石油化工行業(yè)流量儀表的選型研究

孫晶

（中國石化工程建設有限公司，北京 100101）

石油化工行業(yè)流量儀表的選型研究

Selection of the f ow meter in petrochemical industry

孫晶

（中國石化工程建設有限公司，北京 100101）

通過以石油化工行業(yè)流量儀表選型工作的內(nèi)容為出發(fā)點，以差壓式流量儀表、渦街流量計、電磁流量計和質(zhì)量流量計為例，分析了流量儀表的特性與使用特點，并從儀表性能、被測流體的特性、安裝條件，工作運行的環(huán)境條件和運行需要的經(jīng)濟費用等五個方面，探討了石油化工行業(yè)流量儀表選型中的注意事項，以期為保障石油化工行業(yè)流量儀表選型工作的質(zhì)量提供參考價值。

石油化工；流量儀表選型；注意事項

石油化工行業(yè)不僅流體種類比較多，如軟化水、CO2、氣體、新鮮水、氫氣、氮氣、蒸汽和污水等，而且不同流體在物理性質(zhì)（如粘度、密度、壓力和溫度等）及化學性質(zhì)（如腐蝕性）等方面的差異也比較大，并且波動范圍比較廣。因此，為了保障流量測量的準確性與可靠性，石油化工企業(yè)需要注重流量儀表的選型工作。

1 流量儀表選型工作的主要內(nèi)容

流量儀表選型直接決定著儀表的成功應用，但是因為受到被測流體狀況復雜、儀表種類繁多既測量特點不同等因素的影響，使得儀表選型工作較為困難。因此，石油化工企業(yè)需要結(jié)合流量儀表的特點與企業(yè)實際需求，選擇合適的流量儀表。

流量儀表選型工作的主要內(nèi)容包括如下方面：①仔細分析流體成分、黏度、密度壓縮率及其變化規(guī)律，掌握流體特性在不同濕度、壓力和溫度下的變化范圍；②按照計量級別確定流量儀表準確度，保證其可以準確測量，同時要考慮儀表的重復性及范圍度以及壓力損失等性能；③流量儀表維護更換的便利性，以及環(huán)境濕度、溫度與電磁干擾對流量儀表使用后的影響與環(huán)境安全性能；④管道安裝狀況決定流體的流動特性，而流體的流動特性也會影響流量特性，所以要充分考慮管道布置方向，流體方向，上下游直管段的長度及管道口徑，維修空間； ⑤全面衡量流量儀表的質(zhì)量、使用年限、維護頻率和投資等因素，保證流量儀表的高性價比。

2 流量儀表的特性與使用特點

在流量儀表選型工作中，石油化工企業(yè)需要明確流量測量內(nèi)容和測量準確度要求等問題，并以此為選型依據(jù)，結(jié)合各類流量儀表的特性與使用特點，選擇符合企業(yè)測量要求的流量儀表。

2.1 差壓式流量儀表的特性與使用特點

差壓式流量儀表是由節(jié)流裝置、差壓變送器、流量顯示儀表三部分構(gòu)成，應用范圍非常廣泛，適用于大部分氣體與液體介質(zhì)的測量，但是不適用粘度較大和容易結(jié)晶腐蝕的介質(zhì)測量。差壓式流量儀表牢固耐用，易于進行調(diào)試與維修，價格相對經(jīng)濟，但是其量程較小，測量的精度較低，現(xiàn)場安裝的條件要求較高，孔板和噴嘴等節(jié)流元件的壓力損失較大。

2.2 渦街流量計的特性與使用特點

渦街流量計是通過安放非流線型的漩渦發(fā)聲體，從而使流體可以在發(fā)生體的兩側(cè)分離時放出規(guī)則交錯排列漩渦的流量儀表。在雷諾數(shù)的范圍內(nèi)，漩渦分離頻率和管道流速成正比，可以通過儀器檢測出漩渦的頻率。渦街流量計結(jié)構(gòu)簡單且牢固，易于維護與安裝，測量精度較高且應用的范圍較廣，對氣體和液體流量都可以進行測量，其不足之處為需要的直管段較長，不適用在低雷諾數(shù)時的測量，儀表系數(shù)相對較低，口徑越大越低，一般應用于中小口徑（DN25~ 300 mm）。

2.3 電磁流量計的特性與使用特點

電磁流量計是遵循法拉第的電磁感應定律所制，可以測量導電性液體的流量儀表，其性能優(yōu)良，能有效完成臟污流和腐蝕流等方面的測量工作。電磁流量計的測量通道為光滑直管，不會出現(xiàn)堵塞問題，適用于污水、紙漿和腐蝕性的流體，受壓力、黏度和密度等因素的影響較小，并且無壓損且節(jié)能效果極佳。電磁流量計的不足之處是無法測量石油制品等電導率較低液體，也不能測量氣體、蒸汽及含有氣泡的液體。對腐蝕、振動與電磁干擾較為敏感，不適用于高溫度的測量環(huán)境。

2.4 科里奧利質(zhì)量流量計的特性與使用特點

該流量計是直接測量流體質(zhì)量流量的儀表，可測量各種非牛頓流體以及粘滯的和含微粒的漿液，其測量準確度較高，而且測量值不受流體物性（密度、黏度）的影響。測量管振動幅度較小，沒有上下游直管段方面的要求，缺點是無法測量低密度氣體的介質(zhì)，目前產(chǎn)品只限于中小口徑，產(chǎn)品重量與體積較大，安裝的價格較為昂貴。

3 流量儀表選型中的注意事項

3.1 流量儀表的性能

沒有任何一類儀表是完美的可以適用所有場合，所以選型時只能是針對測量對象及測量目的，有側(cè)重點的選擇。在流量儀表選型前，設計人員需要選擇合適的測量方式，保證流量儀表運行時不會因為機械強度出現(xiàn)變化或者電氣回路出現(xiàn)故障而導致安全事故。同時，根據(jù)工藝參數(shù)，需要確定流量儀表的量程范圍，過大或過小都不合適，如果量程范圍過小則容易出現(xiàn)過載情況而損壞儀表，如果量程范圍過大則容易影響測量準確性。因此，設計人員需要合理選擇流量儀表的刻度上限，一般為流量儀表運行時最大流量值的1.2倍左右。

3.2 被測流體的特性

不同流體在密度、黏度、電導率、聲速、壓力、溫度、結(jié)垢和化學腐蝕等方面的特性不同，所以在流量儀表選型中需要依據(jù)流體物性參數(shù)，選用測量準確和節(jié)能性強的儀表裝置，例如油漿測量中的流量儀表為低雷諾數(shù)的黏性流，可以選用容積式流量計或者楔形流量計，而不能選用標準節(jié)流裝置。有些特殊的流體還會影響儀表的材質(zhì)。例如丁二烯裝置中，介質(zhì)BUTA是一種很容易聚合的物質(zhì)，因為介質(zhì)本身一些特性要求安裝在管道上的檢測元件其接液部分不允許使用銅及銅合金，這些都需要設計人員注意。

同時，只有依據(jù)被測流體特性確定流量儀表規(guī)格，才能確保流量儀表的準確度與使用壽命，如測量腐蝕性的介質(zhì)時，需要選用耐腐蝕的流量儀表等；在進行高溫高壓下的蒸汽測量時，需要選用可以抗高溫高壓的儀表等。因此，在流量儀表選型中需要注意其靜壓與耐溫性。流量儀表靜壓需要稍微大于被測介質(zhì)工作壓力，一般以1.25 倍為宜，確保流量儀表不會出現(xiàn)泄漏或者意外。

3.3 儀表工作的環(huán)境條件

流量儀表工作環(huán)境主要是指其安裝測量的環(huán)境，包括腐蝕、溫度、濕度、大氣壓、安全性、電氣干擾、振動和光照等方面的條件，石油化工企業(yè)需要依據(jù)安裝環(huán)境選擇合適的流量儀表。例如在濕熱地區(qū)進行安裝測量時需要選用濕熱式的流量儀表。如果將接觸式流量儀表安裝于長期運行管道上，設計人員需要注意避免測量元件出現(xiàn)能量損失情況，保證測量結(jié)果準確可靠。化工裝置多易燃易爆場所，流量儀表也多被用在危險場所，所以流量儀表選型中需要注重其防爆性，保證其可以順利完成流量測量工作。

3.4 儀表的安裝條件

不同的流量儀表，根據(jù)其測量的原理不同， 對安裝的要求也有很大差異。差壓式、渦街式儀表需要長的上下游直管段，直管段不夠，會影響測量的準確度，而容積式儀表則無此要求。同時，為了確保流量儀表的準確性與使用壽命，選型時需要做好儀表防震工作，避免因振動影響儀表測量的準確性與可靠性。

3.5 儀表運行時的經(jīng)濟費用

流量儀表運行的經(jīng)濟費用主要為購置費、安裝費、校驗費、運行費和維修費等。在流量儀表選型工作中需要考慮企業(yè)的實際情況和儀表的運行成本，選擇檢定周期長、故障率低和使用壽命長的流量儀表，從而實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化。

4 結(jié)束語

總之，流量儀表選型工作的專業(yè)性較強，既需要深厚的專業(yè)知識，又需要豐富的實踐經(jīng)驗。石油化工企業(yè)需要認識到影響流量儀表選型的因素，認真分析各類流量儀表的特性與使用特點，并做好流量儀表的安全性能、被測流體的特征、工作運行的環(huán)境條件和運行需要的經(jīng)濟費用等方面的工作，從而選擇合適的流量儀表，保證流體流量測量的準確性與可靠性，使其充分發(fā)揮在推動企業(yè)持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展中的作用與價值。

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TQ330.492

1009-797X (2015) 24-0102-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.041

孫晶（1979-），女，畢業(yè)于北京科技大學工業(yè)自動化專業(yè)，現(xiàn)主要從事儀表控制專業(yè)的設計工作。

2015-06-24