聲道的超聲流量計、容積式流量計和渦輪流量計，如果是導(dǎo)電液體還可選擇電磁流量計。
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。測量準(zhǔn)確度要求低的可選擇插入式流量計。

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


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
常用的流量計有：節(jié)流式差壓式流量計，該流量計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，該節(jié)流流量計解決了差壓信號管路易出故障的缺點。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，因為噴嘴和孔板相比較，噴嘴的流出系數(shù)穩(wěn)定，不會因為邊緣銳角變鈍使流出系數(shù)發(fā)生變化，壓損也比孔板低，一般在同樣流量及 值時壓損約為孔板的30%~50%。
渦街流量計測量中溫，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。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、分流旋翼式流量計在準(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，因為使用比較便宜、簡潔，適應(yīng)于中小流量蒸汽的測量。
對于靶式流量計，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
靶式流量計規(guī)程。
靶式流量計的結(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)置一個與流束方向相垂直的靶板，流體沿靶板周圍通過時，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。比如對孔板流量計進(jìn)行的兩相流試驗中的流出系數(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)是必須測量的一個參數(shù)。遺憾的是目前還沒有成熟的干度計出現(xiàn)。另外其他各類流量計的儀表系數(shù)的干度修正都尚未進(jìn)行深入研究。只有解決這個問題，才能測量低干度飽和蒸汽的流量。

表1   流量計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   流量計測量性能、安裝條件選型一覽表