液体流量的测量论文

1、 安康学院化学化工系学年论文 液体流量测量及流量计的选择摘要 本文以常见的液体水、黏度范围宽广的液体油品为例，讨论液体流量测量问题，并介绍当前市场上测量液体水和液体油品的流量仪表的种类进行概述,其中对用途广泛的差压式、浮子式、容积式流量计的原理、用途进行了详细叙述,以及流量计在计量检测中发现的问题,最后提出了选用流量表的一般性原则。 关键词高饱和蒸气压、流量测量 、计量检测ON THE MEASUREMENT OF FLUID FLOW AND THE CHOICE OF FLOWMETERABSTRACTIn this paper, using liquid and oil viscosit

2、y liquid water, a wide range of common (evaporation) high saturated vapor pressure of liquid ammonia as an example, discuss the measurement of fluid flow problems, and introduced species on the current market, flow meter were summarized, including the use of a wide range of differential pressure typ

3、e, float type, volumetric flowmeter principle, application in detail, and the problems found in measuring meter, finally put forward the general principles of selection of flow meter.Key words High saturation vapor pressure,flow measurement , Measurementii目 录摘要iABSTRACTii前言.11、水流量的测量 11.1水流量测量的特点11.

4、2 仪表选型和使用21.2.1 用于贸易结算的测量对象21.2.2 用于过程监视与控制的测量对象21.2.3泥沙含量较高的测量对象31.2.4去离子水的流量测量31.2.5 污水流量的测量31.2.6处于气液相平衡状态的测量对象41.3电磁流量计的安装41.3.1 直管段长度要求41.3.2 安装位置和流动方向41.3.3 转换器安装和连接电缆42 、石油流量的测量52.1 石油流量测量的特点52.2 仪表的选型和使用52.2.1 容积式仪表52.2.2 涡轮流量计62.2.3 差压式流量计72.2.4 超声流量计7致谢8主要参考文献9前言流量测量被广泛的应用在工业生产过程、能源计量过程、环境

5、保护工程、交通运输、生物技术、科学实验、海洋气象、江河湖泊等领域. 流体的流量是化工生产过程中的重要参数之一，为了控制生产过程能稳态进行，就必须经常了解操作条件，如压强、流量等，并加以调节和控制。在化工和炼油生产过程中，需要测量液体流量，以便为生产操作和控制提供依据。市场上各种测量计中,按照测量原理又可分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等.按照目前最流行、最广泛的分类法,即分为:容积式流量计、差压式流量计等.我们了解一下常用的几种流量计的工作原理和它的优缺点及应用场合。1、水流量的测量1.1水流量测量的特点 水在人们生活和生产等各项活动中扮演者重要角色，每个人

6、都离不开水，于是水的计量就成为数量巨大、使用范围最广的测量任务之一。 水流量的测量难度并不高。不同原理的流量计大多数都可用来测量水的流量，但也不是随便装一台就肯定能用得好的。这是因为同样是水流量测量命题，由于水的洁净程度不同，流体工况条件各异，流量测量范围悬殊，可靠性要求差异，测量精确度要求有高有底以及费用承受能力不一样，仪表的选型也不一样。严格地说，在可供选择地种类众多的仪表中选定一种既好又省的仪表不是一件容易的事。这不仅要求工程师们对各种流量计的特性有充分的认识，对其价格有充分的调查研究，更重要的是对测量对象的具体要求，工况参数和使用环境有足够的了解1。 居民用水表可以使用几年甚至十几年不

7、出故障，但是工业生产中使用的相同原理的水表，故障多，寿命也不长。这是因为居民家庭用水是间歇的，水质也较好，而工业生产中的用水一般是连续的，而且水质也可能要差一些。在仪表选型时不能忽视这些差异，不能片面认为普通水表既然在家庭使用可以长命百岁，换到工厂使用也应可长命百岁。另外，水中的杂物易将仪表卡滞、堵塞，水中的泥沙易在仪表测量管内壁沉积，易将排污阀堵死也是系统设计时应予注意的。1.2 仪表选型和使用1.2.1 用于贸易结算的测量对象 用于贸易结算的测量对象包括自来水流量、原水流量和企业内部自制水流量，计量精确度应达到±2.5R。若流体为自来水，由于比较洁净，适用的仪表种类很多，但最便宜

8、的应数旋翼式水表；DN>200后，选用电磁流量计是适宜的，其计量精确度可达±（0.31）R。可根据费用的额度选择合适的型号，一般来说，精确度越高价格越贵。旋翼式水表有的型号带远传发讯器，所发出的脉冲信号经转换器或二次表也可显示瞬时流量，或与DCS、数据采集系统相连，但这样的配置在使用现场并不多见。这一方面是因旋翼式水表靠旋翼和齿轮系不停地旋转来计量，在连续运行的场合寿命并不长，另一方面是因其耐压等级和温度等级都有一定的局限性。对于水质不够洁净的测量对象，选用旋翼式水表、容积式仪表和涡轮之类靠旋转部件不停地转动来计量的仪表都是不适宜的，因为转动部分易堵易卡2。此类流体有时还难免夹

9、带一些长纤维之类的物体，如麻丝、聚四氟乙烯生带等，长纤维易挂在涡街流量计的旋涡发生体上,导致仪表失准。这时选用涡街流量计应谨慎。1.2.2 用于过程监视与控制的测量对象过程监视与控制用的水流量仪表，对测量精确度要求一般不像贸易结算用的那样高，主要考虑的是可靠性、价格和输出信号的种类等。在工矿企业的老装置上，使用最多的仍然是节流式差压流量计。新建装置中，人们更喜欢使用涡街流量计，这是因为节流式差压流量计安装复杂，维护工作量大，压力损失大，露天安装的仪表还需考虑防冻等，而涡街流量计安装和维护都非常简单，因而节流式差压流量计在水流量测量中大有被挤出市场之势。但是涡街流量计只能解决部分水流量测量问题，

10、因为口径较大的涡街流量计价格比同口径的电磁流量计贵，而且口径最大的涡街流量计也只能做到DN300DN400。最小口径的涡街流量计现在是做到DN15,其最小可测水流量为0.32/m3h，而电磁流量计的口径从DN2.5DN3000,可测流量从0.0053305000m3/h，因而覆盖范围比涡街流量计宽得多。在能够测量的最低流速方面涡街只能达到约0.4m/s，而电磁流量计在0.1m/s时已能正常测量。大口径电磁流量计价格也很贵，节约的方案是选用插入式流量计，其中常用的有均速管、插入式涡街流量计和插入式电磁流量计等，插入式涡街流量计可测流速下限为0.32m/s，而电磁流量探头可测流量下限无限制，只是误

11、差略大些，约为（±0.2R+1mm/s）3。1.2.3泥沙含量较高的测量对象 泥沙含量较高的水流量测量对象常见于原水，如果选用的是节流式差压流量计或均速管差压流量计，取压阀和排污阀常被泥沙堵死，影响使用，相比之下，插入式涡街流量计和插入式电磁流量计不会出现此类情况。大口径水流量计往往流速较低，水中泥沙易在测量管内壁沉积而使流通截面积减小，导致流量示值偏高，所以应定期清理。详见第3.5节。1.2.4去离子水的流量测量 去离子水和高纯蒸馏水是纯度极高的水，其电导率约比通用型电磁流量计能够测量的电导率小3个数量级，因此不能用电磁流量计测量。1.2.5 污水流量的测量 污水的特点是脏污，有些

12、还有一定的腐蚀性。以管道输送的污水可用电磁流量计测量，通过明渠排放的污水，适合用明渠流量计测量，请参阅第3.5节。1.2.6处于气液相平衡状态的测量对象 处于气液相平衡状态的水，例如锅炉除氧器水箱出口水，若要测其流量，流量计应安装在增压泵之后，如果安装在增压泵之前，由于流体流过流量计总是有一定的压损，处于气液相平衡状态的水由于压力降低而导致部分液体汽化，引起流量计示值偏高。1.3电磁流量计的安装1.3.1 直管段长度要求电磁流量传感器的直管段要求比大部分其他流量计的直管段要求低。90°弯头、T型管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线（不是传感器进口端连接面）5倍直径（5D

13、）长度的直管段，不同开度的阀则需10D；下游直管段为（23）D或无要求；但要防止蝶阀阀片伸入到传感器测量管内。如果阀不能全开使用，应按阀截流方向和电极轴成45°角度安装，附加误差可大为减小4。1.3.2 安装位置和流动方向 传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可，不受限值。但测量固液两相流体最好垂直安装，自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重，低流速时固相沉淀等缺点。水平安装时要使电极轴线平行于地平线，不要处于垂至于地平线，因为处于底部的电极易被沉积物覆盖，顶部电极易被液体中可能存在的气泡擦过，遮住电极表面，使输出信号波动。1.3.3 转换器安装和连接电缆分体式电磁流量

14、计的转换器应安装在传感器附近便于读数的维修的地点，也可安装在仪表室，其环境条件可比传感器好得多。转换器和传感器之间的距离受至于被测介质电导率和信号电缆型号，即电缆的分布电容、导线截面和屏蔽层数等。要用规定厂随仪表所附的信号电缆。电导率较低的液体和传输距离较长时，也有规定用三层屏蔽电缆的5。一般仪表“使用说明书”对不同电导率液体给出相应传输距离范围。单层屏蔽电缆用于工业用水或酸碱液体时，通常可传送距离为100mm。2 石油流量的测量2.1 石油流量测量的特点 石油是国民经济的血液，一年数亿吨的石油在采集、输送、储存、加工及分配等各个环节，需要大量石油流量测量，与其他液体计量相比，石油流量测量有下

15、列主要特点。石油品种较多，不同品种之间差异较大。 计量精确度要求高。用于贸易结算的油品计量，必须达到规定的精确度，以保证供需双方的利益。GB/T17167规定，分厂（车间）和重点用能设备能耗考核用汽油、柴油、原油计量应达到0.5R精确度；进出企业结算用汽油、柴油、原油计量应达到0.35R精确度，而在大宗油品计量中，计量精确度的要求更高，意义更大。 应考虑在线实流校准。用于石油计量的流量计，一般口径较大，拆下送检极不方便，一般应有实流校准设施或留有连接标准表的接口，以便进行在线实流校准。 质量流量测量。大多数情况下以质量流量结算。流体易燃易爆6。2.2 仪表的选型和使用2.2.1 容积式仪表容积

16、式流量计在石油产品的计量方面有悠久史的使用历史，容积式流量计在石油计量中具有独特的优势，关键原因是流体本身的润滑作用，使这种仪表能长期、稳定运行。而且精确度高，范围度较大。 石油计量用的容积式流量计常用的有椭圆齿轮式、腰轮式、螺杆式、等多种，不同的种类其口径、范围和适用的流体黏度也不同。容积式流量计选型和使用中应注意如下几点。a.精确度与流量范围度有关。同一台仪表如果额定精确度等级较高，只能在较低的范围度内得到，如果想得到较大的范围度则必须要降低精确度等级。 b.流体黏度对测量误差有一定影响。与涡轮流量计等其他流量计相比，黏度影响较小，此外，还与许多其他流量计随黏度增大而误差增大不同，黏度增大

17、因间隙间泄露减小而性能改善。容积式流量计校准时的液体黏度与实际使用的液体黏度应尽量接近，但往往做不到这一点，因为一套标准装置要为各方面的用户服务，要用来校准种类型的流量计。c.不同型式的仪表适用黏度范围有较大差异。用于油品测量的容积流量计常用的有椭圆齿轮式、腰轮式、螺杆式、刮板式、旋转活塞式等。其中螺杆式对高黏度流体的适应性最佳。d.流体温度对测量误差的影响。容积式流量计的测量误差同仪表计量室容积和间隙大小密切相关。流体温度升高时，计量室容积增大转动部件每转一周，通过仪表的液体量相应增大。e.压力损失及黏度对压力损失的影响。容积式流量计是由流体能量来推动测量元件，因此带来相当高的压力损失7。此

18、压力损失要比同样口径和流量的涡轮式或其他有阻碍流量计大。2.2.2 涡轮流量计涡轮流量计在石油成品流量测量中应用得很广，这主要是因为石油本身是良好的润滑剂，在流量测量过程中能对轴和轴承进行良好的润滑，有利于仪表的长期可靠运转。轴和轴承经特殊设计的涡轮流量计甚至在难度较高的液化石油气流量测量中，也能获得成功应用。1、 优点：a、精确度高，对于液体，国内产品能做到±（0.20.5）R，国外产品有的可达到±0.15R。b、重复性好，短期重复性可达0.05，如经常校准，可得到非常高的准确度，在定量发料、定量装桶操作中都能获得理想效果。c、输出脉冲频率信号，在与批量控制仪、流量显示表

19、连接进行信号处理中，可基本做到不增加误差。d、范围度较宽，最大和最小流量比可达61101，中大口径甚至可达401。e、惯性小、响应快，时间常数为150ms，变化速率较低的脉动流量，引入的误差可忽略。f、结构简单、紧凑、轻巧、安装维护方便，流通能力大。如果发生故障，不影响管道内液体的输送。 2、 缺点 a、涡轮轴承与轴之间的摩擦导致磨损，使仪表准确度发生变化，所以用于贸易结算的表计须定期校准。现在有的产品采用宝石轴承和镍基碳化钨轴，使耐磨性得到根本改进，准确度可保持34年不变。b、一般涡轮流量计不适用于高黏度流体，随着黏度的增大，流量计测量下限值提高，范围度缩小，线性度变差。 c、对流体的洁净程

20、度要求较高，流量计前加装过滤器，滤网目数与仪表口径有关，小口径目数多些，大口径目数少些8。 2.2.3 差压式流量计 前文所述的容积式流量计、涡轮流量计主要是因精确度高，在油品计量中获得广泛应用，但寿命和可靠性不尽人意，尤其是转子式容积流量计安全性不高，因此在过程控制油品流量测量中，因精确度要求不高，首先满足可靠性，常优先选择差压流量计。差压式流量计在油品流量测量中的应用同在水流量测量中的差异主要是黏度和冷却后易堵两个问题，有些牌号的油品黏度较高，为了不使流量测量下限被抬高，常常选用喷嘴节流装置9。原油、重油、渣油等被加热后才能在管道中正常输送的流体，为了防止因冷却而堵塞引压管线，常采用冲洗油隔离和干脆取消引压管线而采用带隔离膜片的法兰式差压变送器直接装在取压口上。2.2.4 超声流量计 近几年来，超声流量计技术已发展得相当成熟，价格也在降低，其突出的优势和应用领域主要体现在以下方面。流量换能器可不与被测被测介质直接接触，流体的高压、含有较多杂质以及易凝固、易结晶等恶劣条件都不对流量测量构成威胁。近几年来，超声流量计应用于重油、燃油流量测量的实例逐渐多起来。夹装式超声流量计虽然精确度不高，