关于流量测量方法及选择考虑因素研究

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摘 要 据有关资料显示，超过一半的流量仪表所采用的测量方法，是不合适的或者使用错误。其中有一部分仪器虽然采用了合适的测量方法，却使用了错误地布置和安装，可见正确选择和使用流量仪表并不是一件容易的事情。本文探讨了测量方法和仪表在选择时，应考虑的五大因素――仪器仪表性能、仪表流体特性、仪表安装条件、仪表环境条件和经济因素等。

关键词 流量；测量；流量仪；选择因素

中图分类号 TB 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0172-02

相同条件下所选择使用的仪器仪表可能有多种方案，如果在选择的时候，只是根据以往经验或凭借对单一因素的判断作出决定，就很容易失去选择最佳方案的机会。要恰当地和有效地选择流量测量方法和仪表，必须熟悉流量测量仪表和生产过程中流体特性等两个方面的技术。另外，还要考虑经济方面的因素，可归纳为五因素，即仪器仪表性能、仪表流体特性、仪表安装条件、仪表环境条件和经济因素等。

1 流量测量仪表选择的步序

要确定管道中的流体是否在输送流动，或者判断流体的流量数据等，使用流动窥视窗或流动指示仪就能轻易获取信息，而且不用花费很高的成本。此类仪器结构都比较简单，往往在其中有一个小活动物体（比如板、球、翼轮等）可以显示是否在流动。有些还能够显示流动快慢的程度，不过精确度偏低，误差一般出现在20%~30%之间。如果对测量结果要求比较高，要求误差控制在2%~10%之间，则需要选择使用流量仪表。

按照开始选择确定的方案，收集待测量物品的样本、技术数据和说明手册等，充分了解所采用的仪器仪表使用性能；再对仪表性能使用要求和仪表使用规范、测量流体特性、仪器安装场所、测量环境条件和经济条件等五个方面因素进行判断。考虑顺序一般从“仪表性能使用要求和仪表使用规范”开始，再如图1考虑其他因素。如果判断“经济因素”是主要的考虑因素时，则考虑“性能要求和仪表规范”等因素时，还要回复到考虑迁移因素，各因素需交替考虑，如图2所示。

图1 分析五方面因素程序

2 测量方法考虑因素分析

2.1 关于性能要求和仪表规范使用方面的考虑

测量方法确定后，在性能要求方面选择仪表考虑的内容有：瞬时流量、总量、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。不同测量对象有不同的测量目的，在仪表性能方面各有自己的侧重点。例如商贸核算业务和储运业务对精确度方面要求较高；连续测量过程控制，通常只对可靠性、重复性、范围度有要求，而对测量精确度的要求放在次要的地位；批量配比生产方面，则希望仪器仪表有好的精确度。

1）精确度方面。流量仪表说明所定的精确度等级，在某一较宽流量范围内合适，如果限制条件在某一特定流量或限制很小的流量范围，假如用涡轮流量计进行桶装分发，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，这时使用的测量精确度可能比规定值高。

图2 五方面因素相互关系

2）响应时间方面。在脉动流动场所使用方面，要注意仪表对流动阶跃变化的响应。某些使用场所要求仪表输出跟随流动变化，而另一些为获得平均水平，则只要求有较慢响应的输出。瞬态响应通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，配用显示仪表延长了响应时间。

2.2 关于流体特性方面

各类流量仪表总会受到流体特性中的某一种或几种因素的影响，所以流体的性能在很大程度上限制着待选仪表的型式。所选择测量方法和仪表不仅要适应被测流体的性能，还要考虑在测量过程中流体性能某一参量变化的影响。

1）流体温度和压力方面。必须认真界定流体的工作压力和工作温度，特别在测量气体时，温度压力变化造成过大的密度变化，可能会改变测量方法。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，必要进行温度和压力修正，而且要确切知道压力、温度的最大值和最小值。

2）粘度和性方面。对不同类型流量仪表范围度的影响，粘度各有不同影响。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。通常认为高粘度液体有好的性。性对有活动测量元件的仪表非常重要，溶剂性差会缩短仪表轴承寿命。

2.3 关于安装方面

采用不同原理的测量方法，对安装要求差别很大。差压式仪表和涡轮式仪表需要长的上游直管段，以保证仪表进口端前流动。而容积式仪表和浮子式仪表，则无此要求或要求很低。有些仪表使用说明书没有做详细说明，特别是仪表应考虑安装的位置、流动的方向、维护空间、安装方向等。

安装方面需要考虑仪表的安装的方向、流动的方向、上下游管道状况、阀门的位置、防护性配件、脉动流影响、振动、电气的干扰等。

1）管道布置方面。管道布置方向会影响仪表的选择。有些仪表垂直安装和安水平装在性能测量上完全不同。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。安装方向还取决于流体的特性，如水平管道可能淀沉固体颗粒，因此测量浆液的仪表最好安装于垂直管道。

2）流动方向方面。有些流量仪表只可以在某一流动方向工作，错误安装成反向安装会损坏仪表。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。

2.4 环境条件因素

1）环境温度方面。仪表的电子部件和仪表流量检测部分，会受环境温度变化影响。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。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。

2）环境湿度方面。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。应预测可能的变化范围，核实是否会导致所选择的仪表运行中产生问题。

3）安全性方面。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。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。

2.5 经济方面的因素

只考虑仪表的购买成本是不够的，还应调查其他费用。附件购置费、安装费、维护和流量检定费、运行费和备用件费用都是要考虑的

范围。

1）运行费用方面。流量仪表运行费用主要是工作时能量消耗，包括电动仪表内部的电力消耗和气动仪表的气源耗能，以及测量过程中推动流体通过仪表所消耗的能量。泵送费用是一个隐蔽性费用，往往被忽视。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，超过500 mm的仪表选用低压损或无压损仪表。

2）维护费用方面。维护费用是仪表安装投入使用后，保持测量系统正常工作所需要的费用，含备用件费和维护劳务。没有运动部件的仪表需要检视，有运动零部件的仪表则需要较多维护工作。

3 结论

综上所述，流量仪表发展到今天其种类数量已经丰富至极，但没有一种适用于任何场合。每种流量仪表都有各自的适用范围，都有局限性。在选择仪表时，一定要熟悉仪表和被测对象两方面，并兼顾其他因素，这样测量结果才会准确。

参考文献

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