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流量計幾大參數解析

閱讀:894        發布時間:2020/5/19
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流量計的性能方面主要包括:測量流量(瞬時流量)還是總量(累積流量);準確度要求;重復性;線性度;流量范圍和范圍度;壓力損失;輸出信號特性和流量計的響應時間等。

(1)測流量還是總量
 

流量測量包括兩種,即瞬時流量和累積流量,好比對分輸站管道的原油屬于貿易交接或石油化工管道進行連續配比生產或生產流程的過程控制等需要計量總量,間或輔以瞬時流量的觀察。

 

在有的事情場所對流量進行控制則需配備瞬時流量測量。因此,要根據現場計量的需要進行選定。有些流量計好比容積式流量計,渦輪流量計等,其測量原理是以機械計數或脈沖頻率輸出直接得到總量,其準確度較高,適用于計量總量,如配有相應的發訊裝置也可輸出流量。電磁流量計、超聲流量計等是以測量流體流速推導出流量,響應快,適用于過程控制,如果配以積算功效后也可以獲得總量。


(2)準確度

流量計準確度等級的規定是在一定的流量范圍內,如果使用在某一特定的條件下或對照窄的流量范圍內,好比,僅在很小的范圍內變化,此時其測量準確度會比所規定的準確度等級高。如用渦輪流量計計量油品裝桶分發,在閥門全開的情況下使用,流量基本恒定,其準確度可能會從0.5級提高到0.25級。
 

用于貿易核算、儲運交接和物料平衡如果要求測量準確度較高時,應考慮準確度測量的持久性,普通用于上述情況下的流量計,準確度等級要求為0.2級。在這樣的事情場所普通是現場配備計量標準設備(好比體積管),對所使用的流量計進行在線檢測。

 

近幾年由于原油的日趨緊張和各單位對原油計量的高要求,對原油計量提出實行系數交接,即除了每半年對流量計進行一次周期檢測后,貿易交接雙方協商每1個月或2個月對流量計進行檢定確定流量系數,每天根據流量計計量的數據與流量計流量系數計算出數據進行交接,以提高流量計的準確度,也稱為*交接。


準確度等級普通是根據流量計的大允許誤差確定的。各制造廠提供的流量計說明書中會給出。一定要注意其誤差的百分率是指相對誤差還是引用誤差。相對誤差為測量值的百分率,常用“%R”表示。引用誤差則是指測量上限值或量程的百分率,常用“%FS”。許多制造廠說明書中并未說明。好比,浮子流量計普通都是采用引用誤差,電磁流量計有的型號也有采用引用誤差的。
 

流量計如果不是單純計量總量,而是應用在流量控制系統中,則檢測流量計的準確度要在整個系統控制準確度要求下確定。因為整個系統不僅有流量檢測的誤差,還包含有信號傳輸、控制調節、操縱執行等環節的誤差和各種影響因素。好比,操縱系統中存在有2%左右的回差,對所采用的測量儀表確定過高的準確度(0.5級以上)即是不經濟和不合理的。

 

就儀表本身來說,傳感器與二次儀表之間的準確度也應該適當相配,好比說設計出來未經實際標定的均速管誤差如在±2.5%~±4%之間,配上0.2%~0.5%高準確度的差壓計就意義不大了。

 

另有一個問題即是對于檢定規程或制造廠說明書中對流量計所規定的準確度等級指的是其流量計的大允許誤差。但是由于流量計在現場使用時受環境條件、流體流動條件和動力條件等變化的影響,將會產生一些附加誤差。因此,現場使用的流量計應是儀表本身的大允許誤差和附加誤差的合成,一定要充分考慮到這個問題,偶然候可能現場的使用環境范圍內的誤差會超過流量計的大允許誤差。

 

 

(3)重復性

重復性是由流量計原理本身與制造質量決定的,是流量計使用過程中的一個重要的技術指標,與流量計的準確度唇亡齒寒。普通在檢定規程中的計量性能要求中對流量計不僅有準確度等級規定外,還對重復性進行了規定,普通規定為:流量計的重復性不得超過相應準確度等級規定的大允許誤差的1/3~1/5。
 

重復性普通定義為在環境條件和介質參量等不變的情況下,對某流量值短時間內,同方向進行多次測量的一致性。但是,在實際應用中,流量計的重復性會常常被流體粘度、密度參量的變化所影響,偶然這些參量變化還沒有到達需要進行專門修正的程度,會誤認為是流量計的重復性不好。鑒于這種情況下,應選定對此參量變化不敏感的流量計。

 

比如,浮子流量計容易受流體密度影響,小口徑的流量計不僅受流體密度的影響,可能還會受流體粘度的影響;渦輪流量計如果用在高粘度范圍時的粘度影響;有些未做修正處理的超聲流量計會受到流體溫度的影響等等。如果流量計的輸出是非線性的,這種影響可能會更為突出。


(4)線性度
 

流量計的輸出主要有線性和非線性平方根兩種。普通的來說流量計的非線性誤差是不單獨列出的,而是包含在流量計的誤差內。對于普通對照寬流量范圍,輸出信號為脈沖的,用作總量積算的流量計,線性度則是一個重要的技術指標,如果在其流量范圍內使用單一的儀表系數,當線性度差就會降低流量計的準確度。

比如,渦輪流量計在10:1的流量范圍內采用一個儀表系數,線性度差時其準確度會較低,隨著計算機技術的發展,可將其流量范圍分段,用小二乘法擬合出流量—儀表系數曲線對流量計進行修正,從而提高流量計的準確度和擴展流量范圍。


(5)上限流量和流量范圍

上限流量也稱為流量計的滿度流量或大流量。當我們選定流量計的口徑時應按被測管道使用的流量范圍和被選流量計的上限流量和下限流量來進行配置,不能簡單的按管道通徑進行配用。

普通來講,設計管道流體大流速是按經濟流速來確定的。如果選定過低,管徑粗,投資會大;過高則輸送功率大,增加運行成本。好比,像水等低粘度液體其經濟流速為1.5~3m/s,高粘度液體0.2~1m/s,大片面流量計上限流量的流速接近或高于管道經濟流速。因此,流量計選定時其口徑與管道相像時候就較多,安裝對照方便。如不相像也不會相差太多,普通上下相鄰一檔的規格,可采用異徑管連接。

在流量計的選定中應注意不同類型的流量計,其上限流量或上限流速由于受各自流量計的測量原理和結構的限制差別較大。以液體流量計為例,上限流量的流速以玻璃浮子流量計為低,普通是0.5~1.5m/s之間,容積式流量計在2.5~3.5m/s之間,渦街流量計較高在5.5~7.5m/s之間,電磁流量計則在1~7m/s之間,乃至到達0.5~10m/s之間。

液體的上限流速還需要考慮不能因為流速過高而產生氣穴現象,出現氣穴現象的地點普通是在流速大,靜壓低的位置,為了防止氣穴的形成,常常需要控制流量計的小背壓(大流量)。
 

還應注意流量計的上限值訂購后就不能改變,好比容積式流量計或浮子流量計等。差壓式流量計像節流裝置孔板等一經設計確定后,其下限流量不能改變,上限流量變動可以通過調整差壓變送器或更換差壓變送器來改變流量。好比某些型號的電磁流量計或超聲流量計,有些用戶可以自行重新設定流量上限值。

 

 

(6)范圍度

范圍度為流量計的上限流量和下限流量的比值,其值越大則流量范圍越寬。線性儀表有較寬的范圍度,普通為1:10。非線性流量計的范圍度較小僅為1:3。普通用于過程控制或貿易交接核算的流量計,如果要求流量范圍對照寬就不要選定范圍度小的流量計。

目前一些制造廠為宣傳其流量計的流量范圍寬,在使用說明書中把上限流量的流速提得很高,好比液體提高到7~10m/s(普通為6m/s);氣體提高到50~75m/s(普通為40~50)m/s);實際上云云高的流速是用不上的。其實范圍度寬的環節是有較低的下限流速,以適應測量需要。所以下限流速低的寬范圍度的流量計才是對照實用的。

(7)壓力損失
 

壓力損失普通是指流量傳感器由于在流通通道中設置的靜止或活動檢測元件或改變流動方向,從而產生隨流量而變的不能恢復的壓力損失,其值偶然可達數十千帕。因此,應按管道系統泵送能力和流量計進口壓力等確定大流量的允許壓力損失來選定流量計。

 

因選定不當會限制流體流動產生過大壓力損失而影響流通效率。有些液體(高蒸汽壓碳氫液)還應注意過度的壓力降可能引發氣穴現象和液相汽化,降低測量準確度乃至損壞流量計。好比管徑大于500mm的輸水用的流量計,應考慮壓損所造成的能量損耗過大而增加的泵送費用。據有關報道,壓力損失較大的流量計幾年來為測量支付的泵送費用往往超過低壓損、費用較貴的流量計的購置費用。


(8)輸出信號特性

流量計的輸出和顯示量可以分為:

①流量(體積流量或質量流量);②總量;③平均流速;④點流速。有些流量計輸出為模擬量(電流或電壓),另一些輸出脈沖量。模擬量輸出普通認為適合于過程控制,對照適合于與調節閥等控制回路單元接配;脈沖量輸出對照適合于總量和高準確度的流量測量。長距離信號傳輸脈沖量輸出則比模擬量輸出有較高的傳送準確度。輸出信號的方式和幅值還應有與其余設備相適應的能力,好比控制接口、數據處理器、報警裝置、斷路保護回路和數據傳送系統。

(9)響應時間

應用于脈動流動場所應注意流量計對流動階躍變化的響應。有些使用場所要求流量計輸出跟隨流體流動變化,而另一些為獲得綜合平均值要求有較慢響應的輸出。瞬時響應常以時間常數或響應頻率表示,其值前者從幾毫秒到幾秒,后者在數百Hz以下。配用顯示儀表可能相當大地延長響應時間。普通認為流量計流量增加或減小時動態響應不對稱會加速增加流量測量誤差。

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