工業(yè)生產(chǎn)中自動化中管道流量測量儀表的特點及選型方法

在工業(yè)生產(chǎn)中會遇到大量的各種種類的工業(yè)原料與產(chǎn)成品需要運輸與儲存，包括各種氣體與液體，如何對這些氣態(tài)和液態(tài)的工業(yè)原料進行測量與控制，需要相應的流量計進行測量，同時將這些測量的信號數(shù)據(jù)反饋到不同的接受單元，以便對整個生產(chǎn)過程過程進行精確的控制。這便是工業(yè)生產(chǎn)自動化流程中一個基本的工作流程。由于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)越來越朝著集約化與智能化的方向發(fā)展，對于生產(chǎn)的自動化水平的要求也越來越高，流量測量儀表是用來測量管道或者明溝內(nèi)部液體、氣體、蒸汽等流體流量的工業(yè)化自動儀表，又稱之為流量計。對于上述的流量測量來說，也需要更智能和自動化水平更高的儀表。本文就在工業(yè)化自動儀表在生產(chǎn)中的應用情況向各位作基本的介紹，為用戶在儀表設備的選型時提供幫助。

一、流量測量儀表的類型和特點簡介
流量測量是一項復雜程度很高的工作，是多個單元及與測量相適應的外部條件相配合才能達到一個理想的結(jié)果，通常我們在進行流體測量時，要考慮的因素有流體的溫度范圍、流體的壓力范圍、流體范圍、粘度范圍和流態(tài)范圍；具體的測量方法也不盡相同，主要包括以下三種：速度式流量測量方法、容積式流量測量方法和直接或間接測量的方法。速度式流量測量方法能夠直接測出管道內(nèi)流體的流速，以此作為流量測量的依據(jù)；容積式流量測量方法通過測量單位時間內(nèi)經(jīng)過流量儀表排出的流體的固定容積的數(shù)目來實現(xiàn)；直接或間接的方法通過測量單位時間內(nèi)流過管道截面的流體質(zhì)量數(shù)來測量流量。

工業(yè)上常用的流量計，按其測量原理分為以下四類：
　　1）速度式流量計：主要利用管內(nèi)流體的速度來推動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)速和流體的流速成正比。屬于這類流量計的有葉輪式水表和渦輪式流量計等；
　　2）差壓式流量計：主要利用管內(nèi)流體通過節(jié)流裝置時，其流量與節(jié)流裝置前后的壓差有一定的關系。屬于這類流量計的有標準節(jié)流裝置、巴式流量計、平衡流量計等；
3）容積式流量計：主要利用流體連續(xù)通過一定容積之后進行流量累積的原理。屬于這類流量計的有橢圓齒輪流量計和腰輪流量計；
4）其它類型流量計：如基于電磁感應原理的電磁流量計、基于超聲波測量原理的超聲波流量計，渦街流量計等。


　
二、流量測量儀表檢定方式的比較
流量測量儀表的檢定方式，根據(jù)具體的條件可以分為實流檢定和干式檢定兩種方式。一般來說，對于用來計量液體流量的儀表大都采用實流檢定的方式，，例如，測量水和原油流量的儀表；而對于用來計量氣體流量的儀表大都采用的是干式檢定的方式，例如，測量天然氣流量的差壓式流量儀表，還有極少數(shù)的流量測量儀表采用的是在線實流檢定或者離線檢定。幾種檢定方式之間是存在差異的。
首先，在檢定的結(jié)論上存在不同，實流檢定一般情況下是最符合準確性、溯源性、實驗性和一致性的，還能夠?qū)α髁繙y量儀表進行真正意義上的校準和復制，確保了量值傳遞或者溯源性的連續(xù)和封閉。而采用組合測量方法對流量儀表進行干式檢定，往往會存在一些不確定性，這與其有關參數(shù)的測量結(jié)果的確定性是有關的，而且這些流量測量計不能夠給出具體的誤差值，只能夠通過做多次試驗的經(jīng)驗和標準化的技術要求來保證流量計量的一致性和試驗性。流量儀表的離線檢定更是需要根據(jù)具體的檢定環(huán)境來決定其流量檢定的結(jié)果，同樣存在許多的不確定性，采用這種方式檢定流量儀表的時候，檢定人員本身對于測量結(jié)果的準確性要求就不是很高，允許一些小誤差的存在。所以，在檢定的結(jié)論上，各種檢定方式之間存在差異。
其次，幾種檢定方式對物性參數(shù)影響的修正程度也不盡相同。我們知道，幾乎所有通過流量儀表得到的測量結(jié)果都會受到被測介質(zhì)有關物性參數(shù)的影響，只是影響的程度不一樣而已。對于大多數(shù)的流量測量儀表來說，物性參數(shù)對其計量性能的影響是很難用數(shù)學公式準確表達出來的，所以這就對如何消除物性參數(shù)影響造成了一定的困難。
還有一點就是，幾種流量檢定方式對操作條件影響的修正程度也存在區(qū)別，流量儀表的操作環(huán)境會直接影響其計量性能，因為操作環(huán)境的變化會使流量儀表的計量腔體發(fā)生變化，同時，操作環(huán)境還會影響被測介質(zhì)的黏度和密度等物理性質(zhì)，降低了測量時候的準確性。計量腔體的變化，對于容積式流量計來說，會使其測量的基準容積發(fā)生改變，產(chǎn)生誤差，影響測量的結(jié)果；對于速度式流量計來說，會使其流通面積發(fā)生變化，影響測量的結(jié)果。
　
三、流量儀表選型的基本原則
流量儀表根據(jù)其自身的特性和相關作用，在測量流量的時候，每種流量儀表之間都存在適應性，目前還沒有研發(fā)出能夠適應各種環(huán)境的萬能流量計。所以，在選擇流量儀表的時候，一定要搞清楚被測介質(zhì)的具體性質(zhì)，測量時候的環(huán)境等因素，不能盲目的去選擇流量儀表，這樣的話，非但不能得到準確的測量結(jié)果，可能還會造成流量儀表的損壞。
首先，要熟悉被測介質(zhì)和測量環(huán)境，例如，了解被測介質(zhì)的物理性質(zhì)以及相關特性，明白測量時候的溫度、壓力、流體的流態(tài)、黏度等因素；
其次，要合理的選用流量儀表，這個時候就要求技術人員對各種流量儀表的工作原理、性能、結(jié)構有充分地了解，還要判斷其在安裝的時候是否需要特殊的安裝環(huán)境。這樣的話，才能夠確保流量計能夠正常的工作，發(fā)揮其作用，滿足工藝生產(chǎn)的需要。在選擇流量測量儀表的時候，既要考慮流量測量儀表的適用性，還要根據(jù)對測量結(jié)果的要求程度考慮流量測量儀表的準確度，流量儀表的誤差應該控制在一定的范圍之內(nèi)，超出了這個范圍就要重新選擇了，流量儀表測量的準確度越高，測量的結(jié)果就越可靠，測得的數(shù)據(jù)才會對技術人員做出正確判斷有幫助，提高整體的工作效益和經(jīng)濟效益。
　　
四、自動化流量測量的發(fā)展趨勢
　　自動化流量測量儀表的發(fā)展趨勢，大致可以歸納為以下幾點：
　　1）逐漸提高流量測量的可靠性和準確性。這需要研發(fā)人員在進行流量儀表設計的時候，在參照以往經(jīng)驗的同時，能夠大膽創(chuàng)新，按照可靠性原理，使用高可靠性的傳感器和電子元器件，盡量減少或者運動部件；
　　2）要大幅提高流量測量儀表對被測介質(zhì)和所測環(huán)境的適應性；
　　3）運用國內(nèi)外一些先進的技術，例如，新的信號處理技術（DSP）、新的信號傳輸技術（ＨＡＲＴ、FIELD BUS），這樣就能使得流量測量儀表更加的先進；
　　4）流量儀表已經(jīng)慢慢趨向智能化的方向，操作更加簡單，性能更加強大。
　　
五、本文結(jié)論
　　本文對流量測量儀表的類型和特點進行了分析，比較了幾種流量儀表檢定方式，論述了流量儀表選型的基本原則，并就自動化流量儀表的發(fā)展趨勢進行了描述。總之，雖然流量測量技術發(fā)展到今天已經(jīng)趨于成熟，市面上也有各種各樣的流量計，流量計的功能和適用范圍也在大幅的提高，但是，對于一些高腐蝕性、高粘性、多相流體等流體的流量測量，還是存在一定的缺陷的，技術和測量工具都有待提高