相比于其他過程測(cè)量?jī)x表，流量?jī)x表的種類繁多，據(jù)統(tǒng)計(jì)在工業(yè)中得到應(yīng)用的流量?jī)x表種類超過了 100 種[1]。 因此流量?jī)x表的選型是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要工程師具備良好的過程測(cè)量知識(shí)及豐富的經(jīng)驗(yàn)，熟悉常用儀表的類型、原理。

 

1、流量?jī)x表類型及選型原則：

1.1、流量?jī)x表的分類：

  按照不同的原則， 流量?jī)x表有不同的分類方法。 從儀表選型的角度來考慮，按照測(cè)量原理對(duì)流量?jī)x表進(jìn)行分類是比較合理的。 根據(jù)流量的測(cè)量原

理，可以把工業(yè)中常用的流量?jī)x表分成表 1 所示的10 種類型[2-3]。

1.2、流量?jī)x表的選型原則 ：

  在進(jìn)行流量?jī)x表的選型之前，究竟需不需要流量計(jì)是首先需要確定的問題[4]。 因?yàn)樵诤芏鄨?chǎng)合下，用戶只是需要了解介質(zhì)流動(dòng)是較快還是較慢，或者需要流量的高報(bào)警（與/或低報(bào)警）。 在這些場(chǎng)合下，選擇流量指示器或流量開關(guān)可以用更低的費(fèi)用來滿足需求[5]。 只有對(duì)精度要求更高（通常不超過5%），或者流量信號(hào)參與控制的情況下才需要使用流量計(jì)。

  確定需要使用流量計(jì)之后就可以進(jìn)行流量計(jì)的選型， 流量計(jì)選型的一個(gè)基本方法是排除法，即排除不符合測(cè)量需求的儀表種類。 步要根據(jù)被測(cè)流體的類型（液態(tài)、氣態(tài)還是混合流體）進(jìn)行流量計(jì)的初選，如表 2 所示。

經(jīng)過初選之后，根據(jù)以下 5 個(gè)方面的因素來深入分析比較，排除不合適的儀表種類，***終確定合適的流量計(jì)類型。

 

1）儀表性能

  儀表性能方面， 主要考慮的因素包括精度、重復(fù)性、線性度、量程比、壓力損失、輸出信號(hào)特性、響應(yīng)時(shí)間。 儀表性能方面的考察基于工藝過程對(duì)測(cè)量的要求，如貿(mào)易交接測(cè)量對(duì)于精度要求較高，對(duì)于大口徑管線測(cè)量要求較小的壓力損失等。 各種類型儀表性能可以通過查閱儀表的選型手冊(cè)來獲得，需要注意的是，儀表在不斷的更新?lián)Q代，因此在儀表選型時(shí)要保證獲得的儀表性能參數(shù)是***新的。

 

2）介質(zhì)特性

  被測(cè)介質(zhì)的特性對(duì)所有類型的流量計(jì)都有不同程度的影響。 常用的介質(zhì)的特性參數(shù)一般可以從相關(guān)手冊(cè)中查到， 然后與流量計(jì)的規(guī)格參數(shù)對(duì)比，就可以初步確定哪些儀表是可以使用的。 在選型時(shí)，主要考慮的因素包括密度、溫度、壓力、比重、黏度、 等熵指數(shù)、 壓縮系數(shù)、 電導(dǎo)率、 比熱容、 導(dǎo)熱系數(shù)、流體的化學(xué)機(jī)械性質(zhì)等。

3）安裝和維護(hù)

  不同類型的儀表對(duì)安裝的要求也不同。 有些儀表（如表 2 中第 1 組和第 4 組中的儀表）需要上游有較長(zhǎng)的直管段，而有些儀表（如表 2 中第 3 組中的儀表）則對(duì)上游直管段要求很低。 主要考慮的因素包括安裝方向、介質(zhì)流向、上下游直管段、管徑、振動(dòng)影響、閥門位置、電氣連接、附件（如過濾器、穩(wěn)壓補(bǔ)償裝置、整流器等）、爆炸危險(xiǎn)區(qū)、非穩(wěn)定流情況等。

4）環(huán)境條件

  環(huán)境條件主要考慮的因素包括環(huán)境溫度、 濕度、大氣壓力、安全因素、電磁干擾等。

5）經(jīng)濟(jì)條件

  流量?jī)x表的全部費(fèi)用包括購置費(fèi)、 附件費(fèi)、安裝費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)和備品備件費(fèi)等。 在考慮經(jīng)濟(jì)條件的時(shí)候，要綜合考慮各種因素而不能僅僅只考慮購置費(fèi)用。 表 3 中列出了常用流量計(jì)的費(fèi)用比較。

 

2、實(shí)際應(yīng)用分析：

  在低溫多效蒸餾海水淡化裝置中，流量測(cè)量的主要介質(zhì)包括水蒸氣、海水、淡水。 下文依次針對(duì)這3種介質(zhì)進(jìn)行流量計(jì)的選型分析。

2.1、水蒸氣的流量測(cè)量 ：

  水蒸氣的流量測(cè)量條件和要求如下： 介質(zhì)： 飽和水蒸氣； 管徑：750 mm； 操作溫度：153 ℃；操作壓力：0.6 MPa（A）；正常流量：81200 kg/h；精度要求：2.5%；直管段限制：＜30 D；成本限制：無。根據(jù)第 1 部分介紹的流量?jī)x表選型的步驟，分析如下： 步驟 1  對(duì)照表 2 進(jìn)行量計(jì)的初選 ，去掉不合適的類型，確定可用的流量計(jì)類型為第 1、2、4、5、10 組。

步驟 2  考察儀表性能 ，由于水蒸氣流量涉及到貿(mào)易交接，流量計(jì)精度不低于 2.5%[6]；由于流量計(jì)下游為蒸汽噴射器， 為了保證入口蒸汽的壓力，所以流量計(jì)的壓力損失要盡量小。 因此確定可用的流量計(jì)類型為第 1、2、4、5 組。 在能夠滿足測(cè)量精度的前提下，流量計(jì)的壓力損失對(duì)選型影響較大，因此從儀表性能方面對(duì)所選流量計(jì)進(jìn)行排位如下：1.第2 組，2.第 5 組，3.第 4 組，4.第 1 組。

步驟 3  考察介質(zhì)特性 ，主要考察雷諾數(shù)的計(jì)算結(jié)果，確定可用的流量計(jì)類型為第 1、2、4、5 組。步驟 4  考察安裝和維護(hù) ，主要是考察流量計(jì)要求的直管段長(zhǎng)度對(duì)安裝的限制。 經(jīng)過比較，第 1、2、4、5組仍然滿足安裝和維護(hù)要求。

步驟 5  考察環(huán)境條件 ，候選儀表均可以滿足環(huán)境條件的要求。
步驟 6  考察經(jīng)濟(jì)條件 ，經(jīng)濟(jì)條件的主要影響因素為購置費(fèi)用、安裝費(fèi)用和校準(zhǔn)費(fèi)用。 經(jīng)過比較，對(duì)所選流量計(jì)進(jìn)行排位如下：1.第 1 組，2.第 2 組，3.第 5 組，4.第 4 組。由于插入式流量計(jì)（渦街、渦輪）的測(cè)量精度受到儀表安裝的影響很大，根據(jù)對(duì)其它已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行的裝置的調(diào)研情況來看， 插入式流量計(jì) （渦街、渦輪）對(duì)于蒸汽測(cè)量的測(cè)量精度均不夠理想。 由于本項(xiàng)目對(duì)儀表購置成本沒有嚴(yán)格的限制，因此，將插入式渦輪、 插入式渦街流量計(jì)從待選清單中排除出去。 綜合上述分析，***終得出流量計(jì)的排位如下：1.第 2 組 （均速管 ），2.第 5 組 （ 渦街 ），3.第 1 組 （ 孔板、噴嘴）。 根據(jù) HG/T20507 中的規(guī)定，上述 3 組流量計(jì)均應(yīng)帶溫壓補(bǔ)償[7]。

2.2 、鹽水的流量測(cè)量：

  鹽水流量測(cè)量條件和要求如下：

  介質(zhì)：鹽水；管徑：450 mm；操作溫度：68 ℃；操作壓力：0.28 MPa （A）； 正常流量：450 m3/h； 精度要求：1.5%；直管段限制：＜10 D；成本限制：無。根據(jù)第 1 部分介紹的流量?jī)x表選型的步驟，分析如下：

步驟 1  對(duì)照表 2 進(jìn)行流量計(jì)的初選 ，去掉不合適的類型，確定除了第 9 組以外，另外 9 組流量計(jì)均可以滿足。

步驟 2  考察儀表性能 ，鹽水流量測(cè)量不涉及計(jì)量，但要參與蒸發(fā)器的液位控制，所以對(duì)精度有一定要求。 對(duì)于低溫多效蒸餾海水淡化裝置來說，能耗是重要的考察指標(biāo)， 從節(jié)約能源角度來考慮，選擇的流量計(jì)的壓力損失要盡量小。 經(jīng)過比較，對(duì)所選流量計(jì)進(jìn)行排位如下：1.第 6 組，2.第 7 組，3.第2 組，4.第 1 組。

  步驟 3  考察介質(zhì)特性 ，主要考察雷諾數(shù)的計(jì)算結(jié)果，確定可用的流量計(jì)類型為第 1、2、6、7 組。步驟 4  考察安裝和維護(hù)，因?yàn)楹Ｋ髁坑?jì)的安裝位置位于設(shè)備下方的管廊上，為方便流量計(jì)的日常維護(hù)，應(yīng)選擇傳感器與變送器能夠分體安裝的流量計(jì)。
  同時(shí)應(yīng)考察流量計(jì)要求的直管段長(zhǎng)度對(duì)安裝的限制。經(jīng)過考察，1、2、6、7 組均滿足安裝和維護(hù)的需要。

步驟 5 考察環(huán)境條件，候選儀表均可以滿足環(huán)境條件的要求。

步驟 6 考察經(jīng)濟(jì)條件，經(jīng)濟(jì)條件的主要影響因素為購置費(fèi)用、安裝費(fèi)用和校準(zhǔn)費(fèi)用。 經(jīng)過比較，對(duì)所選流量計(jì)進(jìn)行排位如下：1.第 7 組，2.第 2 組，3.第 6 組，4.第 1 組。

  由于插入式流量計(jì)（電磁）的測(cè)量精度受到儀表安裝的影響很大，在資金充足的前提下，為保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，不建議使用插入式流量計(jì)（電磁）。 超聲波流量計(jì)（多普勒法）在使用中受管道振動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)安裝等因素影響較大，在選型時(shí)應(yīng)予以綜合考慮。 綜合上述分析，***終得出流量計(jì)的排位如下：1.第 6 組（電磁），2.第 7 組（多普勒法），3.第 2 組（均速管），4.第 1 組（文丘里管）。

2.3、產(chǎn)品水的流量測(cè)量：

海水流量測(cè)量條件和要求如下：

介質(zhì)：水；管徑：600 mm；操作溫度：40 ℃；操作壓力：0.5 MPa（A）； 正常流量：1450 m3/h； 電導(dǎo)率：＜10 μs；精度要求：1.5%；直管段限制：＜10 D；成本限制：無。

  根據(jù)第 1 部分介紹的流量?jī)x表選型的步驟，分析如下：

  步驟 1 對(duì)照表 2 進(jìn)行流量計(jì)的初選，去掉不合適的類型，確定除了第 6、9 組以外，另外 8 組流量計(jì)均可以滿足。步驟 2 考察儀表性能，由于產(chǎn)品水流量測(cè)量涉及貿(mào)易交接，要求測(cè)量精度不低于 1.5%。 而且同海水流量測(cè)量一樣，從節(jié)約能源角度來考慮，選擇的流量計(jì)的壓力損失要盡量小。 經(jīng)過比較，對(duì)所選流量計(jì)進(jìn)行排位如下：1. 第 7 組，2. 第 5 組，3. 第 4組，4.第 1 組。

步驟 3 考察介質(zhì)特性，主要考察雷諾數(shù)的計(jì)算結(jié)果，候選儀表均可以滿足要求。

步驟 4 考察安裝和維護(hù)，因?yàn)楫a(chǎn)品水流量計(jì)的安裝位置位于設(shè)備下方的管廊上，為方便流量計(jì)的日常維護(hù)，應(yīng)選擇傳感器與變送器能夠分體安裝

的流量計(jì)；同時(shí)，應(yīng)考慮流量計(jì)要求的直管段長(zhǎng)度對(duì)安裝的限制。 經(jīng)過考察，候選儀表均滿足安裝和維護(hù)的需要。

步驟 5 考察環(huán)境條件，候選儀表均可以滿足環(huán)境條件的要求。

步驟 6 考察經(jīng)濟(jì)條件 ，經(jīng)濟(jì)條件的主要影響因素為購置費(fèi)用、安裝費(fèi)用和校準(zhǔn)費(fèi)用。 經(jīng)過比較，按照費(fèi)用由低到高的順序?qū)λx流量計(jì)進(jìn)行排位如下：1.第 7 組，2.第 1 組，3.第 5 組，4.第 4 組。
  綜合上述分析，***終得出流量計(jì)的排位為 1.第 7 組 （傳播速度差法 ），2.第 5 組 ，3.第 4 組 （渦輪 ），4.第 1 組（文丘里管、噴嘴）。

 

 

3、結(jié)語：

  在流量?jī)x表的選型過程中，排除法是必要而且有效的方法。 需要注意的是，流量測(cè)量技術(shù)在不斷發(fā)展，流量?jī)x表的性能在不斷提高，所以在選型時(shí)參考的表格需要不斷地更新。