流量测量方法和仪表的选择考虑因素

[ 时间：2015-03-16 点击：1697 ]

　　据有关资料报道：发现约有６０％流量仪表所选择测量方法是不合适或者使用不正确，其中一部分虽然采用适宜的测量方法，却错误地布置和安装。由此可见正确选择和使用流量仪表并非易事。
　　要正确和有效地选择流量测量方法和仪表，必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性这两方面的技术，还要考虑经济因素，归纳起来有五个方面因素，即性能要求，流体特性、安装要求、环境条件和费用。
　　对某一应用场所可以采用的仪表可能有几种方案，如选择时只凭以往经验和单纯考虑初装费用贸然作出决定，从而失去了选择**适和仪表的机会。例如仪表的流量范围和实际流量不匹配、对测量要求不高的场所选用过于复杂和昂贵的仪表、仪表安装后就不能正常工作，这些情况是屡见不鲜的。如涡街波动剧烈，孔板超出量程范围。有时候还会产生事故，如易闪蒸液体烧毁涡轮流量计的涡轮，在负压下拉坏电磁流量计衬里等。
　　１．测量方法和仪表的选择步序
　　1.1确定是否真正要安装流量仪表
　　如果仅希望知道管道中流体是否在输送流动，其大体流量，那么选用流动窥视窗或流动指示器就能以较低费用达到这一目标。他们是一些结构简单的器具，往往有一活动体（板、球、翼轮等）显示流体是否流动，有些能知识流动快慢的大体程度，精确度很低，误差一般在２０－３０％之间，或更大。
　　国内流量仪表制造业对窥视窗和流动指示器重视宣传不够，仅有几个企业提供产品，从而设计单位和直接用户忽视了这类简易器具，或想使用因品种单一，不能在多种形式中选择合用产品。反观从国外引进石化成套设置中，在较多的工位上装有流动窥视窗或指示器。
　　如果测量要求比上述高些，指示流量误差在2－10％之间，则安装一台流量仪表。若按后文选择步序认为选择差压式仪表，也不一定要专门安装孔板节流体等流量传感器，可利用弯管流量计或或用外夹装便携式超声流量计。
　　1.2初选测量发放
　　确定必须安装流量仪表后，进一步详细了解使用要求和各种条件。**先按照流体类型和特性，采取排除法在“初选表”不能和不宜采用的测量方案，作第二步深入考虑和分析。
　　1.3分析因素
　　按初选确定的各方案，向初选仪表的各制造厂收集样本、技术数据和选用手册等，充分了解仪表规范性能；再分别按性能要求和仪表规范、流体特性、安装场所、环境条件和经济考虑五个方面因素，按后文各节所提出的问题，逐一分析，列表比较。考虑顺序按测量目的和侧**而与初选时不同，一般先从"性能要求和仪表规范"开始，再如图1所示考虑其它因素。如适用对象认为"经济因素"是主要因素（如大管径输送要求泵送费用低、商贸核算要求测量误差造成损失小），则在考虑"性能要求和仪表规范"的另一方面因素时，有时候还要回复到考虑迁移方面因素，五方面因素交替考虑，其相互关系如图2所示。
　　图1分析五方面因素程序图2五方面因素相互关系
　　２．性能要求和仪表规范方向的考虑
　　2.1总论
　　测量方法确定后选择仪表在性能要求上考虑的内容有：瞬时流量还是总量（累计流量）、精确度、重复性、线性度、流量范围和范围度、压力损失、输出信号特性和响应时间等。不同测量对象有各自测量目的，在仪表性能方面有其不同侧**。例如商贸核算和储运对精确度要求较高；连续测量过程控制通常只要求良好的可靠性和重复性，有时还要求宽的范围度，而对测量精确度要求还放在次要地位；批量配比生产则希望有好的精确度。
　　2.2测量流量还是总量
　　使用对象测量的目的有两类，即测量流量和计量总量。管道连续配比生产或过程控制使用场所主要测量瞬时流量；灌装容器批量生产以及商贸核算、储运分配等使用场所大部分只要取得总量或辅以流量。两种不同功能要求，再选择测量方法上就有不同侧**
　　有些仪表如容积式流量计、涡轮流量计等，测量原理上就以机械技术或脉冲频率输出，直接得到总量，因此具有较高精确度，适用于计量总量。
　　电磁流量计、超声流量计、节流式流量计等仪表原理上是以测量流体流速推导出流量，响应快，适用于过程控制，但装有积算功能环节后也可获得总量。
　　涡街流量计具有上者优点，但其抗震、抗干扰性能差，不适用于过程控制而适用于计量总量。
　　2.3精确度
　　整体的测量精确度要求多少？在某一特定流量下使用，还是在某**量范围内使用？在什么测量范围内保持上述精确度？所选仪表的精确度能保持多久？是否易于重新校验？是否要（或能）现场在线核对仪表精确度？这些问题必须细致地考虑。
　　如不是单纯计量总量，而是应用在流量控制系统中，则检测仪表精确度的确定要在整个系统控制精确度要求下进行，因为整个系统不仅有流量检测的误差，还包含有信号传输、控制调节、操作执行等环节的误差和各种影响因素，如操作执行环节往往有２％左右的回差，对测量仪表确定过高的精确度（比如说0.5级）是不合理和不经济的。就流量仪表本身而言，检测元件（或传感器）和转换／显示仪表之间只精确度亦应适当确定，如未经实流标定均速管、楔形管、弯管等差压装置误差在1％－5％之间，选用高精度差压计与之相配也就没有意义了。
　　流量仪表规范所定的精确度等级是在某一较宽流量范围内适用，如果使用条件在某一特定流量或很狭窄的流量范围，例如用涡轮流量计计量油品桶装分发，只有在阀门全开情况下启用，流量基本恒定，或仅在很小范围内变化，此时使用的测量精确度可比规定值高。如能在此测量点专门标定，可提高精确度，比如说从0.5级提高到0.25级或更高。
　　用于商贸核算、储运和物料平衡要求较高精确度时，还应考虑精确度的持久性，是否易于重新校验等关键因素，以及是否有在线校验的可能性。
　　在比较各制造厂的仪表性能规范时，要注意误差的百分率是指引用误差(测量上限或量程的百分率，常用％F.S表示)，还是相对误差（测量值的百分率，常用％R表示）。通常样本或使用说明书只示误差％，而未注明％Ｆ.S或％R，往往是指％F.S，因为过去流量仪表瞬时流量的误差％F.S为多，这是不够严谨的。如果能做到％R，为表示其性能**，必定注明。
　　还要注意制造厂产品说明书所定精确度是指基本误差，在现场使用环境、动力、流体条件变化将产生附加误差。现场使用精确度应为基本误差与影响量产生的附加误差所合成，如影响量大，附加误差可能远远超过基本误差。
　　2.4重复性
　　重复性在过程控制应用中是重要的指标，由仪器本身原理与制造质量所决定，而精确度除取决于重复性外，尚与量值标定系统有关。严格地说重复性是指环境条件、介质参量等不变情况下，对某**量值段时间内同方向进行多次测量的一致性。然而实际应用中，仪表优良的重复性被许多因素包括流体粘度、密度等变化所干扰，然而这些变化因素还未到需要作专门检测修正的地步，这些影响往往被误认为仪表重复性不好。例如浮子流量计受流体密度影响，小口径仪表还受粘度影响；涡轮流量计用于高粘度范围时的粘度影响；有些未作修正处理的超声流量计流体温度对声速影响等。若仪表输出特性是非线性的，则这种影响更为突出。
　　2.5线性度
　　流量仪表输出主要有线性和平方根非线性两种。大部分流量仪表的非线性误差不列出单独指标，而包含在基本误差内。然而对于宽流量范围脉冲输出用作总量积算的仪表，线性度是一个重要指标，使有可能在流量范围内用同一个仪表常数，线性度差就要降低仪表精确度。随着微处理器技术的发展，采用信号适配技术修正仪表系统非线性，从而提高仪表精确度和扩展流量范围。
　　如需作管道流量配比、流量相加或热量计要对温度差和流量相乘时，应选择线性输出的仪表，可以简化计算过程。
　　2.6上限流量和流量范围
　　上限流量也称满度流量。选择流量仪表的口径应按被测管道使用的流量范围和被选仪表的上限流量和下限流量来选配，而不是简单地按管道通径配用。虽然通常设计管道流体**大流速是按经济流速来确定的。因为流速选择过低，管径粗投资大；过高则输送功率大，增加运行费用。例如水等低粘度液体经济流速为1.5-3ｍ／ｓ，高粘度液体0.2-1ｍ／ｓ，大部分流量仪表上限流量的流速接近或略高于管道经济流速，因此仪表选择口径与管径相同的机会较多，安装就比较方便。如不相同也不会相差太多。
　　然而同一口径不同类型的仪表上限流量(也可以说上限流速)受各自工作原理和结构的约束，差别很大。以液体为例，上限流量的流速以玻璃管浮子流量计**低，在0.5-1.5m／s之间，容积式流量计在1.5-2.5ｍ／s之间，涡街流量计较高在5.5-7m／s之间，电磁流量计则在1-7m／s(甚至0.5-10m／s)之间。
　　有些仪表流量上限值订购后就不能改变如容积式仪表和浮子式仪表等，差压式仪表孔板等设计确定后上下限流量不能改变，但可以调整差压变送器量程(或换差压变送器)以适应；有些仪表则不经实流校验用户可自行重新设定流量上限值，如某些型号的电磁流量计和超声流量计。
　　2.7范围度
　　范围度为上限流量和下限流量的比值，其值愈大流量范围愈宽。线性仪表有较大范围度，一般为10：1；非线性仪表则较小，通常仅3：1，能满足一般过程控制用流量测量和商贸核算总量计量。但有些商贸核算用仪表要求较宽的范围度，例如公用事业水量出荷计量的昼夜和冬夏季节差很大，就要求很宽的范围度。若选用文丘利管差压式仪表就显得不能适应。然而差压式仪表范围度拓宽近年有一些突破，主要在差压变送器及微机技术应用方面采取措施，亦可达10：1。某些型号的电磁流量计用户可自行调整流量上限值，上限可调比(**大上限值和**小上限值之比)可达10：1，再乘上所设定上限值20：1的范围度，一台仪表扩展意义的范围度(即考虑上限可调比)可达(50-200)：1，还有些型号仪表具有自动切换上限流量值功能。
　　有些制造厂为表示其范围度宽，把**大上限流负的流速提得很高，液体7-10m／s，气体50-75m／s，实际上这么高的流速一般是用不上的，关键是下限流速是否适应测量要求。一般要求范围度宽是使下限流速更低些才好。
　　2.8压力损失
　　除无阻碍流量传感器(电磁式、超声式等)外，大部分流量传感器或要改变流动方向，或在流通通道中设置静止的或活动的检测元件，从而产生随流量而变的不能恢复的压力损失，其值有时高达数十kPa。**先应按管道系统泵送能力和仪表进口压力等条件，确定**大流量时容许的压力损失，据此选定仪表。因选择不当而产生过大的压力损失往往影响流程效率。管径大于500mm输水用仪表，应考虑压损所造成能量损耗勿使过大而增加泵送费用。
　　2.9输出信号特性
　　输出信号往往左右仪表的选择。流量仪表的信号输出和显示归纳为：①流量(体积流量或质量流量)；②总量；②平均流速；④点流速。有些仪表输出电流(或电压)模拟量，另一些输出脉冲量。模拟量输出一般认为适合于过程控制，易于和调节阀等控制回路单元接配；脉冲量输出适用于总量和高精度测量流量。长距离信号传输脉冲量输出比模拟量输出有较高传送准确度。输出信号的方式和幅值还应有与其它设备相适应的能力，如控制接口、数据记录器、报警装置、断路保护回路和数据传送系统等。
　　2.10响应时间
　　应用于脉动流动场所应注意仪表对流动阶跃变化的响应。有些使用场所要求仪表输出跟随流动变化，而另一些为获得综合平均只要求有较慢响应的输出。瞬态响应常以时间常数或响应频率表示，其值前者从几毫秒到几秒，后者在数百赫兹以下，配用显示仪表可能相当大地延长响应时间。仪表的流量上升和下降动态响应不对称会急剧增加测量误差。
　　2.11可维护性
　　当实际工况与设计选型差距巨大或仪表发生故障时，有没有手段就地维修和修正应该得到重视，因为流量仪表一旦安装再拆下维护会很麻烦而且需要时间。在这方面表现**好的是差压式测量方法，因为其与流体接触元件为免维护不动件，测量用电气元件为可拆可调的通用差压变送器。所以差压式测量方式的正常运转率**高，据统计在全球差压节流式测量方式占所有测量方式的45%以上。
　　2.12标准及依据
　　目前只有节流式流量测量装置的生产、安装、使用具有国家和国际标准《GB/T2624-1993》和《ISO5167》，节流式流量测量装置被普遍用于贸易结算。
　　仪表性能选择因素数据表
　　据有关资料报道：发现约有６０％流量仪表所选择测量方法是不合适或者使用不正确，其中一部分虽然采用适宜的测量方法，却错误地布置和安装。由此可见正确选择和使用流量仪表并非易事。
　　要正确和有效地选择流量测量方法和仪表，必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性这两方面的技术，还要考虑经济因素，归纳起来有五个方面因素，即性能要求，流体特性、安装要求、环境条件和费用。
　　对某一应用场所可以采用的仪表可能有几种方案，如选择时只凭以往经验和单纯考虑初装费用贸然作出决定，从而失去了选择**适和仪表的机会。例如仪表的流量范围和实际流量不匹配、对测量要求不高的场所选用过于复杂和昂贵的仪表、仪表安装后就不能正常工作，这些情况是屡见不鲜的。如涡街波动剧烈，孔板超出量程范围。有时候还会产生事故，如易闪蒸液体烧毁涡轮流量计的涡轮，在负压下拉坏电磁流量计衬里等。
　　１．测量方法和仪表的选择步序
　　1.1确定是否真正要安装流量仪表
　　如果仅希望知道管道中流体是否在输送流动，其大体流量，那么选用流动窥视窗或流动指示器就能以较低费用达到这一目标。他们是一些结构简单的器具，往往有一活动体（板、球、翼轮等）显示流体是否流动，有些能知识流动快慢的大体程度，精确度很低，误差一般在２０－３０％之间，或更大。
　　国内流量仪表制造业对窥视窗和流动指示器重视宣传不够，仅有几个企业提供产品，从而设计单位和直接用户忽视了这类简易器具，或想使用因品种单一，不能在多种形式中选择合用产品。反观从国外引进石化成套设置中，在较多的工位上装有流动窥视窗或指示器。
　　如果测量要求比上述高些，指示流量误差在2－10％之间，则安装一台流量仪表。若按后文选择步序认为选择差压式仪表，也不一定要专门安装孔板节流体等流量传感器，可利用弯管流量计或或用外夹装便携式超声流量计。
　　1.2初选测量发放
　　确定必须安装流量仪表后，进一步详细了解使用要求和各种条件。**先按照流体类型和特性，采取排除法在“初选表”不能和不宜采用的测量方案，作第二步深入考虑和分析。
　　1.3分析因素

　　按初选确定的各方案，向初选仪表的各制造厂收集样本、技术数据和选用手册等，充分了解仪表规范性能；再分别按性能要求和仪表规范、流体特性、安装场所、环境条件和经济考虑五个方面因素，按后文各节所提出的问题，逐一分析，列表比较。考虑顺序按测量目的和侧**而与初选时不同，一般先从"性能要求和仪表规范"开始，再如图1所示考虑其它因素。如适用对象认为"经济因素"是主要因素（如大管径输送要求泵送费用低、商贸核算要求测量误差造成损失小），则在考虑"性能要求和仪表规范"的另一方面因素时，有时候还要回复到考虑迁移方面因素，五方面因素交替考虑，其相互关系如图2所示。

                        

　　图1分析五方面因素程序图                                            2五方面因素相互关系

　　２．性能要求和仪表规范方向的考虑
　　2.1总论
　　测量方法确定后选择仪表在性能要求上考虑的内容有：瞬时流量还是总量（累计流量）、精确度、重复性、线性度、流量范围和范围度、压力损失、输出信号特性和响应时间等。不同测量对象有各自测量目的，在仪表性能方面有其不同侧**。例如商贸核算和储运对精确度要求较高；连续测量过程控制通常只要求良好的可靠性和重复性，有时还要求宽的范围度，而对测量精确度要求还放在次要地位；批量配比生产则希望有好的精确度。
　　2.2测量流量还是总量
　　使用对象测量的目的有两类，即测量流量和计量总量。管道连续配比生产或过程控制使用场所主要测量瞬时流量；灌装容器批量生产以及商贸核算、储运分配等使用场所大部分只要取得总量或辅以流量。两种不同功能要求，再选择测量方法上就有不同侧**
　　有些仪表如容积式流量计、涡轮流量计等，测量原理上就以机械技术或脉冲频率输出，直接得到总量，因此具有较高精确度，适用于计量总量。
　　电磁流量计、超声流量计、节流式流量计等仪表原理上是以测量流体流速推导出流量，响应快，适用于过程控制，但装有积算功能环节后也可获得总量。
　　涡街流量计具有上者优点，但其抗震、抗干扰性能差，不适用于过程控制而适用于计量总量。
　　2.3精确度
　　整体的测量精确度要求多少？在某一特定流量下使用，还是在某**量范围内使用？在什么测量范围内保持上述精确度？所选仪表的精确度能保持多久？是否易于重新校验？是否要（或能）现场在线核对仪表精确度？这些问题必须细致地考虑。
　　如不是单纯计量总量，而是应用在流量控制系统中，则检测仪表精确度的确定要在整个系统控制精确度要求下进行，因为整个系统不仅有流量检测的误差，还包含有信号传输、控制调节、操作执行等环节的误差和各种影响因素，如操作执行环节往往有２％左右的回差，对测量仪表确定过高的精确度（比如说0.5级）是不合理和不经济的。就流量仪表本身而言，检测元件（或传感器）和转换／显示仪表之间只精确度亦应适当确定，如未经实流标定均速管、楔形管、弯管等差压装置误差在1％－5％之间，选用高精度差压计与之相配也就没有意义了。
　　流量仪表规范所定的精确度等级是在某一较宽流量范围内适用，如果使用条件在某一特定流量或很狭窄的流量范围，例如用涡轮流量计计量油品桶装分发，只有在阀门全开情况下启用，流量基本恒定，或仅在很小范围内变化，此时使用的测量精确度可比规定值高。如能在此测量点专门标定，可提高精确度，比如说从0.5级提高到0.25级或更高。
　　用于商贸核算、储运和物料平衡要求较高精确度时，还应考虑精确度的持久性，是否易于重新校验等关键因素，以及是否有在线校验的可能性。
　　在比较各制造厂的仪表性能规范时，要注意误差的百分率是指引用误差(测量上限或量程的百分率，常用％F.S表示)，还是相对误差（测量值的百分率，常用％R表示）。通常样本或使用说明书只示误差％，而未注明％Ｆ.S或％R，往往是指％F.S，因为过去流量仪表瞬时流量的误差％F.S为多，这是不够严谨的。如果能做到％R，为表示其性能**，必定注明。
　　还要注意制造厂产品说明书所定精确度是指基本误差，在现场使用环境、动力、流体条件变化将产生附加误差。现场使用精确度应为基本误差与影响量产生的附加误差所合成，如影响量大，附加误差可能远远超过基本误差。
　　2.4重复性
　　重复性在过程控制应用中是重要的指标，由仪器本身原理与制造质量所决定，而精确度除取决于重复性外，尚与量值标定系统有关。严格地说重复性是指环境条件、介质参量等不变情况下，对某**量值段时间内同方向进行多次测量的一致性。然而实际应用中，仪表优良的重复性被许多因素包括流体粘度、密度等变化所干扰，然而这些变化因素还未到需要作专门检测修正的地步，这些影响往往被误认为仪表重复性不好。例如浮子流量计受流体密度影响，小口径仪表还受粘度影响；涡轮流量计用于高粘度范围时的粘度影响；有些未作修正处理的超声流量计流体温度对声速影响等。若仪表输出特性是非线性的，则这种影响更为突出。
　　2.5线性度
　　流量仪表输出主要有线性和平方根非线性两种。大部分流量仪表的非线性误差不列出单独指标，而包含在基本误差内。然而对于宽流量范围脉冲输出用作总量积算的仪表，线性度是一个重要指标，使有可能在流量范围内用同一个仪表常数，线性度差就要降低仪表精确度。随着微处理器技术的发展，采用信号适配技术修正仪表系统非线性，从而提高仪表精确度和扩展流量范围。
　　如需作管道流量配比、流量相加或热量计要对温度差和流量相乘时，应选择线性输出的仪表，可以简化计算过程。
　　2.6上限流量和流量范围
　　上限流量也称满度流量。选择流量仪表的口径应按被测管道使用的流量范围和被选仪表的上限流量和下限流量来选配，而不是简单地按管道通径配用。虽然通常设计管道流体**大流速是按经济流速来确定的。因为流速选择过低，管径粗投资大；过高则输送功率大，增加运行费用。例如水等低粘度液体经济流速为1.5-3ｍ／ｓ，高粘度液体0.2-1ｍ／ｓ，大部分流量仪表上限流量的流速接近或略高于管道经济流速，因此仪表选择口径与管径相同的机会较多，安装就比较方便。如不相同也不会相差太多。
　　然而同一口径不同类型的仪表上限流量(也可以说上限流速)受各自工作原理和结构的约束，差别很大。以液体为例，上限流量的流速以玻璃管浮子流量计**低，在0.5-1.5m／s之间，容积式流量计在1.5-2.5ｍ／s之间，涡街流量计较高在5.5-7m／s之间，电磁流量计则在1-7m／s(甚至0.5-10m／s)之间。
　　有些仪表流量上限值订购后就不能改变如容积式仪表和浮子式仪表等，差压式仪表孔板等设计确定后上下限流量不能改变，但可以调整差压变送器量程(或换差压变送器)以适应；有些仪表则不经实流校验用户可自行重新设定流量上限值，如某些型号的电磁流量计和超声流量计。
　　2.7范围度
　　范围度为上限流量和下限流量的比值，其值愈大流量范围愈宽。线性仪表有较大范围度，一般为10：1；非线性仪表则较小，通常仅3：1，能满足一般过程控制用流量测量和商贸核算总量计量。但有些商贸核算用仪表要求较宽的范围度，例如公用事业水量出荷计量的昼夜和冬夏季节差很大，就要求很宽的范围度。若选用文丘利管差压式仪表就显得不能适应。然而差压式仪表范围度拓宽近年有一些突破，主要在差压变送器及微机技术应用方面采取措施，亦可达10：1。某些型号的电磁流量计用户可自行调整流量上限值，上限可调比(**大上限值和**小上限值之比)可达10：1，再乘上所设定上限值20：1的范围度，一台仪表扩展意义的范围度(即考虑上限可调比)可达(50-200)：1，还有些型号仪表具有自动切换上限流量值功能。
　　有些制造厂为表示其范围度宽，把**大上限流负的流速提得很高，液体7-10m／s，气体50-75m／s，实际上这么高的流速一般是用不上的，关键是下限流速是否适应测量要求。一般要求范围度宽是使下限流速更低些才好。
　　2.8压力损失
　　除无阻碍流量传感器(电磁式、超声式等)外，大部分流量传感器或要改变流动方向，或在流通通道中设置静止的或活动的检测元件，从而产生随流量而变的不能恢复的压力损失，其值有时高达数十kPa。**先应按管道系统泵送能力和仪表进口压力等条件，确定**大流量时容许的压力损失，据此选定仪表。因选择不当而产生过大的压力损失往往影响流程效率。管径大于500mm输水用仪表，应考虑压损所造成能量损耗勿使过大而增加泵送费用。
　　2.9输出信号特性
　　输出信号往往左右仪表的选择。流量仪表的信号输出和显示归纳为：①流量(体积流量或质量流量)；②总量；②平均流速；④点流速。有些仪表输出电流(或电压)模拟量，另一些输出脉冲量。模拟量输出一般认为适合于过程控制，易于和调节阀等控制回路单元接配；脉冲量输出适用于总量和高精度测量流量。长距离信号传输脉冲量输出比模拟量输出有较高传送准确度。输出信号的方式和幅值还应有与其它设备相适应的能力，如控制接口、数据记录器、报警装置、断路保护回路和数据传送系统等。
　　2.10响应时间
　　应用于脉动流动场所应注意仪表对流动阶跃变化的响应。有些使用场所要求仪表输出跟随流动变化，而另一些为获得综合平均只要求有较慢响应的输出。瞬态响应常以时间常数或响应频率表示，其值前者从几毫秒到几秒，后者在数百赫兹以下，配用显示仪表可能相当大地延长响应时间。仪表的流量上升和下降动态响应不对称会急剧增加测量误差。
　　2.11可维护性
　　当实际工况与设计选型差距巨大或仪表发生故障时，有没有手段就地维修和修正应该得到重视，因为流量仪表一旦安装再拆下维护会很麻烦而且需要时间。在这方面表现**好的是差压式测量方法，因为其与流体接触元件为免维护不动件，测量用电气元件为可拆可调的通用差压变送器。所以差压式测量方式的正常运转率**高，据统计在全球差压节流式测量方式占所有测量方式的45%以上。
　　2.12标准及依据
　　目前只有节流式流量测量装置的生产、安装、使用具有国家和国际标准《GB/T2624-1993》和《ISO5167》，节流式流量测量装置被普遍用于贸易结算。

　　仪表性能选择因素数据表

　　下表注：(1)圆缺孔板；(2)取决于测量头类型；(3)四分之一圆孔板，锥形入口孔板；(4)500mm管径以下；(5)只适用高压气体；(6)2500mm管径以下；(7)取决于传感器结构；(8)>200摄氏度

　　流量测量方法和仪表初选表

　　3流体特性方面的考虑
　　3.1总论
　　1.2节初选测量方法按流体类型等初定若干适用方案后，还应向工艺流程部门获取详细的流体物性诸多参量和属性，进一步考虑对所选择方案的适应性。除了流体类别以外，通常还要考虑流体的温度、压力、密度、粘度和润滑性、腐蚀性和磨蚀性等，有些应用场所还有卫生要求。某些测量方法还要考虑流体物性中特殊参量，例如采用电磁流量计要了解液体的电导率。
　　各类流量仪表总会受到流体物性中某一种或几种参量的影响，所以流体的物性很大程度上支配着待选仪表的型式。所选择测量方法和仪表不仅要适应被测流体的性质，还要考虑在测量过程中流体物性某一参量变化的影响量。
　　常见流体密度、粘度、蒸汽压力和其他参量可以从手册中查到评估在使用条件下流体各参量和所选定仪表技术规范的适应性。然而常会遇到不十分清楚流体的确切成分、温度和压力变化、流动特性等，要用户确定流体各物性的值是有困难的，此时应向制造厂咨询，估计拟选定的仪表可否使用。
　　3.2流体温度和压力
　　必须仔细地界定流体的工作压力和温度，特别在测量气体时温度压力变化造成过大的密度变化可能耍改变所选择的测量方法。如温度或压力变化造成较大流动特性变化而影响测量准确度等性能时，必要作温度和(或)压力修正。此外，流量仪表外壳的结构设计和选用材质也决定于流体的温度和压力，因此必须确切知道压力和温度的**大和**小值。压力和温度变动很大时，更应特别仔细选择。
　　测量气体流量时还要肯定某些仪表(如差压式)流量上限位的温度和压力，是在工况状态下还是在标准状态下？
　　3.3流体密度和比重
　　大部分液体应用场所，其密度和比重相对恒定，除非温度变化很大而引起较大密度变化，一般不需作修正。
　　在气体应用场所，有些仪表的范围度和线性度，取决于气体密度，通常要知道在标准状态下和使用状态下的值以便选择。亦有将流动状态的值转换到某些公认的参比值，这种方法在石油气储运方面应用普遍。低密度气体对某些测量方法特别是利用气体动量推动检测元件工作的仪表(例如涡轮流量计)，呈现困难。
　　3.4粘度和润滑性
　　仪表性能往往随雷诺数而变，雷诺数与流体粘度有关。气体和液体不同，其粘度并不会因温度和压力变化而有显著的变化，其值一般较低，且各种气体之间差别较小。因此确切的气体粘度数据并不如液体那样重要。
　　粘度对不同类型流量仪表范围度的影响趋势各异，对大部分容积式仪表粘度增加范围度扩大，而涡轮式和涡街式仪表则相反，粘度增加范围度缩小。
　　在评估仪表的适应性时，通常要掌握液体的温度-粘度特性。
　　某些非牛顿流体(如钻井泥浆、纸浆、巧克力、油漆)性质的液体，它们的流动状态复杂，不易断定其属性，因此选择仪表时要非常谨慎，必要时与制造厂磋商。
　　润滑性是更不易评价的特性。通常认为高粘度液体也有好的润滑性，但是有时候不定如此。润滑性对有活动测量元件的仪表(例如容积式和涡轮式)非常重要，有些液体特别是溶剂润滑性极差，会缩短仪表轴承寿命轴承工况又影响仪表运行性能和范围度。
　　3.5化学腐蚀和结垢
　　流体的化学性有时成为选择测量方法和仪表的决定因素。某些流体会引起仪表接触零件腐蚀，表面结垢或析出结晶体金属表面产生电解化学作用。这些现象都将降低流量仪表性能和使用寿命，仪表制造厂为此采取措施提供若干变型产品或专用仪表，以相适应。例如选用针对某些流体抗腐蚀材料或结构上防腐蚀措施，如金属浮子流量计内衬耐腐蚀工程塑料，孔板用陶瓷材料制造。但那些测量元件结构和形状复杂的仪表(如容积式、涡轮式等)就不易处理使之用于腐蚀液体。
　　有些流量仪表从原理上就具有耐腐蚀性或易于作耐腐蚀措施。超声换能器装在管道外壁不与被测流体接触的超声流量计本质上就是防腐蚀的。电磁流量计只有一对形状简单的电极和测量管衬里与液体接触，易作针对性选择适用材料的防腐措施。"
　　仪表腔体和测量元件上结垢或析出结晶，将减少活动部件的间隙，降低敏感元件的灵敏度或测量性能。又如结垢在超声式仪表应用上阻碍超声波发射，在电磁式仪表应用上绝缘了电极的信号检测表面使之无法工作。仪表制造厂往往采用流量传感器外界加温防止析出结晶或装置除垢器等防范措施。
　　某锌冶炼厂原用管道输送厂区间冶锌溶液，不仅各类型管道用流量仪表结垢严重影响工作、即使3-5个月清除一次管道结垢，其难度和工程虽都很大。后来将全厂管道改用明渠输送，并用堰式仪表测量流量，才方便了除垢工作。
　　3.6压缩系统和其他参量
　　测量气体需要知道压缩系数值以求取工作状态下流体密度。成分固定的流体通过压力、温度和压缩系数计算密度；成分变动的流体和工作于接近(或在)超临界区，应考虑在线测量密度。
　　某些流量测量方法要考虑特定的流体韧性，如热式仪表要有能适应的热传导和热容量，电磁式仪表依赖于液体的一定电导率才能工作。
　　与某些物质在一起会引起燃烧或急剧反应的流体，要对拟使用的仪表在设计上给予验证。例如已经知道测量乙炔气流量时，流量仪表内部若存在急剧的压力和速度梯度会突然燃烧。
　　3.7多相和多组份流
　　测量多相和多组份流动应十分谨慎对待。经验表明用于多相或多组份流，测量性能会大幅度改变，且有些情况还是末知的。流量仪表一般都在单相流动状态下评定其测量性能，现在还没有以单相流标定的仪表来评定用于双相时系统变化的标准。使用时尽可能把各相分离后分相测量以保证获得**低测量不确定度，然而有些应用场所这种方法还不切实可行或不合乎要求。
　　单工质流体有时候也呈现双相，常见的例于是湿蒸汽，水微粒随着蒸汽流动，（湿蒸汽干度：湿蒸汽两相流中气相质量流量所占两相质量流量的份额）。环境温度和介质的温度压力变化干度可能偏离原定流动状态，仪表就不能适应。这些应用场所仪表虽还可以应用，然而提出仪表规范时要比应用于单相时更要谨慎。
　　浆液可用电磁流量计，专门设计的质量式、超声式或差压式仪表也可以测量，能获得流量与信号之间稳定关及但仪表的仪表系数或流出系数的确定却不是都能解决的。多相流的复杂流动相间能量、动量和质量的相互作用**复杂，只有个别情况才能获得较满意的结果，使用时要极慎重处理。要充分了解流动条件。即明确粒子大小、固相含量和固体性质。固体性质可能是有磨蚀性的、纤维状的或是尺寸不一的颗粒。磨蚀性混合体产生稳定的磨损率，导致仪表误差以一定的率稳定地增加，从而估计出仪表损坏的年限。
　　在流动中的液相和气相混合体，各相特性及其可能产生相间转换现象将影响流动特性。流动型态取决于液和气的相对占有率和管道方向(水平或垂直)。不同流型需要各自适用和仪表，而确切的相间分布往往不清楚。甚难估计在这种情况下获得的测量性能，但其测量误差通常比单相流体测量时要多几倍。
　　两种或两种以上液体汇流混合，并测量其混合液流量，如液体相互间溶合则不存在问题；但如不相溶合、往往存在流束(线)均匀性问题，流动或成为分层流或成为块状流，取决于相对含量和密度差。测量气-液流的仪表可能处于大幅度变动着的流动特性，而流动特性则取决于安装设计。
　　4安装方面的考虑
　　4.1总论
　　不同原理的测量方法对安装要求差异很大。例如有些仪表(如差压式、涡轮式)需要长的上游直管段，以保证仪表进口端前流动必须达到充分发恩而另一些仪表(例如容积式、浮子式)则无此要求或要求很低。有些仪表使用说明书未详细说明仪表应考虑安装位置与流动方向、维护空间、安装方向等要求及其影响。然而从众多发表资料表明流量仪表测量性能受安装状况的影响很大。追溯流量仪表应用不好误差较大的原因，有很大部分是安装不善所致。常见的错误有：①孔板进口面反装；②流量传感器安装在流速分布剖面不良的场所；②连接到差压装置的引压管中存在不希望有的相；①安装在有害的环境或不易接近的位置；⑤仪表处于错误的流动方向；⑧差压式仪表引压管线斜率不正确；⑦仪表或电信号传输线至于强电磁场下；⑧将易受振动干扰的仪表装于有振动的管道；⑨缺少必要的防护性配件。
　　安装方面考虑的因家有：仪表的安装方向、流动方向、上下游管道状况、阀门位置、防护性配件、脉动流影响、振动、电气干扰和维护空间等。表15.3汇总各种测量方法安装的概略适应性和要求。
　　4.2管道布置方向
　　应用实例中管道布置方向有时会影响仪表的选择。有些仪表水平安装和垂直安装在测量性能上会有差别，例如流体垂直向下流动带给仪表转动元件额外力，会显著影响性能，线性或重复性变坏。大部分仪表的安装方向均由制造厂作出规定，应予遵守。如安装方向要与规定方向不一致，应与制造厂磋商，作进一步确认。代表安装方向还取决于流体的物性如水平管道可能淀沉固体颗粒因此测量浆液的仪表**好安装于垂直管道。有些仪表则不受安装方向限制。
　　4.3流动方向
　　有些流量仪表只可以在某**动方向工作，错误安装成反向流动会损坏仪表。使用这类仪表还应注意在误操作条件下是否有可能产生反向流动，如有此可能就需要安装止回阀以保护仪表。能双向工作的仪表，正向和反向之间测量性能亦可能有些差异，大部分流量仪表壳体标有流动方向，制造厂按此方向校验其性能，可以双向测量的仪表必须作出两个方向的校验。
　　4.4上游和下游管道工程
　　大部分流量仪表或多或少受进口流动状况的影响，必须保证有良好的流速分布。管道布置会引入不同类型流动扰动，**普遍的是流速分布剖面畸变和旋涡。流速剖面畸变通常由于管路配件局部阻碍（如阀门）造成，或者受弯头的影响。旋涡普遍是由两个或两个以上空间弯头所引起的。这些影响能够以适当长度上游直管段或安装流动调整器予以改善。不仅要考虑紧接在仪表之前的配件，还应考虑更往上游的若干管道配件的组合，因为实际上它们可能是产生与**接近配件的扰动不同的扰动源。尽可能拉开个扰动产生尖之间的距离以减少这些影响，不要靠近连接在一起，象常常看到的单变头后面紧接着部分开启的阀。仪表下游也要有一小段长度直管以减小流动影响。
　　容积式和科氏质量式仪表受不对称流动剖面影响**小，或可以说不受影响。使用涡轮流量计时应尽量降低（**好无）漩涡，电磁式和差压时则应限制漩涡在较小范围内。
　　气穴和凝结常是不良管道布置所引起的，避免管道直径上货方向上的急剧改变。管道布置不良也会产生脉动。
　　4.5管径
　　非常小或非常大管径往往限制流量仪表的选择因为有些类型仪表的口径范围并不很宽。测量大管径低流速或小管径高流速的流量，可选用与管径尺寸不同的仪表口径，并以异径管连接之，使运行流速在商品仪表规定的范围内。选择过低流速，仪表受到限制，过高流速则测量元件可能超速或压力降过大而损坏仪表。
　　4.6维护空间
　　维护空间的重要性常被忽视。一股来说应能进入到仪表周围，易于维护，并能有掉换整机的位置。
　　有些仪表可能装在维修受限制的环境，如高放射线危险区，则选择仪表要受"不准进入现场维修"的限制。
　　4.7管道振动
　　有些流量仪表(如涡街式、科氏质量式)易受振动干扰，应考虑以标签后管道作可靠支撑设计。脉动缓冲器虽可消除泵和压缩机的影响，然而所有仪表还是应远离振动或脉动安装为宜。
　　4.8阀门位置
　　流量仪表的管线上总是有控制阀和管线隔离阀。控制阀应装在仪表下游，以避免由阀产生任何流速分布扰动和气穴，从而影响仪表测量。并且仪表下游的控制阀还给仪表增加背压，使某些仪表(如液体涡轮流量计)内的压力明显高于被测液体的蒸气压力，以避免气穴。

　　通常仪表上下游分别装有隔离阀，能使仪表与管线液流隔离，以便维护。上游阀应全开，还应离仪表足够距离避免仪表进口的流速分布畸变。在多管线储运应用电下游阀可采用严密的双阀关闭和泄漏监示，如图3所示。常设置备用仪表管线或旁路管，使能不停流作维护或取下仪表校验。

　　图3双阀关闭和泄漏监视

　　4.9电气连接和电磁干扰
　　当代大部分仪表系统，在仪表上或其附近结合着电子设备。采用的电源要适合于所选择的仪表。当仪表输出电平低，应适用于环境相适应的前置放大器。所有电气连接应有抗杂散电干扰的能力。制造厂一般会提出连接电缆的型号和建议连接方法。
　　有些类型流量仪表的输出信号易感受大功率电源影响，大功率电源会使仪表输出脉冲波动，还会影响仪表电工作性能，如电磁流量计的磁场被畸变。信号电缆应尽可能远离电力电缆和电力源，降低电磁干扰和射频干扰影响至**低水平。
　　4.10防护性配件
　　有些仪表可能需要安装保证仪表正常运行的附加防护设施。例如容积式和祸轮式仪表一般在其上游装合适的过滤器液体管道出现非满管流的检测器，跟踪加热以防止管线内液体冻结或气体出现冷凝等。这类配件的更向外延伸可能包括避雷器和备用蓄电池系统。
　　4.11脉动流和非定常流
　　大部分流量仪表来不及跟随记录脉动流动，因此尽可能避免脉动流。常见产生脉动的原因有定排量泵、往复式压缩机、振荡着的阀或调节器等水力学振荡。人们己熟悉各类差压式仪表具有脉动流误差，然而较少知道涡轮式和涡街式也可能引起与孔板差压式仪表同样严重的过度记录误差。还应重视分别处置检测仪表和显示仪表上的脉动影响，检测仪表方面在管道上装缓冲器，脉动影响可减到**小。非定常流是一种缓慢脉动的表现方式，例如因尺寸过大的控制阀运行时所产生的。对脉动流和非定常流建议选取下列措施：在管线中装用充气式缓冲器(用于液体)或阻流器(用于气体)等低通滤波器以降低脉动程度；流量仪表安装在远离脉动源的地方；测定脉动参数用以估计测量的附加误差；采用响应特性好的仪表(如电磁式、超声式等)。
　　5环境条件方面的考虑
　　5.1总论
　　选型过程中应考虑仪表的周围条件及其预期变化，这些因累积环境温度、湿度、安全性和电气干扰等。表15.4列出各类仪表受环境条件影响的大体程度。
　　5.2环境温度
　　仪表的电子部件和某些仪表流量检测部分会受环境温度变化影响。例如，仪表尺寸变化，通过仪表壳体传热改变流体密度和粘度等；影响到显示仪表电子元件时，将降低测量性能。有时候采取转换显示部分和流量传感器分别装在不同场所，以保证电子元件免受温度影响。某些现场需要有环境受控的外罩。如果环境温度变化会影响流动特性，管道须包绝热层。在作流量测量总不确定度估算时，环境影响将是不确定度主要源之一。此外，在环境或介质温度急剧变化场合下，要充分估计仪表结构材料和连接管道布置所受的影响。
　　5.3环境湿度
　　高湿度会加速大气腐蚀和电解腐蚀并降低电气绝缘，低湿度容易感生静电。环境温度或介质温度急剧变化导致引起湿度方面的问题。用户应预期可能的变化范围，核实是否会导致所选择的仪表运行中产生问题。
　　5.4安全性
　　应用于爆炸性危险环境，按照气氛适应性、爆炸性混合物分级分组、防护电气设备类型以及其他安全规则或标准选择仪表。有可燃性气体或可燃性尘粒时应采用特殊外壳的仪表，同时不能使用高电平电源。若有化学侵蚀性气氛，仪表要有外部防腐蚀和外壳具有气密性。许多流程工业常要定期冲洗整个装置，因此有时要求仪表外壳防水。
　　5.5电气干扰
　　电力电缆、电动机和电气开关都会产生电磁干扰，成为产生误差的来源。

　　环境影响和适应性比较

　　注:(1)取决于差压计；(2)取决于测量头类型；(3)国外有产品。 
　　6环境几方面的考虑
　　6.1总论
　　经济方面只考虑仪表的购置费是不全面的，还应调查其他的费用，如附件购置费、安装费、维护和流量校验（或检定）费、运行费和备用件费等。商贸核算和储运发放还应比较测量误差造成经济损失。表15.5列举各类仪表各项费用相对程度，只是大致的比较，同类仪表中也有不小的差别。
　　6.2仪表购置费
　　图15.4A/B所示是我国1991／1992年几种类型液体流量仪表代表性价格，除注明外均包括转换器费用。其中图15.4A电磁流量列了高低两种价格，价格高的仪表精确度较高，性能较优；图15.4B椭圆齿轮流量计列示不锈钢和铸铁两种不同材料的仪表价格。图中坐标价格对应于流量，再从图中标出口径便于比较选择。图15.5所示是英国几种液体流量仪表市场平均价格，从中可以看到目前国内市场上尚未普遍的科氏质量式、超声传播速度差式、超声多普勒失和其它流量仪表之间的比价，资料选自BS7405-1991，1990年1英镑约合人民币9元。

　　经济因素相对费用比较

　　注:(1)取决于差压计费用。
　　6.3安装费用
　　由线测量方法需要有长的上游直管和良好流动状态以保证良好的测量性能。正确安装可能还要额外管道布置或要备旁路管作定期维护。孔板架上差压计的费用相对便宜，但组成完整的测量回路包括孔板的固定附件等，其费用可能超过基本件费用很多。安装费还应包括运行所需截止阀、过滤器等辅助件费用，然而常被忽视。
　　6.4运行费用
　　流量仪表运行费用主要是工作时能量消耗，包括电动仪表内部电气见的电力消耗或气动仪表的气源耗能（对现代仪表其功率及小仅几瓦到几十瓦），以及测量过程中推动流体通过仪表所消耗的能量，亦即克服仪表因测量产生压力损失的泵送能耗费。泵送费用是一个隐蔽性费用，往往被忽视。例如差压式仪表差压装置产生的压差，很大一部分不能恢复，容积式和涡轮式仪表也有相当阻力。全通道无阻碍的电磁式和超声式此项费用可视为零。插入式仪表应用与大管径，由于阻塞比小，压力损失亦可忽略。后文表15.6中可以看到差压式孔板一年泵送能耗费与仪表购置费相当，如换用无阻碍的电磁式仪表，购置费亦仅相当于4年多差压时能耗费。其中仅是100ｍｍ口径仪表例，更大口井泵送能耗费所占份额更多。一般认为超过500mm的仪表尽可能选用低压损或无压损仪表，如供水工程采用传统的文丘里管差压仪表，并日益趋向于用电磁式和超声式仪表。
　　6.5校验费用
　　实流校验要在从国家基准器经各级量值传递获得检定合格证书的流量标准装置上进行。建造流量标准装置的费用是昂贵的，虽也可借用这类装置校验仪表，其费用也不便宜。孔板等流量检测元件一般不需实流校验，只要目测检查和几何尺寸复核。需实流校验的各类仪表"检定规程"均规定有捡定周期，在1-4年之间，商贸结算用仪表规定为0.5年。检定周期应按仪表实际应用频度确定。校验费用取决于校验额度和所校验仪表精确度要求。为了经常在线校验石油制品储运发放、贸易结算用涡轮式、腰轮式仪表，常在现场设置标准体积管式流量标准装置。
　　6.6维护费用
　　维护费用为仪表安装投入使用后保持测量系统正常工作所需费用，主要包括维护劳务和备用件费。有运动零部件的仪表一般需要较多维护工作，如定期调换易磨损轴承、轴、转轮、传动齿轮等。然而没有运动部件的仪表有时候亦需要检视，如**普遍检查孔板的锐角。
　　6.7备用件费用及其可购置性
　　备用件费用通常随着仪表性能提高的程度而增加。选购仪表时要考虑备用件价格和购置的可能性。国外制造仪表的备用件比国内价贵，采购成为更大的问题。
　　6.8费用综台比较
　　6.1-6.7各节定性地分析讨论各项费用，本节以若干品种仪表以(1)仪表购置费；(2)运用费用(泵送能耗费)；(3)检修费用(代表日常维护保养费、备用件费用)，以及(4)测量误差造成损失费，定量地作比较。表15.6以100mｉn口径仪表为代表，以10年为期就上文(1)、(2)、(3)项计算于表中［１］]、［6］、［4］列，第[10]、[11]二列以较低和较高二种价格的流体以年为期，计算测量误差造成的损失。
　　测量误差造成损失均以仪表基本误差限值来计算比较，而制造厂出厂的仪表实际上恒低于此极限值。[10]列以价格较低水为代表的介质，[11]列以价格较高的介质作计算。以价格较高的[11]列来比较，误差1％FS的仪表测量误差造成损失费比误差**小的科氏力质量流量计多损失300万元，而科氏力质量流量计的仪表购置费也只有一年损失费的几十分之一。这说明为什么商贸结算型用户愿意不惜高价购置高精确皮仪表，即使精确度等级从0.5级提高到0.2级还不满足**好能有0.1级甚至0.05级的仪表。
　　7考虑因素间相互关系汇总
　　上文讨论了选择测量方法和仪表应考虑的仪表性能、流体特性。安装条件、环境条件和经济五大因素。
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