在进行流量测量仪表选型时必须关注的各类因素探讨

       工业生产中会使用到大量的流量与液位等相关的测量仪表，对于仪表类型的选择是一个非常重要的问题，因为选型不当造成仪表表测量数据错误，甚至仪表损失的例子非常普遍；还有一种情况就是虽然选型正确，但是在安装进却因为缺乏相关的**知识，导致了错误的安装与布置，仍然达不到我们预期的测量效果。可以这样说正确选择和使用流量仪表对于精确的测量数据的取得是一件特别重要的事情，也不是一件很容易的事情，需要我们在选择与使用时要密切地关注五大基本因素，包括仪器仪表性能、仪表流体特性、仪表安装条件、仪表环境条件和经济因素等。
 
        许多时候我们在进行仪表仪器选择只是凭借以往地经验加以决断，恕不知，相同条件下的仪表造型的方案可能有多种选择，我们需要根据我们掌握的经验，结合现场的实际情况，以及所选仪表的具有功能作出恰当的选择。在选择方案决定之前，我们有两点基本功要做扎实：那就是必须熟悉流量测量仪表和生产过程中流体特性等两个方面的技术。本文正是针对许多仪表从业人员以及仪表管理部门的决策层经常会遇到的相关问题作出探讨。
 
一、流量测量仪表选择的步序
　　要确定管道中的流体是否在输送流动，或者判断流体的流量数据等，使用流动窥视窗或流动指示仪就能轻易获取信息，而且不用花费很高的成本。此类仪器结构都比较简单，往往在其中有一个小活动物体（比如板、球、翼轮等）可以显示是否在流动。有些还能够显示流动快慢的程度，不过精确度偏低，误差一般出现在20%~30%之间。如果对测量结果要求比较高，要求误差控制在2%~10%之间，则需要选择使用流量仪表。
　　按照开始选择确定的方案，收集待测量物品的样本、技术数据和说明手册等，充分了解所采用的仪器仪表使用性能；再对仪表性能使用要求和仪表使用规范、测量流体特性、仪器安装场所、测量环境条件和经济条件等五个方面因素进行判断。考虑顺序一般从“仪表性能使用要求和仪表使用规范”开始，再如图1考虑其他因素。如果判断“经济因素”是主要的考虑因素时，则考虑“性能要求和仪表规范”等因素时，还要回复到考虑迁移因素，各因素需交替考虑，如图2所示。
　
 二、测量方法考虑因素分析
　　2.1 关于性能要求和仪表规范使用方面的考虑
　　测量方法确定后，在性能要求方面选择仪表考虑的内容有：瞬时流量、总量、精确度、重复性、线性度、流量范围和范围度、压力损失、输出信号特性和响应时间等。不同测量对象有不同的测量目的，在仪表性能方面各有自己的侧重点。例如商贸核算业务和储运业务对精确度方面要求较高；连续测量过程控制，通常只对可靠性、重复性、范围度有要求，而对测量精确度的要求放在次要的地位；批量配比生产方面，则希望仪器仪表有好的精确度。
　　1）精确度方面。流量仪表说明所定的精确度等级，在某一较宽流量范围内合适，如果限制条件在某一特定流量或限制很小的流量范围，假如用涡轮流量计进行桶装分发，只有在阀门全开情况下启用，流量基本恒定，或仅在很小范围内变化，这时使用的测量精确度可能比规定值高。
　　2）响应时间方面。在脉动流动场所使用方面，要注意仪表对流动阶跃变化的响应。某些使用场所要求仪表输出跟随流动变化，而另一些为获得平均水平，则只要求有较慢响应的输出。瞬态响应通常以时间常数或响应频率表示，其值前者从几毫秒到几秒，后者在数百赫兹以下，配用显示仪表延长了响应时间。
　　2.2 关于流体特性方面
　　各类流量仪表总会受到流体特性中的某一种或几种因素的影响，所以流体的性能在很大程度上限制着待选仪表的型式。所选择测量方法和仪表不仅要适应被测流体的性能，还要考虑在测量过程中流体性能某一参量变化的影响。
　　1）流体温度和压力方面。必须认真界定流体的工作压力和工作温度，特别在测量气体时，温度压力变化造成过大的密度变化，可能会改变测量方法。如温度或压力变化造成较大流动特性变化，而影响测量准确度等性能时，必要进行温度和压力修正，而且要确切知道压力、温度的大值和小值。
　　2）粘度和润滑性方面。对不同类型流量仪表范围度的影响，粘度各有不同影响。对大部分容积式仪表，粘度增加范围度扩大，而涡轮式和涡街式仪表则相反，粘度增加范围度缩小。通常认为高粘度液体有好的润滑性。润滑性对有活动测量元件的仪表非常重要，溶剂润滑性差会缩短仪表轴承寿命。
　　2.3 关于安装方面
　　采用不同原理的测量方法，对安装要求差别很大。差压式仪表和涡轮式仪表需要长的上游直管段，以保证仪表进口端前流动。而容积式仪表和浮子式仪表，则无此要求或要求很低。外夹式超声波流量和电磁流量计都会对上下游的直管段部分有所要求，有些仪表使用说明书没有做详细说明，特别是仪表应考虑安装的位置、流动的方向、维护空间、安装方向等。
　　安装方面需要考虑仪表的安装的方向、流动的方向、上下游管道状况、阀门的位置、防护性配件、脉动流影响、振动、电气的干扰等。
　　1）管道布置方面。管道布置方向会影响仪表的选择。有些仪表垂直安装和安水平装在性能测量上完全不同。流体垂直向下流动，带给仪表转动元件额外力，会显著影响性能，线性或重复性。安装方向还取决于流体的特性，如水平管道可能淀沉固体颗粒，因此测量浆液的仪表好安装于垂直管道。
　　2）流动方向方面。有些流量仪表只可以在某一流动方向工作，错误安装成反向安装会损坏仪表。使用这类仪表还应注意在误操作条件下是否有可能产生反向流动，如有此可能就需要安装止回阀以保护仪表。能双向工作的仪表，正向和反向之间测量性能亦可能有些差异，大部分流量仪表壳体标有流动方向。比如外夹式超声波流量计就只能测量单向的流体，而电磁流量计一般情况都可以测量双向正反流向的流体。这些都是需我们知道并加以掌握的。
　　2.4 环境条件因素
　　1）环境温度方面。仪表的电子部件和仪表流量检测部分，会受环境温度变化影响。仪表尺寸变化，通过仪表壳体传热改变流体密度和粘度等；影响到显示仪表电子元件时，将降低测量性能。有时候采取转换显示部分和流量传感器分别装在不同场所，以保证电子元件免受温度影响。现场需要有环境受控的外罩。如果环境温度变化会影响流动特性，管道须包绝热层。
　　2）环境湿度方面。高湿度会加速大气腐蚀和电解腐蚀，并降低电气绝缘，低湿度容易感生静电。环境温度或介质温度急剧变化，导致引起湿度方面的问题。应预测可能的变化范围，核实是否会导致所选择的仪表运行中产生问题。
　　3）安全性方面。用于爆炸性危险环境，按照气氛适应性、爆炸性混合物分级分组、防护电气设备类型以及其他安全规则或标准选择仪表。有可燃性气体或可燃性尘粒时应采用特殊外壳的仪表，同时不能使用高电平电源。有化学侵蚀性气氛，仪表要有外部防腐蚀和外壳具有气密性。
　　2.5 经济方面的因素
　　只考虑仪表的购买成本是不够的，还应调查其他费用。附件购置费、安装费、维护和流量检定费、运行费和备用件费用都是要考虑的范围。
　　1）运行费用方面。流量仪表运行费用主要是工作时能量消耗，包括电动仪表内部的电力消耗和气动仪表的气源耗能，以及测量过程中推动流体通过仪表所消耗的能量。泵送费用是一个隐蔽性费用，往往被忽视。差压式仪表差压装置产生的压差，很大一部分不能恢复，容积式和涡轮式仪表也有相当阻力。全通道无阻碍的电磁式和超声式此项费用可视为零。插入式仪表应用与大管径，由于阻塞比小，压力损失亦可忽略，超过500 mm的仪表选用低压损或无压损仪表。
　　2）维护费用方面。维护费用是仪表安装投入使用后，保持测量系统正常工作所需要的费用，含备用件费和维护劳务。没有运动部件的仪表需要检视，有运动零部件的仪表则需要较多维护工作，比如外夹式超声波流量计安装后期的的维护量非常小，因为流量计没有无件与流体直接接触，但是有和类型的仪表则不行。
 
三、本文结论
　　综上所述，流量仪表发展到今天其种类数量已经丰富至极，但没有一种适用于任何场合。每种流量仪表都有各自的适用范围，都有局限性。在选择仪表时，一定要熟悉仪表和被测对象两方面，并兼顾其他因素，这样测量结果才会准确。(本文由润中仪表科技有限公司整理发布)

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