如何進(jìn)行流量?jī)x表校驗(yàn)

1.概述 流量測(cè)量?jī)x表種類有很多，其測(cè)量原理，儀表結(jié)構(gòu)，使用條件和安裝方式等各不相同，為了使各制造廠家生產(chǎn)的各類儀表的流量量值統(tǒng)一，并達(dá)到一定的測(cè)量精確度，必須要對(duì)新制造或使用中的流量?jī)x表進(jìn)行標(biāo)定或校驗(yàn)。能實(shí)現(xiàn)對(duì)流量?jī)x表標(biāo)定或校驗(yàn)和設(shè)備是各種流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。 2.流量?jī)x表的校驗(yàn)方法 為了獲得流量?jī)x表的流量量值及其測(cè)量精確度，必須對(duì)每臺(tái)流量?jī)x表作流量校驗(yàn)或標(biāo)定。流量?jī)x表的校驗(yàn)一般有直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩種方式。 直接測(cè)量法也稱為實(shí)流校驗(yàn)法，是以實(shí)際流體流過被校驗(yàn)儀表，再用別的標(biāo)準(zhǔn)裝置（標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)或流量標(biāo)準(zhǔn)裝置）測(cè)出流過被校儀表的實(shí)際流量，與被校儀表的流量值作比較，或?qū)⒋龢?biāo)定的儀表進(jìn)行分度。這種校驗(yàn)方法也有人稱為濕法標(biāo)定。實(shí)流校驗(yàn)法獲得的流量值既可靠又準(zhǔn)確，是目前許多流量?jī)x表（如電磁流量計(jì)，容積式流量計(jì)，渦輪流量計(jì)，渦街流量計(jì)，浮子流量計(jì)及科里奧利質(zhì)量流量計(jì)等）校驗(yàn)時(shí)所采用的方法，也是目前建立標(biāo)準(zhǔn)流量的方法。 間接測(cè)量法是以測(cè)量流量?jī)x表傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸或其它與計(jì)算流量有關(guān)的量，并按規(guī)定方法使用，間接的校驗(yàn)其流量值，獲得相應(yīng)的精確度。這種方法相對(duì)于濕法標(biāo)定也被稱為干法標(biāo)定。間接法校驗(yàn)獲得的流量值沒有直接法準(zhǔn)確，但它避免了必須要使用流量標(biāo)準(zhǔn)裝置特別對(duì)大型流量裝置帶來的困難，所以，已經(jīng)有一些流量?jī)x表采用了間接校驗(yàn)法。如差壓式流量計(jì)中已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了孔板，噴嘴，文丘里管等都積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，所以通過標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量值就可以采用檢驗(yàn)節(jié)流件的幾何尺寸與校驗(yàn)配套的差壓計(jì)（差壓變送器）來間接地進(jìn)行。靶式流量計(jì)的間接校驗(yàn)法是在測(cè)量靶與管道尺寸的基礎(chǔ)上用掛重法計(jì)算流量值來實(shí)現(xiàn)的。國(guó)外有些制造廠已對(duì)浮子流量計(jì)進(jìn)行間接校驗(yàn)法，即僅檢驗(yàn)浮子和錐管的幾何尺寸以及浮子重要來確定流量，其精確度比實(shí)流校驗(yàn)的儀表稍低一些。彎管流量計(jì)雖然還未標(biāo)準(zhǔn)化，但由于對(duì)其測(cè)量精確度的要求較低，一般也可采用間接校驗(yàn)法，超身換能器，夾裝在管道外的超身流量計(jì)參數(shù)設(shè)定實(shí)際上也是干法標(biāo)定。有些流量?jī)x表雖然間接校驗(yàn)法始終是*重要的流量校驗(yàn)方法，即使是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，有時(shí)使用條件超越了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，或?yàn)榱双@得更高的測(cè)量精確度，仍需采用實(shí)流校驗(yàn)法進(jìn)行校驗(yàn)。 流量?jī)x表的校驗(yàn)有多種方法，但實(shí)流校驗(yàn)法始終是*基本也是*重要的校驗(yàn)方法，某些儀表之所以可用間接校驗(yàn)法校驗(yàn)，也是在用實(shí)流校驗(yàn)積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上才得以實(shí)現(xiàn)的。所以，本章主要對(duì)實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)流校驗(yàn)方法，類型和各種類型的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置及流量量值傳遞系統(tǒng)作簡(jiǎn)要的介紹。 引言

流量計(jì)是儀表行業(yè)使用比制造難度更大的一類儀表，測(cè)量?jī)x表本身受到管道、口徑大小、形狀（圓形、矩形）、邊界條件、介質(zhì)的物性（溫度、壓力、密度、粘度、臟污性、腐蝕性等）、流體的流動(dòng)狀態(tài)（紊流狀態(tài)、速度分布等）以及安裝條件與水平等因素的影響，流體粘性摩擦作用還會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的旋渦和二次流等復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象。面對(duì)國(guó)內(nèi)外十幾類、上百個(gè)品種的流量?jī)x表（先后發(fā)展起來的容積式、差壓式、渦輪式、面積式、電磁式、超聲波式和熱式流量計(jì)等類型），如何根據(jù)流量、流態(tài)、安裝要求與環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)性等因素合理選型，是用好流量?jī)x表的前提和基礎(chǔ)。除了儀表自身質(zhì)量要得到保證，工藝數(shù)據(jù)的提供和儀表的安裝、使用、維護(hù)是否合理也相當(dāng)重要。

1 焦化企業(yè)流量計(jì)的選型

中化鎮(zhèn)江焦化有限公司（以下簡(jiǎn)稱“鎮(zhèn)江焦化”）流量計(jì)主要用于煤氣流量、空氣流量、蒸汽流量、循環(huán)水、低溫水、循環(huán)氨水、噴灑氨水流量、污水流量、稀釋廢水流量、苯流量、貧富油流量等的測(cè)量，在原來城區(qū)老廠系統(tǒng)中，空氣、煤氣、蒸汽、水（包括氨水、生化稀釋廢水）以孔板為主，空氣、煤氣流量出現(xiàn)的主要問題是取壓管易結(jié)水，需定期排污，煤氣孔板取壓管易被萘及焦油堵塞，需定期拆開清洗；氨水、廢水內(nèi)常帶入焦油，沾污孔板，堵塞引壓管而影響流量測(cè)量，以及因天氣寒冷造成引壓管凍結(jié)而不能正常工作等。而鎮(zhèn)江焦化高資新廠新建的70萬t碳材項(xiàng)目，生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)控制要求都有了較大水平的提高，因此要盡可能在新項(xiàng)目中解決流量計(jì)應(yīng)用中存在的問題，提高流量計(jì)的運(yùn)行能力和測(cè)量精度水平，大幅度降低儀表的維護(hù)量，減少對(duì)生產(chǎn)的影響。

1.1 節(jié)流式流量計(jì)選型

節(jié)流式流量計(jì)是早期大量使用的一種測(cè)量流量的計(jì)量裝置，有孔板、噴嘴、均速管等，測(cè)量對(duì)象可以是液體、氣體或蒸汽?，F(xiàn)在常見的為圓孔板型和錐形入口板型，其工作原理是在流體管道中加入一節(jié)流件，通過導(dǎo)壓管引入壓差變送器測(cè)出節(jié)流件上、下游的壓差，根據(jù)所測(cè)的壓差經(jīng)過計(jì)算即得出流量的瞬時(shí)值。節(jié)流式流量計(jì)以孔板為主，孔板測(cè)流量加工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但壓力損失大、維護(hù)量大。由于導(dǎo)壓管內(nèi)水的不流動(dòng)性，在較寒冷地區(qū)，冬天室外安裝的孔板取壓管容易凍裂（凍?。共顗?span href=http://17.newmaker.com/ target=_blank>儀器無法正常工作。測(cè)量較臟的污水時(shí)，孔板需經(jīng)常清洗，否則會(huì)造成測(cè)量精度降低、取壓管被污物堵死，儀表無法使用的情況發(fā)生。

根據(jù)鎮(zhèn)江焦化工藝要求以及孔板流量計(jì)經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)，主要將孔板流量計(jì)運(yùn)用于煤氣流量、貧油流量、富油流量。并采取相應(yīng)的措施保證孔板流量計(jì)的工作狀態(tài)：（1）定期清洗維護(hù)孔板；（2）針對(duì)水平安裝的孔板，采用園缺孔板的方式來延長(zhǎng)維護(hù)周期；（3）針對(duì)孔板取壓裝置引壓管易堵塞的情況，通過改變?nèi)悍绞剑ㄈ鐝骄嗳悍ǎ﹣頊p少孔板污物的影響；（4）在精度和穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合，采用V形錐孔板。

1.2 電磁流量計(jì)選型

電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即被測(cè)介質(zhì)垂直于磁力線方向流動(dòng)，因而在與介質(zhì)流動(dòng)和磁力線都垂直的方向上產(chǎn)生一感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EX，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EX與被測(cè)介質(zhì)流量（流速）成正比，電磁流量計(jì)不受溫度、壓力、粘度、重度等外界因素的影響，測(cè)量管內(nèi)部無收縮或凸出部分的壓力損失。另外，流量元件檢測(cè)出的最初信號(hào)是一個(gè)與流體平均流速成精確線性變化的電壓，它與流體的其他性質(zhì)無關(guān)，具有很大的優(yōu)越性。

根據(jù)污水具有流量變化大、含雜質(zhì)、腐蝕性小、有一定的導(dǎo)電能力等特性，利用電磁流量計(jì)測(cè)量污水的流量是一個(gè)很好的選擇。它結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，安裝、操作、維護(hù)方便。如測(cè)量系統(tǒng)采用智能化設(shè)計(jì)，整體密封加強(qiáng)，能在較惡劣的環(huán)境下正常工作。以前鎮(zhèn)江焦化的循環(huán)水、低溫水、循環(huán)氨水、噴灑氨水流量、稀釋廢水流量等均采用孔板流量計(jì)測(cè)量，但受生產(chǎn)焦種和生產(chǎn)工藝的影響，取壓管需經(jīng)常清洗疏通，若遇到寒冷天氣還會(huì)凍結(jié)，甚至凍裂。因此，在鎮(zhèn)江焦化高資新廠建設(shè)中，對(duì)于循環(huán)水、低溫水、循環(huán)氨水、噴灑氨水流量、污水流量、稀釋廢水流量鄧的測(cè)量電磁流量計(jì)，而在選型中應(yīng)根據(jù)流體介質(zhì)特點(diǎn)來選擇電極材質(zhì)和襯里材料。對(duì)污水可選用氯丁橡膠襯里，含鉬不銹鋼（OCr18Ni12Mo2Ti）電極的電磁流量計(jì)，對(duì)富氨水、脫硫液、預(yù)冷循環(huán)液來說可采用聚四氟乙烯襯里，即可滿足流量測(cè)量的要求。當(dāng)然，在選擇電極材質(zhì)和襯里材料時(shí)仍需考慮工藝狀況，液體溫度。否則襯里材料會(huì)過早老化，影響流量計(jì)的正常使用。

1.3 渦街流量計(jì)選型

渦街流量計(jì)作為一種新型流量計(jì)，20世紀(jì)80年代中期以來發(fā)展較快，它在流量測(cè)量方面有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代流量測(cè)量中應(yīng)用越來越廣，目前中國(guó)已有性能優(yōu)良并有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品系列。渦街流量計(jì)是基于流體振動(dòng)發(fā)展起來的，根據(jù)旋渦的不同，檢測(cè)方式從熱絲式、熱敏式逐漸發(fā)展了應(yīng)力式、磁敏式及差動(dòng)開關(guān)電容式、超聲波式等。渦街流量計(jì)幾乎可用于一切可形成旋渦列的場(chǎng)合，不僅可用于封閉的管道，還可用于開放的溝槽。與渦輪流量計(jì)相比，渦街流量計(jì)沒有可動(dòng)的機(jī)械部件，維護(hù)工作量小，儀表常數(shù)穩(wěn)定；與孔板式流量計(jì)相比，渦街流量計(jì)測(cè)量范圍大，壓力損失小，準(zhǔn)確度高，安裝與維護(hù)用現(xiàn)場(chǎng)被忽略而影響流量計(jì)性能的正確發(fā)揮。

渦街流量計(jì)的原理是在流量計(jì)管道中設(shè)置一滯流件，當(dāng)流體流經(jīng)滯流件時(shí)，由于滯流件表面的滯流作用等原因，在其下游會(huì)產(chǎn)生兩列不對(duì)稱的旋渦，這些旋渦在滯流件的側(cè)后方分開，形成所謂的卡門（Karman）旋渦列，兩列旋渦的旋轉(zhuǎn)方向是相反的，卡門從理論上證明了當(dāng)h/L=0.281（h為兩旋渦列之間的寬度，L為兩個(gè)相鄰旋渦間的距離）時(shí)，旋渦列是穩(wěn)定的雷諾數(shù)Re是表征粘性流體流動(dòng)特性的一個(gè)無量綱數(shù)，其物理意義是流體流動(dòng)的慣性力與粘滯力的比值。因此，流體的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)渦街流量計(jì)的使用也有一定的影響。如果環(huán)境參數(shù)對(duì)流體流動(dòng)狀態(tài)有影響也會(huì)影響到渦街流量計(jì)的使用性能。

經(jīng)過實(shí)踐，渦街流量計(jì)使用的影響因素有以下幾個(gè)方面：

（1）渦街流量計(jì)的測(cè)量范圍較大，一般為10∶1，但測(cè)量下限受許多因素限制，Re>10000是渦街流量計(jì)工作的最基本條件。此外，它還受旋渦能量的限制，介質(zhì)流速較低，則旋渦的強(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)速度也低，難以引起傳感元件產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)，旋渦頻率f也小，還會(huì)使信號(hào)處理發(fā)生困難。測(cè)量上限則受傳感器的頻率響應(yīng)（如磁敏式一般不超過400Hz）和電路的頻率限制，因此設(shè)計(jì)時(shí)一定要對(duì)流速范圍進(jìn)行計(jì)算、核算，根據(jù)流體的流速進(jìn)行選擇。使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件復(fù)雜，選型時(shí)除注意環(huán)境溫度、濕度、氣氛等條件外，還要考慮電磁干擾。在強(qiáng)干擾如高壓輸電電站、大型整流所等場(chǎng)合，磁敏式、壓電應(yīng)力式等儀表不能正常工作或不能準(zhǔn)確測(cè)量。

（2）振動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)使用性能有很大的影響。因此在使用時(shí)注意避免機(jī)械振動(dòng)，尤其是管道的橫向振動(dòng)（垂直于管道軸線又垂直旋渦發(fā)生體軸線的振動(dòng)），這種影響在流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是無法抑制和消除的。由于渦街信號(hào)對(duì)流場(chǎng)影響同樣敏感，故直管段長(zhǎng)度不能保證穩(wěn)定渦街所必要的流動(dòng)條件時(shí)是不宜選用的。即使是抗振性較強(qiáng)的電容式、超聲波式，保證流體為充分發(fā)展的單向流，也是不可忽略的。

（3）介質(zhì)溫度對(duì)渦街流量計(jì)的使用性能也有很大的影響。如壓力應(yīng)力式渦街流量計(jì)不能長(zhǎng)期使用在300°C狀態(tài)下，因其絕緣阻抗會(huì)由常溫下的10～100MΩ急降至1～10kΩ，輸出信號(hào)也變小，導(dǎo)致測(cè)量特性惡化，對(duì)此宜選用磁敏式或電容式結(jié)構(gòu)。在測(cè)量系統(tǒng)中，傳感器與轉(zhuǎn)換器宜采用分離安裝方式，以免長(zhǎng)期高溫影響儀表可靠性和使用壽命。

鎮(zhèn)江焦化高資新廠新項(xiàng)目中渦街流量計(jì)選型主量測(cè)量和脫鹽水流量的測(cè)量。在選型中應(yīng)充分考慮儀表安裝的位置，前后直管段長(zhǎng)度，周圍的電器設(shè)備分布情況，對(duì)有可能產(chǎn)生管道振動(dòng)的場(chǎng)合應(yīng)增加安裝支架，以加強(qiáng)儀表所安裝的管道的固定，最大限度地減少振動(dòng)。另外，對(duì)氣體、蒸汽流量計(jì)的選型應(yīng)充分考慮到壓力變化對(duì)流量精度的影響，尤其是蒸汽流量測(cè)量值為體積流量，而工藝要求的流量值為質(zhì)量流量，溫度、壓力變化對(duì)蒸汽密度影響較大，需對(duì)流量值進(jìn)行壓力補(bǔ)償，來消除壓力變化引起密度的變化帶來流量顯示值的誤差。新項(xiàng)目中所有流量信號(hào)都送入DCS系統(tǒng)，公司可以利用DCS系統(tǒng)的靈活性，在工程組態(tài)軟件中將壓力和密度的對(duì)應(yīng)關(guān)系與流量顯示值結(jié)合起來，這樣可以很方便地解決蒸汽流量的溫度、壓力補(bǔ)償問題。

2 結(jié)束語

綜上所述，電磁流量計(jì)性能較好，但要求流體必須有一定的導(dǎo)電性；節(jié)流流量計(jì)應(yīng)用范圍廣、價(jià)格便宜，但對(duì)流量計(jì)的維護(hù)工作量較大；而渦街流量計(jì)比較新型，但對(duì)儀表安裝使用環(huán)境要求相對(duì)較高，企業(yè)應(yīng)根據(jù)流量計(jì)各自的性能，并結(jié)合焦化生產(chǎn)工藝選擇流量計(jì)，使得企業(yè)各工藝流程的介質(zhì)流量的測(cè)量和控制達(dá)到精確度和可靠性要求。

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