在進行流量測量儀表選型時必須關注的各類因素探討

       工業生產中會使用到大量的流量與液位等相關的測量儀表，對于儀表類型的選擇是一個非常重要的問題，因為選型不當造成儀表表測量數據錯誤，甚至儀表損失的例子非常普遍；還有一種情況就是雖然選型正確，但是在安裝進卻因為缺乏相關的**知識，導致了錯誤的安裝與布置，仍然達不到我們預期的測量效果。可以這樣說正確選擇和使用流量儀表對于精確的測量數據的取得是一件特別重要的事情，也不是一件很容易的事情，需要我們在選擇與使用時要密切地關注五大基本因素，包括儀器儀表性能、儀表流體特性、儀表安裝條件、儀表環境條件和經濟因素等。
 
        許多時候我們在進行儀表儀器選擇只是憑借以往地經驗加以決斷，恕不知，相同條件下的儀表造型的方案可能有多種選擇，我們需要根據我們掌握的經驗，結合現場的實際情況，以及所選儀表的具有功能作出恰當的選擇。在選擇方案決定之前，我們有兩點基本功要做扎實：那就是必須熟悉流量測量儀表和生產過程中流體特性等兩個方面的技術。本文正是針對許多儀表從業人員以及儀表管理部門的決策層經常會遇到的相關問題作出探討。
 
一、流量測量儀表選擇的步序
　　要確定管道中的流體是否在輸送流動，或者判斷流體的流量數據等，使用流動窺視窗或流動指示儀就能輕易獲取信息，而且不用花費很高的成本。此類儀器結構都比較簡單，往往在其中有一個小活動物體（比如板、球、翼輪等）可以顯示是否在流動。有些還能夠顯示流動快慢的程度，不過精確度偏低，誤差一般出現在20%~30%之間。如果對測量結果要求比較高，要求誤差控制在2%~10%之間，則需要選擇使用流量儀表。
　　按照開始選擇確定的方案，收集待測量物品的樣本、技術數據和說明手冊等，充分了解所采用的儀器儀表使用性能；再對儀表性能使用要求和儀表使用規范、測量流體特性、儀器安裝場所、測量環境條件和經濟條件等五個方面因素進行判斷。考慮順序一般從“儀表性能使用要求和儀表使用規范”開始，再如圖1考慮其他因素。如果判斷“經濟因素”是主要的考慮因素時，則考慮“性能要求和儀表規范”等因素時，還要回復到考慮遷移因素，各因素需交替考慮，如圖2所示。
　
 二、測量方法考慮因素分析
　　2.1 關于性能要求和儀表規范使用方面的考慮
　　測量方法確定后，在性能要求方面選擇儀表考慮的內容有：瞬時流量、總量、精確度、重復性、線性度、流量范圍和范圍度、壓力損失、輸出信號特性和響應時間等。不同測量對象有不同的測量目的，在儀表性能方面各有自己的側重點。例如商貿核算業務和儲運業務對精確度方面要求較高；連續測量過程控制，通常只對可靠性、重復性、范圍度有要求，而對測量精確度的要求放在次要的地位；批量配比生產方面，則希望儀器儀表有好的精確度。
　　1）精確度方面。流量儀表說明所定的精確度等級，在某一較寬流量范圍內合適，如果限制條件在某一特定流量或限制很小的流量范圍，假如用渦輪流量計進行桶裝分發，只有在閥門全開情況下啟用，流量基本恒定，或僅在很小范圍內變化，這時使用的測量精確度可能比規定值高。
　　2）響應時間方面。在脈動流動場所使用方面，要注意儀表對流動階躍變化的響應。某些使用場所要求儀表輸出跟隨流動變化，而另一些為獲得平均水平，則只要求有較慢響應的輸出。瞬態響應通常以時間常數或響應頻率表示，其值前者從幾毫秒到幾秒，后者在數百赫茲以下，配用顯示儀表延長了響應時間。
　　2.2 關于流體特性方面
　　各類流量儀表總會受到流體特性中的某一種或幾種因素的影響，所以流體的性能在很大程度上限制著待選儀表的型式。所選擇測量方法和儀表不僅要適應被測流體的性能，還要考慮在測量過程中流體性能某一參量變化的影響。
　　1）流體溫度和壓力方面。必須認真界定流體的工作壓力和工作溫度，特別在測量氣體時，溫度壓力變化造成過大的密度變化，可能會改變測量方法。如溫度或壓力變化造成較大流動特性變化，而影響測量準確度等性能時，必要進行溫度和壓力修正，而且要確切知道壓力、溫度的大值和小值。
　　2）粘度和潤滑性方面。對不同類型流量儀表范圍度的影響，粘度各有不同影響。對大部分容積式儀表，粘度增加范圍度擴大，而渦輪式和渦街式儀表則相反，粘度增加范圍度縮小。通常認為高粘度液體有好的潤滑性。潤滑性對有活動測量元件的儀表非常重要，溶劑潤滑性差會縮短儀表軸承壽命。
　　2.3 關于安裝方面
　　采用不同原理的測量方法，對安裝要求差別很大。差壓式儀表和渦輪式儀表需要長的上游直管段，以保證儀表進口端前流動。而容積式儀表和浮子式儀表，則無此要求或要求很低。外夾式超聲波流量和電磁流量計都會對上下游的直管段部分有所要求，有些儀表使用說明書沒有做詳細說明，特別是儀表應考慮安裝的位置、流動的方向、維護空間、安裝方向等。
　　安裝方面需要考慮儀表的安裝的方向、流動的方向、上下游管道狀況、閥門的位置、防護性配件、脈動流影響、振動、電氣的干擾等。
　　1）管道布置方面。管道布置方向會影響儀表的選擇。有些儀表垂直安裝和安水平裝在性能測量上完全不同。流體垂直向下流動，帶給儀表轉動元件額外力，會顯著影響性能，線性或重復性。安裝方向還取決于流體的特性，如水平管道可能淀沉固體顆粒，因此測量漿液的儀表好安裝于垂直管道。
　　2）流動方向方面。有些流量儀表只可以在某一流動方向工作，錯誤安裝成反向安裝會損壞儀表。使用這類儀表還應注意在誤操作條件下是否有可能產生反向流動，如有此可能就需要安裝止回閥以保護儀表。能雙向工作的儀表，正向和反向之間測量性能亦可能有些差異，大部分流量儀表殼體標有流動方向。比如外夾式超聲波流量計就只能測量單向的流體，而電磁流量計一般情況都可以測量雙向正反流向的流體。這些都是需我們知道并加以掌握的。
　　2.4 環境條件因素
　　1）環境溫度方面。儀表的電子部件和儀表流量檢測部分，會受環境溫度變化影響。儀表尺寸變化，通過儀表殼體傳熱改變流體密度和粘度等；影響到顯示儀表電子元件時，將降低測量性能。有時候采取轉換顯示部分和流量傳感器分別裝在不同場所，以保證電子元件免受溫度影響。現場需要有環境受控的外罩。如果環境溫度變化會影響流動特性，管道須包絕熱層。
　　2）環境濕度方面。高濕度會加速大氣腐蝕和電解腐蝕，并降低電氣絕緣，低濕度容易感生靜電。環境溫度或介質溫度急劇變化，導致引起濕度方面的問題。應預測可能的變化范圍，核實是否會導致所選擇的儀表運行中產生問題。
　　3）安全性方面。用于爆炸性危險環境，按照氣氛適應性、爆炸性混合物分級分組、防護電氣設備類型以及其他安全規則或標準選擇儀表。有可燃性氣體或可燃性塵粒時應采用特殊外殼的儀表，同時不能使用高電平電源。有化學侵蝕性氣氛，儀表要有外部防腐蝕和外殼具有氣密性。
　　2.5 經濟方面的因素
　　只考慮儀表的購買成本是不夠的，還應調查其他費用。附件購置費、安裝費、維護和流量檢定費、運行費和備用件費用都是要考慮的范圍。
　　1）運行費用方面。流量儀表運行費用主要是工作時能量消耗，包括電動儀表內部的電力消耗和氣動儀表的氣源耗能，以及測量過程中推動流體通過儀表所消耗的能量。泵送費用是一個隱蔽性費用，往往被忽視。差壓式儀表差壓裝置產生的壓差，很大一部分不能恢復，容積式和渦輪式儀表也有相當阻力。全通道無阻礙的電磁式和超聲式此項費用可視為零。插入式儀表應用與大管徑，由于阻塞比小，壓力損失亦可忽略，超過500 mm的儀表選用低壓損或無壓損儀表。
　　2）維護費用方面。維護費用是儀表安裝投入使用后，保持測量系統正常工作所需要的費用，含備用件費和維護勞務。沒有運動部件的儀表需要檢視，有運動零部件的儀表則需要較多維護工作，比如外夾式超聲波流量計安裝后期的的維護量非常小，因為流量計沒有無件與流體直接接觸，但是有和類型的儀表則不行。
 
三、本文結論
　　綜上所述，流量儀表發展到今天其種類數量已經豐富至極，但沒有一種適用于任何場合。每種流量儀表都有各自的適用范圍，都有局限性。在選擇儀表時，一定要熟悉儀表和被測對象兩方面，并兼顧其他因素，這樣測量結果才會準確。(本文由潤中儀表科技有限公司整理發布)

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