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流量仪表的选型方案探讨
发布时间：2019-12-02

摘 要：针对化工企业流量仪表选型困难的问题，介绍了旋进流量计与转子流量计的工作原理，并将这两种流量计进行了特性对比，得出了在中小管径中含颗粒物的化工介质、密度发生变化的介质工况下，旋进流量计比转子流量计更有优势的结论。
0 引言
　　在化工企业中，流量仪表在生产过程控制、能源计量等活动中是非常重要的测量设备，它的选型和配置是否合理将直接影响化工运行效率和产品质量。因此，针对不同的测量目的、实际工况、介质参数等，仪表的配置选型非常重要。
由于仪表种类繁多，仪表选型要依据测量介质、仪表工作特性进行综合考虑，结合现场经验设计有效的解决方案。通常情况下，选用没有运动部件的流量仪表，这种仪表在现场使用中更稳定、更可靠。结合笔者多年的现场使用情况得出以下结论：在中小管径中，含颗粒物的化工介质、密度发生变化的介质在流量仪表的使用效果上，旋进流量计比转子流量计更有优势。
1 测量原理
1.1 旋进流量计（旋进旋涡流量计）
　　旋进流量计（图1）原理上属于流体振动速度型流量计，它是在流量计内部植入一个起旋器，当流体通过起旋器后迫使流体沿轴旋转并形成漩涡流，旋转的中心形成涡核，涡核在回流作用下形成二次螺旋形旋转。这种二次旋转的频率与流量呈正比，流量计形状设计合理时，在很宽的流量范围内，频率与流量呈线性关系，通过测量得到旋转流体频率就可以求得流体的体积流量。
旋进漩涡流量计图示
Qv=K/ f
式中，Qv为体积流量（m3/ s）；f为旋涡频率（Hz）；K为流量计仪表系数（脉冲数/ m3）。
　　旋转频率由信号检测体（压电）测得，通过信号处理器被转换成4～20 m A的标准电流输出信号，也可以不经转换直接输出脉冲频率信号。旋进流量计原理如图2所示。
旋进漩涡流量计原理图
1.2 转子流量计
　　转子流量计（图3）的工作原理：通过改变流体的流通面积，保持转子上下的差压恒定，故又称为变流通面积恒差压流量计，也称为浮子流量计。测量部分流向自下而上为倒锥管，浮子随流量大小悬停在任何位置，浮力+差压力=重力。流量增大时，浮子上移则流通面积增大，通过改变流通面积实现恒差压。
转子流量计图示
2两种流量计特性比对
　　旋进流量计和转子流量计的特性对比如表1所示。

　　通过表1的对比分析，根据仪表优缺点可知，在流量较小时，这两种流量计从原理上说都可以选择，但在实际运用中有差异。
转子流量计的小流量测量必须选择轻质材料（塑料等）的浮子，而且浮子通过上下运动工作，会造成以下几个主要缺陷：
（1）不能耐受介质冲击，如果流量波动大（例如阀门快速开启），浮子太轻会被吹翻或卡在轨道上，造成损坏无法工作；
（2）带有一些颗粒物（有一定黏性）的介质，会附着在浮子上，造成计量误差或无法工作，严重时浮子被卡住形成断流，带来严重的安全隐患。
（3）转子流量计的浮子是根据被测介质的密度设计，当被测介质的密度与设计密度发生变化时，必须及时修正。如果测量介质的密度发生了变化或者测量变组分的介质，转子流量计都不能准确计量甚至得到的是无效的计量数值。
（4）通常情况下，转子流量计必须垂直安装，限制了现场管道的位置。
而旋进流量计鉴于它的原理和特性，正好可以规避上述问题，同时具有和转子流量计相同的优点，完全可以取代转子流量计，且使用寿命更长、计量精度更准确。
3现场应用案例分析
3.1某厂纺丝装置的现场应用案例
　　鉴于旋进流量计在测量小流量方面的突出优势，某厂在2016年的老区纺丝车间试用了3台旋进流量计，具体情况如下：
之前用转子流量计测量中和浴液（含H2SO4/Na2SO4），DN25口径测量范围为1～5m3/h，由于压缩机工作时压力不稳定，经�；嵩斐勺恿髁考频母∽釉诔逖瓜卤淮蚍斐煽ǹ�，无法计量介质。经研究发现，由于该位置的流量很低，一般流量计的下限无法满足测量需求，但是旋进流量计的下限更低，DN20口径的测量范围为0.4～6m3/h，优于转子流量计的测量范围（2～16m3/h）。经过多方商讨，将转子流量计改为旋进流量计。经过一年的使用观察，现场实际使用效果良好，解决了一个工艺难题。
　　随后，该厂陆续在新区甲醇、醋酸乙烯装置、纺丝、PVA等车间装置进行了旋进流量计替换转子流量计的改造工作，总数超过40套，且运行效果明显。
3.2蒸汽管线分支，小管径、低流速的测量应用
　　该流量计应用位置处于蒸汽管线分支，DN20管径，蒸汽温度180℃，常用流量25kg/h，原先工厂选用的是金属转子流量计，在垂直管道上安装，由于管线较长、保温层老化等原因，管道中存在少量凝结水，随着蒸汽高速流动，对转子造成冲击进而损坏仪表。选用其他流量计又无法解决小流量准确测量问题，最终选用安装了旋进流量计解决了该问题。
某石化装置选用旋进流量计解决了直管段不足等流场问题，如图4所示。

4结语
　　综上所述，在中小管径中含颗粒物的化工介质及密度发生变化的介质，在流量仪表的使用效果上，旋进流量计比转子流量计更有优势。应注意在流量仪表的实际选型工作中，要了解仪表的原理和特性，关注测量介质的状态参数，并积极和有经验的仪表制造厂商进行技术联络，以便做出好的仪表选择。

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