流量測量方法和儀表的選擇考慮因素
有些制造廠為顯示其范圍度寬,不適當地把上限流量提得很高,液體流速高達7~10m/s,氣體為50~75m/s,實際上這么高流速一般是用不上的。不要為這樣寬的范圍度所迷惑,范圍度寬是要使下限流量的流速更低些才好。
2.9壓力損失
除無阻礙流量傳感器(電磁式、超聲式)外,大部分流量傳感器在儀表表體內有固定或活動部件,流體流經這些阻力件將產 生不可恢復壓力損失,其值有時高達數十千帕,壓損大可能限制管道的流通能力,因此有些測量對象提出壓力損失的最大允許值,它是儀表選型的一個限制條件。對 于大口徑流量計壓力損失造成的附加能耗可能相當可觀,寧可選擇壓損小價格貴的流量計而不采用價廉壓損大的流量計。對于高蒸汽壓的液體(如某些碳氫液體)大 壓損使流量計下游壓力降至蒸汽壓會產生氣穴現象,它使測量誤差大幅增加甚至損壞儀表部件。
2.10輸出信號特性
流量計的信號輸出顯示有幾種:(1)流量(體積流量或質量流量)(2)總量(3)平均流速(4)點流速。亦可分為模擬量(電流或電壓)和脈沖量。模擬量輸出適合于過程控制,與調節閥接配,但較易受干擾;脈沖量適用于總量和高精度測量,長距信號傳輸不受干擾。
2.11 響應時間
應用于脈動流場所應注意儀表對流動階躍變化的響應。有些使用場所要求儀表輸出跟隨流動變化,而另一些為獲得綜合平均 值要求有較慢響應的輸出。瞬態響應(transient response)常以時間常數幾毫秒到幾秒,或響應頻率數百赫等以下表示。配用顯示儀表可能要相當大地延長響應時間。有人認為儀表流量增加和流量減小的 動態響應不對稱,會急劇增加測量誤差。
3. 流體特性方面的考慮。
3.1 流體溫度和壓力
必須界定流體的工作溫度和壓力,特別在測量氣體時溫度壓力造成過大的密度變化,可能要改變所選擇的測量方法。如溫度或壓力變化造成較大流動特性變化而影響測量性能時,要作溫度和(或)壓力修正。
3.2 密度
大部分液體應用場合,液體密度相對穩定,除非密度發生較大變化,一般不需要修正。
在氣體應用場合,某些儀表的范圍度和線性度取決于密度。低密度氣體對某些測量方法,例如利用氣體動量推動檢測元件(如渦輪)工作的儀表呈現困難。
3.3 粘度和潤滑性
有些儀表性能隨著雷諾數而變,而雷諾數又與粘度有關。在評估儀表適應性時,要掌握液體的溫度-粘度特性。氣體與液體不同,其粘度不會因溫度和壓力變化而顯著地變化,其值一般較低,除氫氣外各種氣體粘度差別較小。因此確切的氣體粘度并不像液體那樣重要。
粘度對不同類型流量儀表范圍度影響趨勢各異,例如對大部分容積式儀表粘度增加范圍度增大,渦輪式和渦街式則相反,粘度增加范圍度縮小。
潤滑性是不易評價的物性。潤滑性對有活動測量元件的儀表非常重要,潤滑性差會縮短軸承壽命,軸承工況又影響儀表運行性能和范圍度。
3.4 化學腐蝕和結垢
流體的化學性有時成為選擇測量方法和儀表的決定因素。流體腐蝕儀表接觸件,表面結垢或析出結晶,均將降低使用性能和壽命。儀表制造廠為此常提供變型產品,例如開發防腐型、加保溫套防止析出結晶,裝置除垢器等防范措施。
3.5 壓縮系數和其它參量
測量氣體需要知道壓縮系數,按工況下壓力溫度求取密度。若氣體成分變動或工作接近超臨界區,則只能在線測量密度。
某些測量方法要考慮流體特性參量,如熱式流量計的熱傳導和比熱容,電磁流量計的液體電導率
3.6 多相和多組分流
測量多相和多組分流動應十分謹慎對待。經驗表明,單相通用流量儀表用于多組分或多相流體,測量性能會改變(或大幅度改變)。
單工質流體有時也會呈現雙相,例如濕蒸汽中水微粒隨著蒸汽流動,環境溫度或介質壓力偏離原定狀態,儀表就可能不適應。
測量兩種或兩種以上不相溶液體匯流混合液流量時,應注意存在流速不均勻,使流動成為分層或塊狀流等帶來的問題。
測量液固雙相流時要了解固相含量、粒子大小和固體性質以及流動狀況(懸浮流、管底流、動床流還是淤積流?)。測量氣液雙相流時盡可能采用分離后分相測量,以保證獲得最小測量不確定度,然而對有些場合這種方法不切實可行或不符合要求。
4 安裝方面的考慮
不同原理的測量方法對安裝要求差異很大。例如上游直管段長度,差壓式和渦街式需要較長,而容積式浮子式無要求或要求很低。
(1)管道布置和儀表安裝方向
有些儀表水平安裝或垂直安裝在測量性能會有差別。儀表安裝有時還取決于流體物性,如漿液在水平位置可能沉淀固體顆粒。
(2)流動方向
有些流量儀表只能單向工作,反向流動會損壞儀表。使用這類儀表應注意在誤操作條件下是否可能產生反向流,必要時裝逆止閥保護之。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。
(3)上游和下游管道工程
大部分流量儀表或多或少受進口流動狀況的影響,必須保證有良好流動狀況。上游管道布置和阻流件會引入流動擾動,例如二個(或二個以上)空間彎管引起漩渦,閥門等局部阻流件引起流速分布畸變。這些影響能夠以適當長度上游直管或安裝流動調整器予以改善。
除考慮緊接儀表前的管配件外,還應注意更往上游若干管道配件的組合,因為它們可能是產生與最接近配件擾動不同的擾動 源。盡可能拉開各擾動產生件的距離以減少影響,不要靠近連接在一起,象常常看到單彎管后緊接部分開啟的閥。儀表下游也要有一小段直管以減小影響。 氣穴和凝結常是不良管道布置所引起的,應避免管道直徑上或方向上的急劇改變。管道布置不良還會產生脈動。
(4)管徑
有些儀表的口徑范圍并不很寬,限制了儀表的選用。測量大管徑、低流速,或小管徑、高流速,可選用與管徑尺寸不同口徑的儀表,并以異徑管連接,使儀表運行流速在規定范圍內。
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