1、前言
流量、液位、壓力、溫度和成份是化工生產(chǎn)中重要的檢測(cè)參數(shù)，由于流量的測(cè)量受流體介質(zhì)的性質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)等諸多因素影響。因此，流量的測(cè)量一直是一個(gè)重要的研究課題。 天然氣流量計(jì)凈化工業(yè)在我國(guó)已有40年歷史，對(duì)天然氣凈化廠各種流體的流量測(cè)量隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展也有了新的長(zhǎng)足的發(fā)展，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一問題，本文對(duì)此作一簡(jiǎn)要分析，并結(jié)合天然氣凈化廠的實(shí)際，提出流量計(jì)選型思路，供同行探討。
2、常用流量計(jì)簡(jiǎn)介
流量計(jì)種類很多，常用的有孔板流量計(jì)，電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲流量計(jì)、楔形流量計(jì)、彎管流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)等。下面就部分常用流量計(jì)作一簡(jiǎn)要介紹。
2.1 孔板流量計(jì)
孔板流量計(jì)屬于典型的差壓式流量計(jì)。當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流件（孔板）時(shí)，流速將在節(jié)流件處收縮，根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性原理和能量守恒定理，為保持流量相等，則流速加快，靜壓力降低，在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓力差（差壓）；流速與差壓是成函數(shù)關(guān)系的，因此，通過測(cè)量差壓，即可確定流量。孔板流量計(jì)歷史悠久，具有豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)加工、流量計(jì)算等都已標(biāo)準(zhǔn)化，因此，被廣泛應(yīng)用于氣體、液體和蒸汽流量的測(cè)量；但由于孔板流量計(jì)本身存在壓損大，孔板易臟污，孔板直角入口邊緣易磨損等不足，在選型時(shí)應(yīng)根據(jù)介質(zhì)情況進(jìn)行確定。
2.2 楔形流量計(jì)和彎管流量計(jì)
這兩種流量計(jì)也屬于差壓式流量計(jì)，但它們的節(jié)流件與孔板流量計(jì)不相同，如楔形流量計(jì)的節(jié)流件是V形楔形件，流通面在管道下部，因此不易堵塞，特別適用于粘度大或較臟的液體及含有液體和固體微粒的氣體，但是這兩種流量計(jì)目前尚無國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此，應(yīng)定期進(jìn)行標(biāo)定。
2.3 電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)是應(yīng)用導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)的原理來測(cè)量流量的一種流量計(jì)，廣泛用于測(cè)量導(dǎo)電液體或漿液及腐蝕性介質(zhì)，由于該流量計(jì)無阻力件，不會(huì)對(duì)液體產(chǎn)生壓力損失，也不易堵塞；但它不適用于非導(dǎo)電介質(zhì)，且流量計(jì)周圍不應(yīng)有強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾，否則流量計(jì)會(huì)受到影響，甚至無法工作。
2.4 超聲流量計(jì)
超聲流量計(jì)是通過測(cè)量流體速度確定流量的儀表，超聲流量計(jì)由、電子線路、流量顯示和累積系統(tǒng)組成；由于超聲波在流體中的傳播速度和流體速度有關(guān)，通過換能器發(fā)射和接收超聲波信號(hào)即可檢測(cè)出流體速度而計(jì)算出流量。
超聲流量計(jì)具有測(cè)量范圍寬，無壓力損失等特點(diǎn)。因此，特別適用于大管徑大流量的測(cè)量，計(jì)量管徑可從幾厘米到幾米，用外夾式超聲流量計(jì)可以測(cè)量強(qiáng)腐蝕和易燃易爆介質(zhì)。但超聲流量計(jì)價(jià)格較貴，對(duì)于小管徑流量的測(cè)量成本相對(duì)較高；國(guó)產(chǎn)的超聲流量計(jì)幾乎都不具備防爆功能，且氣體超聲流量計(jì)準(zhǔn)確度不高，進(jìn)口的準(zhǔn)確度高但價(jià)格昂貴。
2.5 渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，它測(cè)的是流體的速度。渦街流量計(jì)由漩渦發(fā)生體和漩渦頻率檢測(cè)器組成；該流量計(jì)具有測(cè)量范圍寬，測(cè)量準(zhǔn)確度較高，維護(hù)工作量小等特點(diǎn)。但它不適用于振動(dòng)大和較臟污的流體；渦街流量計(jì)應(yīng)定期標(biāo)定。
2.6 渦輪流量計(jì)
渦輪流量計(jì)是一種典型的速度式流量?jī)x表。它通過渦輪的旋轉(zhuǎn)來測(cè)量流體的速度，從而得到流體的流量。渦輪流量計(jì)具有準(zhǔn)確度高（可達(dá)0.2%），量程比寬，重復(fù)性好，適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。但也存在一些局限性，它不能測(cè)量帶雜質(zhì)的流體，工作溫度不能太高，維護(hù)工作量較大。
3、天然氣凈化廠流量計(jì)使用現(xiàn)狀
天然氣凈化廠流體介質(zhì)主要有濕天然氣、干凈天然氣、酸性氣、空氣、氮?dú)?、蒸汽、液體硫磺、工業(yè)用水、化學(xué)溶液、污水等。目前使用的流量計(jì)大部分都是孔板流量計(jì)，如測(cè)量天然氣、蒸汽、空氣、酸性氣等幾乎都用孔板流量計(jì)。但孔板流量計(jì)用于蒸汽時(shí)由于溫度高壓力大，容易引起孔板變形。由于酸性氣含有較高濃度的硫化氫、二氧化碳和少量水汽，且壓力低，易造成孔板腐蝕，測(cè)量管路積液和壓損增大。用于測(cè)量脫硫溶液的孔板流量計(jì)由于溶液含懸浮物易造成引壓管堵塞。均速管流量計(jì)和渦街流量計(jì)用于酸性氣、脫硫溶液的測(cè)量，易造成傳感器的臟污，嚴(yán)重時(shí)根本無法測(cè)量。渦輪流量計(jì)曾用于液體硫磺的測(cè)量，電磁流量計(jì)主要用于污水的測(cè)量，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在天然氣和生活水計(jì)量中應(yīng)用。轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)用于儀表風(fēng)計(jì)量。
4、流量計(jì)選型原則
根據(jù)以上的介紹，我們?cè)谠O(shè)計(jì)選型或更新改造時(shí)，充分發(fā)揮各種流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，要結(jié)合流量計(jì)特性和介質(zhì)的情況進(jìn)行合理選擇，同時(shí)應(yīng)考慮投資成本。下面根據(jù)天然氣凈化廠各種介質(zhì)的特點(diǎn)和目前使用流量計(jì)的實(shí)際情況提出流量計(jì)選型的基本原則。
4.1 天然氣的測(cè)量
天然氣是凈化廠的生產(chǎn)對(duì)象，進(jìn)廠的原料和出廠的產(chǎn)品都是天然氣，由于進(jìn)廠的原料天然氣（濕天然氣）含有少量的固、液體雜質(zhì)，H2S和CO2含量較高，有一定腐蝕性，流量計(jì)可選擇帶閥式孔板節(jié)流裝置的孔板流量計(jì)，以便定期清洗更換孔板，防止孔板的銹蝕和入口邊緣磨損，提高計(jì)量準(zhǔn)確度；出廠天然氣比較干凈可選擇帶閥式孔板節(jié)流裝置的流量計(jì)或氣體超聲流量計(jì)，氣體超聲流量計(jì)適用于大管徑流量測(cè)量，準(zhǔn)確度可優(yōu)于1.0%，但一次性投資較高；對(duì)于工廠用天然氣，由于管徑較小，除孔板流量計(jì)外，也可選擇旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等，選用渦輪流量計(jì)時(shí)應(yīng)在上游安裝過濾器。
4.2 酸性氣的流量測(cè)量
凈化廠的酸性氣是含有很高濃度的H2S和CO2的氣體，這是凈化廠從原料天然氣中處理出來的主要物質(zhì)，該氣體的特點(diǎn)是壓力低，帶有一定水汽，腐蝕性強(qiáng)；因此測(cè)量酸性氣流量的流量計(jì)可選用孔板流量計(jì)、均速管流量計(jì)、楔形流量計(jì)或彎管流量計(jì)，目前使用的有孔板流量計(jì)和均速管流量計(jì)，從流量計(jì)結(jié)構(gòu)上講，選擇楔形流量計(jì)比較合適，它不存在積液?jiǎn)栴}，維護(hù)量也很小。
4.3 蒸汽流量測(cè)量
過去普遍使用孔板流量計(jì)，由于孔板流量計(jì)在高溫下孔板易變形，因此，可選擇渦街流量計(jì)、均速管流量計(jì)、楔形流量計(jì)或質(zhì)量流量計(jì)，但應(yīng)考慮溫度壓力修正。
4.4 化學(xué)溶液流量測(cè)量
天然氣凈化廠用于工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)溶液品種不是很多，對(duì)于脫硫和脫水的化學(xué)溶液由于是反復(fù)循環(huán)使用，溶液中含有部分懸浮物，過去大多數(shù)使用孔板流量計(jì)是不太合適的，應(yīng)選擇楔形流量計(jì)或彎管流量計(jì)；也可選用外夾式超聲流量計(jì)；鹽酸和氫氧化鈉流量測(cè)量應(yīng)選擇帶防腐內(nèi)襯的電磁流量計(jì)。
4.5 液體硫磺流量測(cè)量
液體硫磺是天然氣凈化廠的副產(chǎn)品，過去由于流量計(jì)產(chǎn)品的局限性，很多凈化廠均沒有安裝流量計(jì)，部分廠安裝了渦輪流量計(jì)，但使用效果不佳；目前可供選擇的有質(zhì)量流量計(jì)和楔形流量計(jì)。由于液體硫磺一般管壓力都不太高，因此選用質(zhì)量流量計(jì)較為合適。
4.6 工業(yè)循環(huán)水流量測(cè)量
由于水的測(cè)量相對(duì)容易一些，因此可供選擇的流量計(jì)比較多，如孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、均速管流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)都可用于工業(yè)水測(cè)量；若測(cè)量管口徑較大，選擇超聲流量計(jì)比較理想，對(duì)于較小口徑的選用電磁流量計(jì)效果比較好。
4.7 污水流量測(cè)量
污水流量測(cè)量選擇電磁流量計(jì)、楔形流量計(jì)比較合適，水質(zhì)較好也可選用孔板流量計(jì)。
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