石油化工行业流量仪表的选型研究

孙晶

（中国石化工程建设有限公司，北京 100101）

石油化工行业流量仪表的选型研究

Selection of the f ow meter in petrochemical industry

孙晶

（中国石化工程建设有限公司，北京 100101）

通过以石油化工行业流量仪表选型工作的内容为出发点，以差压式流量仪表、涡街流量计、电磁流量计和质量流量计为例，分析了流量仪表的特性与使用特点，并从仪表性能、被测流体的特性、安装条件，工作运行的环境条件和运行需要的经济费用等五个方面，探讨了石油化工行业流量仪表选型中的注意事项，以期为保障石油化工行业流量仪表选型工作的质量提供参考价值。

石油化工；流量仪表选型；注意事项

石油化工行业不仅流体种类比较多，如软化水、CO2、气体、新鲜水、氢气、氮气、蒸汽和污水等，而且不同流体在物理性质（如粘度、密度、压力和温度等）及化学性质（如腐蚀性）等方面的差异也比较大，并且波动范围比较广。因此，为了保障流量测量的准确性与可靠性，石油化工企业需要注重流量仪表的选型工作。

1 流量仪表选型工作的主要内容

流量仪表选型直接决定着仪表的成功应用，但是因为受到被测流体状况复杂、仪表种类繁多既测量特点不同等因素的影响，使得仪表选型工作较为困难。因此，石油化工企业需要结合流量仪表的特点与企业实际需求，选择合适的流量仪表。

流量仪表选型工作的主要内容包括如下方面：①仔细分析流体成分、黏度、密度压缩率及其变化规律，掌握流体特性在不同湿度、压力和温度下的变化范围；②按照计量级别确定流量仪表准确度，保证其可以准确测量，同时要考虑仪表的重复性及范围度以及压力损失等性能；③流量仪表维护更换的便利性，以及环境湿度、温度与电磁干扰对流量仪表使用后的影响与环境安全性能；④管道安装状况决定流体的流动特性，而流体的流动特性也会影响流量特性，所以要充分考虑管道布置方向，流体方向，上下游直管段的长度及管道口径，维修空间； ⑤全面衡量流量仪表的质量、使用年限、维护频率和投资等因素，保证流量仪表的高性价比。

2 流量仪表的特性与使用特点

在流量仪表选型工作中，石油化工企业需要明确流量测量内容和测量准确度要求等问题，并以此为选型依据，结合各类流量仪表的特性与使用特点，选择符合企业测量要求的流量仪表。

2.1 差压式流量仪表的特性与使用特点

差压式流量仪表是由节流装置、差压变送器、流量显示仪表三部分构成，应用范围非常广泛，适用于大部分气体与液体介质的测量，但是不适用粘度较大和容易结晶腐蚀的介质测量。差压式流量仪表牢固耐用，易于进行调试与维修，价格相对经济，但是其量程较小，测量的精度较低，现场安装的条件要求较高，孔板和喷嘴等节流元件的压力损失较大。

2.2 涡街流量计的特性与使用特点

涡街流量计是通过安放非流线型的漩涡发声体，从而使流体可以在发生体的两侧分离时放出规则交错排列漩涡的流量仪表。在雷诺数的范围内，漩涡分离频率和管道流速成正比，可以通过仪器检测出漩涡的频率。涡街流量计结构简单且牢固，易于维护与安装，测量精度较高且应用的范围较广，对气体和液体流量都可以进行测量，其不足之处为需要的直管段较长，不适用在低雷诺数时的测量，仪表系数相对较低，口径越大越低，一般应用于中小口径（DN25~ 300 mm）。

2.3 电磁流量计的特性与使用特点

电磁流量计是遵循法拉第的电磁感应定律所制，可以测量导电性液体的流量仪表，其性能优良，能有效完成脏污流和腐蚀流等方面的测量工作。电磁流量计的测量通道为光滑直管，不会出现堵塞问题，适用于污水、纸浆和腐蚀性的流体，受压力、黏度和密度等因素的影响较小，并且无压损且节能效果极佳。电磁流量计的不足之处是无法测量石油制品等电导率较低液体，也不能测量气体、蒸汽及含有气泡的液体。对腐蚀、振动与电磁干扰较为敏感，不适用于高温度的测量环境。

2.4 科里奥利质量流量计的特性与使用特点

该流量计是直接测量流体质量流量的仪表，可测量各种非牛顿流体以及粘滞的和含微粒的浆液，其测量准确度较高，而且测量值不受流体物性（密度、黏度）的影响。测量管振动幅度较小，没有上下游直管段方面的要求，缺点是无法测量低密度气体的介质，目前产品只限于中小口径，产品重量与体积较大，安装的价格较为昂贵。

3 流量仪表选型中的注意事项

3.1 流量仪表的性能

没有任何一类仪表是完美的可以适用所有场合，所以选型时只能是针对测量对象及测量目的，有侧重点的选择。在流量仪表选型前，设计人员需要选择合适的测量方式，保证流量仪表运行时不会因为机械强度出现变化或者电气回路出现故障而导致安全事故。同时，根据工艺参数，需要确定流量仪表的量程范围，过大或过小都不合适，如果量程范围过小则容易出现过载情况而损坏仪表，如果量程范围过大则容易影响测量准确性。因此，设计人员需要合理选择流量仪表的刻度上限，一般为流量仪表运行时最大流量值的1.2倍左右。

3.2 被测流体的特性

不同流体在密度、黏度、电导率、声速、压力、温度、结垢和化学腐蚀等方面的特性不同，所以在流量仪表选型中需要依据流体物性参数，选用测量准确和节能性强的仪表装置，例如油浆测量中的流量仪表为低雷诺数的黏性流，可以选用容积式流量计或者楔形流量计，而不能选用标准节流装置。有些特殊的流体还会影响仪表的材质。例如丁二烯装置中，介质BUTA是一种很容易聚合的物质，因为介质本身一些特性要求安装在管道上的检测元件其接液部分不允许使用铜及铜合金，这些都需要设计人员注意。

同时，只有依据被测流体特性确定流量仪表规格，才能确保流量仪表的准确度与使用寿命，如测量腐蚀性的介质时，需要选用耐腐蚀的流量仪表等；在进行高温高压下的蒸汽测量时，需要选用可以抗高温高压的仪表等。因此，在流量仪表选型中需要注意其静压与耐温性。流量仪表静压需要稍微大于被测介质工作压力，一般以1.25 倍为宜，确保流量仪表不会出现泄漏或者意外。

3.3 仪表工作的环境条件

流量仪表工作环境主要是指其安装测量的环境，包括腐蚀、温度、湿度、大气压、安全性、电气干扰、振动和光照等方面的条件，石油化工企业需要依据安装环境选择合适的流量仪表。例如在湿热地区进行安装测量时需要选用湿热式的流量仪表。如果将接触式流量仪表安装于长期运行管道上，设计人员需要注意避免测量元件出现能量损失情况，保证测量结果准确可靠。化工装置多易燃易爆场所，流量仪表也多被用在危险场所，所以流量仪表选型中需要注重其防爆性，保证其可以顺利完成流量测量工作。

3.4 仪表的安装条件

不同的流量仪表，根据其测量的原理不同， 对安装的要求也有很大差异。差压式、涡街式仪表需要长的上下游直管段，直管段不够，会影响测量的准确度，而容积式仪表则无此要求。同时，为了确保流量仪表的准确性与使用寿命，选型时需要做好仪表防震工作，避免因振动影响仪表测量的准确性与可靠性。

3.5 仪表运行时的经济费用

流量仪表运行的经济费用主要为购置费、安装费、校验费、运行费和维修费等。在流量仪表选型工作中需要考虑企业的实际情况和仪表的运行成本，选择检定周期长、故障率低和使用寿命长的流量仪表，从而实现企业经济效益的最大化。

4 结束语

总之，流量仪表选型工作的专业性较强，既需要深厚的专业知识，又需要丰富的实践经验。石油化工企业需要认识到影响流量仪表选型的因素，认真分析各类流量仪表的特性与使用特点，并做好流量仪表的安全性能、被测流体的特征、工作运行的环境条件和运行需要的经济费用等方面的工作，从而选择合适的流量仪表，保证流体流量测量的准确性与可靠性，使其充分发挥在推动企业持续平稳发展中的作用与价值。

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TQ330.492

1009-797X (2015) 24-0102-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.041

孙晶（1979-），女，毕业于北京科技大学工业自动化专业，现主要从事仪表控制专业的设计工作。

2015-06-24