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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
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