摘要：本文结合从事仪表几年来的工作实践体会和感受，介绍了几种工业上常用流量检测仪表的原理和特点，以及实际选型、维护中的注意事项。
关键词：工业流量计 仪表选型 仪表维护
1 前言
随着工业自动化技术的快速发展，流量检测仪表在各生产厂家中得到了广泛的应用，冶炼分公司先后在多个车间工序都安装了各种流量计。在工厂生产中，经常需要检测工艺上的各种介质的流量参数，以便为生产操作、控制和经营提供参考。另外，企业内部各车间的成本考核，也要求弄清在某段时间内流过的煤气、水、蒸汽等物质的总量。因此流量检测在工厂的日常运行中就显得非常重要。
2 几种典型流量计简介
目前工业常用的流量计有很多，其检测原理和仪器的结构各有自己的特点。我们只对其中比较经典的、工厂中常用的几种进行介绍。
1）差压式流量计。差压式流量计是利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量检测的。当介质流速越快，产生的压差就越大。它的计算公式为v=aA√2/j(p-q)。它是目前工业中检测流量最成熟，最常用的方法之一。通常是由能将介质流速转化为差压的节流装置、引压导管、三阀组、差压变送器和二次仪表等组成。二次仪表将差压变送器 产生的4-20mA电流信号及其它元件发生的补偿信号进行开方运算，显示瞬间量、累计量。对于压力、温度变化较大工艺参数，如蒸汽检查和烟气测量等，必须进行温度、压力补偿，也就是在旁边加测温度的元件，如热电阻等，加测压力的元件，如压力变送器。再在DCS系统上做温压补偿的程序。差压式样式非常多。目前市场上常用的差压式流量计有：孔板、V锥、威力巴流量计等。可用于多种工况，目前工厂里在用的流量计大多数都是此类仪表。
2）容积式流量计。容积式流量计是直接根据排出介质体积进行流量计算的仪表。它由测量室、运动部分、传动和显示部分组成。一般都是齿轮式的，比如椭圆齿轮，旋转活塞，油耗流量计。容积式流量计加工成本高、体积较大，计量精度高，可用于高粘度液体的测量。不适用于高、低温场合，被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大。
3）涡轮流量计。流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而计算出管道里的瞬时流量和累积流量。通常，脉冲频率f与流经传感器的流体的瞬时流量Q成正比，流量方程为：Q=3600×f/k。它具有精度高，好维护，体积小，量程比好，压损小等优点。可用于封闭管道中测量低粘度气体的体积流量和总量。
4）电磁流量计。 电磁流量计是利用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来检测导电流体流量的一种仪表。测量不受介质密度、粘度、温度、压力和电导率环境的影响。具有良好的耐腐蚀和耐磨损性，一般用于测量导电性液体，同时还能测量污水、浆状流体、固液两相、腐蚀性等导电介质。测量管道内节流装置，所以管道几乎没有压力损失；管道内没有可动元件，传感器寿命很大。
5）浮子流量计。转子流量计由两个元件构成，一个是由下向上慢慢变大的锥形管子，另一个是在管子中的可以上下浮动的浮子。由于下面窄上面宽，当介质流速越快是，浮子就越向上走，从而流体对浮子的冲击力和浮子的重力之间达到一个力平衡。一般用在一些简易的，需要现场指示的，流量和管径都不是很大的地方。
6）超声波流量计。其原理是利用探头对流体发射出超声波，然后在介质反射回来，传感器接收，通过计算来回的时间差计算出流体的流速。它是非接触式流量计，因测量管道无节流元件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量检测困难问题的一类流量计。
7）涡街流量计。流体在管道中经过涡街流量计时，介质在工艺管道中通过涡街流量计的传感器时，在菱形柱的后面会产生一定频率的漩涡，漩涡的频率与介质流速有关，速度越快，产生的频率越大。这样就可以通过检测频率来间接测量流速。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆涡街流量安装简单，维护十分方便。检测传感器不直接接触流体，性能稳定，寿命长。测量范围宽，量程比可达1：10。
3 仪表选型
流量计受不同环境因素的影响，选型应根据流体介质的参数、工作安装要求、环境状况、经济节能等因素综合考虑。因为各种流量计具有不同的技术性能，因此选型时应注意以下几方面：
1）安全性能。比如高温高压介质其流量传感器一般选用无可动元件、强度高的节流元件或非接触式仪表，同时传感器强度要高，而不能用插入式的一些直接接触的流量计，以保证在高速流体冲击时不发生传感器损坏造成流体泄露。
2）流体特性。流体特性指流体成分、温度、压力等参数。一开始从成分上看，可以选用差压式和涡街流量计。导电性的液体可考虑电磁流量计，小口径流量低检测需要现场直观的显示可考虑浮子流量计。
3）安装环境。一般流量计都要求前后直管段的。然后看清楚是水平安装还是垂直安装，流向是否正确等等，最后看参数设置是不是你的工况。如，最大流量，量程比等。确定是否需要自己设定参数。电磁流量计要求现场抗干扰性要好，涡街流量计要求现场震动要小。
4）准确度和经济性。要求流量计的误差小、精度等级高、重复性好、量程比大。流量计选型的原则是即满足工艺控制显示的要求，又要经济不能浪费。汽轮机主蒸汽流量，因为它非常重要要求安全，一般用差压式的如孔板、威力巴等流量计，一些污水和燃油分别属脏污流和粘性流，都最好用非接触式的流量计。一般情况下，在同一生产管道中不应选用多个压损较大的传感器，如节流元件等。
4 日常维护
1）流量显示值很小，首先检查现场流量计，如果现场是好的，说明是DCS这边的问题。这时应当查看控制系统的卡件端子上的信号是否正常，以及组态的一些参数是否合理。当现场流量计也偏小时，则检查调节阀实际开度，若调节阀开度为零，则是阀门的故障造成，这时应处理阀门。当现场流量计偏小，调节阀开度正常，故障原因很可能是引压管压力异常、管到堵塞、泄露等原因造成。压力变送器故障，量程是否设置正确，高压侧低压侧是否接反。对于一些插入式的仪表，传感器上是否附着有积尘。传感器电源是否正常，传感器是否损坏等等。
2）流量显示值很大，则现场流量计也常常会显示偏大。这时可以动作一下调节阀，看现场的阀门是否动作，听听管道流体的声音时候有变化。如果阀门不能关小，说明是阀门或者是DCS控制系统的问题，这时就应该检查阀门时候是机械卡死或者定位器有问题，仪表气源的压力是否正常等，组态里面PID设置是否正常。如果阀门能动作，但是流量仍然很大，考虑是工艺上的问题，叫操作工检查工艺管道。
3）流量显示值波动较频繁，这时可将控制方式切换到现场手动，看流量的变化情况，如果流量这时很平稳了，说明流量计是好的，是控制回路的一些参数设置不对。如果流量还是有波动，说明是仪表设置等问题，如小信号切除设置不对，引压管有堵塞，现场有震动、电磁干扰。信号线路接触不好，屏蔽接地不好等原因。
5 结束语
综上所述，不同型号的流量计其内部构造、测量原理和方法都差别很大，适用的现场环境也各不相同，我们在选型时，要综合各种因素，选择最合适的仪表。同时在流量计的日常维护时，也应根据各自特点，选择正确的判断方法和顺序，达到快速准确地处理问题，保证工厂生产的正常运行。
参考文献
[1] 张明金.工业电器与仪表自动化[M].北京：北京师范大学出版社，2009.8
[2] 张红翠等.仪表维修工[M].北京化学工业出版社，2010.5.
作者简介：
钟华（1987—），男， 电气工程师，从事仪表维护工作。
论文作者:钟华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/26
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