摘要：介紹了常用高壓液體流量計(jì)的測量原理、主要特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍，討論了選擇高壓液體流量計(jì)的一般性準(zhǔn)則，同時(shí)以中小流量測量為例，分析了流量計(jì)選擇的方法。

 

一、常用高壓液體流量計(jì)的主要特點(diǎn)及應(yīng)用

在封閉管道液體流量測量過程中，根據(jù)測量體積流量的流量計(jì)的確定性可分為兩類：容積式流量計(jì)和推理式流量計(jì)。

 

1.容積式流量計(jì)

容積式流量計(jì)（又稱定排量流量計(jì)），是精度*高的一種總量計(jì)量儀表。按其測量元件又可分為螺旋轉(zhuǎn)子（雙轉(zhuǎn)子）流量計(jì)、刮板流量計(jì)、橢圓齒輪流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)等，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：測量準(zhǔn)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(diǎn)：不適合于高、低溫場合；被測介質(zhì)種類、口徑局限性較大；壓力損失較大；需定期校準(zhǔn)。

（3）應(yīng)用：容積式流量計(jì)憑借其高準(zhǔn)確度的計(jì)量特性，在能源、石油、醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，尤其在測量原油等液體介質(zhì)時(shí)，需要對儲運(yùn)、交接和分發(fā)等進(jìn)行計(jì)量，并作為財(cái)務(wù)核算的依據(jù)或者作為納稅的買賣雙方執(zhí)行合同的法定計(jì)量。

 

2.差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)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(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)等，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用范圍廣，可測量全部單相流體，部分混相流體；結(jié)構(gòu)簡單牢固、維護(hù)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(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

（2）缺點(diǎn)：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(yīng)用：作為*早的測量方式，在封閉管道的流量測量中，差壓式流量計(jì)對各種條件下的對象都可應(yīng)用，該種流量計(jì)使用量約占全部流量計(jì)用量的1/4~1/3。

 

3.科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在國內(nèi)應(yīng)用起步較晚，但其可以直接測量管道內(nèi)流體的質(zhì)量流量，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：不能對低密度介質(zhì)和低壓氣體進(jìn)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(shù)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(nèi)結(jié)垢或內(nèi)壁磨損都會影響測量精度；壓力損失較大。

（3）應(yīng)用?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)特別適合于黏度較大的介質(zhì)，由于其精度和穩(wěn)定度較高，因此，發(fā)達(dá)**在化工、制藥、石油、能源、食品等工業(yè)領(lǐng)域已大量使用該種流量計(jì)，在運(yùn)輸部門常用于流體管道輸送的計(jì)量。

 

4.超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)大體可分為插入式、管段式、外夾式和便攜式等，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：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(hù)方便。

（2）缺點(diǎn)：被測液體中含有氣泡或有雜音時(shí)，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(shù)據(jù)不全。

（3）應(yīng)用。超聲波流量計(jì)在石油、化工、冶金、電力等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，常被用在工廠排放液、臟流程液等流量測量，以及作業(yè)區(qū)的西氣東輸?shù)墓芫€上計(jì)量。

 

5.電磁流量計(jì)

20世紀(jì)70、80年代，電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使得該流量計(jì)的使用數(shù)量不斷上升，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：不能測量電導(dǎo)率較低的液體，如石油制品和有機(jī)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(yīng)用。電磁流量計(jì)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(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液；小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域。

 

6.渦輪流量計(jì)

渦輪流量計(jì)的產(chǎn)品現(xiàn)已發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)的規(guī)模，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：精度高，測量液體時(shí)一般為±0.25%R~±0.5%R，甚至可達(dá)±0.15%R；重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05%R~0.2%R；無零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)。

（2）缺點(diǎn)：流體物性對流量特性有較大影響；不能長期保持校準(zhǔn)特性。

（3）應(yīng)用。渦輪流量計(jì)常被用于測量石油、有機(jī)液體、無機(jī)液和低溫流體等，在國外成品油、輕質(zhì)原油等的轉(zhuǎn)運(yùn)及集輸站，大型原油輸送管線的*末站都用其進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算。

 

7.渦街流量計(jì)

渦街流量計(jì)是流量計(jì)中*新的一種，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用范圍廣，可適用液體、氣體和蒸汽等流量測量；壓力損失較??；安裝方便，結(jié)構(gòu)簡單牢固。

（2）缺點(diǎn)：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(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

（3）應(yīng)用。渦街流量計(jì)的應(yīng)用范圍非常廣泛，常用于工廠供水系統(tǒng)中，在高黏度、低流速、小口徑情況下的應(yīng)用會受到限制。

 

二、流量計(jì)選擇的一般準(zhǔn)則

為了正確地選擇流量計(jì)，*先必須對每個(gè)類型的流量計(jì)的測量原理、結(jié)構(gòu)、性能等有基本了解，然后再結(jié)合具體的測量條件，綜合考慮測量的準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性等因素后，確定流量計(jì)的型式與規(guī)格。

1.選擇流量計(jì)的一般準(zhǔn)則

（1）確定被測流體的特性。明確被測流體是何種介質(zhì)，即要了解被測流體是液體、氣體還是蒸汽；被測流體的性質(zhì)，如流速、密度、黏度、腐蝕性與壓縮率等；被測介質(zhì)正常工作時(shí)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(tài)是層流還是紊流；是否有脈動；以及流體流動時(shí)是否處于滿管狀態(tài)等，這些因素都會直接影響流量計(jì)的選型。

（2）確定流量測量的技術(shù)要求。明確流量儀表的準(zhǔn)確度，即確定對被測流體的準(zhǔn)確度要求；流量測量的重復(fù)性，即在一定的條件下，多次反復(fù)測量同一量所測得的數(shù)值是否相同；流量測量結(jié)果的表示方式，是質(zhì)量流量還是體積流量，是瞬時(shí)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(yuǎn)程傳輸功能；流量測量結(jié)果的顯示方式，是機(jī)械表頭還是電子表頭等。若流量儀表與被測流體的技術(shù)要求不匹配，也會導(dǎo)致測量的誤差。

（3）確定流量計(jì)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(jì)安裝在管道上進(jìn)行測量，那么在選擇流量計(jì)以前，就必須要了解現(xiàn)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(nèi)，是否需要斷管；若斷管，工藝管道是否有振動以及環(huán)境溫度和濕度條件等，盡量選擇永久壓力損失小、安裝維護(hù)方便的流量計(jì)。

（4）確定運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。流量計(jì)結(jié)構(gòu)的不同，其價(jià)格和壓力損失也不同，綜合考慮，價(jià)格屬于一次性投資，但若壓力損失選擇不當(dāng)，那么流量計(jì)長期運(yùn)行中會使流體流動動能損失巨大，造成能源浪費(fèi)。

總之，選擇流量計(jì)時(shí)要綜合考慮以上因素，才能做到既滿足技術(shù)要求又經(jīng)濟(jì)合理。流量計(jì)選型的參考思路如圖1所示。

圖1 流量計(jì)選型的參考思路

 

2.流量計(jì)選擇舉例

根據(jù)選擇流量計(jì)的一般準(zhǔn)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(jié)語

由于流量測量的復(fù)雜性，至今也沒有哪一種流量計(jì)可適用于所有場合，每種流量計(jì)都有其適用范圍，但同時(shí)都有一定的局限性。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合考慮各方面因素，從而選擇出*適合、*理想、性價(jià)比*高的流量計(jì)。