【自控學(xué)堂】流量儀表系列：流量儀表的選型（一）

昵稱33542116 2019-09-02

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流量儀表種類很多，各類流量儀表都有各自的特點，選型的目的就是在眾多品種中揚長避短，選擇最適合的流量儀表。要在這眾多的流量儀表中選擇出最適合的來滿足使用要求，這就需要自控設(shè)計人員不僅要熟悉各種儀表性能而且要了解被測介質(zhì)特性和使用要求，以及相關(guān)知識和經(jīng)驗的積累。

下面我們來談?wù)劻髁績x表選型相關(guān)內(nèi)容：

一、流量儀表選型步驟及考慮的主要因素

1.1 首先接受工藝專業(yè)提出的自控設(shè)計條件，了解被測介質(zhì)特性，如被測介質(zhì)的物理狀態(tài)，是液體還是氣體，還是氣液混合？是否含有顆粒、纖維等；了解工藝過程參數(shù)，如流量的最大、正常和最小值，流體的壓力、溫度、密度、粘度、導(dǎo)電率、酸堿度等與儀表選型有關(guān)參數(shù)；

1.2 了解安裝流量計工藝管道狀況，如管道的公稱直徑和公稱壓力、管道的材質(zhì)、以及是否有夾套管、流量計前后的直管段和流量計的安裝空間及安裝環(huán)境等；

1.3 了解工藝對自控的要求，作為自控設(shè)計人員要知道被測流量用于什么目的？如被測流量是否是用于控制及安全聯(lián)鎖等重要檢測點，還是工藝僅需了解管道中流量大致情況的非重要檢測點，是否需要流量累積等，這對儀表的準確度、重復(fù)性等性能參數(shù)的選擇也是考慮因素之一；

1.4 初步確定流量儀表類型，依據(jù)流體特性、使用要求、以及以往的使用經(jīng)驗初步確定流量儀表的類型；

1.5 流量儀表的計算，有些流量儀表需要通過計算，才能確定其規(guī)格，如差壓式流量計；

1.6 熟悉儀表產(chǎn)品的性能，作為專業(yè)自控設(shè)計人員應(yīng)該了解哪些儀表生產(chǎn)廠生產(chǎn)什么儀表？在做設(shè)計前應(yīng)該準備好儀表生產(chǎn)家樣本；

1.7 綜合以上情況開展流量儀表性能指標的選擇。選擇儀表主要考慮流體特性、安裝條件、儀表性能、環(huán)境條件和經(jīng)濟性等因素。

二、流體特性

流體特性影響著儀表選型，如流體的壓力、溫度、密度、粘度、腐蝕性、導(dǎo)電率、氣體的壓縮系數(shù)等參數(shù)都影響儀表選型，如何選擇出一款適合的產(chǎn)品，對于剛?cè)胄械男率?，不熟悉儀表與流體特性關(guān)系，那么我們可以用排除法來選擇，如被測介質(zhì)為氣體，那么容積式流量計、電磁流量計等就被排除；如果被測介質(zhì)是非導(dǎo)電性的，電磁流量計也應(yīng)被排除；如果被測介質(zhì)含有顆粒纖維，容積式流量計容易損壞，孔板流量計、浮子式流量計等易堵塞，均不宜使用，而電磁流量計就非常適合；如果被測介質(zhì)是小流量氣體，用浮子式流量計最為合適；如果被測介質(zhì)流量為脈動式的，選用電磁流量計和超聲波流量計最為合適。無論流體的特性如何，在上百中流量儀表中總有一款是適合的。儀表類型選擇一般有以下的原則：

(1) 對于一般液體、蒸汽的流量測量

可選用差壓式、可變面積式、速度式、超聲波式、科里奧利力式質(zhì)量流量計、熱式質(zhì)量流量計等。

(2) 對于腐蝕、導(dǎo)電或帶固體微粒的流量測量

一般可采用電磁流量計、非標準節(jié)流裝置（如圓缺孔板）等。

(3) 對于高粘度流體的流量測量

對于高粘度流體，可采用容積式流量計（如橢圓齒輪流量計、腰輪流量計）、楔形流量計等。

(4) 對于大管徑流量測量

當(dāng)管徑大時，壓損對能耗有顯著影響，可根據(jù)情況選用均速管流量計、文丘里管、超聲波流量計、電磁流量計、速度式流量計（如渦輪、渦街）。

三、性能指標

對于不同的流量測量目的，儀表性能的選擇也有所不同，如用于過程控制連續(xù)流量監(jiān)測，那么儀表的可靠性及重復(fù)性要求高一些，若是用于能源管理和貿(mào)易結(jié)算，那么儀表的準確性要求高一些。下面談?wù)剝x表性能指標的選擇原則。

3.1 儀表量程范圍

每臺儀表都有它的量程范圍，在量程范圍內(nèi)才可保證測量的準確性、穩(wěn)定性等，選擇儀表量程范圍其實就是確定流量計的口徑規(guī)格。那么在實際使用中儀表量程校驗范圍（對應(yīng)的信號輸出，如4~20mA）就應(yīng)在儀表量程范圍內(nèi)。在設(shè)計選型時儀表量程校驗范圍的上限一般應(yīng)是工藝要求最大流量的1.1~1.2倍并加以圓整，工藝要求的正常流量一般處于儀表量程校驗范圍的50%~70%。

如某廠家生產(chǎn)的一臺口徑為DN50的質(zhì)量流量計，其量程范圍為0-100~1200kg/min，那么其儀表量程校驗范圍應(yīng)在0~100kg/min與0~1200kg/min之間，即最小的儀表量程校驗范圍0~100kg/min，若小于0~100 kg/min儀表的零點漂移、準確度得不到保證；最大的儀表量程校驗范圍0~1200kg/min，若大于0~1200kg/min儀表的準確度、穩(wěn)定性也得不到保證。

例如，工藝流量參數(shù)：正常為560kg/min，最大為680kg/min，我們確定儀表量程校驗范圍0~800kg/min，按前述的原則，選該廠家DN50的質(zhì)量流量計是比較合適的。

3.2 準確度（精度）

儀表的準確度有高中低檔，至于我們該選哪檔，應(yīng)該根據(jù)工藝用于這個流量測點的目的，如果僅僅是工藝要了解管道流量的基本狀況，那么我們選擇儀表的準確度在中低檔就可以。如果該流量用于連續(xù)控制，尤其是物料配比、貿(mào)易結(jié)算等重要場合，我們選擇儀表的準確度就應(yīng)該高些。

我們在熟悉儀表產(chǎn)品說明書時，要了解儀表的準確度是否在儀表的整個流量測量范圍內(nèi)保持一致，尤其要關(guān)注在量程范圍的小流量段和大流量段的準確度（見前面例子）。

其實從流量儀表的結(jié)構(gòu)形式及制造質(zhì)量就決定準確度，準確度高的流量儀表一般公認的有容積式流量計、渦輪式流量計、電磁式流量計及科氏力流量計；對于準確度中低檔的流量儀表很多，如差壓式流量計、浮子式流量計、旋渦式、超聲式流量計等，設(shè)計時要根據(jù)具體工況選擇適合的儀表準確度。

3.3 重復(fù)性

對于一臺流量儀表重復(fù)性是由儀表本身的原理及制造質(zhì)量決定的，與所用儀表校驗基準高低無關(guān)。自控設(shè)計時要根據(jù)具體工況選擇重復(fù)性好的儀表，尤其是對于連續(xù)監(jiān)測控制的對象來說重復(fù)性與精確度一樣重要。

3.4 壓力損失

流量計的壓力損失是指流體經(jīng)過流量計時最大流量所損耗的能量，也稱為壓力降。在工藝設(shè)計管路時，已經(jīng)考慮了安裝在工藝管路上的流量計允許壓力損失是多少，我們自控設(shè)計人員在流量計選型時要兼顧測量范圍、準確度、重復(fù)性等參數(shù)的同時要注意流量計的壓力損失盡可能選小一點以降低能耗，不應(yīng)大于工藝的允許壓力損失。

四、安裝條件

在儀表選型時還應(yīng)考慮安裝條件的因素，如儀表安裝方向、流體的流動方向、儀表上下游管道狀況、閥門位置、有無振動、有無電磁干擾及安裝維護空間等。比如浮子式流量計流體的方向必須垂直自下而上，水平管就不能用浮子式流量計，而渦輪流量計只能用在水平管道上，垂直管道上就不能用；比如差壓式流量計、渦輪式流量計、旋渦式等流量計前后直管段有要求，而浮子式流量計、容積式流量計就基本沒有前后直管段要求。由于各類流量儀表對安裝要求差異較大，我們在設(shè)計選型時要了解儀表安裝的要求，并應(yīng)知道我們流量計在工藝管道上的安裝狀況。

五、環(huán)境條件

流量計一般由檢測元件、轉(zhuǎn)換器和顯示儀表組成，轉(zhuǎn)換和顯示通過電子元件實現(xiàn)，電子元件對工作環(huán)境有一定的要求，如環(huán)境的溫度、濕度、大氣壓、電氣干擾及是否在爆炸危險場所等，這些都影響著儀表選型，是我們在儀表選型時必須要考慮的因素。

六、經(jīng)濟性

在自控設(shè)計中，對同一流量條件下會有不同種類的儀表可選用，因不同的儀表價格差距很大，自控設(shè)計人員應(yīng)認真核算比較。儀表選型除了儀表本身的費用外還需要考慮安裝費用、流量校驗費用、運行費用、維護費用及備品備件費用。

七、幾點設(shè)計體會

在同一工程項目中，應(yīng)盡最大可能減少儀表選型品種規(guī)格，以便于生產(chǎn)運行維護和管理。
在一個工程項目中有多人參與設(shè)計時，為使儀表選型相對一致，在項目初期，應(yīng)編制項目設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定，確定儀表選型原則。參與的設(shè)計人員應(yīng)了解設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定中的內(nèi)容，并遵照執(zhí)行。
一般情況下，串接安裝在管道中的流量計口徑的選擇結(jié)果，比管道直徑小一檔或兩檔，個別情況與管道同徑，如果比管道直徑大或者比管道直徑小三檔、四檔，則大多情況是工藝流量參數(shù)有問題，需要找有關(guān)專業(yè)再協(xié)商確定。電磁流量計一般與管道同徑。
在選擇儀表供貨廠家時，除了考慮儀表質(zhì)量和價格因素外，還應(yīng)考慮售后服務(wù)質(zhì)量和態(tài)度，選擇在業(yè)界信譽好、認知度高供貨廠家。

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