摘要：介紹了常用高壓液體流量計(jì)的測(cè)量原理、主要特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍，討論了選擇高壓液體流量計(jì)的一般性準(zhǔn)則，同時(shí)以中小流量測(cè)量為例，分析了流量計(jì)選擇的方法。

 

一、常用高壓液體流量計(jì)的主要特點(diǎn)及應(yīng)用

在封閉管道液體流量測(cè)量過(guò)程中，根據(jù)測(cè)量體積流量的流量計(jì)的確定性可分為兩類(lèi)：容積式流量計(jì)和推理式流量計(jì)。

 

1.容積式流量計(jì)

容積式流量計(jì)（又稱(chēng)定排量流量計(jì)），是精度*高的一種總量計(jì)量?jī)x表。按其測(cè)量元件又可分為螺旋轉(zhuǎn)子（雙轉(zhuǎn)子）流量計(jì)、刮板流量計(jì)、橢圓齒輪流量計(jì)、圓盤(pán)流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)等，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量準(zhǔn)確度高；可用于高黏度液體的測(cè)量，適合于潔凈單相流體；直讀式儀表無(wú)需外部能源便可直接獲得累積總流量；安裝方便，對(duì)前后直管段無(wú)特殊要求。

（2）缺點(diǎn)：不適合于高、低溫場(chǎng)合；被測(cè)介質(zhì)種類(lèi)、口徑局限性較大；壓力損失較大；需定期校準(zhǔn)。

（3）應(yīng)用：容積式流量計(jì)憑借其高準(zhǔn)確度的計(jì)量特性，在能源、石油、醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，尤其在測(cè)量原油等液體介質(zhì)時(shí)，需要對(duì)儲(chǔ)運(yùn)、交接和分發(fā)等進(jìn)行計(jì)量，并作為財(cái)務(wù)核算的依據(jù)或者作為納稅的買(mǎi)賣(mài)雙方執(zhí)行合同的法定計(jì)量。

 

2.差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)是各類(lèi)流量?jī)x表中使用較多的一種，按檢測(cè)件（一次儀表）可分為孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)等，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用范圍廣，可測(cè)量全部單相流體，部分混相流體；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、維護(hù)方便、使用壽命長(zhǎng)；檢測(cè)件與變送器、顯示儀表由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

（2）缺點(diǎn)：測(cè)量精度一般；壓力損失大（孔板、噴嘴等）；安裝條件要求高，其前后必須有足夠長(zhǎng)的直管道。

（3）應(yīng)用：作為*早的測(cè)量方式，在封閉管道的流量測(cè)量中，差壓式流量計(jì)對(duì)各種條件下的對(duì)象都可應(yīng)用，該種流量計(jì)使用量約占全部流量計(jì)用量的1/4~1/3。

 

3.科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用起步較晚，但其可以直接測(cè)量管道內(nèi)流體的質(zhì)量流量，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度較高；測(cè)量流體范圍廣泛，包括含有微量氣體的液體；安裝對(duì)上下游直管段無(wú)要求。

（2）缺點(diǎn)：不能對(duì)低密度介質(zhì)和低壓氣體進(jìn)行測(cè)量，液體中含氣量超過(guò)某一限制會(huì)影響測(cè)量精度；對(duì)外界振動(dòng)干擾敏感，為防止管道振動(dòng)影響，多數(shù)對(duì)傳感器安裝固定要求較高；管道口徑受限，不能用于較大管徑；測(cè)量管道內(nèi)結(jié)垢或內(nèi)壁磨損都會(huì)影響測(cè)量精度；壓力損失較大。

（3）應(yīng)用。科里奧利質(zhì)量流量計(jì)特別適合于黏度較大的介質(zhì)，由于其精度和穩(wěn)定度較高，因此，發(fā)達(dá)**在化工、制藥、石油、能源、食品等工業(yè)領(lǐng)域已大量使用該種流量計(jì)，在運(yùn)輸部門(mén)常用于流體管道輸送的計(jì)量。

 

4.超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)大體可分為插入式、管段式、外夾式和便攜式等，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：非接觸式測(cè)量，適合于大口徑、大流量測(cè)量；無(wú)壓力損失，不干擾流體；適合于任何液體；安裝維護(hù)方便。

（2）缺點(diǎn)：被測(cè)液體中含有氣泡或有雜音時(shí)，會(huì)影響測(cè)量精度；可測(cè)流體的溫度范圍受超聲波換能器及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，高溫下被測(cè)流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全。

（3）應(yīng)用。超聲波流量計(jì)在石油、化工、冶金、電力等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，常被用在工廠排放液、臟流程液等流量測(cè)量，以及作業(yè)區(qū)的西氣東輸?shù)墓芫€上計(jì)量。

 

5.電磁流量計(jì)

20世紀(jì)70、80年代，電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使得該流量計(jì)的使用數(shù)量不斷上升，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相流體；無(wú)壓力損失；不受流體特性影響。

（2）缺點(diǎn)：不能測(cè)量電導(dǎo)率較低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等；不能用于較高溫度的液體測(cè)量；不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。

（3）應(yīng)用。電磁流量計(jì)中大口徑儀表常被用于給排水工程；中小口徑儀表常用于高要求或難測(cè)量場(chǎng)合，如化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，造紙工業(yè)測(cè)量紙漿液和黑液；小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域。

 

6.渦輪流量計(jì)

渦輪流量計(jì)的產(chǎn)品現(xiàn)已發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)的規(guī)模，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：精度高，測(cè)量液體時(shí)一般為±0.25%R~±0.5%R，甚至可達(dá)±0.15%R；重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05%R~0.2%R；無(wú)零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)。

（2）缺點(diǎn)：流體物性對(duì)流量特性有較大影響；不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性。

（3）應(yīng)用。渦輪流量計(jì)常被用于測(cè)量石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液和低溫流體等，在國(guó)外成品油、輕質(zhì)原油等的轉(zhuǎn)運(yùn)及集輸站，大型原油輸送管線的*末站都用其進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算。

 

7.渦街流量計(jì)

渦街流量計(jì)是流量計(jì)中*新的一種，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類(lèi)，其主要特點(diǎn)如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用范圍廣，可適用液體、氣體和蒸汽等流量測(cè)量；壓力損失較小；安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固。

（2）缺點(diǎn)：抗干擾能力差；安裝要求前后是直管段；在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

（3）應(yīng)用。渦街流量計(jì)的應(yīng)用范圍非常廣泛，常用于工廠供水系統(tǒng)中，在高黏度、低流速、小口徑情況下的應(yīng)用會(huì)受到限制。

 

二、流量計(jì)選擇的一般準(zhǔn)則

為了正確地選擇流量計(jì)，*先必須對(duì)每個(gè)類(lèi)型的流量計(jì)的測(cè)量原理、結(jié)構(gòu)、性能等有基本了解，然后再結(jié)合具體的測(cè)量條件，綜合考慮測(cè)量的準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性等因素后，確定流量計(jì)的型式與規(guī)格。

1.選擇流量計(jì)的一般準(zhǔn)則

（1）確定被測(cè)流體的特性。明確被測(cè)流體是何種介質(zhì)，即要了解被測(cè)流體是液體、氣體還是蒸汽；被測(cè)流體的性質(zhì)，如流速、密度、黏度、腐蝕性與壓縮率等；被測(cè)介質(zhì)正常工作時(shí)的溫度、壓力及其高低變化范圍；被測(cè)流體的流量范圍，包括*小流量、常用流量、*大流量；流體的流動(dòng)狀態(tài)是層流還是紊流；是否有脈動(dòng)；以及流體流動(dòng)時(shí)是否處于滿管狀態(tài)等，這些因素都會(huì)直接影響流量計(jì)的選型。

（2）確定流量測(cè)量的技術(shù)要求。明確流量?jī)x表的準(zhǔn)確度，即確定對(duì)被測(cè)流體的準(zhǔn)確度要求；流量測(cè)量的重復(fù)性，即在一定的條件下，多次反復(fù)測(cè)量同一量所測(cè)得的數(shù)值是否相同；流量測(cè)量結(jié)果的表示方式，是質(zhì)量流量還是體積流量，是瞬時(shí)流量還是累積流量；流量?jī)x表的信號(hào)輸出方式，是否需要帶有遠(yuǎn)程傳輸功能；流量測(cè)量結(jié)果的顯示方式，是機(jī)械表頭還是電子表頭等。若流量?jī)x表與被測(cè)流體的技術(shù)要求不匹配，也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的誤差。

（3）確定流量計(jì)的安裝條件。流量?jī)x表測(cè)量對(duì)象一般以管道液體為主，因此一般要將流量計(jì)安裝在管道上進(jìn)行測(cè)量，那么在選擇流量計(jì)以前，就必須要了解現(xiàn)場(chǎng)工況，確定是否需要防爆型的流量?jī)x表；儀表的安裝方式，是在管道外還是在封閉的管道內(nèi)，是否需要斷管；若斷管，工藝管道是否有振動(dòng)以及環(huán)境溫度和濕度條件等，盡量選擇永久壓力損失小、安裝維護(hù)方便的流量計(jì)。

（4）確定運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。流量計(jì)結(jié)構(gòu)的不同，其價(jià)格和壓力損失也不同，綜合考慮，價(jià)格屬于一次性投資，但若壓力損失選擇不當(dāng)，那么流量計(jì)長(zhǎng)期運(yùn)行中會(huì)使流體流動(dòng)動(dòng)能損失巨大，造成能源浪費(fèi)。

總之，選擇流量計(jì)時(shí)要綜合考慮以上因素，才能做到既滿足技術(shù)要求又經(jīng)濟(jì)合理。流量計(jì)選型的參考思路如圖1所示。

圖1 流量計(jì)選型的參考思路

 

2.流量計(jì)選擇舉例

根據(jù)選擇流量計(jì)的一般準(zhǔn)則，以封閉管道液體為例，簡(jiǎn)單說(shuō)明選擇中小流量測(cè)量?jī)x表的步驟，見(jiàn)圖2。

圖2 封閉管道液體中小流量測(cè)量選型流程示意圖

 

三、結(jié)語(yǔ)

由于流量測(cè)量的復(fù)雜性，至今也沒(méi)有哪一種流量計(jì)可適用于所有場(chǎng)合，每種流量計(jì)都有其適用范圍，但同時(shí)都有一定的局限性。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合考慮各方面因素，從而選擇出*適合、*理想、性價(jià)比*高的流量計(jì)。