流量测量方法和仪表的选择考虑因素
有些制造厂为显示其范围度宽,不适当地把上限流量提得很高,液体流速高达7~10m/s,气体为50~75m/s,实际上这么高流速一般是用不上的。不要为这样宽的范围度所迷惑,范围度宽是要使下限流量的流速更低些才好。
2.9压力损失
除无阻碍流量传感器(电磁式、超声式)外,大部分流量传感器在仪表表体内有固定或活动部件,流体流经这些阻力件将产 生不可恢复压力损失,其值有时高达数十千帕,压损大可能限制管道的流通能力,因此有些测量对象提出压力损失的最大允许值,它是仪表选型的一个限制条件。对 于大口径流量计压力损失造成的附加能耗可能相当可观,宁可选择压损小价格贵的流量计而不采用价廉压损大的流量计。对于高蒸汽压的液体(如某些碳氢液体)大 压损使流量计下游压力降至蒸汽压会产生气穴现象,它使测量误差大幅增加甚至损坏仪表部件。
2.10输出信号特性
流量计的信号输出显示有几种:(1)流量(体积流量或质量流量)(2)总量(3)平均流速(4)点流速。亦可分为模拟量(电流或电压)和脉冲量。模拟量输出适合于过程控制,与调节阀接配,但较易受干扰;脉冲量适用于总量和高精度测量,长距信号传输不受干扰。
2.11 响应时间
应用于脉动流场所应注意仪表对流动阶跃变化的响应。有些使用场所要求仪表输出跟随流动变化,而另一些为获得综合平均 值要求有较慢响应的输出。瞬态响应(transient response)常以时间常数几毫秒到几秒,或响应频率数百赫等以下表示。配用显示仪表可能要相当大地延长响应时间。有人认为仪表流量增加和流量减小的 动态响应不对称,会急剧增加测量误差。
3. 流体特性方面的考虑。
3.1 流体温度和压力
必须界定流体的工作温度和压力,特别在测量气体时温度压力造成过大的密度变化,可能要改变所选择的测量方法。如温度或压力变化造成较大流动特性变化而影响测量性能时,要作温度和(或)压力修正。
3.2 密度
大部分液体应用场合,液体密度相对稳定,除非密度发生较大变化,一般不需要修正。
在气体应用场合,某些仪表的范围度和线性度取决于密度。低密度气体对某些测量方法,例如利用气体动量推动检测元件(如涡轮)工作的仪表呈现困难。
3.3 粘度和润滑性
有些仪表性能随着雷诺数而变,而雷诺数又与粘度有关。在评估仪表适应性时,要掌握液体的温度-粘度特性。气体与液体不同,其粘度不会因温度和压力变化而显著地变化,其值一般较低,除氢气外各种气体粘度差别较小。因此确切的气体粘度并不像液体那样重要。
粘度对不同类型流量仪表范围度影响趋势各异,例如对大部分容积式仪表粘度增加范围度增大,涡轮式和涡街式则相反,粘度增加范围度缩小。
润滑性是不易评价的物性。润滑性对有活动测量元件的仪表非常重要,润滑性差会缩短轴承寿命,轴承工况又影响仪表运行性能和范围度。
3.4 化学腐蚀和结垢
流体的化学性有时成为选择测量方法和仪表的决定因素。流体腐蚀仪表接触件,表面结垢或析出结晶,均将降低使用性能和寿命。仪表制造厂为此常提供变型产品,例如开发防腐型、加保温套防止析出结晶,装置除垢器等防范措施。
3.5 压缩系数和其它参量
测量气体需要知道压缩系数,按工况下压力温度求取密度。若气体成分变动或工作接近超临界区,则只能在线测量密度。
某些测量方法要考虑流体特性参量,如热式流量计的热传导和比热容,电磁流量计的液体电导率
3.6 多相和多组分流
测量多相和多组分流动应十分谨慎对待。经验表明,单相通用流量仪表用于多组分或多相流体,测量性能会改变(或大幅度改变)。
单工质流体有时也会呈现双相,例如湿蒸汽中水微粒随着蒸汽流动,环境温度或介质压力偏离原定状态,仪表就可能不适应。
测量两种或两种以上不相溶液体汇流混合液流量时,应注意存在流速不均匀,使流动成为分层或块状流等带来的问题。
测量液固双相流时要了解固相含量、粒子大小和固体性质以及流动状况(悬浮流、管底流、动床流还是淤积流?)。测量气液双相流时尽可能采用分离后分相测量,以保证获得最小测量不确定度,然而对有些场合这种方法不切实可行或不符合要求。
4 安装方面的考虑
不同原理的测量方法对安装要求差异很大。例如上游直管段长度,差压式和涡街式需要较长,而容积式浮子式无要求或要求很低。
(1)管道布置和仪表安装方向
有些仪表水平安装或垂直安装在测量性能会有差别。仪表安装有时还取决于流体物性,如浆液在水平位置可能沉淀固体颗粒。
(2)流动方向
有些流量仪表只能单向工作,反向流动会损坏仪表。使用这类仪表应注意在误操作条件下是否可能产生反向流,必要时装逆止阀保护之。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。
(3)上游和下游管道工程
大部分流量仪表或多或少受进口流动状况的影响,必须保证有良好流动状况。上游管道布置和阻流件会引入流动扰动,例如二个(或二个以上)空间弯管引起漩涡,阀门等局部阻流件引起流速分布畸变。这些影响能够以适当长度上游直管或安装流动调整器予以改善。
除考虑紧接仪表前的管配件外,还应注意更往上游若干管道配件的组合,因为它们可能是产生与最接近配件扰动不同的扰动 源。尽可能拉开各扰动产生件的距离以减少影响,不要靠近连接在一起,象常常看到单弯管后紧接部分开启的阀。仪表下游也要有一小段直管以减小影响。 气穴和凝结常是不良管道布置所引起的,应避免管道直径上或方向上的急剧改变。管道布置不良还会产生脉动。
(4)管径
有些仪表的口径范围并不很宽,限制了仪表的选用。测量大管径、低流速,或小管径、高流速,可选用与管径尺寸不同口径的仪表,并以异径管连接,使仪表运行流速在规定范围内。
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