化工装置常用流量计原理及选型运用研究

毛金强

摘 要：化工工艺中对于流量计的规格型号选择是十分重要的。不同的流量计有不同的特点和适用性，同时对安装环境、被测流体介质有要求。通过选择合适的流量计，为化工生产工艺条件优化，提高生产安全性提供有效支持。本文围绕化工流量计原理及选型问题进行了探讨，分别对轮式、差压式、转子式、热式质量流量计、科里奥利质量流量计进行了论述，供相关人士参考。

关键词：流量计;化工应用;选型

1引言

流量计是化工生产过程中常见的设备，流量计型号选择是否科学合理对化工工艺生产安全、生产效率有密切影响。在流量计的选型过程中，技术人员不仅需要考虑到化工流体介质流量、流动状态等参数需求，同时还要考虑流量计的安装环境、安装要求、经济成本等因素，在综合分析后确定出最适宜的流量计。

2流量计选型

根据化工生产的要求，综合考虑流量计使用的安全性、测量的准确性以及采购维护成本的经济性方面对流量计进行科学选型。在技术方面，流量计型号应满足被测流体性质及流动情况，并在此基础上确定流量计的安装方式以及流量计类别、规格和型号。此外，对于接触型流量计，在选型的过程中还要考虑到长期接触过程中的能耗损失，避免选用多个压损较大的流量计。

3轮式流量计

轮式流量计包括涡轮、轴承、前置放大器、显示屏。流体介质沿着管道轴线方向运动的过程中，流体介质冲击涡轮叶片，产生旋转力，涡轮叶片在冲击力的作用下旋转。叶片旋转过程中与电磁铁切割产生磁力线，从而改变线圈磁通量。线圈磁通量变化的过程产生电势信号，电势信号与被测流体介质的流量大小成正比。因此，可以通过对涡轮叶片产生的电势信号放大检测来得到被测流体的流量。

轮式流量计选型环节考虑的因素包括气体密度、流量范围、压力损失、准确度、结构形式。气体轮式流量计在选型时应首先考虑气体密度，如果气体密度不稳定，经常出现较大的波动，流量计应具备对流量系数进行调整的功能。不同口径的流量计具有对应的测量范围。通常情况下，根据流量计运行时间来进行流量范围的选择，选择流量范围是实际最小流量的0.8被为范围下限。如果每天运行时间低于8h，选择流量范围是实际最大流量的1.3倍为范围上限;如果每天运行时间超过8h，选择流量范围是实际最大留来了能够的1.4被为范围上限。为了减少压力损失，应选择尽可能压力损失小的轮式流量计。通常情况下，流量计的测量准确度越高，对环境因素波动变化越敏感。对于大口径的结算型流量仪表，可采取较高准确度的流量计，而对于介质输送量不大的场景可选用一般精确度的流量计。如果是内部结构的轮式流量计，可选用反推式结构，这种结构的流量计可以减少接触点或端面的摩擦，减少部件磨损，有利于延长流量计使用寿命。根据管道连接方式可选择水平或垂直安装方式。对于易燃易爆性质的介质，流量计应具备防爆性能。

4差压式流量计

差压式流量计包括节流装置、信号管路、差压变送器、显示仪表。节流装置能够将被测流体转变成压差信号，信号管路能够传输差压信号，差压变送器和显示仪表可以测量差压值。根据检测部件的不同，差压式流量计又分为均速流量计、孔板流量计、文丘里管流量计。当被测流体为不可压缩流体时，流通速度为U，流体密度为ρ，静压力为P，则流体在管道充满情况下的流动能量方程式如下：

当流体压力出现变化时，流体温度也会出现对应变化，此时，根据等熵规律有：

因此，流体在管道充满情况下的流体能量有如下关系：

当如果节流装置上游入口处的流体流速为u1，流体密度为ρ1，静压为P1，流体经过节流装置时的流速为u2，流体密度为ρ2，静压为P2。则根据努利方程，流体能量关系如下：

流体连续方程为：

假设流体在节流装置前后的流体密度相同，管道直径为D，节流装置孔径为d，则流体的平均流速u2为：

因此，可得到流体质量流量M为：

差压式流量计选型环节要避免压差式流量计压损太大，测量范围太窄。通常可选择测量范围为3：1或4：1，流量计测量准确度居中。流量计使用的过程中，如果介质为液体，经常会出现液体中的气体进入到导压管内，因此流量计应安装在节流装置下方;如果介质为气体，经常会出现杂质或灰尘进入到导压管，因此流量计应安装在节流装置上方。差压引压导管内径、材质、长度应根据被测介质的环境参数及性质参数确定。如果导管长度过长时，应采取分段倾斜的方式，并在最高点安装排气阀、集气装置，在最低点安装排污阀、沉淀装置。寒冷环境下导管应有防寒防冻装置。

5转子流量计

在垂直玻璃锥形管中的浮子会根据被测流体的流量变化而升降，改变流体流通面积可以对被测流体体积进行测量。转子流量计通常测量的介质包括单相液体、气体。最常见的是玻璃转子流量计。为了防止玻璃管发生破裂，玻璃转子流量计应带有防护罩。测量介质是气体时，转子流量计应选择导杆式或者带棱筋导向的，这样可以避免浮子异常运动时将玻璃管撞碎。安装流量计的过程中，应安装在固定没有震动的管道上，同时安装的方向与管道轴向垂直。测量介质是液体时，转子流量计内液体的流向与铅垂线夹角在5°以内。操作过程中，转子流量计应注意浮标、玻璃椎管的整洁，定时冲洗。

6热式质量流量计

该类型的流量计通过热源和介质流体之间进行热量交换来实现对流量的测定。选型过程中，流量计测量准确度居中即可，能够对低流速介质流量进行测量，具有较长的响应时间。如果被测介质是气体，通常温度变化时，流体流量受到的影响较小。热式质量流量计根据测量介质的不同来分，在实际的应用中也要根据介质环境类型来选择对应的流量计。流量计安装过程中测量准确度一般不受到安装方位的影响。

7科里奥利质量流量计

通过对入口管段和出口管段振动时间的差异而间接得出通过管子的流体质量流量。振动时间的差异与流体质量流量的数值呈正比。只要检测出振动时间差，就可以得到质量流量大小。流量计选型过程中对流体介质的性质、管道上下游长度没有特殊要求。科里奥利质量流量计对低密度气体介质也能够测量，但是如果测量介质是液体时需要注意液体中含气量多少，一旦含气量过大会对测量结果带来影响。流量计安装的过程中应注意选择稳固的安装位置，底部有支撐，防止流量计使用时受到管道震荡干扰。

8结语

综上所述，化工生产过程中如何科学选择流量计对于企业生产安全和生产效益关系密切。通过对测量流体介质环境的分析，在满足化工生产需求的基础上来选择适当的流量计。由于不同的流量计有各自的优势和不足，因此在选择了某种流量计后仍旧需要对不足之处进行重视，以扬长避短，更可靠高效地发挥出流量计的作用。

参考文献：

[1]朱伟林.楔式流量计原理及合理的设计计算[J].化工管理，2018（30）

[2]李振.质量流量计在化工行业中的应用[J].中国化工贸易，2018（010），026

（国家能源集团宁夏煤业有限责任公司甲醇分公司宁夏 银川750000）