蒸汽流量计的选型与分类,流量计性能特点

蒸汽流量计的选型与分类

1、差压式流量计 在蒸汽流量的测量中，差压式流量计仍居首位，其由于有权威标准为依据，并具有检测件易于复制；结构简单、牢固，性能可靠，使用期长；可使用的温度压力范围广；价格低，不用实流校准等优点。差压式流量计整套仪表由不同的厂家的标准节流装置、差压变送器和流量积算仪组合，故使用灵活方便。差压式流量计尤其适合测量高温、高压的饱和蒸汽蒸汽和过热蒸汽。但也有不足之处，如：安装较复杂，易泄漏，维修拆卸的劳动强度大；量程比仅为3：1，压力损失大；使用中由于测量条件的变化，使工艺参数偏离了设计值，都会产生较大的测量误差。 2、涡街流量计 涡街流量计具有结构简单，不用导压管；测量范围大，量程比可达10：1；压力损失小等优点，在饱和蒸汽流量测量中占的比重在增加。其安装难易程度与孔板相似，对直管段有一定的要求。但也有不足之处，如：定期检定一般用户做不了，需要拆下送检；其稳定性受流速的影响，应力式涡街流量计对振动较敏感，易受管道或设备振动的影响而出现测量误差，其还受温度的限制，通常不能超过300℃（涡街流量计适合饱和蒸汽流量测量，不能用于过热蒸汽流量测量）。还满足不了测量多相流，如湿度较大的饱和蒸汽。 3、旋翼式蒸汽流量计 旋翼式蒸汽流量计在中小企业饱和蒸汽测量中有广泛的应用，它是一种纯机械试验方法的测量仪表。具有结构简单、牢固、维护量小；调整量程只需更换内孔板，并有人工调整的压力补偿功能，不用电源等优点。但也有不足之处，如：直管段有一定的要求：管径的适应范围有限，只能水平位置安装；精度不高，只能就地人工抄表不便于计量管理。 4、线性孔板差压式流量计 线性孔板差压式流量计在企业中已有应用。它又称为弹性加载可变面积可变压头孔板，其流量与差压成线性关系。其量程比可达100：1，很适合流量变化大的测量场合；测量准确度高，对直管段要求较低抗振动性能好等。但也有不足之处，如：需要对每台仪表用水进行标定流体温度的变化，会导致流体密度的变化，也会导致管道内径、孔板直径及活塞几何尺寸的变化，而产生测量误差。由于有可动部件，维修较复杂，孔板与活塞之间的缝隙很小，在仪表上游要安装过滤器，来避免管道中的杂质卡死活塞。 5、V锥流量计 V锥流量计测量试验方法与差压式流量计相同，也是一种节流式差压流量计。它采用边壁逐步收缩节流方式，即“变流体在管道中心收缩为边壁收缩”。其对安装直管段要求极低，几乎不要求直管段；量程比可达10：1；压力损失只有孔板的1/3。不怕振动，耐高温高压，可以进行饱和蒸汽和过热蒸汽测量，节流件几何尺寸可保持长期不变，能长期稳定工作而无须标定等。测量蒸汽流量时，变送器与流量计之间接专用三阀组，就不需再用导压管。但也有不足之处，如仍然存在压力损失问题，对高温过热蒸汽测量时，仍需要安装冷凝器，或者把导管引长来保护仪表，测量蒸汽流量时，仍然需要进行温度、压力的补偿。 6、弯管流量计 弯管流量计就是一个具有固定几何尺寸、固定形状的弯头。其结构简单，没有任何附加件和节流件，因此基本没有压力损失。量程比可达10：1，精度高，测量装置免维护，寿命长，耐高温、耐高压、耐振动等。但也有不足之处，如由于测量产生的差压较低，一般在3000Pa左右，所以对差压变送器的选择要求较高，测量蒸汽流量时，仍然需要进行温度、压力的补偿。 7、笛形均速管流量计 笛形均速管流量计是基于皮托管测速试验方法，它输出为差压信号，与测量差压的微差压变送器配套使用，可测量蒸汽、液体、气体的流量，其结构简单、压力损失较小、对上下游直管段的长度要求较短，安装方便，量程比可达10：1，耐高温高压，不受磨损影响、无泄漏等。但也有不足之处，如现场安装条件要求高，其产生的差压较小，有的只有20-30Pa，必须配用高精度的微差压变送器，由于结构的原因各取压口的流速不同，各取压孔之间存在一定的压差，取压孔之间就有介质的流动，有介质就有可能产生堵塞而产生测量误差，被测流体在圆管中流动，因流体分离点不同，导致圆管在迎流流体时引起的压力分布不同，而造成流量系数不稳定，而造成流量不稳定。 【导读】电磁流量计选型的考虑要点。根据不同的流量计的使用环境，流量计的类型也在不断的改变中，大家在选型的时候也有很多的流量计厂家，但是怎样去正确的选择流量计

电磁流量计选型的考虑要点。根据不同的流量计的使用环境，流量计的类型也在不断的改变中，大家在选型的时候也有很多的流量计厂家，但是怎样去正确的选择流量计呢?如下是关于介绍(电)磁流量计的知识。 着重要大家认识的是如何选型方面的主要知识。

大口径仪表较多应用于给排水工程。中小口径常用于固液双相等难测流体或高要求场所，如测量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液以及钢铁工业高炉风口冷却水控制和监漏，长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制。小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。

精度等级和功能

市场上通用型EMF的性能有较大差别，有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。精度高的仪表基本误差为(±0.5%～±1%)R，精度低的仪表则为(±1.5%～±2.5%)FS，两者价格相差1～2倍。因此测量精度要求不很高的场所(例如非贸易核算仅以控制为目的，只要求高可靠性和优良重复性的场所)选用高精度仪表在经济上是不合算的。 有些型号仪表声称有更高的精确度，基本误差仅(±0.2%～±0.3%)R，但有严格的安装要求和参比条件，例如环境温度20～22℃，前后置直管段长度要求分别大于10D,3D(通常为5D,2D)甚至提出流量传感器要与前后置直管组成一体在流量标准装置上作实流校准，以减少夹装不善的影响。因此在多种型号选择比较时不要单纯只看高指标，要详细阅读制造厂样本或说明书做综合分析。 市场上EMF的功能差别也很大，简单的就只是测量单向流量，只输出模拟信号带动后位仪表;多功能仪表有测双向流、量程切换、上下限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、流量显示和总量计算、自动核对和故障自诊断、与上位机通信和运动组态等。有些型号仪表的串行数字通信功能可选多种通信接口和专用芯片(ASIC)，以连接HART协议系统、PROFTBUS、Modbus、CONFIG、FF现场总线等。

流速、满度流量、范围度和口径

选定仪表口径不一定与管径相同，应视流量而定。流程工业输送水等粘度不同的液体，管道流速一般是经济流速1.5～3m/s。EMF用在这样的管道上，传感器口径与管径相同即可。 EMF满度流量时液体流速可在1～10m/s范围内选用，范围是比较宽的。上限流速在试验方法上是不受限制的，然而通常建议不超过5m/s，除非衬里材料能承受液流冲刷，实际应用很少超过7m/s，超过10m/s则更为罕见。满度流量的流速下限一般为1m/s，有些型号仪表则为0.5m/s。

有些新建工程运行初期流量偏低或在流速偏低的管系，从测量精度角度考虑，仪表口径应改用小于管径，以异径管连接之。用于有易粘附、沉积、结垢等物质的流体，选用流速不低于2m/s，提高到3～4m/s或以上，起到自清扫、防止粘附沉积等作用。用于矿浆等磨耗性强的流体，常用流速应低于2～3m/s ，以降低对衬里和电极的磨损。 在测量接近阈值的低电导液体，尽可能选定较低流速(小于0.5～1m/s)，因流速提高流动噪声会增加，而出现输出晃动现象。 EMF的范围度是比较大的，通常不低于20，带有量程自动切换功能的仪表，可超过50～100。国内可以提供的定型产品的口径从10mm到3000mm，随然实际应用还是以中小口径居多，但与大部分其他试验方法流量仪表(如容积式、涡轮式、涡街式或科里奥利质量式等)相比，大口径仪表占有较大比重。

液体电导率

使用EMF的前提是被测液体必须是导电的，不能低于阈值(即下限值)。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用，超过阈值即使变化也可以测量，示值误差变化不大，通用型EMF的阈值在10-4～(5×10-6)S/cm之间，视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容，制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。非接触电容耦合大面积电极的仪表则可测电导率低至5×10-8S/cm的液体。

工业用水及其水溶液的电导率大于10-4S/cm，酸、碱、盐液的电导率在10-4～10-1S/cm之间，使用不存在问题，低度蒸馏水为10-5S/cm也不存在问题。石油制品和有机溶剂电导率过低就不能使用。表1列出若干液体的电导率。从资料上查到有些纯液或水溶液电导率较低，认为不能使用，然而实际工作中会遇到因含有杂质而能使用的实例，这类杂质对增加电导率有利。对于水溶液，资料中的电导率是用纯水配比在实验室测得的，实际使用的水溶液可能用工业用水配比，电导率将比查得的要高，也有利于流量测量。

根据使用经验，实际应用的液体电导率要比仪表制造厂规定的阈值至少大一个数量级。因为制造厂仪表规范规定的下限值是在各种使用条件较好状态下可测量的*低值。是受到一些使用条件限制，如电导率均匀性、连接信号线、外界噪声等，否则会出现输出晃动现象等。我们就多次遇到测量低度蒸馏水或去离子水，其电导率接近阈值5×10-6S/cm，使用时出现输出晃动。

液体中含有混入物

混入成泡状流的微小气泡仍可正常工作，但测得的是含气泡体积的混合体积流量;如气体含量增加到形成弹(块)状流，因电极可能被气体盖住使电路瞬时断开，出现输出晃动甚至不能正常工作。含有非铁磁性颗粒或纤维的固液双相流体同样可测得二相的体积流量。固体含量较高的流体，如钻井泥浆、钻探固井水泥浆、纸浆等实际上已属非牛顿流体。由于固体在载体液中一起流动，两者之间有滑动，速度上有差别，单相液体校验的仪表用于固液双相流体会产生附加误差。虽然还未见到EMF应用于固液双相流体中固形物影响的系统实验报告，但国外有报告称固形物含量有14%时误差在3%范围以内;

我国黄河水利委员会水利科学研究所的实验报告称，测量高沙含量水的流量，含沙量体积比17%～40%(沙中值粒径0.35mm)，仪表测量误差小于3%。 在浆液内有较大颗粒擦过电极表面，在频率较低的矩形激磁的EMF中会产生尖峰状浆液噪声，使流量信号不稳，就要选用较高频率的仪表或有较强抑制浆液噪声能力的仪表，也可选用市电交流激磁的仪表或双频激磁的仪表。 含有铁磁性物质的流体对通常的EMF，因测量管内磁导率受铁磁体的不同含量而变化，会产生测量误差。但在磁路中置有磁通检测线圈补偿的EMF，可减小混入铁磁体的影响。

对含有矿石颗粒的矿浆应用，应注意对传感器衬里的磨损程度，测量管内径扩大会产生附加误差。这种场合应选用耐磨性较好的陶瓷衬里或聚氨酯橡胶衬里，同时建议传感器安装在垂直管道上，使管道磨损均匀，消除水平安装下半部局部磨损严重的缺点。也可以在传感器进口端加装喷嘴形护套，相对延长使用期。

附着和沉淀

测量易在管壁附着和沉淀物质的流体时，若附着的是比液体电导率高的导电物质，信号电势将被短路而不能工作，若是非导电层则首先应注意电极的污染，譬如选用不易附着尖形或半球形突出电极、可更换式电极、清垢电极等。电极可在传感器外定期手动刮出沉垢。国外产品曾有电极上装超声波换能器，以清除表面垢层，但现已少见。也有暂时断开测量电路，在电极简短时间内流过低压大电流，焚烧清除附着油脂类附着层。易产生附着的场所可提高流速以达到自清扫的目的，还可以采取较方便的易清洗的管道连接，可不拆卸清洗传感器。 非接触型电极 EMF附着非导电膜层，仪表仍能工作，但若为高导电层则同样不能工作。

与流体接触零部件材料的选择

与流体接触的传感器零部件有衬里(或绝缘材料制成的测量管)、电极、接地环和密封垫片，其材料的耐腐蚀性、耐磨耗性和使用温度上限等影响仪表对流体的适应性。由于零部件少，形状简单，材料选择灵活，电磁流量传感器对流体的适应性强。

(1) 衬里材料(或直接与介质接触的测量管)常用衬里材料有氟塑料、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和陶瓷等。近年有采用高纯氧化铝999.7%AI2O3)陶瓷制成衬里的，但只限中小口径传感器。 氯丁橡胶和玻璃钢用于非腐蚀性或弱腐蚀性液体，如工业用水、废污水及弱酸碱，价格*为低廉。氟塑料具有优良的耐化学腐蚀性，但耐磨性差，不能用于测量矿浆液。氟塑料中*早应用的是聚四氟乙烯，因与测量管间仅靠压贴，无粘结力，不能用于负压管道，后开发各种改性品种，实现注塑成形，与测量管有较强结合力，可用于负压， 聚氨酯橡胶有极好的耐磨耗性，但耐酸碱的腐蚀性较差。它的耐磨性相当于天然橡胶的10倍，适用于煤浆、矿浆等;介质温度要低于40～60/70℃。氧化铝陶瓷有极好的耐磨耗性和对强酸碱的耐磨腐蚀性，耐磨性约为聚氨酯橡胶的10倍，适用于具有腐蚀性的矿浆;但性脆，安装夹紧时疏忽易碎，可用于较高温度(120～140/180℃)但要防止温度剧变，如通蒸汽灭菌，一般温度突变不能大于100℃，升温150℃ 要有10min时间。

(2) 电极和接地环材料 电极对测量介质的耐腐是选择材料首先考虑的因素，其次考虑是否会产生钝化等表面效应和所形成的噪声。

选择耐腐蚀材料

EMF电极的耐腐蚀性要求很高，常用金属材料有含钼耐酸钢Icr18Ni12Mo2Ti，哈氏合金(耐蚀镍基合金)B、C、钛、钽、铂铱合金，几乎可覆盖全部化学液。此外还有适用于浆液等的低噪声电极，它们是导电橡胶电极、导电氟塑料电极和多孔性陶瓷电极，或包覆这些材料的金属电极。在原则上电极材料的选择应从使用者借鉴该介质在其他设备的应用实际和以往的经验来确定。有时后要做必要的实验，如现场取液体样品在实验室做待用材料的腐蚀性试验。实验是现场挂片，这是*接近实际应用条件的腐蚀性试验，可以得出比较可靠能否适用的结论。

避免电极表面效应

电极的耐腐蚀性是选择材料的重要因素，但有时候电极材料对被测介质有很好的耐腐蚀性，却不一定就是适用的材料，还要避免产生电极表面效应。电极表面效应分为表面化学反应、电化学和极化现象以及电极的触媒作用三个方面。 化学反应效应如电极表面与被测介质接触后，形成钝化膜或氧化层。他们对耐腐蚀性能可能起到积极保护作用，但也有可能增加表面接触电阻。例如钽与水接触就会被氧化，生成绝缘层。对于避免或减轻电极表面效应的介质------电极材料匹配，还没有像腐蚀性那样有充足的资料可查，只有一些有限经验，尚待在实践中积累。 接地环连接在塑料管道或衬绝缘衬里金属管道的流量传感器两端，他们的耐腐蚀要求比电极低，充分有一定腐蚀，定期更换。通常选用耐酸钢或哈氏合金。因体积大从经济上考虑较少采用钽铂等贵重金属。如金属工艺管道直接与流体接触就不需要接地环。

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信号不规则主要表现在涡街流量计输出的脉冲信号不规则脉冲宽度宽窄严重不均有时有多波、有时有漏波;用频率计测量信号频率时频率值有明显跳动显示数字分散度较大;模拟输出信号指示值时大时小不稳定。
产生这种现象的原因较多我们分别进行讨论。
1、电气方面的原因
电磁干扰的影响干扰噪声与涡街信号相叠加使信号时强时弱，插入式涡街流量计厂家质保出现输出脉冲信号有多波和漏波现象。另外前置放大器的滤波参数设置、增益和灵敏度调整不合适也会出现多波和漏波现象。
2、检测元件的原因
检测元件被沾污、受潮灵敏度降低输出信号减弱造成漏波;
检测元件灵敏度过高一些无用的扰动主旋涡以外的子旋涡及流体噪声都被检测造成多波现象扩检测元件引线接触不良、检测元件松动等造成信号时大时小。
3、安装方面的原因
安装时仪表的测量管与配管不同心、密封垫凸人管内、引起流体扰动、·产生附加旋涡;
测量管道内液体不满管、旋涡不能规则分离;
仪表安装位置与动力源相距过近管道振动、流场扰动;
安装管道的上、下游直管段长度不足阻流件产生扰动影响涡街的稳定性。
4、一工艺方面的原因
管内流量不稳定;工况参数变化大流量变化大。
5、流体的原因
流体中有块状、团状或带状杂物冲击、一缠绕发生体和检测元件涡街不能稳定分离;
存在两相流或多相流流型多变涡街信号不稳定;
测量液体流量时工作压力低、流速较高、可能产生气穴现象。
以上这些故障原因有的可通过调整仪表的参数解决;有的需要与客户密切配合、调整工艺流程、几改变仪表安装位置才有可能解决;而有的则是选表问题例如对于严重的多相流、脏污流、脉动流选用涡街流量计是不合适的。