容積式流量計選用考慮要點

來源：淮安潤泰儀表有限公司 2010年11月15日 11:17

一、應用概況
　　PDF由于具有的計量特性，在石油、化工、涂料、醫藥、食品以及能源等工業部門計量昂貴介質的總量或流量。在這些流程工業中進藥液注入、抽出或混合配比控制，化學液中觸媒、硬化劑、聚合防止劑等添加劑的定量注入，向食品流體和化妝品添加香料，涂裝線涂料的定量供給等。
　　PDFzui大用途是石油制品等的儲運交接和分發等計量，這些應用領域可作為財務核算的依據或作為納稅和買賣雙方執行合同的法定計量。
　　具有高精度、長期性能保持性和良好重復性的高品質PDF，在比較法流量標準裝置中用作標準流量計（又稱校準用流量計，reference flowmeter或master flowmeter）作流量量值傳遞。
PDF相對龐大笨重，尤其是大流量、大口徑儀表，逐漸被渦輪式、電磁式、渦街式和科里奧利質量式替代一部分。然而其優良的重復性和精度長期保持性等性能優勢，仍能保持著許多應用領域，在可預見的未來不會全被其它儀表所替代。PDF在國外還廣泛應用于液化石油氣，在我國則尚處于起動初始階段。
二、選用考慮因素
　　根據PDF的特點，應著重考慮以下因素。
1）使用目的是流程控制／工程管理還是儲運交接／財貿核算？
2）操作是連續測量還是間歇測量？使用的zui高流量、常用流量、zui小流量各位多少？
3）zui高、常用、zui小工作溫度和壓力，允許的壓損各位多少？
4）被測介質的種類和特點，包括粘度、腐蝕性、夾帶物的量和粒度尺寸。
5）對流量計進行校準方法，離線校準還是現場校準？
6）管線泵送種類，能力，有無脈動？
7）安裝場所可用空間情況。
三、流量范圍、范圍度、度、重復性
　　各制造廠通常按被測介質種類（主要區別是粘度）、使用特點（連續使用或間歇使用）及測量精度規定流量范圍。為了保持儀表良好的性能和較長的使用壽命，連續使用時的zui大流量建議選在儀表zui高（上限）流量的80％為宜。若制造廠未按介質類別和使用特點明確規定適宜的流量范圍，則可參照下述原則選定：以用于中等粘度、有潤滑性油品的儀表上限流量為100％，用于無潤滑性低粘度液體（如汽油、液化石油氣）時上限流量降為70％-80％，用于100℃左右水時則為40％-60％，高粘度液體為75％-85％；間歇使用時的zui大流量可為上限流量的100％；連續使用時的zui大流量、中等粘度液體為上限流量的80％，低粘度液體為50％-60％，高粘度液體亦為50％～60％。
　　大部分結構型號的液體儀表基本誤差為±0.5％R;較高精度儀表的基本誤差為±（0.1~0.2）%R,橢圓齒輪式等，個別制造廠聲稱可達到±0.05％R（如Dresser Wayne公司的刮板式）；較低精度儀表的基本誤差為±（1～1.5）％R（如彈性刮板式）。氣體儀表的精度略低些，大部分結構型號為±（1～1.5）％R（如腰輪式、CVM式），較高者為±0.5％R（如轉同式），較低者為±（2～2.5）％R。重復性誤差一般為基本誤差的1／5～1／2。
　　在全部流量儀表中PDF是精度zui高的一類。制造廠所列規范書中的是在實驗室參比條件下校驗所得的基本誤差。實際使用現場條件往往偏離參比條件，必然帶來附加誤差。實際誤差應是基本誤差和附加誤差的合成。在選型及使用中要針對現場可能出現的問題采取措施，以保持良好的測量精度。
流量范圍度在（5：1）～（100：1）之間，大部分（10：1）～（20：1）。同一臺儀表額定較高精度等級時所得范圍度較低，欲得較大范圍度則要降低精度等級，例如各類轉子式液體儀表范圍度為5：1時，基本誤差為±0.2％R;范圍度為10：1時，則降為±0.5％R。
四、壓力損失
　　PDF要靠流體能量推動測量元件，因此帶來相當高的壓力損失。PDF的壓力損失要比同樣口徑和流量的渦輪式或其它又阻礙流量計大。液體用儀表在zui大流量時粘度為1～5mPa.s,液體的壓力損失在20～100kPa之間；低氣壓用儀表，腰輪式為200～500Pa，膜式為130～400Pa。
要正確選擇儀表勿使其達到不能接受的壓力損失，尤其在測量高蒸氣壓的液體，過度的壓降會導致氣蝕。若氣蝕持續存在會損壞元件，某些允許短時超流到測量上限120％的儀表更應注意這一問題。
五、流體腐蝕性
　　流體腐蝕性是確定儀表材質的主要因素。對于各種石油制品，采用鑄鋼鑄鐵制造；對于腐蝕性輕微的化學液體以及冷溫水，用銅合金制造；對于純水、高溫水、原油、瀝青、高溫液體、化學液體、食品或食品原料，用不銹鋼制造。PDF的耐蝕性不是強項。食品和生物制藥業由于衛生要求，流量計需經常清洗消毒滅菌，與流體接觸的零件必須用不銹鋼及其它符合衛生要求的材料制成，結構上要易于拆卸，無潴液部位等。橢圓齒輪式、旋轉活塞式流量計等在我國已有食品產品投放市場。
六、液體粘度對儀表性能影響
　　各種氣體的粘度相接近，變化不大，對儀表性能可以說沒有影響；若液體粘度相差較多，則對儀表性能帶來一定影響。有些PDF為適應粘度高達500mPa.s的液體，生產具有較大間隙等設計措施的品種，PDF在流量儀表中具有交多應用于高粘度液體的經驗。PDF雖然受一些液體粘度影響，但與差壓式、浮子式、渦輪式等流量計相比，影響量要小得多。粘度對PDF性能有三個方面影響，即測量誤差、壓力損失和流量范圍。
（1）測量誤差影響
PDF有一個與許多其它流量計流量受粘度增加而測量誤差增加的不同特性，因粘度增加間隙泄漏量減少而改善性能。
（2）壓力損失影響
若液體粘度增加，PDF的壓力損失隨著增加。壓力損失Δp與流量q之間的關系式可用Δp＝kqn表示（其中k為系數，n為指數）。粘度在0.005Pa.s（＝5mPa.s）以下時n=2；在0.5Pa.s（＝500mPa.s）以上n=1；在二者之間n=1.9～1.1。
活動測量元件用于高粘度液體時負荷增加，壓力損失增加。高粘度儀表通常采用增加間隙的辦法，有增加到0.5mm者。橢圓齒輪流量計為減少液體在齒隙間擠壓負荷，還在齒輪上開若干溝槽卸荷（≥150mPa.s時），大于500mPa.s時，則采用欠齒的橢圓齒輪。
（3）流量范圍影響壓力損失因粘度增加而增加，對于使用壓力損失有限制的場所，則必須降低流量上限值，即縮小流量范圍。流量下限隨著粘度增加而下降，是擴大了流量范圍；作為一個粗略估計，粘度增加10倍，流量下限值降到原值的1／10～1／3。
七、壓力與溫度
　　有儀表均規定了工作溫度范圍和zui大工作壓力。zui大工作壓力是指常溫和沖擊壓力下承受的壓力。當用于較高溫度時必須降低zui大工作壓力等級，有些產品使用說明書對此未作說明。急劇關閉或急劇開啟閥門會產生水錘效應等沖壓力，沖擊壓力可能超過工作壓力，沖擊壓力還有可能引起許家讀數，必要時裝緩沖罐減少這類缺陷影響。
　　溫度影響儀表受壓強度外，還因儀表測量元件受熱膨脹改變測量室和間隙尺寸，影響測量精度，間隙減小甚至使運動件卡住。因此用于較高溫度時要預留特殊尺寸間隙來補償，特別是不同材料組合使用時更要注意熱脹系數的差異。溫度變化還會改變液體粘度而引起流量示值變化。溫度引起的測量元件尺寸變動改變測量室腔體積，例如橢圓齒輪流量計計量室和齒輪均為鑄鐵時，測量值變化+0.33%10℃；計量室為鑄鐵，齒輪為鑄鋁時則為+0.14%10℃。亦有采用自動溫度補償把計量室體積變化修正到一個認定的標準溫度（如20℃），例如用一個輸出傳動比可作調整的裝置來修正。
高溫流體進入冷的流量計，在未達到熱平衡前就啟動，可能因間隙大而增加測量誤差；溫度超過規定值則運動測量元件可能被卡住。因此使用前要有適合的預熱時間，并觀察是否能正常運轉。
八、壓縮性
　　通常液體的壓縮性可勿略不計，然而在高精度測量油品時則不應忽視。API標準1101所列油品壓縮系數在（5～20）×10-4/Mpa之間，例如重油壓力從0.5Mpa升高到6Mpa時體積壓縮0.45%。液化石油氣的壓縮性更大。
　　氣體有很大的壓縮性，在低壓下其體積縮小與壓力增高成比率關系，大部分PDF應用于低壓狀態，可直接換算，但在高壓條件下體積縮小與壓力增高不成比例，變化率減小，則應考慮使用氣體的壓縮系數。

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