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正確選擇流量計的性能要求和儀表規范

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點擊次數:339  更新時間:2021-09-06
選擇儀表在性能要求上考慮的內容有:瞬時流量還是總量(累計流量)、jing確度、重復性、線性度、流量范圍和范圍度、壓力損失、輸出信號特性和響應時間等。不同測量對象有各自測量目的,在儀表性能方面有其不同關注點。

1:測量流量還是總量
使用對象測量的目的有兩類,即測量流量和計量總量。管道連續配比生產或過程控制使用場所主要測量瞬時流量;灌裝容器批量生產以及商貿核算、儲運分配等使用場所大部分只要取得總量或輔以流量。兩種不同功能要求,再選擇測量方法上就有不同關注點。
有些儀表如容積式流量計、渦輪流量計等,測量原理上就以機械技術或脈沖頻率輸出,直接得到總量,因此具有較高jing確度,適用于計量總量。
電磁流量計、超聲流量計、節流式流量計等儀表原理上是以測量流體流速推導出流量,響應快,適用于過程控制,但裝有積算功能環節后也可獲得總量。
一般的渦街流量計具有以上兩者優點,但在震動、干擾很強的環境下慎用,也不適用于計量總量。


2:準確度
整體的測量準確度要求多少?在某一特定流量下使用,還是在某流量范圍內使用?在什么測量范圍內保持上述準確度?所選儀表的準確度能保持多久?是否易于重新校驗?是否要(或能)現場在線核對儀表精確度?這些問題必須細致地考慮。
如不是單純計量總量,而是應用在流量控制系統中,則檢測儀表準確度的確定要在整個系統控制準確度要求下進行,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、執行等環節的誤差和各種影響因素,如執行環節往往有2%左右的回差,對測量儀表確定過高的準確度(比如說0.5級)是不合理和不經濟的。就流量儀表本身而言,檢測元件(或傳感器)和轉換/顯示儀表之間只準確度亦應適當確定,如未經實流標定均速管、楔形管、彎管等差壓裝置誤差在1%~5%之間,選用高準度差壓計與之相配也就沒有意義了。


3:重復性
重復性在過程控制應用中是重要的指標,由儀器本身原理與制造質量所決定,而準確度除取決于重復性外,尚與量值標定系統有關。嚴格地說重復性是指環境條件、介質參量等不變情況下,對某流量值段時間內同方向進行多次測量的一致性。然而實際應用中,儀表優良的重復性被許多因素包括流體粘度、密度等變化所干擾,然而這些變化因素還未到需要作專門檢測修正的地步,這些影響往往被誤認為儀表重復性不好。例如浮子流量計受流體密度影響,小口徑儀表還受粘度影響;渦輪流量計用于高粘度范圍時的粘度影響;有些未作修正處理的超聲流量計流體溫度對聲速影響等。若儀表輸出特性是非線性的,則這種影響更為突出。


4:線性度
流量儀表輸出主要有線性和平方根非線性兩種。大部分流量儀表的非線性誤差不列出單獨指標,而包含在基本誤差內。然而對于寬流量范圍脈沖輸出用作總量積算的儀表,線性度是一個重要指標,是有可能在流量范圍內用同一個儀表常數,線性度差就要影響儀表準確度。隨著微處理器技術的發展,采用信號適配技術修正儀表系統非線性,從而提高儀表準確度和擴展流量范圍。


5:上限流量
上限流量也稱滿度流量。選擇流量儀表的口徑應按被測管道使用的流量范圍和被選儀表的上限流量和下限流量來選配,而不是簡單地按管道通徑配用。雖然通常設計管道流體zui大流速是按經濟流速來確定的。因為流速選擇過低,管徑粗投資大;過高則輸送功率大,增加運行費用。
然而同一口徑不同類型的儀表上限流量(也可以說上限流速)受各自工作原理和結構的約束,差別很大。以液體為例,上限流量的流速以玻璃管浮子流量計zui低,在0.5-1.5m/s之間,容積式流量計在1.5-2.5m/s之間,渦街流量計較高在5.5-7m/s之間,電磁流量計則在1-7m/s(或0.5-10m/s)之間。


6:范圍度
范圍度為上限流量和下限流量的比值,其值愈大流量范圍愈寬。線性儀表有較大范圍度,一般為10:1;非線性儀表則較小,通常僅3:1,能滿足一般過程控制用流量測量和商貿核算總量計量。但有些商貿核算用儀表要求較寬的范圍度,例如公用事業水量出荷計量的晝夜和冬夏季節差很大,就要求很寬的范圍度。若選用文丘利管差壓式儀表就顯得不能適應。然而差壓式儀表范圍度拓寬近年有一些突破,主要在差壓變送器及微機技術應用方面采取措施,亦可達10:1。某些型號的電磁流量計用戶可自行調整流量上限值,上限可調比(zui大上限值和zui小上限值之比)可達10:1,再乘上所設定上限值20:1的范圍度,一臺儀表擴展意義的范圍度(即考慮上限可調比)可達(50-200):1,還有些型號儀表具有自動切換上限流量值功能。


7:壓力損失
除無阻礙流量傳感器(電磁式、超聲式等)外,大部分流量傳感器或要改變流動方向,或在流通通道中設置靜止的或活動的檢測元件,從而產生隨流量而變的不能恢復的壓力損失,其值有時高達數十kPa。首先應按管道系統泵送能力和儀表進口壓力等條件,確定zui大流量時容許的壓力損失,據此選定儀表。因選擇不當而產生過大的壓力損失往往影響流程效率。管徑大于500mm輸水用儀表,應考慮壓損所造成能量損耗勿使過大而增加泵送費用。


8:輸出信號特性
輸出信號往往左右儀表的選擇。流量儀表的信號輸出和顯示歸納為:①流量(體積流量或質量流量);②總量;②平均流速;④點流速。
有些儀表輸出電流(或電壓)模擬量,另一些輸出脈沖量。模擬量輸出一般認為適合于過程控制,易于和調節閥等控制回路單元接配;脈沖量輸出適用于總量和高精度測量流量。長距離信號傳輸脈沖量輸出比模擬量輸出有較高傳送準確度。輸出信號的方式和幅值還應有與其它設備相適應的能力,如控制接口、數據記錄器、報警裝置、斷路保護回路和數據傳送系統等。


9:響應時間
應用于脈動流動場所應注意儀表對流動階躍變化的響應。有些使用場所要求儀表輸出跟隨流動變化,而另一些為獲得綜合平均只要求有較慢響應的輸出。瞬態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,后者在數百赫茲以下,配用顯示儀表可能相當大地延長響應時間。儀表的流量上升和下降動態響應不對稱會急劇增加測量誤差。


10:可維護性
當實際工況與設計選型差距很大或儀表發生故障時,有沒有手段就地維修和修正應該得到重視,因為流量儀表一旦安裝再拆下維護會很麻煩而且需要時間。在這方面表現zui好的是差壓式測量方法,因為其與流體接觸元件為免維護不動件,測量用電氣元件為可拆可調的通用差壓變送器。所以差壓式測量方式的正常運轉率最高,據統計在全球差壓節流式測量方式占所有測量方式的45%以上。
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