流量儀表在化工生產過程中的作用及其選型

于偉紅　單彥杰

一、流量儀表在化工生產過程中的作用

流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛應用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫藥、農業、環境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域，是發展工農業生產、節約能源、改進產品質量、提高經濟效益和管理水平的重要工具，在國民經濟中占有重要的地位。化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。因此流量儀表在化工生產中起著至關重要的作用，它不僅是提高產品質量的保證，而且是企業提高經濟效益的重要手段。

流量儀表是提高產品質量的保證。產品質量是企業生存和發展的關鍵，而流量儀表的測量結果是產品質量的最基本保證，在化工生產過程中，從原材料進廠的檢測分析，到生產工藝流程中各工序的質量監測控制，直至成品、半成品檢驗，都必須有計量測試層層把關，嚴格控制。如果沒有流量的測試，監督保證，產品質量就無法得到保證。因為任何質量特性都以一定的計量特性為表征的。一切要用數據說話，而數據必須準確可靠，這就要依靠完善的計量檢測設備來實現。假如企業使用的計量器具不合格，產品的幾何尺寸就不可能合格，壓力表不準就可能毀壞設備。從而影響產品質量，因此產品質量必須經過精密的測試來控制，要使企業的產品質量達到先進水平，立于不敗之地，就必須加強計量檢測手段，沒有計量檢測，就沒有產品質量。

流量儀表也是生產過程中提高經濟效益的重要手段。在大部分工業企業中把計量儀表作為改善經營管理，提高產品質量，推動技術進步的基礎工作來抓。完善計量檢測手段，加強計量管理，使資源合理有效地配置，避免資源浪費，降低了原材料和能源的消耗，提高了企業的經濟效益。也有一些企業由于產品開發制造管理等各個環節，計量檢測手段和生產管理不配套，計量器具配備不齊全，量值不準確，使制造工藝失去控制，造成產品質量差，消耗高，效益低。

二、流量計選型的一般性準則

對于一個特定的使用場合，流量計的選擇取決于該測量課題在不同方面的重要性（如：流量計在現場安裝條件下的準確度、耗能費、安裝條件的局限或被測介質的特殊性等），因此，它必然是一個基于工程與專業知識單獨做出判斷的事。在一個具有相似工作條件的特定領域內，某種流量計的技術優勢，通常就是初選時的依據。很明顯，在對具體的使用場合還沒做詳細的了解時，就試圖衡量各種限制條件，只能是自以為是的臆斷。以下是幫助我們對流量計做出正確、合理選型的五大類問題。對于其中的前三大類問題，只有有限的選擇，利用它們能確定某種流量計是否適用。最后的兩大類問題是最困難的，因為它涉及價格與性能的比較及最后的決定。下面就是這五大類問題。

1.被測流體的類型。（1）被測流體是液體、氣體、還是蒸汽。（2）被測流體是潔凈的、臟污的、還是含濕氣流或漿液。（3）被測流體是否有腐蝕性，是否有導電性。

2.工藝過程的工作條件。儀表選型不僅要考慮工藝過程，還要根據溫度和壓力的界限值是多少來確定。

3.流量計的安裝條件。（1）計劃運行的流量測量是在明渠

上、還是在封閉的管道內；（2）管道的內徑尺寸；（3）工作狀態下流體的管道雷諾數；（4）計劃安裝的流量計的上、下游直管段的長度，在其上游擾流件的種類；（5）是否需要/能否使用流動調整器；（6）工藝管道是否有過量的振動；（7）流體的流動是定常/穩定的還是脈動的；（8）環境的或室內的溫度和濕度條件。

4.在流量計的性能和流量測童能力方面總的要求。（1）對于用于貿易輸送的流量計，其準確度等級優于GB17167—2006所規定的指標，如對于成品油，準確度等級為0.2級；對于天然氣，準確度等級為0.5級或1.0級。（2）通常，流量計是在一個特定的流量下使用？還是在一個流量范圍內使用？（3）采用的流量計的目的，若僅為了進行流量控制，必要的響應頻率是多少？（對于小口徑管道的流量控制，通常要求0.1s）。（4）被測流量的范圍，偶然可能會遇到的最大與最小流量值。

5.流量計安裝和運行應綜合考慮的問題和費用。（1）一次檢測裝置、二次儀表和附屬設備的購置費；（2）安裝費：包括勞務費和配管費；（3）為使流量計運行的耗能費和補償總的永久壓力損失的泵送費；（4）維護費與儀表可靠性的比較；（5）是否有備件？是否有售后服務的方便條件？（6）在未來的使用場合，可能的用途；（7）試用一種新型流量計的風險。

以上各項都是決定選用某種流量計的因素。在比較各種流量計的費用時，除了實際的購置費外，還有一系列的因素應加以考慮，在作出決定前，應權衡以下幾個重要因素：（1） 由于流量計的準確度和測量范圍的改善，可減少未被計量的能源，由此對經濟效益、企業的效率及產品質量的影響；（2）同時還要估算安裝費、長期的維護費和流量計運行時的耗能費以及為補償總的永久壓力損失的泵送費。

流量儀表分類方法也很多，沒有統一的分類標準。通常按其測量原理，將流量測量方法分為四大類，利用伯努利方程原理來測量流量的差壓型流量測量方法；利用測量流速來得到流量的速度式流量測量方法；利用一個個標準小容積連續地測量流量的容積式流量測量方法；以測量流體質量為目的的質量流量測量方法。

測量方法確定后，選用流量儀表在性能要求上需要考慮的因素主要有：瞬時流量還是計量總量、準確度、重復性、線性度、上限流量和流量范圍、范圍度、壓力損失、輸出信號特性和響應時間等。不同測量對象測量目的各不相同，在儀表性能方面亦有其不同側重點。例如商貿核算和儲運對準確度要求較高；連續測量過程控制通常只要求良好的可靠性和重復性，有時還要求寬的范圍度，而對測量準確度要求其次；批量配比生產則希望有好的準確度等等。所以，我們在測量方法確定好以后，要結合具體的測量對象對儀表各項性能要求做逐項分析，在此基礎上正確選用所需儀表。

流量儀表種類有100多種，但是大部分皆為特定對象的專用流量計，在國民經濟中應用最為普遍的十大類通用型流量計，它們是：（1）差壓流量計；（2）浮子流量計；（3）容積式流量計；（4）渦輪流量計；（5）渦街流量計；（6）電磁流量計；（7）超聲流量計；（8）熱式流量計；（9）科氏質量流量計；（10）明渠用流量計。我們可以根據上述條件再結合個流量儀表的性能選擇合適的儀表。例如，電磁流量計只能測量導電的液體，我們就不能用它來測量氣體的流量。