石油化工行业中流量仪表选型应用x.pdfVIP

石油化工行业中流量仪表选型应用x

随着当前国际市场一体化的推进，石油化工行业面临着巨大

的挑战，如何有效提升生产效率，提高产品质量已经成为亟待解

决的问题。相关研究人员经过多方面研究发现，科学合理选用流

量仪表可以有效降低生产成本，提升工作效率，但是由于不同的

流体及生产条件下所需要的流量仪表不尽相同，因而必须根据生

产实际来选择最为合适的流量仪表，从而促进石油化工企业更好

地发展。

1流量仪表主要类型及工作原理

流量仪表也被称为流量计，其种类丰富、规格多样，主要用

来测量管道或者明渠中的流体瞬间流量与累计流量。按照其工作

原理可以分为压差流量计、电磁流量计、转子流量计、质量流量

计、超声波流量计和涡轮流量计等。

1.1压差流量计

压差流量计主要由检测元件、压差转换器、流量显示仪表构

成，其工作原理是利用能量守恒定律来得出流量测定结果。流体

经过节流装置时，因节流装置阻碍，使流速降低，流体的部分动

能转换成为静压能，使流体对于管壁的压力增加。当流体通过以

后，流速加快，部分静压又转换为动能，管壁所受压力减小，导

致节流装置的前后出现压力差，并通过测量流体压力差来实现流

量的测定。压差流量计结构简单，适用范围广（能够适用于绝大

多数的流体），检测元件、变送器和显示仪表能够由不同厂家规

模化生产，成本较为低廉。但是其需要经过节流装置，使流体压

力损失较大，测量范围度不广（基本只能够达到3:1～4:1），且测

量精度不高，对于测量精度要求较高的行业不太合适。

1.2电磁流量计

电磁流量计由电磁系统、电极、测量导管、转换器等组成，

其工作原理是利用电磁感应定律来完成测量。导电流体在垂直于

磁场方向的非磁性导管中流动，切割磁力线产生电动势，最终将

电动势换算为流量。此类流量计测量灵敏度和精度都较高，普遍

应用于导电性、导磁性比较好的流体。由于测量管道内没有阻流

装置，不会引起阻塞，适合测量含有固体颗粒的流体（如纸浆、

污水、泥浆等），并且其测量所得的数据不受流体粘度、密度、温

度、电导率和压力变化的影响。但是由于其对导电性能的要求，

不能用于电导率很低的流体，也不能够测量气体、蒸汽以及含有

较多气泡的流体，对于高温、高腐蚀、强磁场的流体也不太适用。

另外其造价较为高昂，信号容易受到外界磁场干扰，使其在工业

管道流体测量应用上受到影响。因此，当前电磁流量计在不断升

级完善，进一步向信息化方向发展。

1.3转子流量计

转子流量计由垂直锥形管与置于其中的转子（转子能够上下

自由移动）构成，其工作原理是利用转子对流体截流时，转子的

上下游之间存在压力差，且流体对转子产生动压力。这时在转子

上的作用力有3个：流体动压力（向上）、流体浮力（向上）以

及转子自身重力（向下），当三者达到平衡时，转子就会稳定浮

于锥管内某一点。由于转子重力、流体浮力均为已知量，通过转

子所处位置就能够计算出流体流量，也就是说转子的高度就是流

体流量的量度。其应用范围广泛，易燃易爆流体均能够测量，而

且范围度较宽（最高可达10:1），但是其测量精度偏低，且测量

结果容易受到被测介质的压力、密度、温度和粘度等因素影响。

1.4质量流量计

质量流量计其工作原理是利用位于旋转体系中的质点在进

行直线运动时，由于惯性的原因，质点会沿着原来的运动方向前

行，但是由于整个体系本身是旋转的，导致该质点运动方向会因

旋转作用力而发生偏离，从而产生科氏力。驱动系统利用固定频

率来振动U型丈量管，管子受到流体科氏力产生扭曲现象，由于

科氏力为惯性力，当流体质量越大时，其所产生的科氏力也就越

大，最终人们只需要测量丈量管的扭曲角就能够计算出流体质量

流量。它能够直接测量流体质量流量，测量精确度很高，能够测

量的流体范围也很广，例如高粘度流体、含固体物的浆液、含有

少量气体的流体以及具备足够密度的中高压气体等，并且其测量

结果不会受到流体压力、温度和粘度变化的影响。但是，质量流

量计对于外界振动产生的干扰较为敏感，并且安装固定标准很高；

测量管道流体时管径不能大于150mm，否则数据会失真；另外，

质量流量计也不适用于测量低密度介质及低压气体。

1.5超声波流量计

超声波流量计是通过超声波在流体中的传播速度来完成流

体流量的测量，其本质也是由测量流速来确定流体流量大小的。

超声波流量计出现时间较晚，但是由于其能够制成非直接接触式，

与超声波水位计实行联动后