流量仪表的选型与安装技术研究

张津林

摘 要：对建立在不同物理原理基础上的各类流量仪表做了简要归类，分析了各自的优缺点和适用场合，然后从安全、运维、经济等多角度阐述流量仪表的选型方法，最后对流量计安装过程中的通用要点进行了探究。

关键词：流量；选型；安装

引言

随着工业自动化的发展，流量仪表呈现“百花齐放”的局面。据不完全统计，目前在各行各业使用的流量计达100余种。面对如此驳杂的“备选库”，如何选择符合实际需求的流量仪表并正确安装之成了一个复杂的问题，也逐渐引起了人们的重视。

1 流量仪表的分类

各类流量仪表依据不同的物理原理展开工作，它们在精度、价格、适用场合、安装要求等方面存在较大差异。下面就当前工业上大量使用的几种流量计进行一个简要阐述。

1.1 容积式流量计。这类流量计是指被测介质通过流量计固有计量腔室的体积量的数量值，来计量介质通过流量计的体积值。具有计量精度高，量程比大的特点，只是对流体介质中的杂质含量要求相对较高。容积式流量计主要包括有：腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计等。上述流量计均有可以计量液体类的产品，用于气体的计量主要是气体腰轮流量计和皮膜式流量计。

1.1.1 工作原理：

（1）腰轮流量计是利用两个8字形的腰轮转子同步旋转，每圈排量相同，测量回转圈数，就可以计量相应的体积值了。（2）椭圆齿轮流量计：是由两个椭圆形齿轮在计量腔体内，由流体驱动下进行啮合旋转，无需外置同步齿轮。（3）刮板流量计：刮板叶片的转子旋转一圈的排量固定。（4）双转子流量计：与腰轮流量计的工作原理相同，只不过相互旋转成螺旋形三个头以上。

1.1.2 适用范围。经过滤后的液体和气体（腰轮、皮膜流量计）。

1.1.3 优点：体积直接测量，压损小、精度高、量程比大，结构一目了然，用户的认同感强，结合计量年检进行保养，寿命10年以上。安装条件要求不高。

1.1.4 缺点：对介质中的颗粒物比较敏感，腰轮和椭圆齿轮流量计有脉动性，刮板和双转子流量计脉动很小。

1.2 速度式流量计。速度式流量计是以测量流速变化来计量流体的流量，分为直接作用式和间接测量式两大类。为了保证测量精度使流体流速均匀，需要足够长的前、后直管段。

直接作用式：是以流体直接推动计量元件物理位移进行流量计量。涡轮流量计通过测量叶轮的转速，来计量流量；旋翼式流量计是也是如此。浮子流量计是流体推动浮子位移，计算其位移与流量的关系进行计量。

间接作用式：是指通过专用传感器间接地测量流体在这个传感器上产生的声、光、电、震动及压力变化信号，通过相应的数学模型及计算公式换算出流速和流量。常用的有电磁、超声波、漩涡类的涡街和旋进漩涡，差压类的孔板、音速喷嘴等。

1.2.1 涡轮流量计、旋翼式流量计。可测液体、气体，要求流速相对稳定。允许介质中包含少量的小颗粒杂质，耐高压。具有体积小，结构简单，使用寿命长。计量精度较高，量程比较大。旋翼式流量计体积小巧结构简单，测量精度不高，有较大的量程比。

1.2.2 电磁流量计。适用测量具有导电液体，在介质中通电，基于法拉第电磁感应定律测量换算成流量值。无压损，耐腐蚀；工作时不受流体的黏度、温度、压力等因素影响，可测双向流量，也可测脉动流量；精度较高。抗振能力差，易于被电磁干扰。

1.2.3 超声波流量计。适合测量腐蚀性和大流量流体，对非导电性液体也很有效。

通过测量超声波脉冲在流体中传播时的速度差来判定流速。无压力损失；可进行移动测量；价格与管径无关。管道积垢影响测量误差，精度偏低，不耐高温。

1.3 差压式流量计。适合测液、气、汽等多种介质。是通过测量流体在节流件的静压差来确定流量。具有结构简单，价格低廉，且性能稳定、寿命长。但有压损，测量范围窄。

1.4 漩涡类流量计。这类流量计包括涡街、旋进漩涡流量计，对液、气、汽全部适用，无运动部件，寿命长，且量程比适中、无零点漂移。耐高溫，但不适合脉动流。通过检测流体在漩涡发生体上的振荡频率进行计量。旋进漩涡流量计是在流量计进口安装一个螺旋状的导向部件，以加强漩涡发生体处的漩涡震荡强度，以提高抗干扰能力，扩大量程比。不适于大口径或强振动的场所。

2 流量仪表的选型原则

2.1 流体特性的优先决定权。流体的性质及流动情况决定流量计的形式和规格。流体特性，就是要知道：被测流体是固态、液态、气态还是混合态、成分、密度、温度、压力、黏度、脏污等指标，以及流动状态是否有脉动流。

一般来说：（1）测量粉尘或块状流体，只能选用称重方式。（2）一般介质选用直接作用式流量计。腰轮、涡轮等。（3）有导电性、腐蚀性液体首选电磁流量计。（4）小管径气体、液体的测量可选用浮子流量计。（5）泥浆、纸浆等非牛顿流体通常选择科氏力质量流量计或电磁流量计。（6）单相高黏度液体的测量可选用容积式的：腰轮、椭圆齿轮、刮板、双转子流量计等。（7）脏污流体通常选用超声波流量计、漩涡流量计、电磁流量计、楔形流量计等。（8）若流体含杂质太多（即形成了液固态或气固态），只有使用“互相关流量计”。（9）流体压力或温度过高，常选择标准孔板、环形孔板、长径喷嘴等差压式流量计。（10）若流体压力、密度、流速时刻发生变化，则基本不考虑速度式流量计。

2.2 “安全第一”的重要性

所谓流量计使用的安全性，包含两层意思：其一，流量计在运行过程中不易发生引起事故的故障或虽有故障，但不影响生产系统的安全。表现在承压、耐腐蚀、耐高温、卡表以及防爆特性。其二，流量计的规格应适中，量程范围合适，以防因规格不配而发生设备损坏或计量不准的情况。常用流量为最大流量70%；耐压应大于介质压力的1.25倍。

2.3 其他因素的考量

现场安装条件：

（1）各类流量计都有自己的安装和运行条件，如安装位置附近的直管段长度、流体的流态（是否有脉动），管道振动、电磁干扰等。具体来说：上下游直管段充分，流体无脉动流，可选速度式流量计；直管段长度较短，或安装空间不足，优选容积式流量计、浮子式等。（2）当强磁场和高温辐射无法避免时，可选分体式流量计（即把测量元件和信号处理分开）。（3）精确度和经济性的平衡：一般来说，精确度和经济性是互相制约的。需要根据实际情况做出抉择。用于贸易结算的优先考虑精确度稳定性。应首选容积式、直接作用式速度流量计。一般工厂首要考虑经济性。（4）其他。要让流量计切实有效地发挥作用，还需在仪表可靠性、节能性、稳定性、响应速率等方面作比较。

3 流量仪表的安装要点

3.1 合理选择安装位置

安装位置在很大程度上影响测量准确度。相关要点有：（1）安装位置应尽量远离能引起管道振动的干扰源和充满辐射的电磁场。（2）安装基础必须坚固、可靠。（3）安装位置最好选择在管道低端，一方面可使流体始终充满传感器，另一方面也能避免因管道伸缩而造成流量计零点漂移。（4）对直管段有要求的流量计安装，应避开管路上凹凸不平以及有焊接的地方。（5）当流量计必须要露天安装时，要做好防雨水流入的各项措施。

3.2 细节方面

（1）单向流量计安装需注意流量计的方向箭头与流体流动方向一致。（2）传感器的外壳、测量管、屏蔽线、转换器及二次仪表都必须接地，且单点接地。（3）不管何种流量计安装均要保证流体充满管道，不能出現混相流。（4）一些适用全景场合的流量计，在测量不同相态流体时，安装方式是有区别的。

4 结束语

流量计的选型要多方考虑，全面比较。流量计的安装更是要注意各自的安装条件以及参数要求。唯有此，才能达到正确计量的目的。

参考文献

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[2]曹子燕.缩短流量计安装时间的研究[J]，科技博览，2012.（17）：70-71

[3]岳桂杰.电磁流量计的选型与安装[J]，自动化与仪器仪表，2013.（1）：133-134.