流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一,它被廣泛應用于冶金、電力、化工、石油、交通、環境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域。在過程自動化儀表與裝置中,流量儀表有兩大功用:作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。
流量的正確計量是生產和能源考核的必備手段,在提高生產效率,保障生產安全和杜絕能源浪費等方面發揮著無可替代的作用。但流量是一個動態量,它是一個只有當流體發生運動時才實際存在的物理量,因此它不僅是基本量的靜態組合,又由于其動態性質,流量量值受到許多復雜因素的影響,例如流體內微觀分子之間的相互作用,宏觀的湍流、旋渦運動等,在具體的管道中還受到邊界條件(管壁)的制約。面對各種的流量儀表,如何根據流量、流態、安裝要求與環境條件、經濟性等因素合理選型,是應用好流量儀表的前提和基礎。英國著名的流量專家F.C.Kinghom說過:流量計是使用比制造要艱難得多的少數儀表之一,本文根據作者在甕福的實際使用經驗,簡單介紹了化工裝置幾種常用流量計的原理及選型與使用經驗。
1 電磁流量計
電磁流量計是基于法拉第電磁感應原理研制出的一種測量導電液體體積流量的儀表,根據法拉第電磁感應定律,導電體在磁場中作切割磁力線運動時,導體中產生感應電壓,該電動勢的大小與導體在磁場中做垂直于磁場運動的速度成正比,由此再根據管徑,介質的不同,轉換成流量。
電磁流量計無節流部件,因此壓力損失小,該儀表測量流體流量時,不受流體溫度、壓力、密度、粘度及流體組份的影響,適合于對有懸浮物固體粒子的污水、煤漿的測量,特別適合于對腐蝕性介質的測量。
選型與使用時應注意:電磁流量計所測液體應具有測量所需的電導率,并要求電導率分布大體上均勻,不能用于測量電導率很低的液體,如石油制品和有機溶劑等。電磁流量計的測量精度是建立在液體充滿管道的情形下,目前在管道中有空氣的情況下測量問題尚未得到很好解決,因此電磁流量計不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。同時應注意不同溫度及腐蝕性介質應選用不同內襯材料和電極材料。電磁流量計雖可以在任意管道上安裝,但電磁流量計測量電極的軸線必須保持水平方向,且與管道中心線互相垂直。為避免在管內無液體時出現指針不在零位的錯覺,電磁流量計的變送器應安裝于任何時候均充滿液體的地方,同時,該流量計的信號較為微弱,因而在使用時應注意外來干擾對其測量精度和影響,變送器應安裝于遠離一切磁源的地方,不允許有振動。
2 渦輪流量計
渦輪流量計是一種速度式流量儀表,由于具有測量精度高,反應速度快,測量范圍廣,價格低廉,安裝方便等優點,被廣泛應用于化工生產中。
渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。渦輪變送器的工作原理是當流體沿著管道的軸線方向流動,并沖擊渦輪葉片時,便有與流量qv、流速V和流體密度r乘積成比例的力作用在葉片上,推動渦輪旋轉。在渦輪旋轉的同時,葉片周期性地切割電磁鐵產生的磁力線,改變線圈的磁通量。根據電磁感應原理,在線圈內將感應出脈動的電勢信號(此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比)。渦輪變送器輸出的脈沖信號,經前置于放大器放大后,送人顯示儀表,就實現了流量的測量。
在化工裝置中選型與使用應注意:流量計本體最好選用316不銹鋼材料以防腐;應注意確保被測介質對渦輪不能有腐蝕,特別是軸承處,否則應采取措施,在一般化工場所應優先考慮軸承使用聚四氟乙烯、碳石墨材料安裝渦輪流量計前,管道要清掃,被測介質不潔凈時,要加過濾器,否則渦輪、軸承易被卡住,測不出流量來。變送器應水平安裝,避免垂直安裝,并保證其前后有適應的直管段,一般前10D,后5D。選用渦輪流量計主要是看中其高精確度,但應注意,流量計精確度愈高,對現場使用條件的變化就越敏感,因此安裝渦輪流量計時,前后管道法蘭要水平,否則管道應力對流量計影響很大。傳感器安裝應便于維修并避免管道振動、無強電磁干擾與抗輻射影響的場所。
3 差壓式流量計
差壓式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。是早期大量使用的一種測量