自?xún)x九流量?jì)x表的選擇及流量測量方法考慮因素

如果測量要求比上述高些，指示流量誤差在2－10%之間，則安裝一臺流量?jì)x表。若按后文選擇步序認為選擇差壓式儀表,也不一定要專(zhuān)門(mén)安裝孔板節流體等流量傳感器，可利用彎管流量計或或用外夾裝便攜式超聲流量計。

1.2 初選測量發(fā)放

   確定必須安裝流量?jì)x表后，進(jìn)一步詳細了解使用要求和各種條件。首先按照流體類(lèi)型和特性，采取排除法在“初選表”不能和不宜采用的測量方案，作第二步深入考慮和分析。

   1.3 分析因素

   按初選確定的各方案，向初選儀表的各制造廠(chǎng)收集樣本、技術(shù)數據和選用手冊等，充分了解儀表規范性能；再分別按性能要求和儀表規范、流體特性、安裝場(chǎng)所、環(huán)境條件和經(jīng)濟考慮五個(gè)方面因素，按后文各節所提出的問(wèn)題，逐一分析，列表比較?？紤]順序按測量目的和側重點(diǎn)而與初選時(shí)不同，一般先從"性能要求和儀表規范"開(kāi)始，再如圖1所示考慮其它因素。如適用對象認為"經(jīng)濟因素"是主要因素(如大管徑輸送要求泵送費用低、商貿核算要求測量誤差造成損失小)，則在考慮"性能要求和儀表規范"的另一方面因素時(shí)，有時(shí)候還要回復到考慮遷移方面因素。

2 流體特性方面的考慮

   2.1 總論

   1.2節初選測量方法按流體類(lèi)型等初定若干適用方案后，還應向工藝流程部門(mén)獲取詳細的流體物性諸多參量和屬性，進(jìn)一步考慮對所選擇方案的適應性。除了流體類(lèi)別以外，通常還要考慮流體的溫度、壓力、密度、粘度和潤滑性、腐蝕性和磨蝕性等，有些應用場(chǎng)所還有衛生要求。某些測量方法還要考慮流體物性中特殊參量，例如采用電磁流量計要了解液體的電導率。

   各類(lèi)流量?jì)x表總會(huì )受到流體物性中某一種或幾種參量的影響，所以流體的物性很大程度上支配著(zhù)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質(zhì)，還要考慮在測量過(guò)程中流體物性某一參量變化的影響量。
   
    常見(jiàn)流體密度、粘度、蒸汽壓力和其他參量可以從手冊中查到評估在使用條件下流體各參量和所選定儀表技術(shù)規范的適應性。然而常會(huì )遇到不十分清楚流體的確切成分、溫度和壓力變化、流動(dòng)特性等，要用戶(hù)確定流體各物性的值是有困難的，此時(shí)應向制造廠(chǎng)咨詢(xún)，估計擬選定的儀表可否使用。

   2.2 流體溫度和壓力

   必須仔細地界定流體的工作壓力和溫度，特別在測量氣體時(shí)溫度壓力變化造成過(guò)大的密度變化可能耍改變所選擇的測量方法。如溫度或壓力變化造成較大流動(dòng)特性變化而影響測量準確度等性能時(shí)，必要作溫度和(或)壓力修正。此外，流量?jì)x表外殼的結構設計和選用材質(zhì)也決定于流體的溫度和壓力，因此必須確切知道壓力和溫度的最大和最小值。壓力和溫度變動(dòng)很大時(shí)，更應特別仔細選擇。

   測量氣體流量時(shí)還要肯定某些儀表(如差壓式)流量上限位的溫度和壓力，是在工況狀態(tài)下還是在標準狀態(tài)下?

   2.3 流體密度和比重  

   大部分液體應用場(chǎng)所，其密度和比重相對恒定，除非溫度變化很大而引起較大密度變化，一般不需作修正。

   在氣體應用場(chǎng)所，有些儀表的范圍度和線(xiàn)性度，取決于氣體密度，通常要知道在標準狀態(tài)下和使用狀態(tài)下的值以便選擇。亦有將流動(dòng)狀態(tài)的值轉換到某些公認的參比值，這種方法在石油氣儲運方面應用普遍。低密度氣體對某些測量方法特別是利用氣體動(dòng)量推動(dòng)檢測元件工作的儀表(例如渦輪流量計)，呈現困難。

   2.4 粘度和潤滑性

   儀表性能往往隨雷諾數而變，雷諾數與流體粘度有關(guān)。氣體和液體不同，其粘度并不會(huì )因溫度和壓力變化而有顯著(zhù)的變化，其值一般較低，且各種氣體之間差別較小。因此確切的氣體粘度數據并不如液體那樣重要。

   粘度對不同類(lèi)型流量?jì)x表范圍度的影響趨勢各異，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。

   在評估儀表的適應性時(shí)，通常要掌握液體的溫度-粘度特性。

   某些非牛頓流體(如鉆井泥漿、紙漿、巧克力、油漆)性質(zhì)的液體，它們的流動(dòng)狀態(tài)復雜，不易斷定其屬性，因此選擇儀表時(shí)要非常謹慎，必要時(shí)與制造廠(chǎng)磋商。

   潤滑性是更不易評價(jià)的特性。通常認為高粘度液體也有好的潤滑性，但是有時(shí)候不定如此。潤滑性對有活動(dòng)測量元件的儀表(例如容積式和渦輪式)非常重要，有些液體特別是溶劑潤滑性極差，會(huì )縮短儀表軸承壽命軸承工況又影響儀表運行性能和范圍度。

   2.5 化學(xué)腐蝕和結垢

   流體的化學(xué)性有時(shí)成為選擇測量方法和儀表的決定因素。某些流體會(huì )引起儀表接觸零件腐蝕，表面結垢或析出結晶體金屬表面產(chǎn)生電解化學(xué)作用。這些現象都將降低流量?jì)x表性能和使用壽命，儀表制造廠(chǎng)為此采取措施提供若干變型產(chǎn)品或專(zhuān)用儀表，以相適應。例如選用針對某些流體抗腐蝕材料或結構上防腐蝕措施，如金屬浮子流量計內襯耐腐蝕工程塑料，孔板用陶瓷材料制造。但那些測量元件結構和形狀復雜的儀表(如容積式、渦輪式等)就不易處理使之用于腐蝕液體。

   有些流量?jì)x表從原理上就具有耐腐蝕性或易于作耐腐蝕措施。超聲換能器裝在管道外壁不與被測流體接觸的超聲流量計本質(zhì)上就是防腐蝕的。電磁流量計只有一對形狀簡(jiǎn)單的電極和測量管襯里與液體接觸，易作針對性選擇適用材料的防腐措施。 "

   儀表腔體和測量元件上結垢或析出結晶，將減少活動(dòng)部件的間隙，降低敏感元件的靈敏度或測量性能。又如結垢在超聲式儀表應用上阻礙超聲波發(fā)射，在電磁式儀表應用上絕緣了電極的信號檢測表面使之無(wú)法工作。儀表制造廠(chǎng)往往采用流量傳感器外界加溫防止析出結晶或裝置除垢器等防范措施。

   某鋅冶煉廠(chǎng)原用管道輸送廠(chǎng)區間冶鋅溶液，不僅各類(lèi)型管道用流量?jì)x表結垢嚴重影響工作、即使3-5個(gè)月清除一次管道結垢，其難度和工程雖都很大。后來(lái)將全廠(chǎng)管道改用明渠輸送，并用堰式儀表測量流量，才方便了除垢工作。

   2.6 壓縮系統和其他參量

   測量氣體需要知道壓縮系數值以求取工作狀態(tài)下流體密度。成分固定的流體通過(guò)壓力、溫度和壓縮系數計算密度；成分變動(dòng)的流體和工作于接近(或在)超臨界區，應考慮在線(xiàn)測量密度。

    某些流量測量方法要考慮特定的流體韌性，如熱式儀表要有能適應的熱傳導和熱容量，電磁式儀表依賴(lài)于液體的一定電導率才能工作。

   與某些物質(zhì)在一起會(huì )引起燃燒或急劇反應的流體，要對擬使用的儀表在設計上給予驗證。例如已經(jīng)知道測量乙炔氣流量時(shí)，流量?jì)x表內部若存在急劇的壓力和速度梯度會(huì )突然燃燒。

   2.7 多相和多組份流

   測量多相和多組份流動(dòng)應十分謹慎對待。經(jīng)驗表明用于多相或多組份流，測量性能會(huì )大幅度改變，且有些情況還是末知的。流量?jì)x表一般都在單相流動(dòng)狀態(tài)下評定其測量性能，現在還沒(méi)有以單相流標定的儀表來(lái)評定用于雙相時(shí)系統變化的標準。使用時(shí)盡可能把各相分離后分相測量以保證獲得最低測量不確定度，然而有些應用場(chǎng)所這種方法還不切實(shí)可行或不合乎要求。

   單工質(zhì)流體有時(shí)候也呈現雙相，常見(jiàn)的例于是濕蒸汽，水微粒隨著(zhù)蒸汽流動(dòng)，(濕蒸汽干度：濕蒸汽兩相流中氣相質(zhì)量流量所占兩相質(zhì)量流量的份額)。環(huán)境溫度和介質(zhì)的溫度壓力變化干度可能偏離原定流動(dòng)狀態(tài)，儀表就不能適應。這些應用場(chǎng)所儀表雖還可以應用，然而提出儀表規范時(shí)要比應用于單相時(shí)更要謹慎。

   漿液可用電磁流量計，專(zhuān)門(mén)設計的質(zhì)量式、超聲式或差壓式儀表也可以測量，能獲得流量與信號之間穩定關(guān)及但儀表的儀表系數或流出系數的確定卻不是都能解決的。多相流的復雜流動(dòng)相間能量、動(dòng)量和質(zhì)量的相互作用極其復雜，只有個(gè)別情況才能獲得較滿(mǎn)意的結果，使用時(shí)要極慎重處理。要充分了解流動(dòng)條件。即明確粒子大小、固相含量和固體性質(zhì)。固體性質(zhì)可能是有磨蝕性的、纖維狀的或是尺寸不一的顆粒。磨蝕性混合體產(chǎn)生穩定的磨損率，導致儀表誤差以一定的率穩定地增加，從而估計出儀表?yè)p壞的年限。

   在流動(dòng)中的液相和氣相混合體，各相特性及其可能產(chǎn)生相間轉換現象將影響流動(dòng)特性。流動(dòng)型態(tài)取決于液和氣的相對占有率和管道方向(水平或垂直)。不同流型需要各自適用和儀表，而確切的相間分布往往不清楚。甚難估計在這種情況下獲得的測量性能，但其測量誤差通常比單相流體測量時(shí)要多幾倍。

   兩種或兩種以上液體匯流混合，并測量其混合液流量，如液體相互間溶合則不存在問(wèn)題；但如不相溶合、往往存在流束(線(xiàn))均勻性問(wèn)題，流動(dòng)或成為分層流或成為塊狀流，取決于相對含量和密度差。測量氣-液流的儀表可能處于大幅度變動(dòng)著(zhù)的流動(dòng)特性，而流動(dòng)特性則取決于安裝設計。

3 性能要求和儀表規范方向的考慮

   3.1 總論

   測量方法確定后選擇儀表在性能要求上考慮的內容有：瞬時(shí)流量還是總量(累計流量)、精確度、重復性、線(xiàn)性度、流量范圍和范圍度、壓力損失、輸出信號特性和響應時(shí)間等。不同測量對象有各自測量目的，在儀表性能方面有其不同側重點(diǎn)。例如商貿核算和儲運對精確度要求較高；連續測量過(guò)程控制通常只要求良好的可靠性和重復性，有時(shí)還要求寬的范圍度，而對測量精確度要求還放在次要地位；批量配比生產(chǎn)則希望有好的精確度。

   3.2 測量流量還是總量

   使用對象測量的目的有兩類(lèi)，即測量流量和計量總量。管道連續配比生產(chǎn)或過(guò)程控制使用場(chǎng)所主要測量瞬時(shí)流量；灌裝容器批量生產(chǎn)以及商貿核算、儲運分配等使用場(chǎng)所大部分只要取得總量或輔以流量。兩種不同功能要求,再選擇測量方法上就有不同側重點(diǎn)

   有些儀表如容積式流量計、渦輪流量計等，測量原理上就以機械技術(shù)或脈沖頻率輸出，直接得到總量，因此具有較高精確度，適用于計量總量。

  電磁流量計、超聲波流量計、節流式流量計等儀表原理上是以測量流體流速推導出流量，響應快，適用于過(guò)程控制，但裝有積算功能環(huán)節后也可獲得總量。

  渦街流量計具有上者優(yōu)點(diǎn)，但其抗震、抗干擾性能差，不適用于過(guò)程控制而適用于計量總量。

   3.3 精確度

   整體的測量精確度要求多少？在某一特定流量下使用，還是在某一流量范圍內使用？在什么測量范圍內保持上述精確度？所選儀表的精確度能保持多久？是否易于重新校驗？是否要(或能)現場(chǎng)在線(xiàn)核對儀表精確度？這些問(wèn)題必須細致地考慮。

   如不是單純計量總量，而是應用在流量控制系統中，則檢測儀表精確度的確定要在整個(gè)系統控制精確度要求下進(jìn)行，因為整個(gè)系統不僅有流量檢測的誤差，還包含有信號傳輸、控制調節、操作執行等環(huán)節的誤差和各種影響因素，如操作執行環(huán)節往往有2%左右的回差，對測量?jì)x表確定過(guò)高的精確度(比如說(shuō)0.5級)是不合理和不經(jīng)濟的。就流量?jì)x表本身而言，檢測元件(或傳感器)和轉換/顯示儀表之間只精確度亦應適當確定，如未經(jīng)實(shí)流標定均速管、楔形管、彎管等差壓裝置誤差在1%－5%之間，選用高精度差壓計與之相配也就沒(méi)有意義了。

   流量?jì)x表規范所定的精確度等級是在某一較寬流量范圍內適用，如果使用條件在某一特定流量或很狹窄的流量范圍，例如用渦輪流量計計量油品桶裝分發(fā)，只有在閥門(mén)全開(kāi)情況下啟用，流量基本恒定，或僅在很小范圍內變化，此時(shí)使用的測量精確度可比規定值高。如能在此測量點(diǎn)專(zhuān)門(mén)標定，可提高精確度，比如說(shuō)從0.5級提高到0.25級或更高。
 用于商貿核算、儲運和物料平衡要求較高精確度時(shí)，還應考慮精確度的持久性，是否易于重新校驗等關(guān)鍵因素，以及是否有在線(xiàn)校驗的可能性。

   在比較各制造廠(chǎng)的儀表性能規范時(shí)，要注意誤差的百分率是指引用誤差(測量上限或量程的百分率，常用%F.S表示)，還是相對誤差(測量值的百分率，常用%R表示)。通常樣本或使用說(shuō)明書(shū)只示誤差%，而未注明%F.S或%R，往往是指%F.S，因為過(guò)去流量?jì)x表瞬時(shí)流量的誤差%F.S為多，這是不夠嚴謹的。如果能做到%R，為表示其性能優(yōu)越，必定注明。

   還要注意制造廠(chǎng)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)所定精確度是指基本誤差，在現場(chǎng)使用環(huán)境、動(dòng)力、流體條件變化將產(chǎn)生附加誤差?，F場(chǎng)使用精確度應為基本誤差與影響量產(chǎn)生的附加誤差所合成，如影響量大，附加誤差可能遠遠超過(guò)基本誤差。

   3.4 重復性

   重復性在過(guò)程控制應用中是重要的指標，由儀器本身原理與制造質(zhì)量所決定，而精確度除取決于重復性外，尚與量值標定系統有關(guān)。嚴格地說(shuō)重復性是指環(huán)境條件、介質(zhì)參量等不變情況下，對某一流量值段時(shí)間內同方向進(jìn)行多次測量的一致性。然而實(shí)際應用中，儀表優(yōu)良的重復性被許多因素包括流體粘度、密度等變化所干擾，然而這些變化因素還未到需要作專(zhuān)門(mén)檢測修正的地步，這些影響往往被誤認為儀表重復性不好。例如浮子流量計受流體密度影響，小口徑儀表還受粘度影響；渦輪流量計用于高粘度范圍時(shí)的粘度影響；有些未作修正處理的超聲流量計流體溫度對聲速影響等。若儀表輸出特性是非線(xiàn)性的，則這種影響更為突出。

   3.5 線(xiàn)性度

   流量?jì)x表輸出主要有線(xiàn)性和平方根非線(xiàn)性?xún)煞N。大部分流量?jì)x表的非線(xiàn)性誤差不列出單獨指標，而包含在基本誤差內。然而對于寬流量范圍脈沖輸出用作總量積算的儀表，線(xiàn)性度是一個(gè)重要指標，使有可能在流量范圍內用同一個(gè)儀表常數，線(xiàn)性度差就要降低儀表精確度。隨著(zhù)微處理器技術(shù)的發(fā)展，采用信號適配技術(shù)修正儀表系統非線(xiàn)性，從而提高儀表精確度和擴展流量范圍。
如需作管道流量配比、流量相加或熱量計要對溫度差和流量相乘時(shí)，應選擇線(xiàn)性輸出的儀表，可以簡(jiǎn)化計算過(guò)程。

   3.6 上限流量和流量范圍

   上限流量也稱(chēng)滿(mǎn)度流量。選擇流量?jì)x表的口徑應按被測管道使用的流量范圍和被選儀表的上限流量和下限流量來(lái)選配，而不是簡(jiǎn)單地按管道通徑配用。雖然通常設計管道流體最大流速是按經(jīng)濟流速來(lái)確定的。因為流速選擇過(guò)低，管徑粗投資大；過(guò)高則輸送功率大，增加運行費用。例如水等低粘度液體經(jīng)濟流速為1.5-3m/s，高粘度液體0.2-1m/s，大部分流量?jì)x表上限流量的流速接近或略高于管道經(jīng)濟流速，因此儀表選擇口徑與管徑相同的機會(huì )較多，安裝就比較方便。如不相同也不會(huì )相差太多。

   然而同一口徑不同類(lèi)型的儀表上限流量(也可以說(shuō)上限流速)受各自工作原理和結構的約束，差別很大。以液體為例，上限流量的流速以玻璃管浮子流量計最低，在0.5-1.5m/s之間，容積式流量計在1.5-2.5m/s之間，渦街流量計較高在5.5-7m/s之間，電磁流量計則在1-7m/s(甚至0.5-10m/s)之間。

   有些儀表流量上限值訂購后就不能改變如容積式儀表和浮子式儀表等，差壓式儀表孔板等設計確定后上下限流量不能改變，但可以調整差壓變送器量程(或換差壓變送器)以適應；有些儀表則不經(jīng)實(shí)流校驗用戶(hù)可自行重新設定流量上限值，如某些型號的電磁流量計和超聲波流量計。

   3.7 范圍度

   范圍度為上限流量和下限流量的比值，其值愈大流量范圍愈寬。線(xiàn)性?xún)x表有較大范圍度，一般為10：1；非線(xiàn)性?xún)x表則較小，通常僅3：1，能滿(mǎn)足一般過(guò)程控制用流量測量和商貿核算總量計量。但有些商貿核算用儀表要求較寬的范圍度，例如公用事業(yè)水量出荷計量的晝夜和冬夏季節差很大，就要求很寬的范圍度。若選用文丘利管差壓式儀表就顯得不能適應。然而差壓式儀表范圍度拓寬近年有一些突破，主要在差壓變送器及微機技術(shù)應用方面采取措施，亦可達10：1。某些型號的電磁流量計用戶(hù)可自行調整流量上限值，上限可調比(最大上限值和最小上限值之比)可達10：1，再乘上所設定上限值20：1的范圍度，一臺儀表擴展意義的范圍度(即考慮上限可調比)可達(50-200)：1，還有些型號儀表具有自動(dòng)切換上限流量值功能。

   有些制造廠(chǎng)為表示其范圍度寬，把最大上限流負的流速提得很高，液體7-10m/s，氣體50-75m/s，實(shí)際上這么高的流速一般是用不上的，關(guān)鍵是下限流速是否適應測量要求。一般要求范圍度寬是使下限流速更低些才好。

   3.8 壓力損失

   除無(wú)阻礙流量傳感器(電磁式、超聲式等)外，大部分流量傳感器或要改變流動(dòng)方向，或在流通通道中設置靜止的或活動(dòng)的檢測元件，從而產(chǎn)生隨流量而變的不能恢復的壓力損失，其值有時(shí)高達數十kPa。首先應按管道系統泵送能力和儀表進(jìn)口壓力等條件，確定最大流量時(shí)容許的壓力損失，據此選定儀表。因選擇不當而產(chǎn)生過(guò)大的壓力損失往往影響流程效率。管徑大于500mm輸水用儀表，應考慮壓損所造成能量損耗勿使過(guò)大而增加泵送費用。

   3.9 輸出信號特性

   輸出信號往往左右儀表的選擇。流量?jì)x表的信號輸出和顯示歸納為：①流量(體積流量或質(zhì)量流量)；②總量；②平均流速；④點(diǎn)流速。有些儀表輸出電流(或電壓)模擬量，另一些輸出脈沖量。模擬量輸出一般認為適合于過(guò)程控制，易于和調節閥等控制回路單元接配；脈沖量輸出適用于總量和高精度測量流量。長(cháng)距離信號傳輸脈沖量輸出比模擬量輸出有較高傳送準確度。輸出信號的方式和幅值還應有與其它設備相適應的能力，如控制接口、數據記錄器、報警裝置、斷路保護回路和數據傳送系統等。

   3.10 響應時(shí)間

   應用于脈動(dòng)流動(dòng)場(chǎng)所應注意儀表對流動(dòng)階躍變化的響應。有些使用場(chǎng)所要求儀表輸出跟隨流動(dòng)變化，而另一些為獲得綜合平均只要求有較慢響應的輸出。瞬態(tài)響應常以時(shí)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，配用顯示儀表可能相當大地延長(cháng)響應時(shí)間。儀表的流量上升和下降動(dòng)態(tài)響應不對稱(chēng)會(huì )急劇增加測量誤差。

   3.11 可維護性

   當實(shí)際工況與設計選型差距巨大或儀表發(fā)生故障時(shí)，有沒(méi)有手段就地維修和修正應該得到重視，因為流量?jì)x表一旦安裝再拆下維護會(huì )很麻煩而且需要時(shí)間。在這方面表現最好的是差壓式測量方法，因為其與流體接觸元件為免維護不動(dòng)件，測量用電氣元件為可拆可調的通用差壓變送器。所以差壓式測量方式的正常運轉率最高，據統計在全球差壓節流式測量方式占所有測量方式的45%以上。

   3.12 標準及依據

   目前只有節流式流量測量裝置的生產(chǎn)、安裝、使用具有國家和國際標準《GB/T2624-1993》和《ISO5167》，節流式流量測量裝置被普遍用于貿易結算。

儀表性能選擇因素數據表

               (2)取決于差壓變送器的性能

   下表注：(1)圓缺孔板; (2)取決于測量頭類(lèi)型; (3)四分之一圓孔板，錐形入口孔板; (4)500mm管徑以下；(5)只適用高壓氣體;

           (6)2500mm管徑以下; (7)取決于傳感器結構; (8)>200攝氏度

4 環(huán)境條件方面的考慮

   4.1 總論

   選型過(guò)程中應考慮儀表的周?chē)鷹l件及其預期變化，這些因累積環(huán)境溫度、濕度、安全性和電氣干擾等。表15.4列出各類(lèi)儀表受環(huán)境條件影響的大體程度。

   4.2 環(huán)境溫度

   儀表的電子部件和某些儀表流量檢測部分會(huì )受環(huán)境溫度變化影響。例如，儀表尺寸變化，通過(guò)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(shí)，將降低測量性能。有時(shí)候采取轉換顯示部分和流量傳感器分別裝在不同場(chǎng)所，以保證電子元件免受溫度影響。某些現場(chǎng)需要有環(huán)境受控的外罩。如果環(huán)境溫度變化會(huì )影響流動(dòng)特性，管道須包絕熱層。在作流量測量總不確定度估算時(shí)，環(huán)境影響將是不確定度主要源之一。此外，在環(huán)境或介質(zhì)溫度急劇變化場(chǎng)合下，要充分估計儀表結構材料和連接管道布置所受的影響。

   4.3 環(huán)境濕度

   高濕度會(huì )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(huán)境溫度或介質(zhì)溫度急劇變化導致引起濕度方面的問(wèn)題。用戶(hù)應預期可能的變化范圍，核實(shí)是否會(huì )導致所選擇的儀表運行中產(chǎn)生問(wèn)題。

   4.4 安全性

   應用于爆炸性危險環(huán)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(lèi)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(shí)應采用特殊外殼的儀表，同時(shí)不能使用高電平電源。若有化學(xué)侵蝕性氣氛，儀表要有外部防腐蝕和外殼具有氣密性。許多流程工業(yè)常要定期沖洗整個(gè)裝置，因此有時(shí)要求儀表外殼防水。

   4.5 電氣干擾

   電力電纜、電動(dòng)機和電氣開(kāi)關(guān)都會(huì )產(chǎn)生電磁干擾，成為產(chǎn)生誤差的來(lái)源。

環(huán)境影響和適應性比較

注:(1)取決于差壓計；(2)取決于測量頭類(lèi)型；(3)國外有產(chǎn)品。

5 安裝方面的考慮

   5.1 總論

   不同原理的測量方法對安裝要求差異很大。例如有些儀表(如差壓式、渦輪式)需要長(cháng)的上游直管段，以保證儀表進(jìn)口端前流動(dòng)必須達到充分發(fā)恩而另一些儀表(例如容積式、浮子式)則無(wú)此要求或要求很低。有些儀表使用說(shuō)明書(shū)未詳細說(shuō)明儀表應考慮安裝位置與流動(dòng)方向、維護空間、安裝方向等要求及其影響。然而從眾多發(fā)表資料表明流量?jì)x表測量性能受安裝狀況的影響很大。追溯流量?jì)x表應用不好誤差較大的原因，有很大部分是安裝不善所致。常見(jiàn)的錯誤有：①孔板進(jìn)口面反裝；②流量傳感器安裝在流速分布剖面不良的場(chǎng)所；②連接到差壓裝置的引壓管中存在不希望有的相；①安裝在有害的環(huán)境或不易接近的位置；⑤儀表處于錯誤的流動(dòng)方向；⑧差壓式儀表引壓管線(xiàn)斜率不正確；⑦儀表或電信號傳輸線(xiàn)至于強電磁場(chǎng)下；⑧將易受振動(dòng)干擾的儀表裝于有振動(dòng)的管道；⑨缺少必要的防護性配件。

   安裝方面考慮的因家有：儀表的安裝方向、流動(dòng)方向、上下游管道狀況、閥門(mén)位置、防護性配件、脈動(dòng)流影響、振動(dòng)、電氣干擾和維護空間等。表15.3匯總各種測量方法安裝的概略適應性和要求。

   5.2 管道布置方向

   應用實(shí)例中管道布置方向有時(shí)會(huì )影響儀表的選擇。有些儀表水平安裝和垂直安裝在測量性能上會(huì )有差別，例如流體垂直向下流動(dòng)帶給儀表轉動(dòng)元件額外力，會(huì )顯著(zhù)影響性能，線(xiàn)性或重復性變壞。大部分儀表的安裝方向均由制造廠(chǎng)作出規定，應予遵守。如安裝方向要與規定方向不一致，應與制造廠(chǎng)磋商，作進(jìn)一步確認。代表安裝方向還取決于流體的物性如水平管道可能淀沉固體顆粒因此測量漿液的儀表最好安裝于垂直管道。有些儀表則不受安裝方向限制。

   5.3 流動(dòng)方向

   有些流量?jì)x表只可以在某一流動(dòng)方向工作，錯誤安裝成反向流動(dòng)會(huì )損壞儀表。使用這類(lèi)儀表還應注意在誤操作條件下是否有可能產(chǎn)生反向流動(dòng)，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?jì)x表殼體標有流動(dòng)方向，制造廠(chǎng)按此方向校驗其性能，可以雙向測量的儀表必須作出兩個(gè)方向的校驗。

   5.4 上游和下游管道工程

   大部分流量?jì)x表或多或少受進(jìn)口流動(dòng)狀況的影響，必須保證有良好的流速分布。管道布置會(huì )引入不同類(lèi)型流動(dòng)擾動(dòng)，最普遍的是流速分布剖面畸變和旋渦。流速剖面畸變通常由于管路配件局部阻礙(如閥門(mén))造成，或者受彎頭的影響。旋渦普遍是由兩個(gè)或兩個(gè)以上空間彎頭所引起的。這些影響能夠以適當長(cháng)度上游直管段或安裝流動(dòng)調整器予以改善。不僅要考慮緊接在儀表之前的配件，還應考慮更往上游的若干管道配件的組合，因為實(shí)際上它們可能是產(chǎn)生與最接近配件的擾動(dòng)不同的擾動(dòng)源。盡可能拉開(kāi)個(gè)擾動(dòng)產(chǎn)生尖之間的距離以減少這些影響，不要靠近連接在一起，象常?？吹降膯巫冾^后面緊接著(zhù)部分開(kāi)啟的閥。儀表下游也要有一小段長(cháng)度直管以減小流動(dòng)影響。

   容積式和科氏質(zhì)量式儀表受不對稱(chēng)流動(dòng)剖面影響最小，或可以說(shuō)不受影響。使用渦輪流量計時(shí)應盡量降低(最好無(wú))漩渦，電磁式和差壓時(shí)則應限制漩渦在較小范圍內。
氣穴和凝結常是不良管道布置所引起的，避免管道直徑上貨方向上的急劇改變。管道布置不良也會(huì )產(chǎn)生脈動(dòng)。

   5.5 管徑

   非常小或非常大管徑往往限制流量?jì)x表的選擇因為有些類(lèi)型儀表的口徑范圍并不很寬。測量大管徑低流速或小管徑高流速的流量，可選用與管徑尺寸不同的儀表口徑，并以異徑管連接之，使運行流速在商品儀表規定的范圍內。選擇過(guò)低流速，儀表受到限制，過(guò)高流速則測量元件可能超速或壓力降過(guò)大而損壞儀表。

   5.6 維護空間

   維護空間的重要性常被忽視。一股來(lái)說(shuō)應能進(jìn)入到儀表周?chē)?，易于維護，并能有掉換整機的位置。
    有些儀表可能裝在維修受限制的環(huán)境，如高放射線(xiàn)危險區，則選擇儀表要受"不準進(jìn)入現場(chǎng)維修"的限制。

   5.7 管道振動(dòng)

   有些流量?jì)x表(如渦街式、科氏質(zhì)量式)易受振動(dòng)干擾，應考慮以標簽后管道作可靠支撐設計。脈動(dòng)緩沖器雖可消除泵和壓縮機的影響，然而所有儀表還是應遠離振動(dòng)或脈動(dòng)安裝為宜。

   5.8 閥門(mén)位置

   流量?jì)x表的管線(xiàn)上總是有控制閥和管線(xiàn)隔離閥?？刂崎y應裝在儀表下游，以避免由閥產(chǎn)生任何流速分布擾動(dòng)和氣穴，從而影響儀表測量。并且儀表下游的控制閥還給儀表增加背壓，使某些儀表(如液體渦輪流量計)內的壓力明顯高于被測液體的蒸氣壓力，以避免氣穴。

   通常儀表上下游分別裝有隔離閥，能使儀表與管線(xiàn)液流隔離，以便維護。上游閥應全開(kāi)，還應離儀表足夠距離避免儀表進(jìn)口的流速分布畸變。在多管線(xiàn)儲運應用電下游閥可采用嚴密的雙閥關(guān)閉和泄漏監示，如圖3所示。常設置備用儀表管線(xiàn)或旁路管，使能不停流作維護或取下儀表校驗。

圖3 雙閥關(guān)閉和泄漏監視

   5.9 電氣連接和電磁干擾

   當代大部分儀表系統，在儀表上或其附近結合著(zhù)電子設備。采用的電源要適合于所選擇的儀表。當儀表輸出電平低，應適用于環(huán)境相適應的前置放大器。所有電氣連接應有抗雜散電干擾的能力。制造廠(chǎng)一般會(huì )提出連接電纜的型號和建議連接方法。    
有些類(lèi)型流量?jì)x表的輸出信號易感受大功率電源影響，大功率電源會(huì )使儀表輸出脈沖波動(dòng)，還會(huì )影響儀表電工作性能，如電磁流量計的磁場(chǎng)被畸變。信號電纜應盡可能遠離電力電纜和電力源，降低電磁干擾和射頻干擾影響至最低水平。

   5.10 防護性配件

   有些儀表可能需要安裝保證儀表正常運行的附加防護設施。例如容積式和禍輪式儀表一般在其上游裝合適的過(guò)濾器液體管道出現非滿(mǎn)管流的檢測器，跟蹤加熱以防止管線(xiàn)內液體凍結或氣體出現冷凝等。這類(lèi)配件的更向外延伸可能包括避雷器和備用蓄電池系統。

   5.11 脈動(dòng)流和非定常流

   大部分流量?jì)x表來(lái)不及跟隨記錄脈動(dòng)流動(dòng)，因此盡可能避免脈動(dòng)流。常見(jiàn)產(chǎn)生脈動(dòng)的原因有定排量泵、往復式壓縮機、振蕩著(zhù)的閥或調節器等水力學(xué)振蕩。人們己熟悉各類(lèi)差壓式儀表具有脈動(dòng)流誤差，然而較少知道渦輪式和渦街式也可能引起與孔板差壓式儀表同樣嚴重的過(guò)度記錄誤差。還應重視分別處置檢測儀表和顯示儀表上的脈動(dòng)影響，檢測儀表方面在管道上裝緩沖器，脈動(dòng)影響可減到最小。非定常流是一種緩慢脈動(dòng)的表現方式，例如因尺寸過(guò)大的控制閥運行時(shí)所產(chǎn)生的。對脈動(dòng)流和非定常流建議選取下列措施：在管線(xiàn)中裝用充氣式緩沖器(用于液體)或阻流器(用于氣體)等低通濾波器以降低脈動(dòng)程度；流量?jì)x表安裝在遠離脈動(dòng)源的地方；測定脈動(dòng)參數用以估計測量的附加誤差；采用響應特性好的儀表(如電磁式、超聲式等)。

6 環(huán)境幾方面的考慮

   6.1 總論

   經(jīng)濟方面只考慮儀表的購置費是不全面的，還應調查其他的費用，如附件購置費、安裝費、維護和流量校驗(或檢定)費、運行費和備用件費等。商貿核算和儲運發(fā)放還應比較測量誤差造成經(jīng)濟損失。表15.5列舉各類(lèi)儀表各項費用相對程度，只是大致的比較，同類(lèi)儀表中也有不小的差別。

   6.2 儀表購置費

   圖15.4A/B所示是我國1991/1992年幾種類(lèi)型液體流量?jì)x表代表性?xún)r(jià)格，除注明外均包括轉換器費用。其中圖15.4A電磁流量列了高低兩種價(jià)格，價(jià)格高的儀表精確度較高，性能較優(yōu)；圖15.4B橢圓齒輪流量計列示不銹鋼和鑄鐵兩種不同材料的儀表價(jià)格。圖中坐標價(jià)格對應于流量，再從圖中標出口徑便于比較選擇。圖15.5所示是英國幾種液體流量?jì)x表市場(chǎng)平均價(jià)格，從中可以看到目前國內市場(chǎng)上尚未普遍的科氏質(zhì)量式、超聲傳播速度差式、超聲多普勒失和其它流量?jì)x表之間的比價(jià)，資料選自BS7405-1991,1990年1英鎊約合人民幣9元。

經(jīng)濟因素相對費用比較

                 注:(1)取決于差壓計費用。

   6.3 安裝費用

   由線(xiàn)測量方法需要有長(cháng)的上游直管和良好流動(dòng)狀態(tài)以保證良好的測量性能。正確安裝可能還要額外管道布置或要備旁路管作定期維護?？装寮苌喜顗河嫷馁M用相對便宜，但組成完整的測量回路包括孔板的固定附件等，其費用可能超過(guò)基本件費用很多。安裝費還應包括運行所需截止閥、過(guò)濾器等輔助件費用，然而常被忽視。

   6.4 運行費用

   流量?jì)x表運行費用主要是工作時(shí)能量消耗，包括電動(dòng)儀表內部電氣見(jiàn)的電力消耗或氣動(dòng)儀表的氣源耗能(對現代儀表其功率及小僅幾瓦到幾十瓦)，以及測量過(guò)程中推動(dòng)流體通過(guò)儀表所消耗的能量，亦即克服儀表因測量產(chǎn)生壓力損失的泵送能耗費。泵送費用是一個(gè)隱蔽性費用，往往被忽視。例如差壓式儀表差壓裝置產(chǎn)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(wú)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。后文表15.6中可以看到差壓式孔板一年泵送能耗費與儀表購置費相當，如換用無(wú)阻礙的電磁式儀表，購置費亦僅相當于4年多差壓時(shí)能耗費。其中僅是100mm口徑儀表例，更大口井泵送能耗費所占份額更多。一般認為超過(guò)500mm的儀表盡可能選用低壓損或無(wú)壓損儀表，如供水工程采用傳統的文丘里管差壓儀表，并日益趨向于用電磁式和超聲式儀表。

   6.5 校驗費用

   實(shí)流校驗要在從國家基準器經(jīng)各級量值傳遞獲得檢定合格證書(shū)的流量標準裝置上進(jìn)行。建造流量標準裝置的費用是昂貴的，雖也可借用這類(lèi)裝置校驗儀表，其費用也不便宜?？装宓攘髁繖z測元件一般不需實(shí)流校驗，只要目測檢查和幾何尺寸復核。需實(shí)流校驗的各類(lèi)儀表"檢定規程"均規定有撿定周期，在1-4年之間，商貿結算用儀表規定為0.5年。檢定周期應按儀表實(shí)際應用頻度確定。校驗費用取決于校驗額度和所校驗儀表精確度要求。為了經(jīng)常在線(xiàn)校驗石油制品儲運發(fā)放、貿易結算用渦輪式、腰輪式儀表，常在現場(chǎng)設置標準體積管式流量標準裝置。

   6.6 維護費用

   維護費用為儀表安裝投入使用后保持測量系統正常工作所需費用，主要包括維護勞務(wù)和備用件費。有運動(dòng)零部件的儀表一般需要較多維護工作，如定期調換易磨損軸承、軸、轉輪、傳動(dòng)齒輪等。然而沒(méi)有運動(dòng)部件的儀表有時(shí)候亦需要檢視，如最普遍檢查孔板的銳角。

   6.7 備用件費用及其可購置性

   備用件費用通常隨著(zhù)儀表性能提高的程度而增加。選購儀表時(shí)要考慮備用件價(jià)格和購置的可能性。國外制造儀表的備用件比國內價(jià)貴，采購成為更大的問(wèn)題。

   6.8 費用綜臺比較

   6.1-6.7各節定性地分析討論各項費用，本節以若干品種儀表以(1)儀表購置費；(2)運用費用(泵送能耗費)；(3)檢修費用(代表日常維護保養費、備用件費用)，以及(4)測量誤差造成損失費，定量地作比較。表15.6以100mｉn口徑儀表為代表，以10年為期就上文(1)、(2)、(3)項計算于表中[1]]、[6]、[4]列，第[10]、[11]二列以較低和較高二種價(jià)格的流體以年為期，計算測量誤差造成的損失。

   測量誤差造成損失均以?xún)x表基本誤差限值來(lái)計算比較，而制造廠(chǎng)出廠(chǎng)的儀表實(shí)際上恒低于此極限值。[10]列以?xún)r(jià)格較低水為代表的介質(zhì)，[11]列以?xún)r(jià)格較高的介質(zhì)作計算。以?xún)r(jià)格較高的[11]列來(lái)比較，誤差1%FS的儀表測量誤差造成損失費比誤差最小的科氏力質(zhì)量流量計多損失300萬(wàn)元，而科氏力質(zhì)量流量計的儀表購置費也只有一年損失費的幾十分之一。這說(shuō)明為什么商貿結算型用戶(hù)愿意不惜高價(jià)購置高精確皮儀表，即使精確度等級從0.5級提高到0.2級還不滿(mǎn)足最好能有0.1級甚至0.05級的儀表。

   7 考慮因素間相互關(guān)系匯總

   上文討論了選擇測量方法和儀表應考慮的儀表性能、流體特性。安裝條件、環(huán)境條件和經(jīng)濟五大因素。

據有關(guān)資料報道：發(fā)現約有60%流量?jì)x表所選擇測量方法是不合適或者使用不正確，其中一部分雖然采用適宜的測量方法，卻錯誤地布置和安裝。由此可見(jiàn)正確選擇和使用流量?jì)x表并非易事。

   要正確和有效地選擇流量測量方法和儀表，必須熟悉流量?jì)x表和生產(chǎn)過(guò)程流體特性這兩方面的技術(shù)，還要考慮經(jīng)濟因素，歸納起來(lái)有五個(gè)方面因素，即性能要求，流體特性、安裝要求、環(huán)境條件和費用。

   對某一應用場(chǎng)所可以采用的儀表可能有幾種方案，如選擇時(shí)只憑以往經(jīng)驗和單純考慮初裝費用貿然作出決定，從而失去了選擇最適和儀表的機會(huì )。例如儀表的流量范圍和實(shí)際流量不匹配、對測量要求不高的場(chǎng)所選用過(guò)于復雜和昂貴的儀表、儀表安裝后就不能正常工作，這些情況是屢見(jiàn)不鮮的。如渦街波動(dòng)劇烈，孔板超出量程范圍。有時(shí)候還會(huì )產(chǎn)生事故，如易閃蒸液體燒毀渦輪流量計的渦輪，在負壓下拉壞電磁流量計襯里等。

   1 測量方法和儀表的選擇步序

   1.1 確定是否真正要安裝流量?jì)x表

   如果僅希望知道管道中流體是否在輸送流動(dòng)，其大體流量，那么選用流動(dòng)窺視窗或流動(dòng)指示器就能以較低費用達到這一目標。他們是一些結構簡(jiǎn)單的器具，往往有一活動(dòng)體(板、球、翼輪等)顯示流體是否流動(dòng)，有些能知識流動(dòng)快慢的大體程度，精確度很低，誤差一般在20-30%之間，或更大。

   國內流量?jì)x表制造業(yè)對窺視窗和流動(dòng)指示器重視宣傳不夠，僅有幾個(gè)企業(yè)提供產(chǎn)品，從而設計單位和直接用戶(hù)忽視了這類(lèi)簡(jiǎn)易器具，或想使用因品種單一，不能在多種形式中選擇合用產(chǎn)品。反觀(guān)從國外引進(jìn)石化成套設置中，在較多的工位上裝有流動(dòng)窺視窗或指示器。