【自控学堂】流量仪表系列：流量仪表的选型（一）

流量仪表种类很多，各类流量仪表都有各自的特点，选型的目的就是在众多品种中扬长避短，选择最适合的流量仪表。要在这众多的流量仪表中选择出最适合的来满足使用要求，这就需要自控设计人员不仅要熟悉各种仪表性能而且要了解被测介质特性和使用要求，以及相关知识和经验的积累。

下面我们来谈谈流量仪表选型相关内容：

一、流量仪表选型步骤及考虑的主要因素

1.1 首先接受工艺专业提出的自控设计条件，了解被测介质特性，如被测介质的物理状态，是液体还是气体，还是气液混合？是否含有颗粒、纤维等；了解工艺过程参数，如流量的最大、正常和最小值，流体的压力、温度、密度、粘度、导电率、酸碱度等与仪表选型有关参数；

1.2 了解安装流量计工艺管道状况，如管道的公称直径和公称压力、管道的材质、以及是否有夹套管、流量计前后的直管段和流量计的安装空间及安装环境等；

1.3 了解工艺对自控的要求，作为自控设计人员要知道被测流量用于什么目的？如被测流量是否是用于控制及安全联锁等重要检测点，还是工艺仅需了解管道中流量大致情况的非重要检测点，是否需要流量累积等，这对仪表的准确度、重复性等性能参数的选择也是考虑因素之一；

1.4 初步确定流量仪表类型，依据流体特性、使用要求、以及以往的使用经验初步确定流量仪表的类型；

1.5 流量仪表的计算，有些流量仪表需要通过计算，才能确定其规格，如差压式流量计；

1.6 熟悉仪表产品的性能，作为专业自控设计人员应该了解哪些仪表生产厂生产什么仪表？在做设计前应该准备好仪表生产家样本；

1.7 综合以上情况开展流量仪表性能指标的选择。选择仪表主要考虑流体特性、安装条件、仪表性能、环境条件和经济性等因素。

二、流体特性

流体特性影响着仪表选型，如流体的压力、温度、密度、粘度、腐蚀性、导电率、气体的压缩系数等参数都影响仪表选型，如何选择出一款适合的产品，对于刚入行的新手，不熟悉仪表与流体特性关系，那么我们可以用排除法来选择，如被测介质为气体，那么容积式流量计、电磁流量计等就被排除；如果被测介质是非导电性的，电磁流量计也应被排除；如果被测介质含有颗粒纤维，容积式流量计容易损坏，孔板流量计、浮子式流量计等易堵塞，均不宜使用，而电磁流量计就非常适合；如果被测介质是小流量气体，用浮子式流量计最为合适；如果被测介质流量为脉动式的，选用电磁流量计和超声波流量计最为合适。无论流体的特性如何，在上百中流量仪表中总有一款是适合的。仪表类型选择一般有以下的原则：

(1) 对于一般液体、蒸汽的流量测量

可选用差压式、可变面积式、速度式、超声波式、科里奥利力式质量流量计、热式质量流量计等。

(2) 对于腐蚀、导电或带固体微粒的流量测量

一般可采用电磁流量计、非标准节流装置（如圆缺孔板）等。

(3) 对于高粘度流体的流量测量

对于高粘度流体，可采用容积式流量计（如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计）、楔形流量计等。

(4) 对于大管径流量测量

当管径大时，压损对能耗有显著影响，可根据情况选用均速管流量计、文丘里管、超声波流量计、电磁流量计、速度式流量计（如涡轮、涡街）。

三、性能指标

对于不同的流量测量目的，仪表性能的选择也有所不同，如用于过程控制连续流量监测，那么仪表的可靠性及重复性要求高一些，若是用于能源管理和贸易结算，那么仪表的准确性要求高一些。下面谈谈仪表性能指标的选择原则。

 3.1 仪表量程范围

每台仪表都有它的量程范围，在量程范围内才可保证测量的准确性、稳定性等，选择仪表量程范围其实就是确定流量计的口径规格。那么在实际使用中仪表量程校验范围（对应的信号输出，如4~20mA）就应在仪表量程范围内。在设计选型时仪表量程校验范围的上限一般应是工艺要求最大流量的1.1~1.2倍并加以圆整，工艺要求的正常流量一般处于仪表量程校验范围的50%~70%。

如某厂家生产的一台口径为DN50的质量流量计，其量程范围为0-100~1200kg/min，那么其仪表量程校验范围应在0~100kg/min与0~1200kg/min之间，即最小的仪表量程校验范围0~100kg/min，若小于0~100 kg/min仪表的零点漂移、准确度得不到保证；最大的仪表量程校验范围0~1200kg/min，若大于0~1200kg/min仪表的准确度、稳定性也得不到保证。

例如，工艺流量参数：正常为560kg/min，最大为680kg/min，我们确定仪表量程校验范围0~800kg/min，按前述的原则，选该厂家DN50的质量流量计是比较合适的。

3.2 准确度（精度）

仪表的准确度有高中低档，至于我们该选哪档，应该根据工艺用于这个流量测点的目的，如果仅仅是工艺要了解管道流量的基本状况，那么我们选择仪表的准确度在中低档就可以。如果该流量用于连续控制，尤其是物料配比、贸易结算等重要场合，我们选择仪表的准确度就应该高些。

我们在熟悉仪表产品说明书时，要了解仪表的准确度是否在仪表的整个流量测量范围内保持一致，尤其要关注在量程范围的小流量段和大流量段的准确度（见前面例子）。

其实从流量仪表的结构形式及制造质量就决定准确度，准确度高的流量仪表一般公认的有容积式流量计、涡轮式流量计、电磁式流量计及科氏力流量计；对于准确度中低档的流量仪表很多，如差压式流量计、浮子式流量计、旋涡式、超声式流量计等，设计时要根据具体工况选择适合的仪表准确度。

3.3 重复性

对于一台流量仪表重复性是由仪表本身的原理及制造质量决定的，与所用仪表校验基准高低无关。自控设计时要根据具体工况选择重复性好的仪表，尤其是对于连续监测控制的对象来说重复性与精确度一样重要。

3.4 压力损失

流量计的压力损失是指流体经过流量计时最大流量所损耗的能量，也称为压力降。在工艺设计管路时，已经考虑了安装在工艺管路上的流量计允许压力损失是多少，我们自控设计人员在流量计选型时要兼顾测量范围、准确度、重复性等参数的同时要注意流量计的压力损失尽可能选小一点以降低能耗，不应大于工艺的允许压力损失。

四、安装条件

在仪表选型时还应考虑安装条件的因素，如仪表安装方向、流体的流动方向、仪表上下游管道状况、阀门位置、有无振动、有无电磁干扰及安装维护空间等。比如浮子式流量计流体的方向必须垂直自下而上，水平管就不能用浮子式流量计，而涡轮流量计只能用在水平管道上，垂直管道上就不能用；比如差压式流量计、涡轮式流量计、旋涡式等流量计前后直管段有要求，而浮子式流量计、容积式流量计就基本没有前后直管段要求。由于各类流量仪表对安装要求差异较大，我们在设计选型时要了解仪表安装的要求，并应知道我们流量计在工艺管道上的安装状况。

五、环境条件

流量计一般由检测元件、转换器和显示仪表组成，转换和显示通过电子元件实现，电子元件对工作环境有一定的要求，如环境的温度、湿度、大气压、电气干扰及是否在爆炸危险场所等，这些都影响着仪表选型，是我们在仪表选型时必须要考虑的因素。

六、经济性

在自控设计中，对同一流量条件下会有不同种类的仪表可选用，因不同的仪表价格差距很大，自控设计人员应认真核算比较。仪表选型除了仪表本身的费用外还需要考虑安装费用、流量校验费用、运行费用、维护费用及备品备件费用。

七、几点设计体会

• 在同一工程项目中，应尽最大可能减少仪表选型品种规格，以便于生产运行维护和管理。

• 在一个工程项目中有多人参与设计时，为使仪表选型相对一致，在项目初期，应编制项目设计统一规定，确定仪表选型原则。参与的设计人员应了解设计统一规定中的内容，并遵照执行。

• 一般情况下，串接安装在管道中的流量计口径的选择结果，比管道直径小一档或两档，个别情况与管道同径，如果比管道直径大或者比管道直径小三档、四档，则大多情况是工艺流量参数有问题，需要找有关专业再协商确定。电磁流量计一般与管道同径。

• 在选择仪表供货厂家时，除了考虑仪表质量和价格因素外，还应考虑售后服务质量和态度，选择在业界信誉好、认知度高供货厂家。

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