工業(yè)生產(chǎn)中自動化中管道流量測量儀表的特點(diǎn)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(yùn)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(jìn)行測量與控制，需要相應(yīng)的流量計進(jìn)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(jìn)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(yīng)用情況向各位作基本的介紹，為用戶在儀表設(shè)備的選型時提供幫助。

一、流量測量儀表的類型和特點(diǎn)簡介
流量測量是一項復(fù)雜程度很高的工作，是多個單元及與測量相適應(yīng)的外部條件相配合才能達(dá)到一個理想的結(jié)果，通常我們在進(jìn)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(guān)系。屬于這類流量計的有標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(yīng)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(zhǔn)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(jìn)行真正意義上的校準(zhǔn)和復(fù)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(jìn)行干式檢定，往往會存在一些不確定性，這與其有關(guān)參數(shù)的測量結(jié)果的確定性是有關(guān)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(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)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(zhǔn)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(guān)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(xué)公式準(zhǔn)確表達(dá)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(diǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(guān)作用，在測量流量的時候，每種流量儀表之間都存在適應(yīng)性，目前還沒有研發(fā)出能夠適應(yīng)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(zhǔn)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(guān)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(shù)人員對各種流量儀表的工作原理、性能、結(jié)構(gòu)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(zhǔn)確度，流量儀表的誤差應(yīng)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(zhǔn)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(shù)人員做出正確判斷有幫助，提高整體的工作效益和經(jīng)濟(jì)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(diǎn)：
　　1）逐漸提高流量測量的可靠性和準(zhǔn)確性。這需要研發(fā)人員在進(jìn)行流量儀表設(shè)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(yùn)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(yīng)性；
　　3）運(yùn)用國內(nèi)外一些先進(jìn)的技術(shù)，例如，新的信號處理技術(shù)（DSP）、新的信號傳輸技術(shù)（ＨＡＲＴ、FIELD BUS），這樣就能使得流量測量儀表更加的先進(jìn)；
　　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(qiáng)大。
　　
五、本文結(jié)論
　　本文對流量測量儀表的類型和特點(diǎn)進(jìn)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(jìn)行了描述?？傊?，雖然流量測量技術(shù)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(shù)和測量工具都有待提高