流量儀表在化工生產(chǎn)過程中的作用及其選型

于偉紅　單彥杰

一、流量儀表在化工生產(chǎn)過程中的作用

流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛應(yīng)用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護及人民日常生活等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、節(jié)約能源、改進產(chǎn)品質(zhì)量、提高經(jīng)濟效益和管理水平的重要工具，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。因此流量儀表在化工生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，它不僅是提高產(chǎn)品質(zhì)量的保證，而且是企業(yè)提高經(jīng)濟效益的重要手段。

流量儀表是提高產(chǎn)品質(zhì)量的保證。產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵，而流量儀表的測量結(jié)果是產(chǎn)品質(zhì)量的最基本保證，在化工生產(chǎn)過程中，從原材料進廠的檢測分析，到生產(chǎn)工藝流程中各工序的質(zhì)量監(jiān)測控制，直至成品、半成品檢驗，都必須有計量測試層層把關(guān)，嚴(yán)格控制。如果沒有流量的測試，監(jiān)督保證，產(chǎn)品質(zhì)量就無法得到保證。因為任何質(zhì)量特性都以一定的計量特性為表征的。一切要用數(shù)據(jù)說話，而數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確可靠，這就要依靠完善的計量檢測設(shè)備來實現(xiàn)。假如企業(yè)使用的計量器具不合格，產(chǎn)品的幾何尺寸就不可能合格，壓力表不準(zhǔn)就可能毀壞設(shè)備。從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此產(chǎn)品質(zhì)量必須經(jīng)過精密的測試來控制，要使企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到先進水平，立于不敗之地，就必須加強計量檢測手段，沒有計量檢測，就沒有產(chǎn)品質(zhì)量。

流量儀表也是生產(chǎn)過程中提高經(jīng)濟效益的重要手段。在大部分工業(yè)企業(yè)中把計量儀表作為改善經(jīng)營管理，提高產(chǎn)品質(zhì)量，推動技術(shù)進步的基礎(chǔ)工作來抓。完善計量檢測手段，加強計量管理，使資源合理有效地配置，避免資源浪費，降低了原材料和能源的消耗，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。也有一些企業(yè)由于產(chǎn)品開發(fā)制造管理等各個環(huán)節(jié)，計量檢測手段和生產(chǎn)管理不配套，計量器具配備不齊全，量值不準(zhǔn)確，使制造工藝失去控制，造成產(chǎn)品質(zhì)量差，消耗高，效益低。

二、流量計選型的一般性準(zhǔn)則

對于一個特定的使用場合，流量計的選擇取決于該測量課題在不同方面的重要性（如：流量計在現(xiàn)場安裝條件下的準(zhǔn)確度、耗能費、安裝條件的局限或被測介質(zhì)的特殊性等），因此，它必然是一個基于工程與專業(yè)知識單獨做出判斷的事。在一個具有相似工作條件的特定領(lǐng)域內(nèi)，某種流量計的技術(shù)優(yōu)勢，通常就是初選時的依據(jù)。很明顯，在對具體的使用場合還沒做詳細(xì)的了解時，就試圖衡量各種限制條件，只能是自以為是的臆斷。以下是幫助我們對流量計做出正確、合理選型的五大類問題。對于其中的前三大類問題，只有有限的選擇，利用它們能確定某種流量計是否適用。最后的兩大類問題是最困難的，因為它涉及價格與性能的比較及最后的決定。下面就是這五大類問題。

1.被測流體的類型。（1）被測流體是液體、氣體、還是蒸汽。（2）被測流體是潔凈的、臟污的、還是含濕氣流或漿液。（3）被測流體是否有腐蝕性，是否有導(dǎo)電性。

2.工藝過程的工作條件。儀表選型不僅要考慮工藝過程，還要根據(jù)溫度和壓力的界限值是多少來確定。

3.流量計的安裝條件。（1）計劃運行的流量測量是在明渠

上、還是在封閉的管道內(nèi)；（2）管道的內(nèi)徑尺寸；（3）工作狀態(tài)下流體的管道雷諾數(shù)；（4）計劃安裝的流量計的上、下游直管段的長度，在其上游擾流件的種類；（5）是否需要/能否使用流動調(diào)整器；（6）工藝管道是否有過量的振動；（7）流體的流動是定常/穩(wěn)定的還是脈動的；（8）環(huán)境的或室內(nèi)的溫度和濕度條件。

4.在流量計的性能和流量測童能力方面總的要求。（1）對于用于貿(mào)易輸送的流量計，其準(zhǔn)確度等級優(yōu)于GB17167—2006所規(guī)定的指標(biāo)，如對于成品油，準(zhǔn)確度等級為0.2級；對于天然氣，準(zhǔn)確度等級為0.5級或1.0級。（2）通常，流量計是在一個特定的流量下使用？還是在一個流量范圍內(nèi)使用？（3）采用的流量計的目的，若僅為了進行流量控制，必要的響應(yīng)頻率是多少？（對于小口徑管道的流量控制，通常要求0.1s）。（4）被測流量的范圍，偶然可能會遇到的最大與最小流量值。

5.流量計安裝和運行應(yīng)綜合考慮的問題和費用。（1）一次檢測裝置、二次儀表和附屬設(shè)備的購置費；（2）安裝費：包括勞務(wù)費和配管費；（3）為使流量計運行的耗能費和補償總的永久壓力損失的泵送費；（4）維護費與儀表可靠性的比較；（5）是否有備件？是否有售后服務(wù)的方便條件？（6）在未來的使用場合，可能的用途；（7）試用一種新型流量計的風(fēng)險。

以上各項都是決定選用某種流量計的因素。在比較各種流量計的費用時，除了實際的購置費外，還有一系列的因素應(yīng)加以考慮，在作出決定前，應(yīng)權(quán)衡以下幾個重要因素：（1） 由于流量計的準(zhǔn)確度和測量范圍的改善，可減少未被計量的能源，由此對經(jīng)濟效益、企業(yè)的效率及產(chǎn)品質(zhì)量的影響；（2）同時還要估算安裝費、長期的維護費和流量計運行時的耗能費以及為補償總的永久壓力損失的泵送費。

流量儀表分類方法也很多，沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。通常按其測量原理，將流量測量方法分為四大類，利用伯努利方程原理來測量流量的差壓型流量測量方法；利用測量流速來得到流量的速度式流量測量方法；利用一個個標(biāo)準(zhǔn)小容積連續(xù)地測量流量的容積式流量測量方法；以測量流體質(zhì)量為目的的質(zhì)量流量測量方法。

測量方法確定后，選用流量儀表在性能要求上需要考慮的因素主要有：瞬時流量還是計量總量、準(zhǔn)確度、重復(fù)性、線性度、上限流量和流量范圍、范圍度、壓力損失、輸出信號特性和響應(yīng)時間等。不同測量對象測量目的各不相同，在儀表性能方面亦有其不同側(cè)重點。例如商貿(mào)核算和儲運對準(zhǔn)確度要求較高；連續(xù)測量過程控制通常只要求良好的可靠性和重復(fù)性，有時還要求寬的范圍度，而對測量準(zhǔn)確度要求其次；批量配比生產(chǎn)則希望有好的準(zhǔn)確度等等。所以，我們在測量方法確定好以后，要結(jié)合具體的測量對象對儀表各項性能要求做逐項分析，在此基礎(chǔ)上正確選用所需儀表。

流量儀表種類有100多種，但是大部分皆為特定對象的專用流量計，在國民經(jīng)濟中應(yīng)用最為普遍的十大類通用型流量計，它們是：（1）差壓流量計；（2）浮子流量計；（3）容積式流量計；（4）渦輪流量計；（5）渦街流量計；（6）電磁流量計；（7）超聲流量計；（8）熱式流量計；（9）科氏質(zhì)量流量計；（10）明渠用流量計。我們可以根據(jù)上述條件再結(jié)合個流量儀表的性能選擇合適的儀表。例如，電磁流量計只能測量導(dǎo)電的液體，我們就不能用它來測量氣體的流量。