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液体流量计的比对

  按照流量设备的测量原理可分为:容积式流量计,速度式流量计,靶式流量计,电磁流量计,漩涡流量,转子流量计,差压流量计,超声波流量计,质量流量计等见表:

  

  类别

  口径

  mm

  工作压力

  Mpa

  工作温度

  ℃

  安装要求

  体积重量

  成本

  寿命

  容积式

  计量表

  椭圆齿轮

  10-250

  10

  80

  需过滤器

  重

  中

  中

  腰轮

  15-300

  6.4

  80

  同上

  重

  高

  中

  旋转活塞

  15-100

  6.4

  120

  同上

  小

  低

  中

  速度式

  水表

  15-600

  1

  40~100

  水平

  小

  较低

  中

  涡轮

  4-500

  6.4

  120

  水平

  小

  中

  较低

  日新靶式流量计

  流量最小2L/h

  6-4000

  55

  -196~700

  要直管段

  小

  中

  长

  电磁流量计

  导电液体

  2-3200

  6.4

  100

  直管段

  要求不高

  大

  高

  长

  漩涡流量计

  旋进型

  50-150

  1.6

  60

  要直管段

  中

  中

  长

  卡门型

  25-300

  6.4

  300

  要直管段水平

  轻

  中

  长

  转子流量计

  玻璃

  1.5-100

  1.6

  120

  必须垂直安装

  轻

  低

  中

  金属管

  15-150

  6.4

  150

  同上

  中

  中

  长

  差压流量计

  孔板

  50-1000

  20

  500

  要直管段

  小

  低

  长

  喷嘴

  50-500

  20

  500

  同上

  中

  较低

  长

  文丘利管

  100-1200

  2.5

  500

  同上

  重

  中

  长

  超声波

  流量计

  大流量测量

  50-5000

  要直管段

  小

  低

  长

  质量流量计

  39

  -240~200

  1 、靶式流量计

  测量原理:介质在测量管中流动时,因自身的动能与靶板产生压差,使靶板产生微量的受力,由此产生的作用力与流速成正比。泉州日新生产的SBL型靶式流量计:2009年开始投产2008年的升级版,其特点:无可动部件,准确度高: ±0.2%、±0.5%、± 1.0%;±1.5% ;重复性好:0.03~0.06%;测量快速;抗振、抗干扰好。对腐蚀、结垢、粘度、润滑油、排污等介质都能适用。压损小仅孔板的1/2△P左右。流量测量范围宽:1:30;测小流量0.002m3/h或更小。温度:-196 ℃~700℃。即可干式标定,又可砝码挂重检定。工况压力:0~42Mpa;输出形式:4-20mA、RS485/RS232、脉冲、0-10V、哈特协议,又可连接无纸记录仪。管径从6-3800mm或更大。安装简单方便、极易维护。适用于各种液体、气体、蒸汽、过热蒸汽等。深受用户认可和好评。

  2 、 转子流量计

  浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种, 在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下运动,与浮子重量平衡后,通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业上最常用的,对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质,由于玻璃材质的本身易碎性,关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转子流量计。国内转子流量计的生产厂家很多,主要有承德克罗尼(采用德国科隆技术)、开封仪表厂、重庆川仪、常州成丰都生产转子流量计,由于转子流量计精度高,重复性好,在小管径( ≤ 200mm)流量检测方面得到广泛应用。  

  3 、容积式流量计

  容积式流量计是通过测定壳体和转子之间形成的计量容积来测量流体的体积流量。根据转子的结构形式,容积式流量计有腰轮式,刮板式、椭圆齿轮式等。容积式流量计特点是测量精度高,有的可达 0.2% ;结构简单可靠;适用性广;耐高温高压;安装条件不高。广泛应用于原油等油品的测量。但由于是齿轮传动,管道的块状物是最大的隐患,需要在设备前装过滤器,寿命有限,经常需要维修。

  4 、 差压流量计

  差压流量计是一种使用历史悠久,实验数据较完善的测量装置。它是以测量流体流经节流装置所产生的静压差来显示流量大小的一种流量计。最基本的配置是由节流装置、差压信号管路和差压计组成。工业上最常用的节流装置是已经标准化了的“标准节流装置”。如:标准孔板、喷嘴、文丘利喷嘴、文丘利管。现在节流装置特别是喷嘴流量测量朝一体化方向,将高精度的差压变送器和温度补偿与喷嘴作成一体化,大大提高了精度。采用皮托管技术可对节流装置进行在线标定。现今在工业测量中也采用一些非标准节流装置,如双重孔板,圆缺孔板,环形孔板等,这些仪表一般需要实流标定。标准节流装置结构比较简单,但由于它尺寸公差、形状和位置公差的要求比较高,加工的技术难度较高。以标准孔板为例,它属于超薄板状零件,加工易产生变形,较大的孔板在使用过程中也易产生变形而影响精度。节流装置的取压孔一般不会开得太大,在使用过程中也会产生变形而影响测量精度。标准孔板由于在使用过程中经过流体对它的摩擦,也会使其与测量有关的结构要素(如锐角)产生磨损而降低测量精度。

  尽管差压流量计发展较早,但随着其他各种形式的流量仪表的不断完善和开发,随着工业发展对流量计量要求的不断提高,差压流量计在工业测量中的地位已经部分地被先进的、高精度的、便利的流量仪表所取代。

  5 、 电磁流量计

  电磁流量计基于法拉第电磁感应原理研制出的一种测量导电液体体积流量的仪表,根据法拉第电磁感应定律,导电体在磁场中作切割磁力线运动时,导体中产生感应电压,该电动势的大小与导体在磁场中做垂直于磁场运动的速度成正比,由此再根据管径,介质的不同,转换成流量。

  电磁流量计选型原则:1)被测量液体必须是导电的液体或浆液; 2)口径与量程,最好是正常量程超过满量程的一半,流速在 2 -4 米之间; 3)使用压力必须小于流量计耐压; 4 )不同温度及腐蚀性介质选用不同内衬材料和电极材料。

  电磁流量计的测量精度建立在液体充满管道的情形下,管道中有空气的测量问题目前尚未得到很好解决。

  电磁流量计的转换器是其核心部件,直接影响测量的精度,目前国产的转换器由于种种原因达不到要求。

  电磁流量计的优点:无节流部件,因此压力损失小,减少能耗,只与被测流体的平均速度有关,测量范围宽;只需经水标定后即可测量其他介质,无须修正,最适合作为结算用计量设备使用。由于技术及工艺材料的不断改进,稳定性、线性度、精度和寿命的不断提高和管径的不断扩大,对于固液两相的介质的测量采用了可更换电极以及刮刀电极的方式,解决了高压( 32Mpa )、耐腐蚀(防强酸、碱衬里)介质的测量问题,以及口径的不断扩大(最大作到 3200mm口径),寿命的不断增长(一般大于 10 年),电磁流量计得到越来越广泛的应用,其成本也得到了降低,因此在流量仪表的采购中有重要的地位。

  6 、超声波流量计

  超声波流量计是近代发展起来的一种新型测量流量的仪表,只要能传播声音的流体均可以用超声波流量计测量;超声波流量计可以测量高粘度液体、非导电性液体或气体的流量,其测量流速的原理是:超声波在流体中的传播速度会随被测流体流速而变化。目前高精度的超声波流量计还是国外品牌的天下,如日本的富士、美国的康乐创;国内生产超声波流量计的厂家主要有:唐山美仑,大连先超、武汉泰隆等。

  超声波流量计一般不作结算计量仪表使用,对于现场计量点损坏生产不能停机更换,又需要检测参数指导生产的情况也往往用到超声波流量计。超声波流量计最大优势是用于大口径流量测量(管径大于2米 ),即使有些结算用计量点,经过使用双方认可,选用精度高的超声波流量计,可以节约成本,并减少维护量。

  7 、质量流量计

  经过多年研究, 1977 年美国 MICRO-MOTION 公司首先推出 U 型管质量流量计,此种流量计一问世,便显示其强大的生命力,其优点是可直接得到质量流量信号,且不受介质的物理参数影响,精度为计量值的± 0.4% ,有的可达到 0.2% ,可计量种类极多的气体,液体和稀浆,特别适用于液化石油气和液化天然气等以质量交易介质测量,补充了电磁流量计不足;由于不受上流侧流速分布的影响,因而在流量计的前后侧不需要直接管段。不足处是,质量流量计加工精度较高,一般有很重的基座,因此价格昂贵;由于容易受到外部振动影响而使精度下降,要注意其安装地点及方式的选择。

  8 、漩涡流量计

  漩涡流量计又称涡街流量计,是国际上 70 年代末才问世的产品,投放市场以来深受欢迎,得到广泛应用,可测量液体、气体、蒸汽等介质。涡街流量计是一种速度式流量计,输出信号是与流量成正比的脉冲频率信号或标准电流信号,不受流体温度、压力成分、粘度和密度的影响。结构简单,无运动件,检测元件不接触被测流体,具有精度高,使用寿命长等特点。不足之处是在安装时需要一定直管段,且普通型对于振动和高温没有很好的解决办法。涡街有压电式和电容式,后者在耐温和耐振动方面有优势,但价格较贵,一般用于过热蒸汽的测量。

  气体流量计选型导航

  

  类 别

  流量

  范围

  最小

  流量

  m3/h

  脏粘

  口径

  mm

  工作压力Mpa

  工作 温度

  ℃

  安装要求

  体积重量

  成本

  寿命

  容积式计量表

  椭圆齿轮

  1:50

  0.8~

  影响

  10-250

  10

  80

  需过滤器

  重

  中

  中

  腰轮(罗茨)

  1:50

  0.5~

  影响

  15-300

  6.4

  80

  同上

  重

  高

  中

  涡轮

  1:20

  5~

  影响

  4-500

  6.4

  120

  水平

  小

  中

  较低

  靶式流量计升级板

  大小流量优

  1:30

  0.02或更小

  不影响

  6-3800

  55

  -196±700

  需直管段

  小

  中

  长

  泉州

  日新

  流量

  靶式流量计

  1:10

  3~

  不影响

  6-3800

  42

  -196±450

  需直管段

  小

  中

  长

  宽量程气体流量计

  大小流量优

  1:100

  0.5

  影响

  15-150

  5

  80

  要求不高

  小

  中

  长

  旋涡流量计

  旋进型

  1:12.5

  1.2~

  影响

  50-150

  1.6

  60

  需直管段

  中

  中

  长

  转子流量计

  玻璃管

  1:10

  0.12~

  影响

  1.5-100

  1.6

  120

  必须垂直

  轻

  低

  中

  金属管

  1:10

  0.05~

  影响

  15-150

  6.4

  150

  同上

  中

  中

  长

  差压流量计

  孔板

  1:10

  5~

  不影响

  50-1000

  20

  500

  需直管段

  小

  低

  长

  超声波流量计

  用大流量测量

  1:50

  不影响

  50-5000

  需直管段

  小

  低

  长

  

  1、泉州日新流量生产的SBL型靶式流量计:2009年开始投产2008年的升级版的特点:无可动部件,准确度高;精度高:±0.2%、±0.5%、±1.0%;±1.5% ;重复性好:0.03-0.06%;测量快速;抗振、抗干扰好。对腐蚀、结垢、粘度高、润滑油、排污等介质都能适用。压损小仅孔板的1/2△P左右。流量范围宽:1:30;测小流量0.02m3/h;始动流量0.005m3/h;温度:-196 ℃~+700℃;即可干式标定,又可采用砝码挂重法。工况压力:0-42Mpa;输出形式:4-20mA、RS485/RS232、脉冲、0-10V、哈特协议,卫星定位、无纸记录仪。管径从6-3800mm或更大。安装简单方便、极易维护。适用于各种气体、蒸汽、过热蒸汽等。

  2、泉州日新流量新产品宽量程气体流量计,经过多年研究,是在实践基础上对国内外气体流量仪表的全新优化设计。具有差压式的特性,又具有容积式的优点。宽量程式100倍,被广泛用于石油、化工、能源、各种工矿、供气站等各种行业贸易结算的首选气体流量计。无可动部件,重复性好:0.05-0.08%;高精确度:±0.5%;±1.0%;±1.5%;量程宽:1:100;测最小流量:0.5Nm3/h;始动流量0.05Nm3/h;温压补偿:能自动进行流量中的气体温压补偿;介质温度:-40℃~+80℃;工况压力:0~5Mpa;口径:15~150mm;供电电源:现场显示;3.6V锂电池;24VDC;压损小;抗振抗电磁干扰好;即可干式标定,又可砝码挂重检定。安装简单方便,极易维护。输出形式:4-20mA、RS485/RS232、脉冲、0-10V、哈特协议,卫星定位、无纸记录仪;远程抄表等;直管段要求低,性能可靠,体积轻便,寿命长。

  3、涡轮流量计:在欧洲和美国,涡轮流量计是继孔板流量计之后的第二个法定天然气流量测量计,已经发展为多品种、全系列,多规格,批量生产的流量计。标准规范亦十分完备,但亦有不足之处:对测量进行周期检定,发现仪表准确度的偏移仍在规定范围内。另外,采用一种高效整流作用的整流器与涡轮流量传感器耦合成结构一体化的气体涡轮流量计,在上游侧阻流件为弯头或有半开截止阀条件下,只需要2D直管段长度,对于城市用安装空间窄小的,它具有很突出的特点。

  4、差压式流量计:包括检测件为标准节流装置和均速管等。它应用历史悠久,实践经验丰富成熟,标准规范完善(均速管除外),品种规格齐全的一类流量计,二十世纪50年代以前它可能是唯一的天然气流量计。它有许多不足之处:如测量精度一般,现场安装条件要求高,压损大,范围度窄等等;针对上述不足,近年国内生产厂推出一系列改进办法,如一体式差压流量计、定值节流件、可换孔板节流装置、采用标准喷嘴等等,再加80年代以后差压式流量计的两个组成部分:差压变送器和流量显示仪有突出的进展,估计今后此类流量计仍将占据重要的地位。

  5、流体振动流量计:此类流量计有二种类型:涡街流量计和旋进(旋涡进动)流量计。

  涡街流量计具有许多特点,如输出脉冲频率信号,信号与流量为线性关系,便于总量计量,范围度宽,压损小,无可动部件,结构简单,便于安装维护等。不足之处为对流场规则性要求较高,需有较长直管段,应力式对管道机械振动敏感。不宜使用于强振动场所。多年实践证明,涡街流量计选型(合适的测量范围)至关重要,安装要求应特别注意,有时现场适当调整是必要的,这些都是提高使用效果的关键所在。

  旋进流量计的特点与涡街基本相同,只是有两点区别:流量计压损大得多和较短的直管段长度要求。生产厂推出直读式(现场显示)流量计受到用户欢迎。顺便提一下,所有城市用天然气皆应该发展直读式现场显示流量计,它应作为基本品种之一,是一种以总量计量为主的仪表。

  6、容积式流量计:包括腰轮流量计、膜式流量计(家用煤气表)等。它是使用历史悠久,有完备的标准规范。精度适中,范围度特宽(150:1),适于中小流量范围,直读式,无需外能源及无需直管段要求等等。

  7、超声流量计:二十世纪90年代气体超声流量计开始在天然气工业中应用,它以其优异的特性引起国际的重视,成为继孔板、涡街之后又一类重要的天然气流量计。它的特点为:精度高,范围度极宽,可适应极低流速(0.5m/s以下),安装直管段长度短(采用多声道品种)等。目前不足之处:只适用于中大口径,价格贵等。

  8.科氏质量流量计:压缩天然气作为车用燃料推广使用,科氏质量流量计解决了汽车加气站的计量问题。科氏质量流量计在液体中的成功应用促使人们推广到气体计量中去,但是遇到一个难题为气体密度低,不能适应仪表特性要求。高压天然气使气体密度大幅提高恰好满足了这个要求。

  天然气流量计的选用:

  面对如此众多品种的天然气流量计,对于一般用户选型成了一个难题。如何科学地、客观地选出最佳流量计是需要关注的一个问题。我们认为选型应当遵循适当的规则,尽量避免厂商的误导宣传,为自己找到一种恰到好处的流量计,它就是自己的理想流量计。

  选型可按五个方面进行:仪表性能方面、流体特性方面、安装条件方面、环境条件方面和经济因素方面。各方面的考虑因素如下:

  1.仪表性能方面:精确度、重复性、线性度、范围度、压力损失、上下限流量、信号输出特性、响应时间等;

  2.流体特性方面:流体压力、温度、密度、粘度、润滑性、化学性质、磨损、腐蚀、结垢、脏污、气体压缩系数、等熵指数、比热容、电导率、声速、混相流、脉动流等;

  3.安装条件方面:管道布置方向、流动方向、上下游管道长度、管道口径、维护空间、管道振动、接地、电源、辅属设备(过滤、排污)、防爆等;

  4 .环境条件方面:环境温度、湿度、安全性、电磁干扰等;

  5.经济因素方面:购置费、安装费、维修费、校验费、使用寿命、运行费(能耗)、备品备件等。

  选型步骤如下:

  1.依据五个方面因素初选可用仪表类型;

  2.采用淘汰法在比较中选出2-3种类型,排出次序;

  3.再次按五个方面进行仔细评比,最后淘汰至一种仪表类型。

  选型能否成功很大程度上取决于选型人员对仪表性能质量和测量对象特性的确切了解。对于仪表性能质量方面应特别注意厂商的虚假宣传及误导成分。测量对象的确切了解非常重要,并非用户对自己的测量对象都有准确了解,许多选型的失败就是因为提供参数不准确所致。有些对象特性是需要经过深入调查才能搞清楚的。

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