流量儀表的選型與安裝技術研究

張津林

摘 要：對建立在不同物理原理基礎上的各類流量儀表做了簡要歸類，分析了各自的優缺點和適用場合，然后從安全、運維、經濟等多角度闡述流量儀表的選型方法，最后對流量計安裝過程中的通用要點進行了探究。

關鍵詞：流量；選型；安裝

引言

隨著工業自動化的發展，流量儀表呈現“百花齊放”的局面。據不完全統計，目前在各行各業使用的流量計達100余種。面對如此駁雜的“備選庫”，如何選擇符合實際需求的流量儀表并正確安裝之成了一個復雜的問題，也逐漸引起了人們的重視。

1 流量儀表的分類

各類流量儀表依據不同的物理原理展開工作，它們在精度、價格、適用場合、安裝要求等方面存在較大差異。下面就當前工業上大量使用的幾種流量計進行一個簡要闡述。

1.1 容積式流量計。這類流量計是指被測介質通過流量計固有計量腔室的體積量的數量值，來計量介質通過流量計的體積值。具有計量精度高，量程比大的特點，只是對流體介質中的雜質含量要求相對較高。容積式流量計主要包括有：腰輪流量計、橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計等。上述流量計均有可以計量液體類的產品，用于氣體的計量主要是氣體腰輪流量計和皮膜式流量計。

1.1.1 工作原理：

（1）腰輪流量計是利用兩個8字形的腰輪轉子同步旋轉，每圈排量相同，測量回轉圈數，就可以計量相應的體積值了。（2）橢圓齒輪流量計：是由兩個橢圓形齒輪在計量腔體內，由流體驅動下進行嚙合旋轉，無需外置同步齒輪。（3）刮板流量計：刮板葉片的轉子旋轉一圈的排量固定。（4）雙轉子流量計：與腰輪流量計的工作原理相同，只不過相互旋轉成螺旋形三個頭以上。

1.1.2 適用范圍。經過濾后的液體和氣體（腰輪、皮膜流量計）。

1.1.3 優點：體積直接測量，壓損小、精度高、量程比大，結構一目了然，用戶的認同感強，結合計量年檢進行保養，壽命10年以上。安裝條件要求不高。

1.1.4 缺點：對介質中的顆粒物比較敏感，腰輪和橢圓齒輪流量計有脈動性，刮板和雙轉子流量計脈動很小。

1.2 速度式流量計。速度式流量計是以測量流速變化來計量流體的流量，分為直接作用式和間接測量式兩大類。為了保證測量精度使流體流速均勻，需要足夠長的前、后直管段。

直接作用式：是以流體直接推動計量元件物理位移進行流量計量。渦輪流量計通過測量葉輪的轉速，來計量流量；旋翼式流量計是也是如此。浮子流量計是流體推動浮子位移，計算其位移與流量的關系進行計量。

間接作用式：是指通過專用傳感器間接地測量流體在這個傳感器上產生的聲、光、電、震動及壓力變化信號，通過相應的數學模型及計算公式換算出流速和流量。常用的有電磁、超聲波、漩渦類的渦街和旋進漩渦，差壓類的孔板、音速噴嘴等。

1.2.1 渦輪流量計、旋翼式流量計。可測液體、氣體，要求流速相對穩定。允許介質中包含少量的小顆粒雜質，耐高壓。具有體積小，結構簡單，使用壽命長。計量精度較高，量程比較大。旋翼式流量計體積小巧結構簡單，測量精度不高，有較大的量程比。

1.2.2 電磁流量計。適用測量具有導電液體，在介質中通電，基于法拉第電磁感應定律測量換算成流量值。無壓損，耐腐蝕；工作時不受流體的黏度、溫度、壓力等因素影響，可測雙向流量，也可測脈動流量；精度較高。抗振能力差，易于被電磁干擾。

1.2.3 超聲波流量計。適合測量腐蝕性和大流量流體，對非導電性液體也很有效。

通過測量超聲波脈沖在流體中傳播時的速度差來判定流速。無壓力損失；可進行移動測量；價格與管徑無關。管道積垢影響測量誤差，精度偏低，不耐高溫。

1.3 差壓式流量計。適合測液、氣、汽等多種介質。是通過測量流體在節流件的靜壓差來確定流量。具有結構簡單，價格低廉，且性能穩定、壽命長。但有壓損，測量范圍窄。

1.4 漩渦類流量計。這類流量計包括渦街、旋進漩渦流量計，對液、氣、汽全部適用，無運動部件，壽命長，且量程比適中、無零點漂移。耐高溫，但不適合脈動流。通過檢測流體在漩渦發生體上的振蕩頻率進行計量。旋進漩渦流量計是在流量計進口安裝一個螺旋狀的導向部件，以加強漩渦發生體處的漩渦震蕩強度，以提高抗干擾能力，擴大量程比。不適于大口徑或強振動的場所。

2 流量儀表的選型原則

2.1 流體特性的優先決定權。流體的性質及流動情況決定流量計的形式和規格。流體特性，就是要知道：被測流體是固態、液態、氣態還是混合態、成分、密度、溫度、壓力、黏度、臟污等指標，以及流動狀態是否有脈動流。

一般來說：（1）測量粉塵或塊狀流體，只能選用稱重方式。（2）一般介質選用直接作用式流量計。腰輪、渦輪等。（3）有導電性、腐蝕性液體首選電磁流量計。（4）小管徑氣體、液體的測量可選用浮子流量計。（5）泥漿、紙漿等非牛頓流體通常選擇科氏力質量流量計或電磁流量計。（6）單相高黏度液體的測量可選用容積式的：腰輪、橢圓齒輪、刮板、雙轉子流量計等。（7）臟污流體通常選用超聲波流量計、漩渦流量計、電磁流量計、楔形流量計等。（8）若流體含雜質太多（即形成了液固態或氣固態），只有使用“互相關流量計”。（9）流體壓力或溫度過高，常選擇標準孔板、環形孔板、長徑噴嘴等差壓式流量計。（10）若流體壓力、密度、流速時刻發生變化，則基本不考慮速度式流量計。

2.2 “安全第一”的重要性

所謂流量計使用的安全性，包含兩層意思：其一，流量計在運行過程中不易發生引起事故的故障或雖有故障，但不影響生產系統的安全。表現在承壓、耐腐蝕、耐高溫、卡表以及防爆特性。其二，流量計的規格應適中，量程范圍合適，以防因規格不配而發生設備損壞或計量不準的情況。常用流量為最大流量70%；耐壓應大于介質壓力的1.25倍。

2.3 其他因素的考量

現場安裝條件：

（1）各類流量計都有自己的安裝和運行條件，如安裝位置附近的直管段長度、流體的流態（是否有脈動），管道振動、電磁干擾等。具體來說：上下游直管段充分，流體無脈動流，可選速度式流量計；直管段長度較短，或安裝空間不足，優選容積式流量計、浮子式等。（2）當強磁場和高溫輻射無法避免時，可選分體式流量計（即把測量元件和信號處理分開）。（3）精確度和經濟性的平衡：一般來說，精確度和經濟性是互相制約的。需要根據實際情況做出抉擇。用于貿易結算的優先考慮精確度穩定性。應首選容積式、直接作用式速度流量計。一般工廠首要考慮經濟性。（4）其他。要讓流量計切實有效地發揮作用，還需在儀表可靠性、節能性、穩定性、響應速率等方面作比較。

3 流量儀表的安裝要點

3.1 合理選擇安裝位置

安裝位置在很大程度上影響測量準確度。相關要點有：（1）安裝位置應盡量遠離能引起管道振動的干擾源和充滿輻射的電磁場。（2）安裝基礎必須堅固、可靠。（3）安裝位置最好選擇在管道低端，一方面可使流體始終充滿傳感器，另一方面也能避免因管道伸縮而造成流量計零點漂移。（4）對直管段有要求的流量計安裝，應避開管路上凹凸不平以及有焊接的地方。（5）當流量計必須要露天安裝時，要做好防雨水流入的各項措施。

3.2 細節方面

（1）單向流量計安裝需注意流量計的方向箭頭與流體流動方向一致。（2）傳感器的外殼、測量管、屏蔽線、轉換器及二次儀表都必須接地，且單點接地。（3）不管何種流量計安裝均要保證流體充滿管道，不能出現混相流。（4）一些適用全景場合的流量計，在測量不同相態流體時，安裝方式是有區別的。

4 結束語

流量計的選型要多方考慮，全面比較。流量計的安裝更是要注意各自的安裝條件以及參數要求。唯有此，才能達到正確計量的目的。

參考文獻

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