化工装置常用流量计及选择误区

陈明（兖矿鲁南化工有限公司，山东滕州277500）

0 引言

随着我国化工技术不断发展，新型化工装置逐渐趋向规模化。生产过程的控制越来越受到各大企业的重视，先进过程控制系统的应用，可以保证生产过程的稳定和高效，可以实现生产过程中的操作方式的改进，降低生产过程中的损耗和生产消耗，提高企业产品产量和质量。化工自动化控制逐渐由单体向总体控制系统发展，单体之间关联性制约性越来越大，作为自动化技术实现的保证和基础，检测仪表的选择也受到越来越多的重视。

作为过程仪表的大类仪表之一，测量仪表在保证安全生产和降低能源消耗方面发挥着不可替代的作用。作为一个动态测量参数，只有当流体运行时才会存在流量，流量不是基本量的组合，实际测量中受到许多复杂外来因素的影响，流体的湍流、旋涡运行、管道管壁等因素都会对流量测量产生影响。实际生产中，流量流量测量仪表的种类繁多，可供生产实际使用的流量仪表多达百种。每种流量测量仪表都有其特定的适用性和局限性。根据流体流态、流量、及安装和使用环境等进行合理选型，满足测量要求的同时兼顾使用的经济性，是做好流量仪表选型的基础和前提。本文根据生产实际，简单介绍了几种化工生产常用流量测量仪表的原理和选用经验。

1 几种常用流量计原理和选用

1.1 涡街流量计原理和选用

涡街流量计是一种依据卡门旋涡原理进行流量测量的流量计，属于流量计中最年轻的一类。在测量流体介质中安放一根或多跟非流线型旋涡发生体，测量流体介质在旋涡发生体的两侧交替释放出排列规则的涡列（如图1涡街流量计工作原理图），涡列频率在一定的范围内与管道流体介质的流速成正比例关系，通过电晶体或差动电容对涡列的产生频率进行检测，得到测量介质的流量。涡街流量计具有在规定范围内测量精确度不受介质的压力、温度、粘度、密度影响，可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量，结构简单、安装维护方便、寿命长、通用性好和稳定性高等特点，发展迅速,已成为目前通用流量计的一类。

涡街流量计要求测量流体介质具有较高的流速，以产生涡列，因此会产生噪音，流量测量精度在1.0%～2.0%之间，一般口径在300mm 以内，再大就得使用插入型的，精度下降非常明显。涡街流量计按照涡列频率检出的方式分为：电容式、应变式、应力式、振动体式、热敏式、光电式及超声式等。

图1 涡街流量计工作原理

1.2 电磁流量计原理和选用

电磁流量计利用电磁感应进行流量测量，利用测量流体介质切割磁力线产生感应电动势测量流体介质流量大小，因此只能测量导电流体介质，可用于测量电导率≥5μs/cm的盐、酸、碱溶液、水等流体介质，同时能够测量泥浆、纸浆、矿浆等具有导电性浆体流量。

电磁流量计产生的压损极小，可以测量流量介质流量范围较大，最小流量与最大流量的比值一般可以达到1：20 以上，测量流体介质流量与产生的输出信号成线性，测量精度优于0.5%。电磁流量计属于体积流量测量仪表一种，测量不受被测流体介质的粘度、粘度、温度影响。因此，电磁流量计只需用水进行标定后，就可以用于其它导电性流体介质的流量。目前可以选用的工业电磁流量计的口径从几个毫米到几米都有，国内已有实流校验设备最大口径也已经达到3米。

1.3 科里奥利质量流量计原理和选用

流体体积是因变量，随温度和压力变化，而流体质量不随温度、压力变化。在精确的生产过程控制、质量控制、交易结算、消耗控制等要求测量数据必须准确，如果采用涡街流量计、电磁流量计、孔板流量计等体积流量计，不能满足要求，需要通过压力、温度、密度等参数进行修正间接得到测量流体介质的质量，经过的中间环节多、人为因素多，准确性难以保证。随着科技进步，出现了直接对流体介质质量进行测量的质量流量计。质量流量计主要分为差压式质量流量计、热式质量流量计和科里奥利质量流量计，三种质量流量计工作原理也不一样。其中科里奥利质量流量计是利用流体直线运动同时处于旋转体系中，产生与流体介质质量流量成正比的科里奥利力原理制成的直接测量质量流量的仪表，因其能够准确的测量管道内流体介质的质量流量，并且具有稳定性高、可靠度好、量程比较大、可以适用于高粘度流体测量等特点，受到化工生产企业的青睐。

1.4 差压式流量计原理和选用

差压式流量计是一种利用被测量流体介质通过节流装置时流通面积变小局部收缩，产生的压力差值与流量间存在固有关系的原理，实现流体介质流量的测定仪表。通常使用的节流装置有孔板、文丘里、和喷嘴等。压差式流量计具有结构牢固、性能稳定、使用寿命长、便于规模生产等优点，是至今使用最为广泛的流量计。但差压式流量计也有其固有的缺点，测量精度普遍不高、测量范围窄，一般仅有3：1～4：1、现场安装要求高、压损大。

2 流量计选择和使用常见问题

流体介质流量测量仪表选择是一项非常复杂的科学工作，其测量原理多，产品种类繁多，并且更新换代快，所以流量计选择是一项复杂且艰辛的工作。在实际的选择过程中往往会存在误区，下面分列了流量计使用过程中几种常见的问题。

2.1 选择同一厂家的流量计

部分人在选择过某一厂家流量计后，认为已经建立了一定的信任基础，其实流量仪表有几百种产品，没有任何流量计生产厂家敢能够生产所有的流体介质流量测量仪表。

2.2 倾向新型流量计选用

新型流量计需要经过长时间的验证，新型流量计使用初期存在的问题比较多，售后比较困难，也许在生产时验证合格，但是无法确认能否经住时间的考验，化工装置使用过程中安全可靠是最主要的，也只有经过长期验证的才是最可靠的。

2.3 只根据管道尺寸选型

尺寸选择过大是流量计选型最容易出现的一种错误，结果往往达不到理想的测量效果。这种情况并不是流量计自身的存在问题，流量计是计量工具，具有自身的使用范围和使用条件。

2.4 未按照要求进行安装

为了达到精确的测量要求，每种流量计安装都有其特定的安装要求。很多流量计都有前后直管段、水平安装或竖直安装等方面的要求。在流量计安装前要仔细阅读使用说明。

2.5 参数设定存在问题

此种情况在电池供电的流量计使用过程中出现较多，认定出厂时流量计参数已经设定好了，装上就能用，不需要重新设定。很多情况下化工装置实际生产过程中，流体介质的温度、压力、密度等与设计存在一定的偏差，这时就会造成很大的计量误差。

2.6 不进行定期维护

定期维护时测量仪表必须要做的工作，流量计使用过程中准确度会出现下降，每种流量计有特定的维护方法，必须要定期顶上进行维护保养才能保证测量仪表的准确可靠。

3 结语

每种流量测量仪表都存在不用的优缺点，合理的选择测量仪表对化工装置的运行至关重要，不同的工况和介质需要选择合适的仪表，才能得到理想的测量结果。正确的选择化工装置流体介质流量测量仪表，需要对流量仪表的特性和化工装置生产过程都非常熟悉。