石化行業(yè)流量計(jì)的選型應(yīng)用分析
發(fā)布時(shí)間：2022-09-25 00:17:10來源：www.7mdn.com來源：..
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摘要：簡要介紹了在石化設(shè)備中選擇流量計(jì)時(shí)應(yīng)注意的一些重要問題。介紹了石油化工設(shè)備中比較常見的流量儀表，如：差壓式流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等流量儀表的特點(diǎn)、選型條件及安裝需求。
關(guān)鍵詞：流量儀;工程選型;應(yīng)用
引言
根據(jù)測量的原則和計(jì)量單元的形式的差異，每個(gè)流量計(jì)都有各自的應(yīng)用條件和各自的安裝需求。在流量儀表的使用中，為了獲得良好的計(jì)量結(jié)果，不僅要選用適當(dāng)?shù)挠?jì)量儀器，而且要保證所選用的流量計(jì)的安裝地點(diǎn)必須符合所選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。儀表的選型一-直是儀表的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在各種型號的儀表中，如何選擇合適的儀表，既是廣大的用戶所關(guān)注的問題，也是廣大的工程師們所追求的。由于各種原因和使用情況的復(fù)雜性，在選擇流量儀表時(shí)，往往采用的是各種型號的流量表。在選擇流量儀表之前，設(shè)計(jì)者必須對其工作條件有全面的認(rèn)識，并依據(jù)自身的實(shí)際情況，通過一次一次的選擇—最優(yōu)的流程，來決定一種流量傳感器的型號，這一選擇的過程是非常具有模棱兩可的。模糊綜合評價(jià)是一種特殊的模糊數(shù)學(xué)運(yùn)用方式，在多因素、多層次的復(fù)雜問題中具有更好的判斷能力。根據(jù)模糊評判方法和專家的工作實(shí)踐，對不同型號的儀表進(jìn)行了模糊綜合評判，為選擇合適的儀表選擇奠定了基礎(chǔ)。
1流量儀表的選型
在選擇流量計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種影響因素，主要包括：
（1）為了保證儀表的選用，應(yīng)充分考慮各種工藝參數(shù)，如最小、最大、最大流速、流速、壓力、溫度、密度和粘度等。此外，也要注意運(yùn)行方式的改變和不尋常的運(yùn)行狀況，例如開工、調(diào)試以及緊急狀況下的生產(chǎn)過程;（2）對生產(chǎn)過程的特殊需求，例如：多相流，特殊流體組成，腐蝕，腐蝕，以及介質(zhì)中有無固體粒子等;（3）管路中的流動部件為工藝管路的一部分，應(yīng)符合管路材料及級別的規(guī)定，流量計(jì)的壓力損失應(yīng)低于工藝管路容許的最大壓力損失;（4）儀器需要的計(jì)量準(zhǔn)確率。一般來說，儀器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性都與儀器的成本直接相關(guān)。在生產(chǎn)設(shè)備中，并非對每一種流量都具有很高的準(zhǔn)確率，因此，應(yīng)滿足不同的測量精度需求，合理選用合適的計(jì)量器具，以達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)效益;（5）儀器設(shè)備的裝配需求。各種型號的流量傳感器對管道的要求也不盡相同，例如：管道的直線段要求、管道振動、流體流向等。
該儀表在冶金、電力、煤炭、化工、石油、石油、交通、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域中得到了廣泛的使用。流量計(jì)量技術(shù)和儀表種類眾多，計(jì)量目標(biāo)的復(fù)雜性，使其在使用中的技術(shù)更加復(fù)雜。所以，在選擇流量表時(shí)，既要考慮技術(shù)問題，又要考慮實(shí)際問題。
首先要搞明白測量的工作條件、物理化學(xué)性質(zhì)、測量范圍等，其次要知道不同的儀表的工作方式、使用條件和特性等;同時(shí)也要了解到各生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)動態(tài)。
目前有多種常見的流量傳感器，依據(jù)其測量原則及實(shí)際生產(chǎn)需求，選用合適的流量傳感器。根據(jù)測量原理，流體力學(xué)原理，熱學(xué)原理，聲學(xué)原理，電學(xué)原理，光學(xué)原理，原子物理學(xué)原理等。本文將對目前在工業(yè)上應(yīng)用較多的流量計(jì)——體積流量計(jì)，差壓流量計(jì)，浮子流量計(jì)，渦輪流量計(jì)，電磁流量計(jì)，渦街流量計(jì)，超聲流量計(jì)，質(zhì)量計(jì)等。
1.1容積式流量計(jì)
容積流量計(jì)，也叫定容流量計(jì)，也叫PD流量計(jì)，是流量計(jì)量中最為精密的一種，它通過一個(gè)機(jī)械的計(jì)量單元，連續(xù)地將一個(gè)液體分成一個(gè)單獨(dú)的、一個(gè)已經(jīng)知道的單元，并按照計(jì)量腔反復(fù)地填充和排出這個(gè)體積部件的數(shù)量來測定整個(gè)液體的體積。根據(jù)計(jì)量部件的不同，體積流量計(jì)可以劃分成：卵形齒輪流量計(jì)，刮板流量計(jì)，旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)，往復(fù)活塞流量計(jì)，圓盤流量計(jì)，液封轉(zhuǎn)鼓流量計(jì)，濕式流量計(jì)，薄膜流量計(jì)。該儀器具有高的計(jì)量準(zhǔn)確率、不受管路布置的影響，適用于高粘性流體，具有較大的測量范圍，直接讀取式儀器不需要外能量即可直接獲得累計(jì)、總量，清晰、易于實(shí)現(xiàn)。然而，由于其尺寸巨大，測量介質(zhì)的種類、口徑和介質(zhì)工作狀態(tài)的限制，不適合于高低溫場合，多數(shù)儀器僅適用于潔凈的單相液體，存在著噪音和振動。在體積流量計(jì)中，采用的是卵形齒形和腰輪形兩種流量。
1.2差壓式流量計(jì)
差壓流量計(jì)是基于在管路中的流量探測器所生成的差壓、已知的液體狀況以及探測器與管路的幾何大小來確定流量的測量儀器。它包括初級設(shè)備（探測器）和次級設(shè)備（壓力差變換和流動顯示器）。一般按不同類型的探頭進(jìn)行分類，例如：孔板流量計(jì)、文氏管流量計(jì)、勻流管流量計(jì)等。二次設(shè)備包括各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體化差壓計(jì)、差電壓傳感器、流量顯示器和運(yùn)算儀器。
根據(jù)傳感器的工作機(jī)理，差壓式流量傳感器可劃分為：節(jié)流式、動壓頭式、水力阻力式、離心式、動壓增益型和噴流式，而節(jié)流式和動壓頭式是目前使用最多的兩種類型。節(jié)流型差壓力流量計(jì)，是目前使用最多的一種。節(jié)流差壓流量計(jì)包括節(jié)流裝置、差壓變送機(jī)和流量顯示三個(gè)部件。根據(jù)節(jié)流器的標(biāo)準(zhǔn)化情況，節(jié)流器可分成兩大類型：標(biāo)準(zhǔn)式和非標(biāo)準(zhǔn)式，使用最多的是孔板和噴管。該系統(tǒng)采用嵌入式單片機(jī)，具有可靠性高、測量精度高、多樣化等特點(diǎn)。它具有結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，應(yīng)用范圍廣泛，但是，其測量精度普遍較差，穩(wěn)定線性范圍較小，通常為3：1～4：1，在野外對設(shè)備的安裝有較高的要求，如孔板、噴嘴等。在密閉管線的流量檢測中，差壓型流量儀是一種非常常用的儀表。
2石油化工裝置中幾種常用流量儀表的
選用差壓式流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)是石油化工裝置中幾種較為常用的流量儀表。
2.1差壓式流量計(jì)
2.1.1特點(diǎn)
差壓式流量計(jì)是一類大型流量計(jì)，按照節(jié)流機(jī)構(gòu)的不同，可分為孔板流量計(jì)、文丘里管、流量噴嘴、平衡流量計(jì)、楔流量計(jì)等。
差壓型流量傳感器因其適應(yīng)性強(qiáng)，測量范圍廣，運(yùn)行穩(wěn)定，故障率低，基本不需要維修，已被廣泛地用于石化設(shè)備。
常規(guī)的壓差式流量計(jì)的測量準(zhǔn)確率比較低，因此在石化設(shè)備中，需要采用中等精度的工藝控制，如蒸氣等受溫度和壓力變化影響很大的液體，采用適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫M(jìn)行補(bǔ)償，以獲得理想的結(jié)果。
2.1.2選型
選擇差壓類型儀器時(shí)，應(yīng)根據(jù)測量材料的物性及最大容許壓力損失的節(jié)流單元的形狀來選擇。例如，對高壓水蒸氣的測定，采用了噴管;對直管段的長度要短，選用均衡型;最大容許壓力損失相對較低的氣體選擇了溫氏管;當(dāng)流體具有高粘性時(shí)，應(yīng)選擇楔型節(jié)流裝置。
2.1.3安裝
差壓型流量表的設(shè)置應(yīng)考慮如下：（1）直管節(jié)的需求，節(jié)流單元所需的直線節(jié)流節(jié)流部分是不一樣的，例如孔板、文丘里、噴嘴和楔形流量計(jì)所需的直管部分要長一些，而均衡型流量計(jì)的長度要小一些;（2）壓力管道的設(shè)置是壓力差壓儀表的關(guān)鍵，如果不能正確地設(shè)置，將會嚴(yán)重地影響到測試的效果;（3）從技術(shù)和天氣等方面考慮，采取沖洗、液體密封、隔膜密封和保溫、伴熱等方法;（4）只有在橫向管道中使用小直徑的孔和夾角帶壓力的孔。在垂直管道中可以使用其他的流動部件，在液體是氣態(tài)或蒸氣的情況下，從上往下流動;如果是液態(tài)的，則從下往上流動;（5）在橫向管道上設(shè)置節(jié)流部件，當(dāng)下游壓力收集孔（特別是多個(gè)取壓力孔）時(shí)，必須引起重視。
2.2渦街流量計(jì)
2.2.1特點(diǎn)
渦街流量計(jì)適用于各種不同的過程中的流量，例如：液態(tài)、氣態(tài)、水蒸氣等。然而，卡門旋渦的形成必須在特定的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，所以渦街流量儀的零截止點(diǎn)很高。渦街流量計(jì)所能測得的最小流量是由雷諾數(shù)，流體流率，以及信號噪聲（噪聲）所決定的。渦街流量傳感器是一種非常靈敏的傳感器。當(dāng)振動的頻率被引入到儀表的檢測頻段時(shí)，就會出現(xiàn)系統(tǒng)的、隨機(jī)的誤差。
2.2.2選型
選擇渦街流量傳感器時(shí)，一般要注意以下幾個(gè)方面：1）雷諾數(shù)不得小于20000，在常規(guī)和非常態(tài)工況下，雷諾數(shù)大于40000為宜。在最低流速條件下，必須確保流速的準(zhǔn)確，并符合生產(chǎn)廠商的技術(shù)指標(biāo)。選用流量計(jì)數(shù)器，其最少可以測得的流量應(yīng)小于最少的流量，以確保其計(jì)量準(zhǔn)確。此外，在流量定時(shí)中，必須均衡流量計(jì)的調(diào)節(jié)幅度和恒定壓力損失;（2）在計(jì)量時(shí)應(yīng)小心避免發(fā)生空化，因?yàn)榭栈瘯斐闪髁總鞲衅骱拖掠喂芫€的損失;（3）在兩相流如濕氣或濕氣中使用渦街流量儀進(jìn)行流量測量時(shí)，不宜采用渦街流量儀;（4）對于特別粘性、蠟質(zhì)或腐蝕的媒質(zhì)，不宜使用渦街流量儀;（5）一般而言，為了確保在最小流量條件下渦街流量儀的可用性（例如在開始時(shí)），流量表的孔徑一般比管子的管徑減小1至2個(gè)等級（如果管子的直徑是DN100，那么應(yīng)該選用DN80或DN50）。若兩種流量都能覆蓋最大流量和最小流量，則選用小流量儀表。
2.2.3安裝
渦街流道設(shè)置時(shí)，需綜合以下要素：1）對上游、下游的直線段的需求，通常為15d后5d。特別的條件按生產(chǎn)廠商的需求而定。上游管線或凸緣（過渡）部位應(yīng)平滑且與管線平行，不得有任何毛邊。旋風(fēng)式流量儀是從渦街流量儀發(fā)展起來的，它要求更小的直線節(jié)段;（2）普通渦街流量儀可以應(yīng)用在水平管道和垂直管道中進(jìn)行流量的檢測。若在橫向管路上，則應(yīng)將流量表置于管路的橫向位置，以降低碎屑及沉積。在對水平管路進(jìn)行流量的測定時(shí)，為了避免出現(xiàn)凝結(jié)，會對測量結(jié)果造成不利的影響。在垂直管道中，液體的流動方向應(yīng)該是從下往上;（3）在測量液體時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)工作條件下，水平或垂直方向的流體應(yīng)該被注滿;（4）在非常態(tài)條件下可以凝固為液態(tài)的氣相計(jì)量，應(yīng)當(dāng)有排水設(shè)備，防止在施工期間出現(xiàn)液力破壞旋流體;（5）在完成清洗和清洗后，應(yīng)該進(jìn)行渦街流量的設(shè)置。
2.3電磁流量計(jì)
2.3.1特點(diǎn)
電磁流量儀是基于電磁場的原理而設(shè)計(jì)的。可用于測定大部分傳導(dǎo)性流體，但不能用于氣態(tài)或水蒸氣。適用于污染，油膩介質(zhì)，未經(jīng)處置的廢水，以及包含固體的流體流動。
2.3.2電磁流量計(jì)的選型
使用電磁流量計(jì)應(yīng)考慮以下各種因素：
（1）將液體的導(dǎo)電性能加以考量。最低導(dǎo)電系數(shù)要參照制造商的推薦，通常是0.05-20微S/厘米;
（2）內(nèi)襯的材質(zhì)，通常有PTFE，PFA，陶瓷，橡膠等多種不同的材質(zhì)。
①聚四氟乙烯，最常見的內(nèi)襯。由于它不能附著到外殼內(nèi)部，因此不適合在真空環(huán)境中使用。另外，某些流體會透過PTFE，造成儀表的短路
②PFA的滲透率比PTFE低，但在溫度、壓力等條件下易于發(fā)生變形;
③陶瓷，適合各種工況，但該材質(zhì)對溫度變化及管線的壓力較為敏感;
④最廉價(jià)的內(nèi)襯是以氯丁或自然膠為主，主要是在水量測定中使用;
（3）在選用電磁流量儀的電極時(shí)，既要注意其抗腐蝕性能，又要注意防止其表面影響。
2.3.3安裝要求
（1）可以在符合直線段的任何管線上設(shè)置電磁流量儀，但必須確保儀表的量管是滿的;（2）所述電極在軸線方向上是橫向的，以避免因所述氣泡的積聚而造成所述測量信號的損失;（3）按照制造商的規(guī)定，請留意儀表（接地環(huán)）的接地;（4）防止與諸如金屬支架之類的大導(dǎo)電表面相鄰;（5）如果流體較為粗大，則流量表的進(jìn)口內(nèi)襯易于受損;（6）PTFE內(nèi)層的應(yīng)用。在螺紋連接時(shí)，按生產(chǎn)廠商規(guī)定的扭矩需求;（7）為了避免破壞襯套，不能采用卷繞的金屬間隔件。由于其導(dǎo)電性，會干擾測試結(jié)果;（8）對于均勻分配的低濃度的氣體，電磁流量儀是不靈敏的。在液體中的氣體含量比較高時(shí)，儀表的讀數(shù)值就會出現(xiàn)虛高。在靠近電極的地方，會產(chǎn)生一些測量上的困難。在含氣的流體中，應(yīng)該將流量表裝在垂直管路上。在不嚴(yán)格的條件下，其最大流量不得大于3.5米/秒.
3結(jié)束語
對石化設(shè)備中的渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)的特點(diǎn)、選型及裝配條件等進(jìn)行了簡單的論述。另外，在石化設(shè)備中，超聲波流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、容積流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等都是常用的流量計(jì)。在工程實(shí)踐中，流量計(jì)的類型很多，它們具有不同的性能特點(diǎn)、適用條件和裝置的需要。在進(jìn)行流量計(jì)的選型時(shí)，要充分考慮工藝條件、使用場合、安裝條件和成本效益。
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