流量測量技術(shù)從古代到現(xiàn)代社會(huì)一直在不斷發(fā)展和完善。流量測量主要作用于流體貿(mào)易計(jì)量核算、流程工業(yè)檢測和控制。
流量測量主要方法有:利用伯努利方程原理來測量流量,以輸出流體差壓信號來反應(yīng)流量;利用測量流速來得到流量稱為速度式流量測量;利用一個(gè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)小容積連續(xù)地測量流量稱為容積式流量測量;以測量流體質(zhì)量為目的的流量測量。 流量儀表是基于不同測量原理基礎(chǔ)上發(fā)展出來用于流量的儀表。
一、流量儀表技術(shù)現(xiàn)狀應(yīng)用
流量儀表測量原理多樣、儀表種類繁多、影響因素復(fù)雜,因而流量儀表測量的方法和原理多樣且復(fù)雜。目前市場上主要流量儀表有:差壓式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、葉輪式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振蕩流量計(jì)、超聲流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)。每一種流量計(jì)的測量方法都不能覆蓋所有的介質(zhì),只能適用某一種、幾種或某一類流體在某特定條件下的測量,每種儀表都有其優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍。
1.1 差壓式流量計(jì)
差壓式流量計(jì)是一種具有悠久歷史,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富成熟,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完善,是品種規(guī)格齊全的一類流量測量儀表。差壓式流量計(jì)是利用伯努利方程原理來測量,當(dāng)充滿管中的流體經(jīng)管道內(nèi)的差壓裝置時(shí),流束將在差壓裝置處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓力低,于是在差壓裝置前后或喉部便產(chǎn)生了壓差,介質(zhì)流動(dòng)的流量越大,產(chǎn)生的壓差就越大,所以可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。差壓式流量計(jì)分為標(biāo)準(zhǔn)差壓式差壓流量計(jì)和非標(biāo)準(zhǔn)差壓式差壓流量計(jì)兩大類,標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計(jì)得到國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國際法制計(jì)量組織的認(rèn)可,在國際間作為通用流量計(jì)互為認(rèn)可, 20世紀(jì)50年代以前是唯一的天然氣流量計(jì),目前還占據(jù)比較重要的地位。
差壓式流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有:
·結(jié)構(gòu)簡單、牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用期限長,價(jià)格低廉。
·檢測件與差壓顯示儀表可分開不同生產(chǎn)廠生產(chǎn),便于專業(yè)化形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn),它們的結(jié)合非常靈活方便。
·標(biāo)準(zhǔn)型的檢測件,是全世界通用的,并得到國際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)可。
·標(biāo)準(zhǔn)型差壓裝置無需實(shí)流校準(zhǔn)即可投用,只要按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)加工不需要進(jìn)行實(shí)際標(biāo)定,也能在已知的不確定度范圍內(nèi)進(jìn)行流量測量且能滿足工程測量的需要。
差壓式流量計(jì)的缺點(diǎn)有:
·測量準(zhǔn)確度普遍偏低。
·范圍度窄,一般僅3:1~4:1。
·現(xiàn)場安裝條件要求高。
·壓損大。
針對上述不足,近年國內(nèi)生產(chǎn)廠推出一系列改進(jìn)辦法,如一體式差壓流量計(jì)、定值節(jié)流件、可換孔板節(jié)流裝置、采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴等等。根據(jù)差壓式流量計(jì)的特點(diǎn),要想在工作中獲得準(zhǔn)確測量結(jié)果,就必須全面掌握流量測量的方式、測量介質(zhì)、測量裝置、流體工況、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等情況。可廣泛應(yīng)用于電力、化工、石化、石油、天然氣、冶金輕工等,對于高溫、高壓介質(zhì)的流量測量尤其具有優(yōu)勢。
1.2 容積式流量計(jì)
容積式流量計(jì)又稱定排量流量計(jì)在流量儀表中是精度較高的一類,它利用機(jī)械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分,并進(jìn)行重復(fù)不斷地充滿和排放該體積部分流體而累加測量出流體體積總量的流量儀表。
容積式流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn):
·測量準(zhǔn)確度高。
·安裝管道條件對流量計(jì)計(jì)量精度沒有影響,流量計(jì)前不需要直管段。
·可用于高黏度液體的測量。
·測量范圍度寬。
·直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì)總量,清晰明了,操作簡便。
容積式流量計(jì)的缺點(diǎn):
·機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大。
·被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大。
·不適用于高、低溫場合。
·大部分儀表只適用于潔凈單相流體。
·產(chǎn)生噪聲及振動(dòng)。
在流量儀表中,容積式流量計(jì)使用歷史悠久、有完備的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,是精度很高的一類儀表,適于中小流量范圍因而被廣泛應(yīng)用于原油、柴油、液化石油氣、天然氣以及煤氣等昂貴介質(zhì)的總量測量。
1.3 浮子流量計(jì)
浮子流量計(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計(jì),特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。浮子流量計(jì)工作原理為:流量的變化和浮子在不同高度位置上對應(yīng)的流通面積直接相關(guān)。被測流體從下向上經(jīng)過變徑管和浮子形成的流通面積時(shí),浮子上下端產(chǎn)生的差壓形成浮子上升的力,當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流通中浮子的重量時(shí),浮子便上升,環(huán)通面積隨之增大,環(huán)通面積處流速下降,浮子上下兩端壓差降低,作用于浮子的上升力也隨之減小,直到上升力等于浸在流體中浮子的重量時(shí),浮子便穩(wěn)定在某一高度,通過讀取
或檢測浮子穩(wěn)定的高度值即可獲取流量數(shù)值。
浮子流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有:
·可以測量液體、氣體、蒸汽等幾乎所有流體的流量。
·結(jié)構(gòu)簡單,適合于流量的現(xiàn)場指示。
·作為現(xiàn)場指示型流量計(jì),由于不需要電源,所以即使是易燃易爆環(huán)境其本質(zhì)也是安全的。
·壓力損失較小。
·對上游直管段要求低。
·不受液體中所含的各種雜音(電氣的、化學(xué)的及流體的等)的影響。
·低價(jià)格,容易安裝。
浮子流量計(jì)的缺點(diǎn)有:
·有可動(dòng)部件,存在一些壓力損失等。
·精度受流體物理參數(shù)變化的影響。
浮子流量計(jì)作為直觀流動(dòng)指示或測量精度要求不高的現(xiàn)場指示儀表,大量應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、食品、制藥、造紙等行業(yè)的液體、氣體、蒸汽介質(zhì)的測量與過程控制。
1.4 葉輪式流量計(jì)
葉輪式流量計(jì)是一種速度式流量儀表,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范亦十分完備,已經(jīng)發(fā)展為多品種、全系列,多規(guī)格,批量生產(chǎn)規(guī)模的流量儀表。被測流體沖擊葉片,使葉輪旋轉(zhuǎn),葉輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化,即流量大,葉輪的轉(zhuǎn)速也大。
葉輪式流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn):
·準(zhǔn)確度等級高。
·測量范圍寬、重復(fù)性好。
·壓力損失小。
·安裝維修方便。
葉輪式流量計(jì)的缺點(diǎn):
·由于有可動(dòng)部件,不能長期保持校準(zhǔn)特性,需要定期校驗(yàn)。
·流體物性(密度、黏度)對流量特性有較大的影響。
·對被測介質(zhì)清潔度要求較高。
采用一種高效整流作用的整流器與葉輪流量傳感器結(jié)合構(gòu)成一體化的氣體葉輪流量計(jì),在上游側(cè)阻流件為彎頭或有半開截止閥條件下,只需要2D直管段長度,對于安裝空間窄小是很突出的特點(diǎn)。在歐洲和美國葉輪流量計(jì)是繼孔板流量計(jì)之后的第二個(gè)法定天然氣流量計(jì),已經(jīng)發(fā)展為多品種、全系列,多規(guī)格,批量生產(chǎn)規(guī)模的天然氣流量計(jì),標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范亦十分完備。葉輪式流量計(jì)在石油、化工、科研、國防和計(jì)量等各部門中也有廣泛應(yīng)用。
1.5 電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)導(dǎo)體在磁場中切割磁力線時(shí),將在兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,其大小與流速成正比,據(jù)此可測出流量值。
電磁流量計(jì)最大的優(yōu)點(diǎn)是:
·準(zhǔn)確度等級高。
·結(jié)構(gòu)簡單管道中無任何阻力件,幾乎沒有壓損。
·可測量液固兩項(xiàng)流、紙漿、礦建、煤漿等。
·口徑范圍廣。
電磁流量計(jì)最大的缺點(diǎn):
·不能用來測量氣體、蒸汽以及不導(dǎo)電的液體。
·不能用于高溫介質(zhì)測量。
·容易受到外界電磁干擾。
電磁流量計(jì)作為目前的新型儀表以其優(yōu)異的測量性能獲得了市場廣泛認(rèn)可,增量為目前最大的流量儀表之一。大量地應(yīng)用于化工、環(huán)保、冶金、醫(yī)藥、造紙、給排水等工業(yè)技術(shù)和管理部門。
1.6 流體振動(dòng)流量計(jì)
流體振動(dòng)是流體特有的物理現(xiàn)象之一。在特定條件下根據(jù)流體振動(dòng)的頻率與流速之間存在的對應(yīng)關(guān)系,采用測量流體振動(dòng)頻率的方法實(shí)現(xiàn)流量測量的儀表統(tǒng)稱流體振動(dòng)流量計(jì)。
流體振動(dòng)流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn):
·準(zhǔn)確度等級高。
·無可動(dòng)部件,可靠性高,壽命長。
·結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、維護(hù)量少。
·適用范圍廣,可用于液體、氣體、蒸汽的流量測量。
流體振動(dòng)流量計(jì)的缺點(diǎn):
·高溫高壓測量存在困難。
·外界振動(dòng)對流量計(jì)正常工作有干擾。
流體振動(dòng)流量計(jì)以渦流流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、射流流量計(jì)3種流量計(jì)為代表應(yīng)用范圍較廣,已經(jīng)成為通用流量計(jì)。
1.7 超聲流量計(jì)
超聲流量計(jì)是通過檢測流體流動(dòng)對超聲束的作用以測量流量的儀表。超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣,因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件,均屬無阻礙流量計(jì),是適于解決流量測量困難問題的一類流量計(jì),特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn),近年來它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。
超聲流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn):
·可做非接觸式測量。
·為無流動(dòng)阻撓測量,無壓力損失。
·可測量非導(dǎo)電性液體。
·口徑范圍大。
缺點(diǎn):
·測量高溫介質(zhì)還存在一定的局限性。
·對于流場溫度性要求高。
·直管段長度有要求。
超聲波測量流量的方法在發(fā)達(dá)國家已得到了廣泛的應(yīng)用,技術(shù)也已經(jīng)成熟。目前液體超聲波和氣體超聲波流量計(jì)市場增長迅速,在供熱、電力、冶金、市政應(yīng)用方面不斷地?cái)U(kuò)大。
多聲道氣體超聲流量計(jì)開始在天然氣工業(yè)中應(yīng)用,它以其優(yōu)異的特性引起國際上很大重視,成為繼孔板之后的一類重要的天然氣流量儀表。
1.8 質(zhì)量流量計(jì)
直接能測量質(zhì)量值的流量計(jì)目前最為廣泛的是科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)。科里奧利效應(yīng)是指當(dāng)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)參考系內(nèi)沿徑向做相對運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生一種不同于通常離心力的慣性力作用在此質(zhì)點(diǎn)上,稱科里奧利力。由于科里奧利力的作用,在振管的橫向?qū)a(chǎn)生與振動(dòng)頻率相一致的強(qiáng)迫振動(dòng)即擺動(dòng)。利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí),產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種質(zhì)量流量儀表稱為科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)。基于科里奧利力原理的質(zhì)量流量計(jì)的開發(fā)始于20 世紀(jì)50 年代,但直到20 世紀(jì)70 年代才有所突破。直接測量在旋轉(zhuǎn)管道中流動(dòng)的介質(zhì)質(zhì)量流量計(jì)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的流量儀表之一。
質(zhì)量流量計(jì)的特點(diǎn):
·直接測量質(zhì)量流量,測量準(zhǔn)確度高質(zhì)量流量的測量,過去一般多采用間接式測量方法,即采用速度式流量計(jì)或體積式流量計(jì)測量介質(zhì)體積流量,再引入多個(gè)中間參數(shù)的測量,然后進(jìn)行運(yùn)算和修正得到介質(zhì)的質(zhì)量流量的方法。由于這些測量方法引入的中間參數(shù)較多,因此引入的誤差因素也較多,在一些對測量準(zhǔn)確度要求不高的場合還可適合,但在一些測量準(zhǔn)確度要求較高的場合就顯得力不從心了。質(zhì)量流量計(jì)的精度一般在10:1的量程比范圍內(nèi)都優(yōu)于0.2%(R),
最高可達(dá)到0.05%(R)。顯然與其他間接式測量質(zhì)量流量的儀表相比,其準(zhǔn)確度優(yōu)勢是非常明顯的。正因?yàn)槿绱耍F(xiàn)在對測量準(zhǔn)確度要求較高的計(jì)量場合(如產(chǎn)品包裝、裝卸車計(jì)量等)質(zhì)量流量計(jì)得到用戶的青睞,凡有條件幾乎都采用質(zhì)量流量計(jì)用于計(jì)量。
·對測量介質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng),可滿足大部分介質(zhì)的測量
質(zhì)量流量計(jì)對測量介質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng),幾乎適應(yīng)各種介質(zhì)流量的測量,包括高黏度的介質(zhì)、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、高低溫介質(zhì)、中高壓氣體等。高黏度介質(zhì)的測量,質(zhì)量流量計(jì)具有明顯的優(yōu)勢。
這是由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(管路式流量計(jì))及測量原理決定的。另外高黏度介質(zhì)的管路很多需要進(jìn)行管道保溫處理,質(zhì)量流量計(jì)的結(jié)構(gòu)比較容易實(shí)現(xiàn)保溫處理。質(zhì)量流量計(jì)對測量介質(zhì)的溫度適應(yīng)性也比較強(qiáng)。普通型的質(zhì)量流量計(jì)適應(yīng)介質(zhì)溫度一般為-50℃至+200℃,特殊高溫型可達(dá)到+350℃、低溫型可達(dá)到-240℃,可滿足大部分流體介質(zhì)流量的測量。
·同時(shí)測量介質(zhì)密度及溫度質(zhì)量流量計(jì)不僅能高精度測量介質(zhì)質(zhì)量流量,還能測量介質(zhì)的密度,同時(shí)還能輔助測量介質(zhì)的溫度。由此可以實(shí)現(xiàn)二組分混合介質(zhì)的組分濃度測量及各自組分質(zhì)量流量的測量,這是其他流量測量儀表難以實(shí)現(xiàn)的。
·結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)簡便
質(zhì)量流量計(jì)的測量傳感器相當(dāng)于介質(zhì)管路沒有可動(dòng)部件及密封件,從而結(jié)構(gòu)相對簡單、可靠性高、維護(hù)簡便。
·安裝簡單方便
不同于一般的速度式流量計(jì),流場分布對質(zhì)量流量計(jì)的正常測量沒有影響。因此質(zhì)量流量計(jì)的安裝對上下游沒有直管段長度要求,這就方便了質(zhì)量流量計(jì)的安裝和使用。
·可用于雙向流的測量
質(zhì)量流量計(jì)可用于雙流向的測量,可以指示介質(zhì)流動(dòng)的方向,并可分別進(jìn)行計(jì)量。這對有些場合(例如進(jìn)出物料罐流量的測量)是非常有用的。
質(zhì)量流量計(jì)的生產(chǎn)工藝相對較為復(fù)雜嚴(yán)格、所用材料相對要求較高價(jià)格較為昂貴,因此其價(jià)格較高。品質(zhì)好、價(jià)格貴決定了其主要使用方向。以下為其若干典型應(yīng)用。
·裝卸車液體原料的計(jì)量
這里裝卸車液體原料的計(jì)量指碼頭裝卸船、火車罐車的裝卸車、化工廠進(jìn)出廠液體產(chǎn)品原料的裝卸車計(jì)量等。這些場合過去一般或采用體積式流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量、或采用衡器進(jìn)行計(jì)量。體積式流量計(jì)是機(jī)械式流量計(jì),其量程比一般為3:1。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了使用中的機(jī)械磨損是不可避免的,介質(zhì)中存有雜質(zhì)有可能使流量計(jì)不能正常工作,而且使用中的壓力損失是比較大的。這些計(jì)量場合一般為質(zhì)量計(jì)量,使用體積式流量計(jì)時(shí)還需要進(jìn)行體積、密度、質(zhì)量的換算。衡器計(jì)量也存在去毛皮計(jì)算等多環(huán)節(jié)計(jì)量過程,帶來一些不便。質(zhì)量流量計(jì)在這些應(yīng)用場合顯示出突出的優(yōu)點(diǎn)(直接測量質(zhì)量流量、測量精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、計(jì)量方便等等),得到廣泛的應(yīng)用。
·重要原料的配比計(jì)量
化工生產(chǎn)中往往會(huì)涉及兩種或多種物料的配比計(jì)量,這對優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)及節(jié)省物料有著重要意義。在這些應(yīng)用場合使用質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量有著明顯的優(yōu)勢。不僅連續(xù)生產(chǎn)過程中物料的配比計(jì)量質(zhì)量流量計(jì)得到越來越多的應(yīng)用,在一些間歇性加料的生產(chǎn)過程中質(zhì)量流量計(jì)也在逐步代替衡器等的計(jì)量得到越來越多的應(yīng)用。
·瀝青等高黏度物料的計(jì)量
高黏度物料的計(jì)量質(zhì)量流量計(jì)具有較突出的優(yōu)勢,這是由其工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的(管道式儀表、儀表內(nèi)沒有阻力件、便于實(shí)現(xiàn)保溫等)。
·采油原油的計(jì)量
油田采油計(jì)量是比較復(fù)雜的工藝過程。傳統(tǒng)的計(jì)量設(shè)備需要進(jìn)行靜態(tài)氣液分離、油水分離等,設(shè)備占用面積較大、計(jì)量效率低。質(zhì)量流量計(jì)配以管式氣液分離器等專用設(shè)備,不僅可節(jié)省裝置空間(這對海上鉆井平臺等意義較大),而且可以提高計(jì)量效率,實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)計(jì)量。
·天然氣計(jì)量
比較典型的天然氣計(jì)量儀表就是加氣機(jī)。天然氣加氣機(jī)中每個(gè)加氣槍就配有一臺質(zhì)量流量計(jì)。這是因?yàn)橹挥匈|(zhì)量流量計(jì)才能具有0.5%精度的氣體計(jì)量功能。
·低溫介質(zhì)流量的測量
低溫及超低溫介質(zhì)(如液化氣)流量的測量是質(zhì)量流量計(jì)又一個(gè)突出的優(yōu)勢。國內(nèi)外有多家質(zhì)量流量計(jì)的生產(chǎn)廠家側(cè)重開發(fā)適用的超低溫質(zhì)量流量計(jì)產(chǎn)品供應(yīng)市場。
·微小流量的測量
微小流量一般指小時(shí)流量小于100kg的流量。質(zhì)量流量計(jì)在微小流量的測量也達(dá)到了0.5%的準(zhǔn)確度。
總之,質(zhì)量流量計(jì)顯示了其他流量計(jì)不可比擬的多項(xiàng)使用優(yōu)勢,其應(yīng)用范圍越來越廣。由于現(xiàn)在質(zhì)量流量計(jì)價(jià)格較高,其應(yīng)用受到了一些限制,大部分應(yīng)用主要還是集中在較高價(jià)格物料的計(jì)量及特殊應(yīng)用場合。
二、流量儀表主要特性
2.1 準(zhǔn)確度
流量儀表的準(zhǔn)確度由測量誤差表示,測量誤差包括基本誤差和附加誤差,它是兩者合成的結(jié)果。儀表生產(chǎn)廠產(chǎn)品說明書所載的準(zhǔn)確度一般是指基本誤差,因此流量計(jì)在現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)尚需考慮附加誤差的大小,有時(shí)附加誤差遠(yuǎn)大于基本誤差這是流量儀表的一個(gè)特點(diǎn)。
2.2 重復(fù)性
在相同測量條件下,對同一被測量進(jìn)行連續(xù)多次測量所得結(jié)果之間的一致性。流量儀表的重復(fù)性與工作原理及制造和裝配質(zhì)量等有關(guān),例如渦輪流量計(jì)的重復(fù)性比孔板流量計(jì)高,而同類型渦輪流量計(jì),制造及裝配質(zhì)量好的重復(fù)性高,儀表生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前進(jìn)行實(shí)流校驗(yàn)除確定儀表系數(shù)外,從流量計(jì)的重復(fù)性可以監(jiān)測儀表的制造和裝配質(zhì)量。
2.3 范圍度
過去曾稱為量程比,最大流量與最小流量的比值,一般表達(dá)為某個(gè)數(shù)與1之比,例如,最大流量5 000m3/h,則范圍度為 20:1。范圍度是流量計(jì)的一個(gè)重要特性,在流量計(jì)選型中,它常起著重要的作用,但是人們現(xiàn)在更重視不但范圍度寬,且要求其下限流量要低,而不是提高其流量上限。
2.4 線性度
校準(zhǔn)曲線與規(guī)定直線的一致程度,線性度分為獨(dú)立線性度、端基線性度和零基線性度,一般指獨(dú)立線性度。對于寬流量范圍脈沖輸出的總量計(jì)量儀表,線性度是一個(gè)重要指標(biāo),使有可能在流量范圍內(nèi)用單一儀表常數(shù),線性度差就會(huì)降低準(zhǔn)確度。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展,采用信號適配技術(shù)修正儀表系統(tǒng)非線性,從而提高儀表準(zhǔn)確度和擴(kuò)展流量范圍。
2.5 穩(wěn)定性
在規(guī)定的工作條件下,流量計(jì)性能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持不變的能力。
2.6 壓力損失
除無阻礙流量檢測件外,大部分流量計(jì)檢測件在流通通道中設(shè)置靜止或活動(dòng)的檢測元件或改變流動(dòng)方向,從而產(chǎn)生隨流量而變的不可恢復(fù)的壓力損失。
三、儀表選型需要考慮的因素
3.1 儀表性能方面
精確度、重復(fù)性、線性度、范圍度、壓力損失、上下限流量、信號傳輸特性、響應(yīng)時(shí)間等。
3.2 流體特性方面
流體壓力、溫度、密度、黏度、潤滑性、化學(xué)性質(zhì)、磨蝕、臟污、氣體壓縮系數(shù)、等熵指數(shù)、比熱容、聲速、混相流、脈動(dòng)流等。
3.3 安裝條件方面
管道布置方向、流動(dòng)方向、上下游直管段長度、管徑、維護(hù)空間、管道振動(dòng)、接地、電源、輔助設(shè)備(過濾、排污)等。
3.4 環(huán)境條件方面
環(huán)境溫度、濕度、安全性、電磁干擾、防爆等。
3.5 經(jīng)濟(jì)因素方面
購置費(fèi)、安裝費(fèi)、維修費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)(能耗)、使用期限、備品備件等。
四、選型步驟
1)依據(jù)5個(gè)方面因素初選可用儀表。
2)采用淘汰法在比較中選出2~3種類型,排出次序。
3)盡量搜集有關(guān)資料,再次按5個(gè)方面進(jìn)行評價(jià),最后淘汰至一種儀表類型。
選型能否成功很大程度取決于選型人員對儀表性能、質(zhì)量和測量對象特性的確切了解,并非用戶對自己的測量對象都有準(zhǔn)確的了解,許多選型的失敗就是因?yàn)樘峁┑膮?shù)不準(zhǔn)不實(shí)所致,有些對象需經(jīng)過深入調(diào)查才能搞清楚。
五、流量儀表發(fā)展趨勢
隨著市場需求發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,流量儀表將向著低功耗、高精度、高可靠性、模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。對于整個(gè)系統(tǒng),流量計(jì)只是提供氣體測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)的一部分,除此之外,還有能提供補(bǔ)充測量數(shù)據(jù)的輔助儀表系統(tǒng)(如壓力傳感器、溫度傳感器、氣體密度計(jì)、氣相色譜儀等),以及能按標(biāo)準(zhǔn)程序記錄、儲存和傳輸測量數(shù)據(jù)的計(jì)算數(shù)據(jù)收集和傳輸系統(tǒng),甚至計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化通訊、控制和管理,如SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用。
預(yù)付費(fèi)管理方式將進(jìn)一步采用安全可靠的一體化CPU卡流量計(jì)、并向價(jià)格可調(diào)、遠(yuǎn)程調(diào)價(jià)管理的方向發(fā)展。鑒于國內(nèi)的供銷關(guān)系的特點(diǎn),動(dòng)態(tài)密碼技術(shù)、
事件記錄技術(shù)、自診斷技術(shù)、抗強(qiáng)磁干擾技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的采用,使傳統(tǒng)的流量計(jì)功能不斷完善,性能得到不斷提升,安全性大幅提高,更適合于國內(nèi)計(jì)量管理的需要。
節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的主題,流量儀表也會(huì)向著低功耗、節(jié)能方向發(fā)展。目前市場已經(jīng)有兩線制的電磁流量計(jì)、科氏質(zhì)量流量計(jì),電池供電的流量
計(jì)推出。低功耗、節(jié)能的流量儀表必然成為行業(yè)發(fā)展的新方向。
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對能源和資源的計(jì)量將成為發(fā)展趨勢,尤其對石油、煤、天然氣、水介質(zhì)等對流量計(jì)不間斷計(jì)量需求越來越旺盛,對于高精度、高可靠性流量儀表的要求以及相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步,將會(huì)推動(dòng)流量計(jì)朝著更為精確、更為可靠、高安全性、多功能方向發(fā)展。
2000年以前,中國商品天然氣產(chǎn)量約為70億m3,天然氣長輸管道長度約1000km, 只有獨(dú)立的氣田管網(wǎng)和局部輸配管網(wǎng),主要計(jì)量儀表為孔板、漩渦和容積式流量計(jì),唯一的天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)是有關(guān)孔板節(jié)流裝置的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。到2008年,中國天然氣產(chǎn)量已達(dá)760億m3,天然氣長輸管道總里程達(dá)到30000km,初步形成的天然氣管網(wǎng)輸氣能力達(dá)600億m3。用于交接計(jì)量的主要儀表為超聲、渦輪、容積式流量計(jì)等, 已經(jīng)形成包括天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求、6種不同類型流量計(jì)計(jì)量天然氣的標(biāo)準(zhǔn)體系。按照目前的發(fā)展規(guī)劃,到2015年,僅中國石油每年的天然氣產(chǎn)量就要達(dá)到1752億m3,輸氣管道總里程達(dá)到42000km,輸氣能力達(dá)1500億m3。計(jì)量方式由體積計(jì)量向能量方式轉(zhuǎn)變。天然氣的能量計(jì)量是當(dāng)今天然氣計(jì)量技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向,近年來,能量計(jì)量技術(shù)已在西歐和北美普遍應(yīng)用,它是在體積測量的基礎(chǔ)上,再配備天然氣發(fā)熱量的測量裝置。在天然氣貿(mào)易計(jì)量中,以能量的方式進(jìn)行結(jié)算是最公平的方法。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)將是繼互聯(lián)網(wǎng)之后推動(dòng)世界高速發(fā)展的引擎。傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)主要的技術(shù)基礎(chǔ)之一,未來隨著物聯(lián)網(wǎng)的高速推進(jìn),傳感器技術(shù)領(lǐng)域也將會(huì)開啟新的篇章。流量儀表傳感器勢必成為其中重要的一員,同時(shí)也將帶動(dòng)流量儀表向著智能化網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
六、結(jié)束語
流量測量的發(fā)展貫穿于整個(gè)人類社會(huì)的歷史進(jìn)程中,流量作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的檢測參數(shù)之一,對于它的測量是廣泛而普遍的。目前應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的流量儀表種類繁多,但它們皆有其各自的優(yōu)缺點(diǎn),所以在選用流量儀表時(shí),要進(jìn)行周密的分析與比較,選擇適宜的流量儀表以達(dá)到預(yù)期的測量目的。
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流量儀表
+關(guān)注
關(guān)注
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原文標(biāo)題:深度分析 |一文讀懂流量儀表技術(shù)現(xiàn)狀、應(yīng)用及發(fā)展
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