流量計(jì)

流量測量歷史

人們對氣流和水流測量的興趣亙古未變。掌握氣流方向和速度是每位古代航海家最基本的素養(yǎng)，而在公元前約5,000年烏爾的蘇美爾城、基什、底格里斯河和幼發(fā)拉底河附近的毛伊島等地區(qū)，水流測量技能對于引水渠水流的公平分配也非常重要。

流量測量簡介

流量計(jì)選型的基本要點(diǎn)在于，必須清晰了解具體應(yīng)用需求。因此，應(yīng)投入時(shí)間全面評估過程流體特性和整體安裝特點(diǎn)。

流量計(jì)選擇的第一步

流量計(jì)選擇的第一步是確定流量信息應(yīng)該是連續(xù)的還是累加的，此信息是本地需要還是遠(yuǎn)程需要。如果遠(yuǎn)程需要，信號傳輸是模擬的、數(shù)據(jù)的還是共享的? 如果是共享的，所需(最小)數(shù)據(jù)更新頻率是多少? 一旦回答了這些問題，就應(yīng)著手評估工藝流體的性質(zhì)和流動(dòng)特性，以及容納流量計(jì)的管道系統(tǒng)。 為了更系統(tǒng)地進(jìn)行這項(xiàng)工作，一些表格應(yīng)運(yùn)而生，要求為每個(gè)應(yīng)用都要填寫以下類型的數(shù)據(jù): 點(diǎn)擊這里下載流量計(jì)評估表。

流體和流動(dòng)特性

在表中這個(gè)部分，流體的名稱應(yīng)該給出，它的壓力、溫度、允許壓降、密度(或比重)、電導(dǎo)率、粘度(是否牛頓)和最大工作溫度下的蒸汽壓力都要被列出，還應(yīng)同時(shí)說明這些屬性如何會發(fā)生改變或互動(dòng)。此外，所有安全或毒性信息也應(yīng)提供，以及流體構(gòu)成、氣泡存在情況、固體(研磨的還是軟的，顆粒大小，纖維)、涂傾向和光傳輸品質(zhì)(不透明，半透明或透明) 的詳細(xì)數(shù)據(jù)

壓力和溫度范圍

選擇流量計(jì)時(shí)，除正常運(yùn)行值外，預(yù)計(jì)的最小和最大壓力、溫度值也應(yīng)給出。是否可以反向流動(dòng)，是否并不總是充滿管道，是否會形成段塞流(氣體-固體-液體)，是否有可能曝氣或脈動(dòng)，是否可能發(fā)生突然的溫度變化，或在清洗和維護(hù)中是否需要特別的預(yù)防措施，這些事實(shí)也應(yīng)加以說明。

管道和安裝區(qū)域

關(guān)于管道系統(tǒng)和流量計(jì)將被安裝的地方，要考慮: 對于管道，其方向(在液體應(yīng)用中避免向下流動(dòng))、大小、材料、時(shí)間表、法蘭壓力等級、 可達(dá)性、上游或下游的轉(zhuǎn)彎、閥門、調(diào)節(jié)器和可用的直管長度。 指定工程師必須知道該地區(qū)是否可能存在振動(dòng)或磁場，是否能提供電動(dòng)或氣動(dòng)能源，該地區(qū)是否屬于爆炸危險(xiǎn)區(qū)，或是否有其它特殊要求，如符合衛(wèi)生或就地清洗(CIP)的規(guī)定。

選擇流量計(jì)時(shí)要提出的關(guān)鍵問題

1. 流量計(jì)所要測量的流體是什么?

2. 需要測量率和/或流量總量嗎?

3. 如果液體不是水，該液體的粘度是什么?

4. 是否需要本地顯示或電子信號輸出?

5. 最小和最大流量是多少?

6. 最小和最大過程壓力是多少?

7. 最低和最高的過程溫度是多少?

8. 流體與流量計(jì)接液部件是否化學(xué)兼容?

9. 如果這是一個(gè)過程應(yīng)用，管道大小是多少?

流量和精度

下一步是通過識別將被測量的最小和最大流量(質(zhì)量或體積)來確定所需儀表范圍。然后確定所需的流量測量精度。通常，精度以實(shí)際讀數(shù)(AR)的百分比、標(biāo)準(zhǔn)量程(CS)的百分比或滿量程(FS)的百分比表示。精度要求應(yīng)按最小、正常、最大流量分別指出。除非你知道這些要求，否則，在整個(gè)量程內(nèi)，流量計(jì)的性能可能不會被接受。

在根據(jù)儀表讀數(shù)來銷售或購買產(chǎn)品的應(yīng)用中，絕對精度至關(guān)重要。在其它應(yīng)用中，可重復(fù)性也許比絕對精度更為重要。因此，建議分別建立每個(gè)應(yīng)用的精度和可重復(fù)性的要求，在規(guī)格中都做說明。

當(dāng)流量計(jì)的精度以% CS或% FS 單位表示，其絕對誤差將隨實(shí)測流量下降而上升。如果表誤差以% AR表示，不論是高流量或低流量，絕對誤差保持不變。因?yàn)闈M量程(FS)總是比標(biāo)定量程(CS)大，所以以%FS表示性能的傳感器總是比相同%CS規(guī)格的傳感器有更大的誤差。因此，為了公平地比較所有的選擇，最好把所有誤差單位都換算成等同的%AR單位。

在精心準(zhǔn)備的流量計(jì)規(guī)格中，所有的精度都轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的%AR單位，而這些%AR精度要求需根據(jù)最小、正常和最大流量分別指定。所有流量計(jì)規(guī)格和報(bào)價(jià)都應(yīng)明確闡明在最小、正常和最大流量時(shí)該流量計(jì)的精度和可重復(fù)性。

精度與重復(fù)性

如果兩個(gè)流量計(jì)類別同時(shí)提供可接受的計(jì)量性能，而其中一個(gè)沒有移動(dòng)部件，則選擇沒有移動(dòng)部件的那一個(gè)。移動(dòng)部件是問題的潛在來源，不僅因?yàn)槊黠@的磨損、潤滑和涂層敏感性等原因，也因?yàn)橐苿?dòng)部件需要間隙，有時(shí)會在被測流體中產(chǎn)生滑動(dòng)。即使是維護(hù)良好并校準(zhǔn)的流量計(jì)，這種不可測的流量都會隨流體粘度和溫度的變化而變化。溫度變化還會改變儀表內(nèi)部尺寸，從而需要補(bǔ)償。

此外，如果能從一個(gè)完整流量計(jì)和一個(gè)點(diǎn)傳感器獲得相同的性能，一般建議使用流量計(jì)。因?yàn)辄c(diǎn)傳感器不關(guān)注全流量，它們只有在插入流速是整個(gè)管道流速的平均值的深度時(shí)才能讀數(shù)準(zhǔn)確。即使這一點(diǎn)在校準(zhǔn)時(shí)被精心測定，它也不大可能一直保持不變，因?yàn)樗俣确植际芰髁俊⒄扯?、溫度和其它因素影響而改變?

質(zhì)量或體積單位

在選定一個(gè)流量計(jì)之前，建議先確定是以質(zhì)量還是以體積單位來顯示流量。當(dāng)測量可壓縮材料的流量時(shí)，體積流量就沒什么意義，除非密度(有時(shí)也需要粘度)是不變的。當(dāng)測量不可壓縮液體的流速（體積流量）時(shí)，懸浮氣泡的存在將導(dǎo)致錯(cuò)誤，因此，在流體到達(dá)儀表之前必須清除氣體。在其它速度傳感器中，管道內(nèi)襯可引發(fā)問題(超聲波)，或者當(dāng)雷諾數(shù)過低時(shí)(渦街流量計(jì)要求 RD> 20000)，儀表可能會停止運(yùn)作。

鑒于以上因素，應(yīng)考慮對密度、壓力和粘度不敏感而且不受雷諾數(shù)變化影響 的質(zhì)量流量計(jì)。此外，在化工行業(yè)中應(yīng)充分利用各種水槽，它們可以測量部分滿管流，并可通過大量的漂浮或可沉淀固體顆粒。您可以查看更多流量計(jì)類型

轉(zhuǎn)子流量計(jì)或變截面流量計(jì)
轉(zhuǎn)子流量計(jì)是一個(gè)錐形管和一個(gè)浮子。它是使用最廣泛的可變面積流量計(jì)，因?yàn)槠涑杀镜土?、結(jié)構(gòu)簡單、低壓降、有較寬的量程和線性輸出。

彈簧和活塞流量計(jì)
活塞式流量計(jì)采用由活塞和圓錐體形成的一個(gè)環(huán)形孔板?；钊灰研椈晒潭ㄔ阱F形底部(一個(gè)無流量的部位)?？潭仁腔诓煌谋戎?，油表為0.84，水表為1.0。簡潔的設(shè)計(jì)以及便于傳輸電信號使它們在流量顯示和控制中成為轉(zhuǎn)子流量計(jì)的經(jīng)濟(jì)替代。

氣體質(zhì)量流量計(jì)
熱式質(zhì)量流量計(jì)受密度、壓力和流體粘度的輕微影響。這種樣式的流量計(jì)或采用差壓傳感器和溫度傳感器，或采用加熱傳感元件和熱力學(xué)熱傳導(dǎo)原理，來確定真正的質(zhì)量流量。這種質(zhì)量流量計(jì)很多都有內(nèi)置顯示和模擬輸出，以便于記錄數(shù)據(jù)。常見的應(yīng)用包括泄漏檢測和以每分鐘毫升計(jì)的低流量測量。

超聲波流量計(jì)
超聲波多普勒流量計(jì)常用于臟污應(yīng)用，例如廢水以及其它會對傳統(tǒng)傳感器造成傷害的骯臟液體和泥漿。操作的基本原則是利用運(yùn)動(dòng)中的懸浮顆?；驓馀?不連續(xù))反射的超聲波信號的頻移(多普勒效應(yīng))。

渦輪流量計(jì)
渦輪流量計(jì)的精度可達(dá)0.5%R。這是一個(gè)非常準(zhǔn)確的儀表，可用于清潔液體和100厘斯以下的粘性液體。要求入口處的直管管長至少為管徑的10倍。最常見的輸出是正弦波或方波信號頻率，但也可在其上安裝信號調(diào)節(jié)器來獲得模擬輸出并起到防爆作用。儀表的多槳葉葉輪安裝在自由運(yùn)動(dòng)的軸承上，與流體成直角并懸浮在流體中 。

葉輪式流量計(jì)
對于水和類水流體，葉輪式流量計(jì)是最流行的低造價(jià)流量計(jì)之一。其中許多都提供管配件或插入樣式。象渦輪流量計(jì)一樣，要求入口處的管長是管徑的至少10倍，出口處至少5倍。如果用于水以外的流體，應(yīng)核實(shí)化學(xué)兼容性。正弦波和方波脈沖輸出是常見類型的輸出，但也有整體或面板安裝的變送器可供選擇。葉輪傳感器的轉(zhuǎn)子與流體垂直，只接觸有限的流體截面。

正位移流量計(jì)
在水的應(yīng)用中，在沒有直管可用時(shí)，水流的動(dòng)蕩對于渦輪和葉輪流量計(jì)來說過大，這時(shí)可使用容積式流量計(jì)。容積式流量計(jì)也可用于粘性液體。

渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是對工藝條件的變化靈敏度低，以及相對孔板或渦輪流量計(jì)來說磨損度低。而且初始和維護(hù)成本低。由于這些原因，它們已經(jīng)獲得越來越廣泛的用戶接受。渦街流量計(jì)要求上漿，具體做法請聯(lián)系我們的流量工程部門。

用于液體和氣體的皮托管或差壓傳感器
皮托管具有以下優(yōu)點(diǎn): 簡易、低成本安裝、永久壓力損失非常低、低維護(hù)和良好的耐磨性。皮托管要求上漿，具體做法請聯(lián)系我們的流量工程部門。

導(dǎo)電性液體的電磁流量計(jì)
有直通式和插入式。電磁流量計(jì)沒有任何移動(dòng)部件，是廢水或任何導(dǎo)電臟污液體的理想選擇。有整體的顯示器，或者用于遠(yuǎn)程監(jiān)控或數(shù)據(jù)記錄的模擬輸出。

用于空氣流量測量的風(fēng)速計(jì)
熱線風(fēng)速計(jì)是沒有移動(dòng)部件的探頭。氣流可以在管道中通過手持或永久固定式儀表測量。還有葉輪風(fēng)速計(jì)。葉輪風(fēng)速計(jì)通常比熱線風(fēng)速計(jì)大，但更經(jīng)濟(jì)并堅(jiān)固耐用。帶有溫度和濕度的測量。

質(zhì)量或體積流量？

打算測量流量？答案似乎是購買一臺流量計(jì)吧。流體流量是指流經(jīng)指定位置的液體量，這個(gè)定義似乎通俗易懂 — 任何流量計(jì)都符合這個(gè)定義。描述管道內(nèi)液體流量的公式如下所示：

Q = A x  v

Q表示流量，A表示管道的截面面積，v是管道內(nèi)的平均流體速度。例如：液體以1米/秒的平均速度流經(jīng)截面面積為1平方米的管道時(shí)，流量等于1立方米/秒。注：Q表示每單位時(shí)間的體積，因此常常將Q表示為“體積”流量?？紤]以下公式：

W = rho x Q

W是流量；rho表示流體密度。例如：1千克/立方米密度的液體以1立方米/秒的速度流動(dòng)時(shí)，流量等于1千克/秒。（同樣，上述質(zhì)量單位“千克”可以換成“磅”。此處不再進(jìn)行詳細(xì)的討論—假設(shè)質(zhì)量單位均為“磅”。注：W是每單位時(shí)間的質(zhì)量，因此常常將W表示為“質(zhì)量”流量?，F(xiàn)在 — 希望測量何種流量？不確定？在一些應(yīng)用中，測量體積流量是必須進(jìn)行的操作。

考慮加注儲罐的情況?？上騼拗刑砑痈鞣N不同密度的液體，因此，體積流量的測量必須避免液體溢出儲罐。（而且液位變送器和高液位開關(guān)/關(guān)閉裝置可能不需要流量計(jì)?？紤]控制液體流入某個(gè)過程（每單位時(shí)間只接收有限體積的液體）的情況。體積流量測量似乎具有可行性。

在其他過程中，質(zhì)量流量是非常重要的?？紤]反應(yīng)物質(zhì)A、B和C之間的化學(xué)反應(yīng)的情況，當(dāng)然使用分子數(shù)而非體積來表示物質(zhì)的質(zhì)量。同樣，購買和銷售產(chǎn)品（運(yùn)輸監(jiān)護(hù)）時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量而非體積也是重要因素。

流量計(jì)需要何種程度的維護(hù)？

流量計(jì)的維修要求和使用壽命都受到多種因素的影響。當(dāng)然，主要的因素是：根據(jù)特定的應(yīng)用情況，匹配合適的流量計(jì)。選擇不當(dāng)?shù)难b置總是會在早期造成問題。沒有移動(dòng)部件的流量計(jì)通常比具有移動(dòng)部件的部件耗費(fèi)更少的精力。但所有流量計(jì)最終都需要進(jìn)行某種程度的維護(hù)。