流量仪表在化工生产过程中的作用及其选型

于伟红　单彦杰

一、流量仪表在化工生产过程中的作用

流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛应用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产、节约能源、改进产品质量、提高经济效益和管理水平的重要工具，在国民经济中占有重要的地位。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。因此流量仪表在化工生产中起着至关重要的作用，它不仅是提高产品质量的保证，而且是企业提高经济效益的重要手段。

流量仪表是提高产品质量的保证。产品质量是企业生存和发展的关键，而流量仪表的测量结果是产品质量的最基本保证，在化工生产过程中，从原材料进厂的检测分析，到生产工艺流程中各工序的质量监测控制，直至成品、半成品检验，都必须有计量测试层层把关，严格控制。如果没有流量的测试，监督保证，产品质量就无法得到保证。因为任何质量特性都以一定的计量特性为表征的。一切要用数据说话，而数据必须准确可靠，这就要依靠完善的计量检测设备来实现。假如企业使用的计量器具不合格，产品的几何尺寸就不可能合格，压力表不准就可能毁坏设备。从而影响产品质量，因此产品质量必须经过精密的测试来控制，要使企业的产品质量达到先进水平，立于不败之地，就必须加强计量检测手段，没有计量检测，就没有产品质量。

流量仪表也是生产过程中提高经济效益的重要手段。在大部分工业企业中把计量仪表作为改善经营管理，提高产品质量，推动技术进步的基础工作来抓。完善计量检测手段，加强计量管理，使资源合理有效地配置，避免资源浪费，降低了原材料和能源的消耗，提高了企业的经济效益。也有一些企业由于产品开发制造管理等各个环节，计量检测手段和生产管理不配套，计量器具配备不齐全，量值不准确，使制造工艺失去控制，造成产品质量差，消耗高，效益低。

二、流量计选型的一般性准则

对于一个特定的使用场合，流量计的选择取决于该测量课题在不同方面的重要性（如：流量计在现场安装条件下的准确度、耗能费、安装条件的局限或被测介质的特殊性等），因此，它必然是一个基于工程与专业知识单独做出判断的事。在一个具有相似工作条件的特定领域内，某种流量计的技术优势，通常就是初选时的依据。很明显，在对具体的使用场合还没做详细的了解时，就试图衡量各种限制条件，只能是自以为是的臆断。以下是帮助我们对流量计做出正确、合理选型的五大类问题。对于其中的前三大类问题，只有有限的选择，利用它们能确定某种流量计是否适用。最后的两大类问题是最困难的，因为它涉及价格与性能的比较及最后的决定。下面就是这五大类问题。

1.被测流体的类型。（1）被测流体是液体、气体、还是蒸汽。（2）被测流体是洁净的、脏污的、还是含湿气流或浆液。（3）被测流体是否有腐蚀性，是否有导电性。

2.工艺过程的工作条件。仪表选型不仅要考虑工艺过程，还要根据温度和压力的界限值是多少来确定。

3.流量计的安装条件。（1）计划运行的流量测量是在明渠

上、还是在封闭的管道内；（2）管道的内径尺寸；（3）工作状态下流体的管道雷诺数；（4）计划安装的流量计的上、下游直管段的长度，在其上游扰流件的种类；（5）是否需要/能否使用流动调整器；（6）工艺管道是否有过量的振动；（7）流体的流动是定常/稳定的还是脉动的；（8）环境的或室内的温度和湿度条件。

4.在流量计的性能和流量测童能力方面总的要求。（1）对于用于贸易输送的流量计，其准确度等级优于GB17167—2006所规定的指标，如对于成品油，准确度等级为0.2级；对于天然气，准确度等级为0.5级或1.0级。（2）通常，流量计是在一个特定的流量下使用？还是在一个流量范围内使用？（3）采用的流量计的目的，若仅为了进行流量控制，必要的响应频率是多少？（对于小口径管道的流量控制，通常要求0.1s）。（4）被测流量的范围，偶然可能会遇到的最大与最小流量值。

5.流量计安装和运行应综合考虑的问题和费用。（1）一次检测装置、二次仪表和附属设备的购置费；（2）安装费：包括劳务费和配管费；（3）为使流量计运行的耗能费和补偿总的永久压力损失的泵送费；（4）维护费与仪表可靠性的比较；（5）是否有备件？是否有售后服务的方便条件？（6）在未来的使用场合，可能的用途；（7）试用一种新型流量计的风险。

以上各项都是决定选用某种流量计的因素。在比较各种流量计的费用时，除了实际的购置费外，还有一系列的因素应加以考虑，在作出决定前，应权衡以下几个重要因素：（1） 由于流量计的准确度和测量范围的改善，可减少未被计量的能源，由此对经济效益、企业的效率及产品质量的影响；（2）同时还要估算安装费、长期的维护费和流量计运行时的耗能费以及为补偿总的永久压力损失的泵送费。

流量仪表分类方法也很多，没有统一的分类标准。通常按其测量原理，将流量测量方法分为四大类，利用伯努利方程原理来测量流量的差压型流量测量方法；利用测量流速来得到流量的速度式流量测量方法；利用一个个标准小容积连续地测量流量的容积式流量测量方法；以测量流体质量为目的的质量流量测量方法。

测量方法确定后，选用流量仪表在性能要求上需要考虑的因素主要有：瞬时流量还是计量总量、准确度、重复性、线性度、上限流量和流量范围、范围度、压力损失、输出信号特性和响应时间等。不同测量对象测量目的各不相同，在仪表性能方面亦有其不同侧重点。例如商贸核算和储运对准确度要求较高；连续测量过程控制通常只要求良好的可靠性和重复性，有时还要求宽的范围度，而对测量准确度要求其次；批量配比生产则希望有好的准确度等等。所以，我们在测量方法确定好以后，要结合具体的测量对象对仪表各项性能要求做逐项分析，在此基础上正确选用所需仪表。

流量仪表种类有100多种，但是大部分皆为特定对象的专用流量计，在国民经济中应用最为普遍的十大类通用型流量计，它们是：（1）差压流量计；（2）浮子流量计；（3）容积式流量计；（4）涡轮流量计；（5）涡街流量计；（6）电磁流量计；（7）超声流量计；（8）热式流量计；（9）科氏质量流量计；（10）明渠用流量计。我们可以根据上述条件再结合个流量仪表的性能选择合适的仪表。例如，电磁流量计只能测量导电的液体，我们就不能用它来测量气体的流量。