【摘要】流量?jī)x表是過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中的重要儀表之一。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，流量測(cè)量對(duì)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性、安全性都是非常重要的。流量的正確計(jì)量是生產(chǎn)和能源考核的必備手段，在提高生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)安全和杜絕能源浪費(fèi)等方面發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。為了準(zhǔn)確快速地在眾多流量?jī)x表中選擇最佳的流量?jī)x表，介紹了流量?jī)x表的類(lèi)型、工作原理、選型標(biāo)準(zhǔn)，然后結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用分析了流量?jī)x表選型的正確步驟，最后總結(jié)出適合在供熱行業(yè)中應(yīng)用流量?jī)x表的總體思路。
流量的正確計(jì)量是生產(chǎn)和能源考核的必備手段，在提高生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)安全和杜絕能源浪費(fèi)等方面發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。流量又是熱工參數(shù)中最難測(cè)量的一個(gè)參數(shù)，流量?jī)x表大都需要適合的測(cè)量介質(zhì)和工況條件為依托方可發(fā)揮正確作用，因此合理的選擇流量測(cè)量及相關(guān)儀表是至關(guān)重要的。同時(shí)不同流量測(cè)量對(duì)象有各自不同的測(cè)量目的，在儀表性能方面則應(yīng)有其不同側(cè)重點(diǎn)。例如商貿(mào)核算和儲(chǔ)運(yùn)對(duì)精度要求較高；連續(xù)測(cè)量過(guò)程控制通常只要求良好的可靠性和重復(fù)性，有時(shí)還要求寬的范圍度，而對(duì)測(cè)量精度要求還放在次要地位；批量配比生產(chǎn)則希望有好的精度等。目前，市場(chǎng)上大約有超過(guò)100種不同的流量?jī)x表，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型的流量?jī)x表還在不斷涌現(xiàn)。然而，沒(méi)有一種流量?jī)x表是“放之四海而皆準(zhǔn)”的。為此，用戶應(yīng)當(dāng)首先了解流量?jī)x表的性能特點(diǎn)，再結(jié)合所應(yīng)用場(chǎng)合的工況條件，最終才能選擇性價(jià)比合適的產(chǎn)品。
1.流量?jī)x表的類(lèi)型及特性
流量?jī)x表的分類(lèi)方法很多，至今國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。表1列出了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常用的流量?jī)x表的型式及其主要性能特點(diǎn)。下面分別作簡(jiǎn)要介紹。
2.常用流量?jī)x表的工作原理
（1）差壓式流量計(jì)：差壓式流量計(jì)是在管道中安裝節(jié)流裝置或動(dòng)壓測(cè)量裝置，而這些裝置輸出反映流量或流速的差壓信號(hào)。
（2）容積式流量計(jì)：容積式流量計(jì)在進(jìn)行流量測(cè)量時(shí)相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容器，在測(cè)量的過(guò)程中，它連續(xù)不斷地對(duì)流體進(jìn)行度量，流量的大小與儀表度量的次數(shù)成正比。容積式流量計(jì)的原理比較簡(jiǎn)單，適于測(cè)量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。
（3）速度式流量計(jì)：速度式流量計(jì)主要通過(guò)測(cè)量管道截面上流體平均流速來(lái)測(cè)量流體流量。其中渦輪式：流體作用下的渦輪葉輪受力旋轉(zhuǎn)，使檢測(cè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)換算成流體的流量；渦街式：利用流體會(huì)在管道中的阻流體兩側(cè)交替地分離釋放出規(guī)則的漩渦，漩渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速，由此可測(cè)量流體的流量；電磁式：導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)，切割磁力線，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)換算成流體的流量；超聲式：測(cè)量原理分為時(shí)差法與多普勒法，時(shí)差法利用聲波在流體順流方向與逆流方向的傳播速度差與被測(cè)流體流速之關(guān)系求取流速；多普勒法是利用靜止點(diǎn)檢測(cè)從移動(dòng)源發(fā)射波產(chǎn)生多普勒頻移用來(lái)測(cè)量流量。
（4）科里奧利質(zhì)量流量計(jì)：利用流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)處于一旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力，根據(jù)此原理制成一種直接時(shí)質(zhì)量流量?jī)x表。
3.流量?jī)x表的主要技術(shù)參數(shù)
（1）流量范圍：流量范圍指流量計(jì)可測(cè)的最大流量與最小流量的范圍。
（2）量程和量程比：流量范圍內(nèi)最大流量與最小流量值之差稱為流量計(jì)的量程。最大流量與最小流量的比值稱為量程比，亦稱流量計(jì)的范圍度。
（3）允許誤差和精度等級(jí)：流量?jī)x表在規(guī)定的正常工作條件下允許的最大誤差，稱為該流量?jī)x表的允許誤差，一般用最大相對(duì)誤差和引用誤差來(lái)表示；流量?jī)x表的精度等級(jí)是根據(jù)允許誤差的大小來(lái)劃分的，其精度等級(jí)有：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。
（4）壓力損失：壓力損失的大小是流量?jī)x表選型的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。壓力損失小，流體能消耗小，輸運(yùn)流體的動(dòng)力要求小，測(cè)量成本低。反之則能耗大，經(jīng)濟(jì)效益相應(yīng)降低。故希望流量計(jì)的壓力損失愈小愈好。
4.流量?jī)x表選型的關(guān)鍵影響因素
流量?jī)x表的選型對(duì)儀表能否成功使用往往起著很重要的作用，因此選擇流量?jī)x表時(shí)應(yīng)結(jié)合多方面影響因素，揚(yáng)長(zhǎng)避短，選擇最合適的儀表。一般選型應(yīng)從以下幾方面影響因素進(jìn)行考慮：
（1）首先須考慮流量計(jì)量的用途：不同的測(cè)量目的，在儀表性能方面有其不同側(cè)重點(diǎn)。例如商貿(mào)核算和儲(chǔ)運(yùn)對(duì)精度要求較高；連續(xù)測(cè)量過(guò)程控制通常只要求良好的可靠性和重復(fù)性，有時(shí)還要求寬的范圍度，而對(duì)測(cè)量精度要求還放在次要地位；批量配比生產(chǎn)則希望有好的精度。
（2）被測(cè)流體的特性：流體的溫度、壓力、密度、粘度、化學(xué)腐蝕、磨蝕性、結(jié)垢、混相、相變、電導(dǎo)率、聲速、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容，等熵指數(shù)等；
（3）滿足工藝的要求（滿足工藝的流量變化范圍、工藝對(duì)壓力損失的影響等）以及國(guó)家規(guī)范及計(jì)量部門(mén)對(duì)介質(zhì)流量計(jì)量的要求，從而確定流量?jī)x表的性能：準(zhǔn)確度、重復(fù)性、線性度、范圍度、流量范圍、信號(hào)輸出特性、響應(yīng)時(shí)間、壓力損失等；
（4）現(xiàn)場(chǎng)條件的安裝要求：管道布置方向，流動(dòng)方向，檢測(cè)件上下游側(cè)直管段長(zhǎng)度、管道口徑，維修空間、電源、接地、輔助設(shè)備（過(guò)濾器、消氣器）的安裝等；要使流量計(jì)能準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，必須滿足所規(guī)定的直管段長(zhǎng)度，并考慮是否滿足耐溫、耐壓、抗振動(dòng)及安全保護(hù)問(wèn)題等影響儀表安裝的因素。
（5）儀表使用后周?chē)h(huán)境條件等的影響：主要從環(huán)境溫度、濕度、電磁干擾、安全性、防爆、管道振動(dòng)等方面進(jìn)行考慮，還須考慮儀表的日常維修、維護(hù)、更換是否方便。
（6）經(jīng)濟(jì)因素方面的影響：儀表購(gòu)置費(fèi)、安裝費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)、維修費(fèi)、儀表使用壽命、備品備件等。有時(shí)計(jì)量部門(mén)要求配置的儀表系統(tǒng)所需經(jīng)費(fèi)往往與實(shí)際所給的費(fèi)用有差距，這時(shí)只能根據(jù)經(jīng)費(fèi)選擇合適的儀表。
5.流量?jī)x表的選型準(zhǔn)則
分析了上述儀表選型影響因素后，選擇某個(gè)具體工程的流量?jī)x表時(shí)應(yīng)盡可能滿足如下準(zhǔn)則：
（1）流量?jī)x表的重復(fù)性要好；（2）流量測(cè)量系統(tǒng)的總準(zhǔn)確度較高；（3）流量計(jì)本身有相當(dāng)強(qiáng)的流動(dòng)調(diào)整能力，要求較短的直管段，無(wú)需流動(dòng)調(diào)整器；（4）總的永久壓力損失要小、耗能費(fèi)要少；（5）流量測(cè)量的量程比要較寬；（6）流量計(jì)本身有自清掃能力，可測(cè)量臟污流體，無(wú)需過(guò)濾器；（7）流量計(jì)本身耐受流體腐蝕能力要強(qiáng)，性能要長(zhǎng)期穩(wěn)定，可靠耐用；（8）流量計(jì)本身故障率要小，維護(hù)與修理費(fèi)用要少；（9）流量計(jì)本身無(wú)可動(dòng)部件，檢定周期較長(zhǎng)，使用壽命較長(zhǎng)；（10）流量計(jì)的購(gòu)置費(fèi)與校準(zhǔn)費(fèi)要適中，安裝與運(yùn)行花費(fèi)要少。
在具體工程中還應(yīng)根據(jù)工程的特點(diǎn)選擇合適的流量計(jì)，并不需要完全滿足上述選型準(zhǔn)則，比如在供熱管網(wǎng)前端的間供熱力站的一次側(cè)流量計(jì)量，此時(shí)就沒(méi)必要選擇永久壓力損失小的流量?jī)x表，應(yīng)跟據(jù)工藝的壓力損失要求進(jìn)行選擇即可。
6.流量計(jì)在供熱工程中的應(yīng)用
流量?jī)x表的選型是科學(xué)的、系統(tǒng)的系統(tǒng)工程，應(yīng)通過(guò)分析流量?jī)x表的類(lèi)型、工作原理、影響因素，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況做出正確的選擇。
在供熱管網(wǎng)中一般需要對(duì)兩種介質(zhì)進(jìn)行流量計(jì)量：蒸汽及熱水。
對(duì)于蒸汽計(jì)量：
在熱電聯(lián)廠行業(yè)內(nèi)，一般均采用打孔抽汽的方法抽取低壓過(guò)熱蒸汽和熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行一級(jí)換熱，此時(shí)需要對(duì)低壓過(guò)熱蒸汽進(jìn)行計(jì)量，該參數(shù)僅為考核電廠內(nèi)的運(yùn)行管理，不作為貿(mào)易結(jié)算用，因此此時(shí)的流量計(jì)量要有較低的壓力損失，較短的安裝直管段，并且根據(jù)供熱系統(tǒng)性質(zhì)要求流量計(jì)量程比較寬，因此根據(jù)表1可知應(yīng)選擇彎管流量計(jì)或渦街流量計(jì)較為合適，而孔板和噴嘴等延循電廠的觀念采用較多，但隨著認(rèn)識(shí)水平的提高，必然選擇彎管流量計(jì)或渦街流量計(jì)，對(duì)于這兩種流量計(jì)的比較可知，渦街流量計(jì)的安裝要求較高，同時(shí)維護(hù)費(fèi)用較高，渦街流量計(jì)的耐溫能力較低，因此可采用彎管流量計(jì)。
對(duì)于蒸汽鍋爐產(chǎn)生蒸汽量的計(jì)量，就需根據(jù)工藝要求壓力損失的情況進(jìn)行選擇，并且如果蒸汽計(jì)量作為貿(mào)易結(jié)算表來(lái)用時(shí)，此時(shí)采用渦街流量計(jì)和流量孔板及噴嘴的較多。
對(duì)于熱水計(jì)量：因?yàn)楣峁芫W(wǎng)的熱水計(jì)量一般為高溫水，同時(shí)供熱管網(wǎng)的熱水較臟，因此選用電磁流量計(jì)較為理想。同時(shí)有時(shí)供熱管網(wǎng)的全網(wǎng)自控系統(tǒng)有時(shí)也采用一次側(cè)流量控制的方式，此時(shí)流量計(jì)量是用來(lái)作為控制量的，此時(shí)采用實(shí)時(shí)性很好的電磁流量計(jì)更為理想。當(dāng)然還應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)中計(jì)量介質(zhì)的流速進(jìn)行選擇合適的流量計(jì)，電磁流量計(jì)不使用于較低流速的流量計(jì)量。
隨著我國(guó)供熱計(jì)量收費(fèi)的發(fā)展，熱量表的安裝與選擇成為了今后儀表工作人員的重要工作，我國(guó)目前常用的熱量表還是以超聲波熱量表為主，而沒(méi)有采用電磁流量計(jì)作為流量檢測(cè)元件，主要是認(rèn)為熱水有消磁的性能，以及電磁流量計(jì)以受到外界電磁干擾，但超聲波流量計(jì)的精度等級(jí)較低，一般不應(yīng)作為貿(mào)易結(jié)算表來(lái)用，因此從貿(mào)易結(jié)算表的精度等級(jí)上來(lái)說(shuō)還應(yīng)該采用電磁流量計(jì)作為流量檢測(cè)元件。
7.結(jié)語(yǔ)
隨著生產(chǎn)工藝復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度的提高，會(huì)對(duì)流量測(cè)量及控制提出更新、更高和更多的要求，如特大口徑、特大流量測(cè)量；超微小流量測(cè)量；高溫介質(zhì)的流量測(cè)量；超低溫介質(zhì)的流量測(cè)量等等。近年來(lái)，核磁共振流量計(jì)、放射性同位素流量計(jì)等新儀表已日臻完善，流量測(cè)量準(zhǔn)確度在不斷提高。應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況權(quán)衡利弊，慎重做出選擇，不要盲目根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出判斷。
流量?jī)x表的選型應(yīng)以工程的實(shí)際情況為依據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安裝充分重視，充分考慮流量?jī)x表的影響因素，不局限于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化儀表的選用，可考慮采用新型流量?jī)x表的可能性，從而使流量?jī)x表的選型能夠最終成為符合現(xiàn)場(chǎng)工程的高性價(jià)比的合適產(chǎn)品。
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