六、測量方法和流量計的選擇

上幾節都是講的一般流量計的選型等問題，六、測量方法和流量計的選擇  本節針對于流量計在各種不同的漿液流量、大液體流量和蒸汽流量測量中如何正確地選擇合適的流量計，并通過流量計選型一覽表加以說明，簡潔明了，可幫助用戶快速實現流量計的選型。

從流量計選型一覽表中可查得應用于含顆粒纖維漿液的可選的流量計有：差壓式流量計中有彎管、楔型管、電磁流量計、多普勒法超聲流量計、渦街流量計、靶式流量計、科里奧利質量流量計等。根據目前國內流量計的使用狀況和各種流量計的測量性能來看，對測量漿液流量**電磁流量計，除非所測量的漿液是非導電的或含有鐵磁性顆粒，以及測量管道系統不允許截斷以接入流量傳感器，才選擇其他流量計。據報道測量煤粉含量高達65%水煤漿流量的多年應用經驗，認為還是電磁流量計好。

差壓式流量計可用于測量漿液的差壓傳感器除彎管、楔型管還有環形管，固相較少時還可用圓缺孔板、偏心孔板，文丘里管也有用于測量的實例。

多普勒法超聲流量計是可不截斷管道在管外夾裝超聲換能器（探頭）即可測量，但測量準確度不高。

渦街流量計只能測量含有少量粉狀固形物，固相含量較多或是纖維狀會產生噪聲而無法使用。

靶式流量計有用于含煤粉的重油或渣油等液流，是采用應變式靶式流量計。

科里奧利質量流量計在國內有應用于漿液的測量經驗，一般以其直管型測量管為宜，但國內應用經驗不多。
 

這里說的大流量不是指某一管徑流速較高時的“相對大流量”而是說流量**的大流量。由于管道輸送液體的流速有一定的范圍，低粘度液體常用的經濟流速為1~3m/s，因此，這里說的“大流量”測量是說大管道流量測量。
一般來講，DN300以下管徑的流量計稱為中小管徑流量計，DN300~ DN400以上的稱為大管徑流量計，DN1200以上的稱為特大管徑流量計。通常特大管徑液體流量測量主要為水，除了水以外還有石油產品。一般大管徑流量計有差壓式流量計、電磁流量計、超聲流量計和插入式的流量計，DN300~ DN500的還有容積式流量計和渦輪流量計。

（1）安裝條件
安裝條件主要是根據測量方法是否可以允許切斷管流，暫停運行，是否可以允許在管道上打孔，是否允許切斷管流安裝流量傳感器。
如果允許切斷管流安裝流量傳感器，可以選擇電磁流量計、帶測量管段的超聲流量計、容積式流量計和渦輪流量計。
如果允許在管道上打孔可以選擇外插換能器超聲流量計和插入式流量計。
如果上述要求都不允許，就只能選擇外夾裝換能器超聲流量計。

（2）測量準確度要求
對于貿易交接要求測量準確度高的、是不導電液體的可選擇帶測量管段的超聲流量計、多聲道的超聲流量計、容積式流量計和渦輪流量計，如果是導電液體還可選擇電磁流量計。
對于像控制配比，測量準確度要求低一些的可選擇差壓式文丘里管、外夾裝換能器超聲流量計。測量準確度要求低的可選擇插入式流量計。

（3）壓力損失（泵送能耗費用）
大流量測量的泵送能耗費用在流量測量運行成本中占有相當大的比例，壓力損失和（泵送能耗費用）比如較大的為差壓式文丘里管，容積式流量計和渦輪流量計。較小的為插入式流量計，沒有壓力損失的為電磁流量計。


3、蒸汽流量測量的選擇

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蒸汽流量測量從測量技術上分為兩類，一類為過熱蒸汽和高干度（干度x=0.9以上）的飽和蒸汽，另一類為低干度飽和蒸汽。前一類可以作為單相流體處理，而后一類則為兩相流。由于目前所有的流量計只適用于單相流體，因此，低干度飽和蒸汽尚需進行深入的研究。

（1）過熱蒸汽和高干度飽和蒸汽的流量測量
常用的流量計有：節流式差壓式流量計，該流量計目前仍是測量蒸汽流量的主要儀表，為適應需要在技術上也有了心得發展，。比如把節流裝置、差壓變送器及三閥組組成一體成為一體式節流流量計，該節流流量計解決了差壓信號管路易出故障的缺點。還有采用定植節流件，用標準噴嘴代替標準孔板，因為噴嘴和孔板相比較，噴嘴的流出系數穩定，不會因為邊緣銳角變鈍使流出系數發生變化，壓損也比孔板低，一般在同樣流量及 值時壓損約為孔板的30%~50%。
渦街流量計測量中溫，即200℃以下，應用于蒸汽應該說已經趨于成熟，是目前常用于蒸汽測量的一類流量計。但是一定要注意低干度介質將使其儀表系數偏離檢測值而增大測量誤差。
均速管流量計、分流旋翼式流量計在準確度要求不太高的內部管理分配上應用還是可以的，因為使用比較便宜、簡潔，適應于中小流量蒸汽的測量。
對于靶式流量計，國內于上世紀70年代開發的電動、氣動靶式流量變送器，它是電動、氣動單元組合儀表的檢測儀表。由于當時力轉換器直接采用差壓變送器的力平衡機構，因此，帶來力平衡機構本身所造成的許多不足。比如，測量準確度較低、零點漂移、杠桿機構可靠性、穩定性差等。因此原JJG 461-1986《靶式流量變送器》規程制定于1986年，已有25年之久。由于現在已基本不再生產和使用電動、氣動靶式流量變送器。原有的規程已不適應使用，因此修訂了新的
靶式流量計規程。
靶式流量計的結構是由測量管、靶板、力傳感器、信號處理單元組成。力傳感器為應變計式傳感器，信號處理顯示可以就地直讀顯示或輸出標準信號。力傳感器由筒式彈性體和力應變片組成，可以是內貼式和外貼式兩種。當彈性體在力作用下發生形變，它破壞了由力應變片組成的電橋的平衡，產生與流量成平方關系的電信號。
其工作原理是在恒定截面直管段中設置一個與流束方向相垂直的靶板，流體沿靶板周圍通過時，靶板受到推力的作用，推力的大小與流體的動能和靶板的面積成正比。在一定的雷諾數范圍內，流過流量計的流量與靶板受到的力成正比。靶板所受的力由力傳感器檢出。
以圓形靶板為例，流量計算的基本公式為：
                         
                     
式中，  ——質量流量（kg/s）；
        ——體積流量（m /s）；
        ——流量系數（純數）；
       ——流束的膨脹系數（純數）。對不可壓縮性流體 =1，對可壓縮性流體 ＜1；
       ——測量管內徑（m）；
       ——靶徑(m)；
       ——流體的密度（kg/m ）；
       ——靶受到的力(N)。
靶板受力經力轉換器轉變成電流信號（4～20）mA或氣壓信號（20～100kPa）輸出，輸出信號與流量的關系可根據上式確定。
由于應變式新型靶式流量計具有新的結構和測量原理，在蒸汽測量中具有比較優越的使用前景，適應于中小流量蒸汽的測量。

（2）低干度飽和蒸汽的流量測量
一般的工業鍋爐產生的飽和蒸汽在出口處為高干度（0.95以上）的飽和蒸汽，但是在長距離輸送過程中，由于保溫不好或間歇用汽出現不平衡情況等許多因素使干度不斷下降，甚至成為含水量很高的濕蒸汽，即成為氣、水兩相流體。這兩相流體的流動特性與單相流是有著本質區別。在單相流中檢測的流量計儀表系數或流出系數是不能用于兩相流測量的。比如對孔板流量計進行的兩相流試驗中的流出系數必須進行干度修正。因此，在低干度飽和蒸汽的流量測量中，干度參數是必須測量的一個參數。遺憾的是目前還沒有成熟的干度計出現。另外其他各類流量計的儀表系數的干度修正都尚未進行深入研究。只有解決這個問題，才能測量低干度飽和蒸汽的流量。

表1   流量計流體特性和工藝過程條件選型一覽表

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1、—：取決于測量頭的類型；2、用于贓污的孔板為圓缺孔板；3、用于粘性的孔板為四分之一圓孔板和錐型入口孔板。
 
表2   流量計測量性能、安裝條件選型一覽表