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    化工装置常用流量计原理及选型
    发布时间2019-03-25

    摘要面对各种的流量计如何根据流量流态安装要求与环境条件经济性等因素合理选型是应用好流量仪表的前提和基础在化工装置中要正确和有效地选择使用流量测量方法和仪表必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性这两方面的技术同时还应考虑经济因素本文介绍了化工装置中电磁流量计涡轮流量计差压式流量计的工作原理安装方法选型及使用与维护维修方法分析了流量计的选型和安装要考虑的因素指出了今后流量计的发展和应用方向
    0引言
    流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一它?#36824;?#27867;应用于冶金电力化工石油交通环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域在过程自动化仪表与装置中流量仪表有两大功用:作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表
    流量的正确计量是生产和能源考核的前提条件在提高生产效率保障生产安全和杜绝能源浪费等方面有重要作用面对各种的流量仪表如何根据流量流态安装要求与环境条件经济性等因素合理选型是应用好流量仪表的前提和基础
    1流量计的选型
    是指按照生产要求从仪表产品供应的?#23548;是?#20917;出发综?#31995;?#32771;虑测量的安全准确和经济性并根据被测流体的性质及流动情况确定流量取样装置的方式和测量仪表的型式与规格
    在保证仪表安全运行的基础上力求提高仪表的准确性和节能性为此不仅要选用满足准确度要求的显示仪表而且要根据被测介质的特点选择合理的测量方式安装在生产管道上长期运行的接触式仪表还应考虑流量测量元件所造成的能量损失?#35805;?#24773;况下在同一生产管道中不应选用多个压损较大的测量元件如节流元件等
    1.1电磁流量计
    1.1.1电磁流量计的工作原理
    电磁流量计主要由信号转换器与传感器构成其原理是基于电磁感应定律在传感器中与被测管轴线垂直方向安装一对检测电极当流量计接入液态介?#20351;?#36947;导电液态物质沿管轴运动时导电液体作切割磁力线运动而产生感应电动势此感应电动势由检测电极测出其理论数值为:
    E=kVBd
    式中:E为感应电动势;k为调整系数因仪表构造而异;V为被测液体平均流速;B为磁感应强度;d为被测管内径
    测量流量时流体流过垂直于流动方向的磁场导电性流体的流动感应出一个与平均流速成正比的电势其感应电压信号通过两个电极检出并通过电缆传送至转换器经过信号处理及相关运算后将累计流量和瞬时流量显示在转换器的显示屏上电磁流量计无节流?#32771;?#22240;此压力损失小该仪表测量流体流量时不受流体温度压力密度粘度及流体组份的影响适合于对有悬浮物固体粒子的污水煤浆的测量特别适合于对腐蚀性介质的测量
    选型与使用时应注意:电磁流量计所测液体应具有测量所需的电导率并要求电导率分布大体上均匀不能用于测量电导率很低的液体如石油制品和有机溶剂等电磁流量计的测量精度是建立在液体充满管道的情形下目前在管道中有空气的情况下测量问题?#24418;?#24471;到很好解决因此电磁流量计不能测量气体蒸汽和含有较多较大气泡的液体同时应注意不同温度及腐蚀性介质应选用不同内衬材料和电极材料电磁流量计虽可以在?#25105;?#31649;道上安装但电磁流量计测量电极的轴线必须保持水平方向且与管道中心线互相垂直为避免在管内无液体时出现指针不在零位的错觉电磁流量计的变送器应安装于任何时候均充满液体的地方同时该流量计的信号较为微弱因而在使用时应注意外来干扰对其测量精度的影响变送器应安装于远离一切磁源的地方不?#24066;?#26377;振动
    电磁流量计的测量范围是有限制的许多用户定表时常常把它和水表相比较以为可以测量很低的流速其实不能按原先管道口径来定货最好按?#23548;?#27969;量来定仪表的口径
    电磁流量计也有防护等级如果用户对仪表安装环境有要求安装地点在地下阴井或其它一些潮湿的地方建议用户选用分体式的
    电磁流量计可以测腐蚀性液体但初期用户要正确辩明介质以及其属性以免选型时在电极材料的选择上发生错误导致传感器在后期使用过程中报废给用户带来不便和经济上的损失
    随着工业对仪器仪表的需求增加电磁流量计的用途也越来越广泛能够适应不同行业的需求如石油化工污水治理等等现在的国产电磁流量计质量上完全可以媲美国外同类进口产品电磁流量计用于对复杂的工业管道系统进行流体监测对系统的原料及成品情况进行实时监控为系统的自动化控制提供依据等等
    由于电磁流量计分布分散运行环境较为复杂其安装工艺极可能影响其运行工况和发生故障的机率从而影响整个仪表控制系统的运行故对电磁流量计原理的分析安装工艺的研究以及调试技术的不断总结和更新十分必要
    1.1.2电磁流量计的安装
    电磁流量计安装前应仔细核对其参数主要核对其口径内衬电极等参数是否符合设计要求有集中BA控制的应确认其与控制系统的匹配性在安装前应对已安装好的管道进行防腐处理法兰接口处应清理干净在确认被测物质流向之后按流量计上所标定的方向安装
    1.2涡轮流量计
    涡轮流量计是一种速度式流量仪表由于具有测量精度高反应速度快测量范围广价格低廉安装方便等优点?#36824;?#27867;应用于化工生产中
    涡轮流量计广泛应用于以下一些测量对象:石油有机液体无机液液化气天然气煤气和低温流体等涡轮流量计由涡轮轴?#23567;?#21069;置放大器显示仪表组成涡轮变送器的工作原理是当流体沿着管道的轴线方向流动并冲击涡轮叶片时便有与流量流速和流体密度乘积成比例的力作用在叶片上推动涡?#20013;?#36716;在涡?#20013;?#36716;的同时叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线改变线圈的磁通量根据电磁感应原理在线圈内将感应出脉动的电势信号(此脉动信号的频率与被测流体的流量成正比)涡轮变送器输出的脉冲信号经前置放大器放大后送入显示仪表就实现了流量的测量
    在化工装置中选型与使用应注意:流量计本体最好选用316不锈钢材料以防腐;应注意确保被测介质对涡轮不能有腐蚀特别是轴承处否则应采取措施在?#35805;?#21270;工场所应优先考虑轴承使用聚四氟乙烯碳石墨材料安装涡轮流量计前管道要清扫被测介质不洁净时要加过滤器否则涡轮轴承易被卡住测不出流量?#30784;?#21464;送器应水平安装避免垂直安装并保证其前后有适应的直管段?#35805;?#21069;10D后5D选用涡轮流量计主要是看中其高准确度但应注意流量计准确度愈高对现场使用条件的变化就越敏?#26657;?#22240;此安装涡轮流量计时前后管道法兰要水平否则管道应力对流量计影响很大传感器安装应便于维修并避免管道振动无强电磁干扰与抗辐射影响的场所
    气体涡轮流量计选型要从以下几个方面考虑:
    1)气体密度对气体涡轮流量计流体物性的影响主要是气体密度它对仪表系数的影响较大且主要在低流量区域若气体密度变化频?#20445;?#35201;对流量计的流量系数采取修正措施
    2)流量范围涡轮流量计流量范围的选择对其准确度及使用年限有较大的影响并且每种口径的流量计都有一定的测量范围流量计口径的选择也是由流量范围决定的对于每日仪表?#23548;?#36816;行时间不超过8小时的断续工作场合选择?#23548;?#20351;用时最大流量的1.3倍作为流量范围上限;对于每日仪表?#23548;?#36816;行时间不低于8小时的连续工作场合选择?#23548;?#20351;用时最大流量的1.4倍作为流量范围上限仪表下限流量以?#23548;?#20351;用最小流量的0.8倍为合?#30465;?br /> 3)压力损失尽量选用压力损失小的涡轮流量计
    4)准确度等级?#35805;此?#36873;用涡轮流量计主要是看中其高准确度但是流量计准确度愈高对现场使用条件的变化就愈敏?#26657;?#25152;以对仪表准确度的选择要慎重应从经济角度考虑对于大口径输气管线的贸易结算仪表在仪表上多?#24230;?#26159;合算的而对于输送量不大的场合选用中等精度水平的即可
    5)结构型式内部结构宜选用反推式涡轮流量计因为反推式结构在一定流量范围内可使叶轮处于浮游状态轴向不存在接触点无端面摩擦和磨损可延长轴承的使用寿命按管道连接方式选型流量计有水平和垂直安装两种方式水平安装与管道连接方式有法?#21058;?#25509;螺?#23631;?#25509;和夹装连接中等口径选用法?#21058;?#25509;小口径和高压管道选用螺?#23631;?#25509;夹装连接只适用于低压中小管径垂直安装只有螺?#23631;?#25509;按环境条件选型考虑温度湿度的影响天然气计量要选择本安型防爆涡轮流量计
    1.3差压式流量计
    差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表是早期大量使用的一种测量流量的计量仪表差压式流量计由三部份组成:1)将被测液体的流量变换成差压信号的节流装置;2)传输差压信号的信号管路;3)测量差压值的差压仪或差压变送器及显示仪表通常以检测件的型式对差压式流量计分类如?#35013;?#27969;量计文丘里管流量计及均速管流量计等
    在化工装置选型与使用中斟选差压式流量计时应注意:差压式流量计压损大测量范围度窄?#35805;?#20026;31或41测量的重复性准确度在流量计中属中等水平差压式流量计的安装应包括节流装置压差引压导管差压计三部分在测量液体流量时为防止液体中有气进人并存在导压管内及防止液体中有沉淀物析出差压计应安装在节流装置的下方测量气体流量时为防止液体污物或?#39029;?#36827;人导压管则差压计应安装在节流装置上方测量水蒸汽时要保持两根引压管内的冷凝液柱高度相等防止高温蒸汽与差压计直接接触压差引压导管的材质应按被测介质的性质和参数确定其内径不小于6mm长度最好在16mm以内压差引压导管应垂?#34987;?#20542;斜敷设其倾斜度不小于112粘度高的流体其倾斜度应更大当压差引压导管长度超过30m时导压管应分段倾?#20445;?#24182;在最高点与最低点装设集气器(或排气阀)和沉淀器(或排污阀)严寒地区压差引压导管应加防冻保护同时要防止过热否则压差引压导管中流体汽化会产生假差压
    2结束语
    流量仪表大都需要适合的测量介质和工况条件为依托方可发挥正常作用只有优势而没有缺点的流量仪表现今是不存在的合理的选择仪表对于现场工程师和管理者是至关重要的综上所述在化工装置中要正确和有效地选择使用流量测量方法和仪表必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性同时还应考虑经济因素归纳起来为五个方面因素即性能要求流体特性安装要求环境条件和费用总之没有一种测量方式或流量计对各种流体及流动情况都能适应不同的测量方式和结构要求不同的测量操作使用方法和使用条件每种型式都有它特有的优缺点因此应在对各种测量方式和仪表特性作全面比较的基础上选择适于生产要求的既安生可靠又经济耐用的最佳型式

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