流量计的正确选择 化工厂小管线或间歇过程中的流量测量和控制

赵旭锋

流量计的正确选择 化工厂小管线或间歇过程中的流量测量和控制

文章来源：《流程工业》（制药）

在流程工业领域，小管线（6~51mm）中的流体测量和控制及间歇过程有时和较大的系统中的应用同样重要。空气、过程气体、蒸汽或液体的精确测量对于优化最终产品质量并最大限度地降低原料费用，非常重要。

小管线或间歇过程应用

小管线和间歇过程应用在化工厂中很常见。常见的测量和控制应用包括：

分析仪取样

从产品中取样，以确认产品的质量和浓度是一种常见应用。一般情况下，取样管线的尺寸较小，容易阻塞。为了确保分析仪能采集到足量的样品，选择一台开关或流量计以确认流量就相当重要。一些热式流量开关的灵敏度可以监测到差压或机械式流量开关无法测到的低流量。

添加剂注入监测

还有一种应用是添加剂注入的监测。添加剂过多或过少都会导致产品不符合规格，从而造成材料浪费。热式产品可以提供高精度和重复性的测量，而且压损极低，适用于高压管线，并能监测极低流量。

提高燃烧效率

当过程需要加热的时候，锅炉的燃烧效率不高将导致能耗增加。空气和天然气（或其他燃气）混合不充分将导致不充分燃烧。选择一台宽量程的仪表来精确测量这些变量可以提高不同需求下的燃烧效率。

维持反应堆给料

很多化学生产过程需要氢气和/或氮气给料。氢气消耗量的降低是间歇过程完成的主要指标之一。管线上安装的流量计可以确保在需求峰值时足量供气，并能在间歇过程结束时提示流量的降低。这样的应用通常需要流量计具备高量程比，以确保最低和最高的过程流量都能使用。

控制罐体气封

在化学储存罐中使用氮封是一种常见的避免有毒或爆炸性气体泄漏的方法。将低压惰性气体，通常是氮气，充入储存容器的蒸汽空间内。通常会有一台流量计用于监测和控制随液位变化而改变的注入罐内的氮气的流量。另外，单点开关被用于监测安全阀的状态，以便指示变化状态或潜在的泄漏。

蒸汽回收测量

环保的需要提升了对间歇过程中蒸汽回收的需求。这些废气的测量需要一种适合测量低流量变化的测量原理。选择仪表时要依照气体组分，并要求较大的量程比。热扩散原理非常符合这些要求，可以提供气体质量流量输出，并能达到100:1的量程比。

寻找适合的流量仪表

在为小管线或间歇过程选择最佳流量传感技术的时候，需要考虑的首要问题是过程介质：空气、蒸汽、其他气体或液体。众所周知，有些测量原理在测量某些介质时会优于其他测量原理，如果选错了原理，就很难在仪表上节约费用。过程工业中常用的原理有科里奥利（质量流量）、差压和多变量式（质量流量）、电磁式、正位移式、热式（质量流量）、透平、超声波、变面积和涡街。

根据介质和您的应用要求，这些测量原理各有优缺点。通用的参数包括：测量范围、过程温度和压力、化学兼容性、管径和精度需要等。根据过程管线分布（直管段是否充足）、环境、维护计划及ROI（投资回报率）等情况，还会有附加条件帮助您确定一或两种最适合您的选择。

选择流量测量装置时，不仅要考虑被测介质的过程条件，还要考虑精度、管径、标定需求、安装环境、物理安装约束、维护需求、仪表寿命和寿命周期费用等因素。

确认流量计或开关的正确流量范围、精度及重复性对于确保产品能满足您的过程需求很重要。在实际过程气体，尤其是混合气中对流量计进行标定，往往可以提高测量精度。如果使用理想气体等方法替代实际气体标定，有可能对标定完整性产生很大影响，进而导致高额安装后费用。流量标定实验室可以提供特殊气体和多组份气体中更精确的标定，满足您最精确的过程流量测量要求，但只有少数流量传感器制造商拥有自己的流量标定实验室。

所有仪表的接液材质及设计原理都将对化学兼容性及使用寿命产生重要影响。酸性或腐蚀性流体会快速腐蚀流量元件的机械部件，并产生不可修复的损伤。这一点对于只在不稳定过程条件下工作的开关尤其危险。除了过程介质，还要考虑与管线中可能使用的任何清洁用流体的化学兼容性。使用无活动部件的仪表，昂贵的化学密封及使用高化学兼容性材质，如哈氏合金、蒙耐尔合金、钽等材质的仪表可以有效增加产品使用寿命并提供更低的初始费用。

仪表封装是否满足环境要求也非常重要。玻璃纤维或塑料外壳适用于室内、清洁、气候可控的环境。然而，如果工厂中的环境较脏，或存在有潜在危险的流体，则应该使用适当级别的Ex/IP认证封装，以确保仪表工作正常，减少维护量并提高安全性。

在为您的应用选择仪表封装时，还要考虑到物理安装要求。需要考虑有多大安装空间，位置是否方便维护，是否存在环境温度过高或是有振动的情况，以及流量测量位置有哪些流阻（弯管和阀门等）。大部分流量仪表需要足够的上下游直管段以产生完整发展流形，确保测量精度。

小结：认真选择仪表可以提高产品质量和生产力并且将安装费用降至最低。原材料、废料、能源，甚至最终用户的满意所具备的价值都会受到过程空气、气体、蒸汽和液体测量结果的影响。

冰城

流量计的精度和准确度确实很关键，尤其制药领域常用的制水设备。

赵旭锋

冰城 发表于 2014-12-30 08:59
流量计的精度和准确度确实很关键，尤其制药领域常用的制水设备。

我做过一段时间的流量计和计量器具的选型，品种很多，不同类型之间在原理和使用范围上有很大的差别，选择不好对产品的质量影响就会很大

syhorchid

谢谢分享