石化行业流量计的选型应用分析
发布时间：2022-09-25 00:17:10来源：www.hseauto.cn来源：..
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摘要：简要介绍了在石化设备中选择流量计时应注意的一些重要问题。介绍了石油化工设备中比较常见的流量仪表，如：差压式流量计、涡街流量计、电磁流量计、质量流量计等流量仪表的特点、选型条件及安装需求。
关键词：流量仪;工程选型;应用
引言
根据测量的原则和计量单元的形式的差异，每个流量计都有各自的應用条件和各自的安装需求。在流量仪表的使用中，为了获得良好的计量结果，不仅要选用适当的计量仪器，而且要保证所选用的流量计的安装地点必须符合所选用的计量标准。仪表的选型一-直是仪表的一个关键环节，在各种型号的仪表中，如何选择合适的仪表，既是广大的用户所关注的问题，也是广大的工程师们所追求的。由于各种原因和使用情况的复杂性，在选择流量仪表时，往往采用的是各种型号的流量表。在选择流量仪表之前，设计者必须对其工作条件有全面的认识，并依据自身的实际情况，通过一次一次的选择—最优的流程，来决定一种流量传感器的型号，这一选择的过程是非常具有模棱两可的。模糊综合评价是一种特殊的模糊数学运用方式，在多因素、多层次的复杂问题中具有更好的判断能力。根据模糊评判方法和专家的工作实践，对不同型号的仪表进行了模糊综合评判，为选择合适的仪表选择奠定了基础。
1流量仪表的选型
在选择流量计时，应综合考虑各种影响因素，主要包括：
（1）为了保证仪表的选用，应充分考虑各种工艺参数，如最小、最大、最大流速、流速、压力、温度、密度和粘度等。此外，也要注意运行方式的改变和不寻常的运行状况，例如开工、调试以及紧急状况下的生产过程;（2）对生产过程的特殊需求，例如：多相流，特殊流体组成，腐蚀，腐蚀，以及介质中有无固体粒子等;（3）管路中的流动部件为工艺管路的一部分，应符合管路材料及级别的规定，流量计的压力损失应低于工艺管路容许的最大压力损失;（4）仪器需要的计量准确率。一般来说，仪器的准确度和稳定性都与仪器的成本直接相关。在生产设备中，并非对每一种流量都具有很高的准确率，因此，应满足不同的测量精度需求，合理选用合适的计量器具，以达到更好的经济效益;（5）仪器设备的装配需求。各种型号的流量传感器对管道的要求也不尽相同，例如：管道的直线段要求、管道振动、流体流向等。
该仪表在冶金、电力、煤炭、化工、石油、石油、交通、轻纺、食品、医药、农业、环保等领域中得到了广泛的使用。流量计量技术和仪表种类众多，计量目标的复杂性，使其在使用中的技术更加复杂。所以，在选择流量表时，既要考虑技术问题，又要考虑实际问题。
首先要搞明白测量的工作条件、物理化学性质、测量范围等，其次要知道不同的仪表的工作方式、使用条件和特性等;同时也要了解到各生产企业的产品品质动态。
目前有多种常见的流量传感器，依据其测量原则及实际生产需求，选用合适的流量传感器。根据测量原理，流体力学原理，热学原理，声学原理，电学原理，光学原理，原子物理学原理等。本文将对目前在工业上应用较多的流量计——体积流量计，差压流量计，浮子流量计，涡轮流量计，电磁流量计，涡街流量计，超声流量计，质量计等。
1.1容积式流量计
容积流量计，也叫定容流量计，也叫PD流量计，是流量计量中最为精密的一种，它通过一个机械的计量单元，连续地将一个液体分成一个单独的、一个已经知道的单元，并按照计量腔反复地填充和排出这个体积部件的数量来测定整个液体的体积。根据计量部件的不同，体积流量计可以划分成：卵形齿轮流量计，刮板流量计，旋转活塞流量计，往复活塞流量计，圆盘流量计，液封转鼓流量计，湿式流量计，薄膜流量计。该仪器具有高的计量准确率、不受管路布置的影响，适用于高粘性流体，具有较大的测量范围，直接读取式仪器不需要外能量即可直接获得累计、总量，清晰、易于实现。然而，由于其尺寸巨大，测量介质的种类、口径和介质工作状态的限制，不适合于高低温场合，多数仪器仅适用于洁净的单相液体，存在着噪音和振动。在体积流量计中，采用的是卵形齿形和腰轮形两种流量。
1.2差压式流量计
差压流量计是基于在管路中的流量探测器所生成的差压、已知的液体状况以及探测器与管路的几何大小来确定流量的测量仪器。它包括初级设备（探测器）和次级设备（压力差变换和流动显示器）。一般按不同类型的探头进行分类，例如：孔板流量计、文氏管流量计、匀流管流量计等。二次设备包括各种机械、电子、机电一体化差压计、差电压传感器、流量显示器和运算仪器。
根据传感器的工作机理，差压式流量传感器可划分为：节流式、动压头式、水力阻力式、离心式、动压增益型和喷流式，而节流式和动压头式是目前使用最多的两种类型。节流型差压力流量计，是目前使用最多的一种。节流差压流量计包括节流装置、差压变送机和流量显示三个部件。根据节流器的标准化情况，节流器可分成两大类型：标准式和非标准式，使用最多的是孔板和喷管。该系统采用嵌入式单片机，具有可靠性高、测量精度高、多样化等特点。它具有结构牢固，性能稳定可靠，使用寿命长，应用范围广泛，但是，其测量精度普遍较差，稳定线性范围较小，通常为3：1～4：1，在野外对设备的安装有较高的要求，如孔板、喷嘴等。在密闭管线的流量检测中，差压型流量仪是一种非常常用的仪表。
2石油化工装置中几种常用流量仪表的
选用差压式流量计、涡街流量计、电磁流量计、质量流量计是石油化工装置中几种较为常用的流量仪表。
2.1差压式流量计
2.1.1特点
差压式流量计是一类大型流量计，按照节流机构的不同，可分为孔板流量计、文丘里管、流量喷嘴、平衡流量计、楔流量计等。
差压型流量传感器因其适应性强，测量范围广，运行稳定，故障率低，基本不需要维修，已被广泛地用于石化设备。
常规的压差式流量计的测量准确率比较低，因此在石化设备中，需要采用中等精度的工艺控制，如蒸气等受温度和压力变化影响很大的液体，采用适当的温度和压力进行补偿，以获得理想的结果。
2.1.2选型
选择差压类型仪器时，应根据测量材料的物性及最大容许压力损失的节流单元的形状来选择。例如，对高压水蒸气的测定，采用了喷管;对直管段的长度要短，选用均衡型;最大容许压力损失相对较低的气体选择了温氏管;当流体具有高粘性时，应选择楔型节流装置。
2.1.3安装
差压型流量表的设置应考虑如下：（1）直管节的需求，节流单元所需的直线节流节流部分是不一样的，例如孔板、文丘里、喷嘴和楔形流量计所需的直管部分要长一些，而均衡型流量计的长度要小一些;（2）压力管道的设置是压力差压仪表的关键，如果不能正确地设置，将会严重地影响到测试的效果;（3）从技术和天气等方面考虑，采取冲洗、液体密封、隔膜密封和保温、伴热等方法;（4）只有在横向管道中使用小直径的孔和夹角带压力的孔。在垂直管道中可以使用其他的流动部件，在液体是气态或蒸气的情况下，从上往下流动;如果是液态的，则从下往上流动;（5）在横向管道上设置节流部件，当下游压力收集孔（特别是多个取压力孔）时，必须引起重视。
2.2涡街流量计
2.2.1特点
涡街流量计适用于各种不同的过程中的流量，例如：液态、气态、水蒸气等。然而，卡门旋涡的形成必须在特定的转速下进行，所以涡街流量仪的零截止点很高。涡街流量计所能测得的最小流量是由雷诺数，流体流率，以及信号噪声（噪声）所决定的。涡街流量传感器是一种非常灵敏的传感器。当振动的频率被引入到仪表的检测频段时，就会出现系统的、随机的误差。
2.2.2选型
选择涡街流量传感器时，一般要注意以下几个方面：1）雷诺数不得小于20000，在常规和非常态工况下，雷诺数大于40000为宜。在最低流速条件下，必须确保流速的准确，并符合生产厂商的技术指标。选用流量计数器，其最少可以测得的流量应小于最少的流量，以确保其计量准确。此外，在流量定时中，必须均衡流量计的调节幅度和恒定压力损失;（2）在计量时应小心避免发生空化，因为空化会造成流量传感器和下游管线的损失;（3）在两相流如湿气或湿气中使用涡街流量仪进行流量测量时，不宜采用涡街流量仪;（4）对于特别粘性、蜡质或腐蚀的媒质，不宜使用涡街流量仪;（5）一般而言，为了确保在最小流量条件下涡街流量仪的可用性（例如在开始时），流量表的孔径一般比管子的管径减小1至2个等级（如果管子的直径是DN100，那么应该选用DN80或DN50）。若两种流量都能覆盖最大流量和最小流量，则选用小流量仪表。
2.2.3安装
涡街流道设置时，需综合以下要素：1）对上游、下游的直线段的需求，通常为15d后5d。特别的条件按生产厂商的需求而定。上游管线或凸缘（过渡）部位应平滑且与管线平行，不得有任何毛边。旋风式流量仪是从涡街流量仪发展起来的，它要求更小的直线节段;（2）普通涡街流量仪可以应用在水平管道和垂直管道中进行流量的检测。若在横向管路上，则应将流量表置于管路的横向位置，以降低碎屑及沉积。在对水平管路进行流量的测定时，为了避免出现凝结，会对测量结果造成不利的影响。在垂直管道中，液体的流动方向应该是从下往上;（3）在测量液体时，在标准工作条件下，水平或垂直方向的流体应该被注满;（4）在非常态条件下可以凝固为液态的气相计量，应当有排水设备，防止在施工期间出现液力破坏旋流体;（5）在完成清洗和清洗后，应该进行涡街流量的设置。
2.3电磁流量计
2.3.1特点
电磁流量仪是基于电磁场的原理而设计的。可用于测定大部分传导性流体，但不能用于气态或水蒸气。适用于污染，油腻介质，未经处置的废水，以及包含固体的流体流动。
2.3.2电磁流量计的选型
使用电磁流量计应考虑以下各种因素：
（1）将液体的导电性能加以考量。最低导电系数要参照制造商的推荐，通常是0.05-20微S/厘米;
（2）内衬的材质，通常有PTFE，PFA，陶瓷，橡胶等多种不同的材质。
①聚四氟乙烯，最常见的内衬。由于它不能附着到外壳内部，因此不适合在真空环境中使用。另外，某些流体会透过PTFE，造成仪表的短路
②PFA的渗透率比PTFE低，但在温度、压力等条件下易于发生变形;
③陶瓷，适合各种工况，但该材质对温度变化及管线的压力较为敏感;
④最廉价的内衬是以氯丁或自然胶为主，主要是在水量测定中使用;
（3）在选用电磁流量仪的电极时，既要注意其抗腐蚀性能，又要注意防止其表面影响。
2.3.3安装要求
（1）可以在符合直線段的任何管线上设置电磁流量仪，但必须确保仪表的量管是满的;（2）所述电极在轴线方向上是横向的，以避免因所述气泡的积聚而造成所述测量信号的损失;（3）按照制造商的规定，请留意仪表（接地环）的接地;（4）防止与诸如金属支架之类的大导电表面相邻;（5）如果流体较为粗大，则流量表的进口内衬易于受损;（6）PTFE内层的应用。在螺纹连接时，按生产厂商规定的扭矩需求;（7）为了避免破坏衬套，不能采用卷绕的金属间隔件。由于其导电性，会干扰测试结果;（8）对于均匀分配的低浓度的气体，电磁流量仪是不灵敏的。在液体中的气体含量比较高时，仪表的读数值就会出现虚高。在靠近电极的地方，会产生一些测量上的困难。在含气的流体中，应该将流量表装在垂直管路上。在不严格的条件下，其最大流量不得大于3.5米/秒.
3结束语
对石化设备中的涡街流量计、电磁流量计、质量流量计的特点、选型及装配条件等进行了简单的论述。另外，在石化设备中，超声波流量计、转子流量计、容积流量计、涡轮流量计等都是常用的流量计。在工程实践中，流量计的类型很多，它们具有不同的性能特点、适用条件和装置的需要。在进行流量计的选型时，要充分考虑工艺条件、使用场合、安装条件和成本效益。
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