由于流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，測量儀表本身受到眾多因素，如：管道、口徑大小、形狀（圓形、矩形）、邊界條件、介質(zhì)的物性（溫度、壓力、密度、粘度、臟污性、腐蝕性等）、流體的流動(dòng)狀態(tài)（紊流狀態(tài)、速度分布等）以及安裝條件與水平的影響。面對國內(nèi)外十幾類、上百個(gè)品種的流量儀表（先后發(fā)展起來的容積式、差壓式、渦輪式、面積式、電磁式、超聲波式和熱式流量計(jì)等類型），如何根據(jù)流量、流態(tài)、安裝要求與環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)性等因素合理選型，是應(yīng)用好流量儀表的前提和基礎(chǔ)，本文匯總了場見流量儀表選型原則和方法，幫助大家快速掌握流量儀表選型并應(yīng)用。

總的來說，選擇流量計(jì)的原則首先是要深刻地了解各種流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理和流體特性等方面的知識，同時(shí)還要根據(jù)現(xiàn)場的具體情況及考察周邊的環(huán)境條件進(jìn)行選擇。也要考慮到經(jīng)濟(jì)方面的因素。一般情況下，主要應(yīng)從下面五個(gè)方面進(jìn)行選擇：

① 流量計(jì)的性能要求；

② 流體特性；

③ 安裝要求；

④ 環(huán)境條件；

⑤ 流量計(jì)的價(jià)格。

01

性能要求

流量計(jì)的性能方面主要包括：測量流量（瞬時(shí)流量）還是總量（累積流量）；準(zhǔn)確度要求；重復(fù)性；線性度；流量范圍和范圍度；壓力損失；輸出信號特性和流量計(jì)的響應(yīng)時(shí)間等。

測流量還是總量

流量測量包括兩種，即瞬時(shí)流量和累積流量，比如對分輸站管道的原油屬于貿(mào)易交接或石油化工管道進(jìn)行連續(xù)配比生產(chǎn)或生產(chǎn)流程的過程控制等需要計(jì)量總量，間或輔以瞬時(shí)流量的觀察。在有的工作場所對流量進(jìn)行控制則需配備瞬時(shí)流量測量。因此，要根據(jù)現(xiàn)場計(jì)量的需要進(jìn)行選擇。有些流量計(jì)比如容積式流量計(jì)，渦輪流量計(jì)等，其測量原理是以機(jī)械計(jì)數(shù)或脈沖頻率輸出直接得到總量，其準(zhǔn)確度較高，適用于計(jì)量總量，如配有相應(yīng)的發(fā)訊裝置也可輸出流量。電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)等是以測量流體流速推導(dǎo)出流量，響應(yīng)快，適用于過程控制，如果配以積算功能后也可以獲得總量。

準(zhǔn)確度

流量計(jì)準(zhǔn)確度等級的規(guī)定是在一定的流量范圍內(nèi)，如果使用在某一特定的條件下或比較窄的流量范圍內(nèi)，比如，僅在很小的范圍內(nèi)變化，此時(shí)其測量準(zhǔn)確度會比所規(guī)定的準(zhǔn)確度等級高。如用渦輪流量計(jì)計(jì)量油品裝桶分發(fā)，在閥門全開的情況下使用，流量基本恒定，其準(zhǔn)確度可能會從0.5級提高到0.25級。

用于貿(mào)易核算、儲運(yùn)交接和物料平衡如果要求測量準(zhǔn)確度較高時(shí)，應(yīng)考慮準(zhǔn)確度測量的持久性，一般用于上述情況下的流量計(jì)，準(zhǔn)確度等級要求為0.2級。在這樣的工作場所一般是現(xiàn)場配備計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（比如體積管），對所使用的流量計(jì)進(jìn)行在線檢測。近幾年由于各單位對原油計(jì)量的高要求，對原油計(jì)量提出實(shí)行系數(shù)交接，即除了每半年對流量計(jì)進(jìn)行一次周期檢測后，貿(mào)易交接雙方協(xié)商每1個(gè)月或2個(gè)月對流量計(jì)進(jìn)行檢定確定流量系數(shù)，每天根據(jù)流量計(jì)計(jì)量的數(shù)據(jù)與流量計(jì)流量系數(shù)計(jì)算出數(shù)據(jù)進(jìn)行交接，以提高流量計(jì)的準(zhǔn)確度，也稱為*交接。

準(zhǔn)確度等級一般是根據(jù)流量計(jì)的最大允許誤差確定的。各制造廠提供的流量計(jì)說明書中會給出。一定要注意其誤差的百分率是指相對誤差還是引用誤差。相對誤差為測量值的百分率，常用“％ R”表示。引用誤差則是指測量上限值或量程的百分率，常用“％ FS”。許多制造廠說明書中并未注明。比如，浮子流量計(jì)一般都是采用引用誤差，電磁流量計(jì)有的型號也有采用引用誤差的。

流量計(jì)如果不是單純計(jì)量總量，而是應(yīng)用在流量控制系統(tǒng)中，則檢測流量計(jì)的準(zhǔn)確度要在整個(gè)系統(tǒng)控制準(zhǔn)確度要求下確定。因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)不僅有流量檢測的誤差，還包含有信號傳輸、控制調(diào)節(jié)、操作執(zhí)行等環(huán)節(jié)的誤差和各種影響因素。比如，操作系統(tǒng)中存在有2%左右的回差，對所采用的測量儀表確定過高的準(zhǔn)確度（0.5級以上）就是不經(jīng)濟(jì)和不合理的。就儀表本身來說，傳感器與二次儀表之間的準(zhǔn)確度也應(yīng)該適當(dāng)相配，比如說設(shè)計(jì)出來未經(jīng)實(shí)際標(biāo)定的均速管誤差如在±2.5%～±4%之間，配上0.2%～0.5%高準(zhǔn)確度的差壓計(jì)就意義不大了。

還有一個(gè)問題就是對于檢定規(guī)程或制造廠說明書中對流量計(jì)所規(guī)定的準(zhǔn)確度等級指的是其流量計(jì)的最大允許誤差。但是由于流量計(jì)在現(xiàn)場使用時(shí)受環(huán)境條件、流體流動(dòng)條件和動(dòng)力條件等變化的影響，將會產(chǎn)生一些附加誤差。因此，現(xiàn)場使用的流量計(jì)應(yīng)是儀表本身的最大允許誤差和附加誤差的合成，一定要充分考慮到這個(gè)問題，有時(shí)候可能現(xiàn)場的使用環(huán)境范圍內(nèi)的誤差會超過流量計(jì)的最大允許誤差。

重復(fù)性

重復(fù)性是由流量計(jì)原理本身與制造質(zhì)量決定的，是流量計(jì)使用過程中的一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，與流量計(jì)的準(zhǔn)確度息息相關(guān)。一般在檢定規(guī)程中的計(jì)量性能要求中對流量計(jì)不僅有準(zhǔn)確度等級規(guī)定外，還對重復(fù)性進(jìn)行了規(guī)定，一般規(guī)定為：流量計(jì)的重復(fù)性不得超過相應(yīng)準(zhǔn)確度等級規(guī)定的最大允許誤差的1/3～1/5。

重復(fù)性一般定義為在環(huán)境條件和介質(zhì)參量等不變的情況下，對某流量值短時(shí)間內(nèi)，同方向進(jìn)行多次測量的一致性。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，流量計(jì)的重復(fù)性會常常被流體粘度、密度參量的變化所影響，有時(shí)這些參量變化還沒有達(dá)到需要進(jìn)行專門修正的程度，會誤認(rèn)為是流量計(jì)的重復(fù)性不好。鑒于這種情況下，應(yīng)選擇對此參量變化不敏感的流量計(jì)。比如，浮子流量計(jì)容易受流體密度影響，小口徑的流量計(jì)不僅受流體密度的影響，可能還會受流體粘度的影響；渦輪流量計(jì)如果用在高粘度范圍時(shí)的粘度影響；有些未做修正處理的超聲流量計(jì)會受到流體溫度的影響等等。如果流量計(jì)的輸出是非線性的，這種影響可能會更為突出。

線性度

流量計(jì)的輸出主要有線性和非線性平方根兩種。一般的來說流量計(jì)的非線性誤差是不單獨(dú)列出的，而是包含在流量計(jì)的誤差內(nèi)。對于一般比較寬流量范圍，輸出信號為脈沖的，用作總量積算的流量計(jì)，線性度則是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，如果在其流量范圍內(nèi)使用單一的儀表系數(shù)，當(dāng)線性度差就會降低流量計(jì)的準(zhǔn)確度。比如，渦輪流量計(jì)在10：1的流量范圍內(nèi)采用一個(gè)儀表系數(shù)，線性度差時(shí)其準(zhǔn)確度會較低，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可將其流量范圍分段，用最小二乘法擬合出流量—儀表系數(shù)曲線對流量計(jì)進(jìn)行修正，從而提高流量計(jì)的準(zhǔn)確度和擴(kuò)展流量范圍。

上限流量和流量范圍

上限流量也稱為流量計(jì)的滿度流量或最大流量。當(dāng)我們選擇流量計(jì)的口徑時(shí)應(yīng)按被測管道使用的流量范圍和被選流量計(jì)的上限流量和下限流量來進(jìn)行配置，不能簡單的按管道通徑進(jìn)行配用。

一般來講，設(shè)計(jì)管道流體最大流速是按經(jīng)濟(jì)流速來確定的。如果選擇過低，管徑粗，投資會大；過高則輸送功率大，增加運(yùn)行成本。比如，像水等低粘度液體其經(jīng)濟(jì)流速為1.5～3m/s，高粘度液體0.2～1m/s，大部分流量計(jì)上限流量的流速接近或高于管道經(jīng)濟(jì)流速。因此，流量計(jì)選擇時(shí)其口徑與管道相同時(shí)候就較多，安裝比較方便。如不相同也不會相差太多，一般上下相鄰一檔的規(guī)格，可采用異徑管連接。

在流量計(jì)的選擇中應(yīng)注意不同類型的流量計(jì)，其上限流量或上限流速由于受各自流量計(jì)的測量原理和結(jié)構(gòu)的限制差別較大。以液體流量計(jì)為例，上限流量的流速以玻璃浮子流量計(jì)為低，一般是0.5～1.5m/s之間，容積式流量計(jì)在2.5～3.5m/s之間，渦街流量計(jì)較高在5.5～7.5m/s之間，電磁流量計(jì)則在1～7m/s之間，甚至達(dá)到0.5～10m/s之間。

液體的上限流速還需要考慮不能因?yàn)榱魉龠^高而產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象的地點(diǎn)一般是在流速最大，靜壓低的位置，為了防止氣穴的形成，常常需要控制流量計(jì)的最小背壓（最大流量）。

還應(yīng)注意流量計(jì)的上限值訂購后就不能改變，比如容積式流量計(jì)或浮子流量計(jì)等。差壓式流量計(jì)像節(jié)流裝置孔板等一經(jīng)設(shè)計(jì)確定后，其下限流量不能改變，上限流量變動(dòng)可以通過調(diào)整差壓變送器或更換差壓變送器來改變流量。比如某些型號的電磁流量計(jì)或超聲流量計(jì)，有些用戶可以自行重新設(shè)定流量上限值。

范圍度

范圍度為流量計(jì)的上限流量和下限流量的比值，其值越大則流量范圍越寬。線性儀表有較寬的范圍度，一般為1：10。非線性流量計(jì)的范圍度較小僅為1：3。一般用于過程控制或貿(mào)易交接核算的流量計(jì)，如果要求流量范圍比較寬就不要選擇范圍度小的流量計(jì)。

目前一些制造廠為宣傳其流量計(jì)的流量范圍寬，在使用說明書中把上限流量的流速提得很高，比如液體提高到7～10m/s（一般為6m/s）；氣體提高到50～75m/ s（一般為40~50）m/s）；實(shí)際上如此高的流速是用不上的。其實(shí)范圍度寬的關(guān)鍵是有較低的下限流速，以適應(yīng)測量需要。所以下限流速低的寬范圍度的流量計(jì)才是比較實(shí)用的。

壓力損失

壓力損失一般是指流量傳感器由于在流通通道中設(shè)置的靜止或活動(dòng)檢測元件或改變流動(dòng)方向，從而產(chǎn)生隨流量而變的不能恢復(fù)的壓力損失，其值有時(shí)可達(dá)數(shù)十千帕。因此，應(yīng)按管道系統(tǒng)泵送能力和流量計(jì)進(jìn)口壓力等確定最大流量的允許壓力損失來選定流量計(jì)。因選擇不當(dāng)會限制流體流動(dòng)產(chǎn)生過大壓力損失而影響流通效率。有些液體（高蒸汽壓碳?xì)湟海┻€應(yīng)注意過度的壓力降可能引發(fā)氣穴現(xiàn)象和液相汽化，降低測量準(zhǔn)確度甚至損壞流量計(jì)。比如管徑大于500mm的輸水用的流量計(jì)，應(yīng)考慮壓損所造成的能量損耗過大而增加的泵送費(fèi)用。據(jù)有關(guān)報(bào)道，壓力損失較大的流量計(jì)幾年來為測量付出的泵送費(fèi)用往往超過低壓損、價(jià)格較貴的流量計(jì)的購置費(fèi)用。

輸出信號特性

流量計(jì)的輸出和顯示量可以分為：

① 流量（體積流量或質(zhì)量流量）；② 總量；③ 平均流速；④ 點(diǎn)流速。有些流量計(jì)輸出為模擬量（電流或電壓），另一些輸出脈沖量。 模擬量輸出一般認(rèn)為適合于過程控制，比較適合于與調(diào)節(jié)閥等控制回路單元接配；脈沖量輸出比較適合于總量和高準(zhǔn)確度的流量測量。長距離信號傳輸脈沖量輸出則比模擬量輸出有較高的傳送準(zhǔn)確度。輸出信號的方式和幅值還應(yīng)有與其他設(shè)備相適應(yīng)的能力，比如控制接口、數(shù)據(jù)處理器、報(bào)警裝置、斷路保護(hù)回路和數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)。

響應(yīng)時(shí)間

應(yīng)用于脈動(dòng)流動(dòng)場合應(yīng)注意流量計(jì)對流動(dòng)階躍變化的響應(yīng)。有些使用場合要求流量計(jì)輸出跟隨流體流動(dòng)變化，而另一些為獲得綜合平均值要求有較慢響應(yīng)的輸出。瞬時(shí)響應(yīng)常以時(shí)間常數(shù)或響應(yīng)頻率表示，其值前者從幾毫秒到幾秒，后者在數(shù)百Hz以下。配用顯示儀表可能相當(dāng)大地延長響應(yīng)時(shí)間。一般認(rèn)為流量計(jì)流量增加或減小時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)不對稱會加速增加流量測量誤差。

02

流體特性

在流量測量中由于各種流量計(jì)總會受到流體物性中某一種或幾種參量的影響，所以流體的物性很大程度上會影響流量計(jì)的選型。因此， 所選擇的測量方法和流量計(jì)不僅要適應(yīng)被測流體的性質(zhì)，還要考慮測量過程中流體物性某一參量變化對另一參量的影響。比如，溫度變化對液體粘度的影響。

流體物性方面常見的有密度、粘度、蒸汽壓力和其他參量。這些參量一般可以從手冊中查到，評估使用條件下流體各參量和選擇流量計(jì)的適應(yīng)性。但也會有些物性是無法查到。比如腐蝕性、結(jié)垢、堵塞、相變和混相狀態(tài)等。

流體的溫度和壓力

仔細(xì)的分析流量計(jì)內(nèi)流體的工作壓力和溫度，尤其是測量氣體時(shí)溫度壓力變化造成過大的密度變化，可能要改變所選擇的測量方法。比如，溫度和壓力影響流量測量準(zhǔn)確度等性能時(shí)，要作溫度或壓力修正。另外，流量計(jì)外殼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)和材質(zhì)也取決于流體的溫度和壓力。因此，必須確切地知道溫度和壓力的最大值和最小值。當(dāng)溫度和壓力變動(dòng)很大時(shí)更應(yīng)仔細(xì)選擇。

還應(yīng)注意在測量氣體時(shí)要確認(rèn)其體積流量值是在工況狀態(tài)下的溫度和壓力還是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度和壓力。

流體的密度

對于液體，在大部分應(yīng)用場合下其密度相對恒定，除非溫度變化很大而引起較大變化，一般可不進(jìn)行密度修正。在氣體應(yīng)用場合，流量計(jì)的范圍度和線性度，取決于氣體密度,，一般要知道在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況狀態(tài)下的值，以便選用。也有將流動(dòng)狀態(tài)的值換算到某些*的參比值，這種方法在石油儲運(yùn)方面應(yīng)用普遍。低密度氣體對某些測量方法，特別是利用氣體動(dòng)量推動(dòng)檢測傳感器的儀表（比如渦輪流量計(jì)）會比較困難。

粘度

各種液體之間粘度差別很大，且因溫度變化有顯著變化。而氣體則不同，各種氣體之間粘度差別較小，其值一般較低。且不會因溫度和壓力變化而有顯著變化。因?yàn)橐后w的粘度比氣體高得多。比如在20℃和100kPa下，水的動(dòng)力粘度為 Pa·s，而空氣的動(dòng)力粘度則為 Pa·s，所以液體一定要考慮粘度的影響，而氣體的粘度就不如液體那樣重要。

粘度對各類流量計(jì)的影響程度不一樣，比如，對于電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)和科里奧利式質(zhì)量流量計(jì)的流量值是在很寬粘度范圍內(nèi)，可以認(rèn)為不受液體粘度的影響；容積式流量計(jì)的誤差特性和粘度有關(guān)，可能會略受影響；而浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)和渦街流量計(jì)，當(dāng)粘度超過某值時(shí)則影響較大以致不能使用。

有些流量計(jì)的特性用管道雷諾數(shù)作為參變量進(jìn)行描述的，而管道雷諾數(shù)是流體粘度、密度以及管道流速的函數(shù)。因此，粘度對儀表特性還是有影響的。

粘度也是判別牛頓流體或非牛頓流體的一個(gè)參數(shù)，大多數(shù)流量測量方法和流量計(jì)僅適用于牛頓流體。所有氣體都是牛頓流體。大多數(shù)液體以及含有少量球形微粒的液體也是牛頓流體。只適用于牛頓流體的測量方法和流量計(jì)，如果應(yīng)用于非牛頓流體時(shí)將給測量帶來影響。所以，牛頓流體是流體流量測量正常使用的重要條件。

粘度對不同類型的流量計(jì)范圍度的影響趨勢各異，一般容積式流量計(jì)粘度增加，范圍度擴(kuò)大。而渦輪流量計(jì)和渦街流量計(jì)則相反，粘度增加，范圍度縮小。因此，在評估流量計(jì)的適應(yīng)性時(shí)，應(yīng)該要掌握液體的溫度—粘度特性。

某些非牛頓流體（如鉆井泥漿、紙漿、巧克力、油漆）性質(zhì)的液體，它們的流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜，不易判斷其屬性，當(dāng)選擇流量計(jì)時(shí)必須謹(jǐn)慎。

化學(xué)腐蝕和結(jié)垢

1）化學(xué)腐蝕問題

流體的化學(xué)腐蝕問題有時(shí)會成為我們選擇測量方法和使用流量計(jì)的決定因素。比如，某些流體會使流量計(jì)接觸零件腐蝕，表面結(jié)垢或積淀析出晶體，金屬零件表面產(chǎn)生電解化學(xué)作用，這些現(xiàn)象的產(chǎn)生會降低流量計(jì)的性能和使用壽命。因此，為了解決化學(xué)腐蝕和結(jié)垢問題，制造廠采取了許多方法，如選用抗腐蝕材料或在流量計(jì)的結(jié)構(gòu)上采取防腐蝕措施，比如，節(jié)流裝置孔板用陶瓷材料制造，金屬浮子流量計(jì)內(nèi)襯耐腐蝕的工程塑料。但是對于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的流量計(jì)，如容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)等就無法對具有腐蝕性流體進(jìn)行測量了。有一些流量計(jì)是從原理結(jié)構(gòu)上就具有耐腐蝕性或易于作耐腐蝕的措施。超聲流量計(jì)的換能器探頭安裝在管道外壁不與被測流體接觸，本質(zhì)上就是防腐蝕的。電磁流量計(jì)只有測量管襯里和一對形狀簡單的電極與液體接觸，近年有些設(shè)計(jì)將電極也不與液體接觸，也是一種防腐蝕的措施。

2） 結(jié)垢

由于流量計(jì)腔體和流量傳感器上結(jié)垢或析出結(jié)晶會減少流量計(jì)內(nèi)活動(dòng)部件的間隙，降低流量計(jì)內(nèi)敏感元件的靈敏度或測量性能。比如在超聲流量計(jì)應(yīng)用上結(jié)垢層會阻礙超聲波發(fā)射。在電磁流量計(jì)應(yīng)用上不導(dǎo)電結(jié)垢層絕緣了電極表面，會使流量計(jì)無法工作。所以有些流量計(jì)常采用在流量傳感器外界加溫防止析出結(jié)晶或加裝裝置除垢器。

化學(xué)腐蝕和結(jié)垢的結(jié)果是改變試驗(yàn)管道內(nèi)壁粗糙度，而粗糙度會影響流體的流速分布，因此，建議使用者應(yīng)注意這個(gè)問題，比如多年使用的管道應(yīng)進(jìn)行清洗和除垢工作。

腐蝕和結(jié)垢影響流量測量值的變化會因流量計(jì)的類型而不同。下面以超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)為例來說明由于管道結(jié)垢影響的結(jié)果，比如，內(nèi)徑為50mm的管道，內(nèi)壁結(jié)垢或沉積0.1～0.2mm，會使測量管道面積縮小0.4%～0.6%，所產(chǎn)生的誤差對于0.5～1.0級的流量計(jì)將是不容忽視的偏差。

壓縮系數(shù)

氣體壓縮系數(shù)z為一定質(zhì)量的氣體，在相同溫度、壓力下，其實(shí)際比體積與“理想比體積”之比。一般地說，對于理想氣體z=0；實(shí)際氣體z可能大于1或小于1。z偏離1的數(shù)值大小表示實(shí)際氣體偏于理想氣體的程度。氣體壓縮系數(shù)z值取決于種類或組分、溫度、壓力。因此，氣體測量一定要通過壓縮系數(shù)求取工作狀態(tài)下的流體密度。如果組分固定的流體通過溫度、壓力和壓縮系數(shù)計(jì)算密度。 如果流體為多組分（比如對天然氣的計(jì)量）并工作在接近（或在）超臨界區(qū)，就需要配備在線密度計(jì)在線對密度進(jìn)行測量。

03

流量計(jì)的安裝

安裝時(shí)需注意的問題

安裝問題對不同原理的流量計(jì)要求是不一樣的。對有些流量計(jì)，比如差壓式流量計(jì)、速度流量計(jì)，按規(guī)程規(guī)定在流量計(jì)的上、下游需配備一定長度的或較長的直管段，以保證流量計(jì)進(jìn)口端前流體流動(dòng)達(dá)到充分發(fā)展。而另一些流量計(jì)，比如對容積式流量計(jì)、浮子流量計(jì)等則對直管段長度就沒有要求或要求較低。

還有的流量計(jì)因受安裝的影響而產(chǎn)生一定的誤差，比如，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)，由于安裝應(yīng)力的影響會給使用帶來很大的誤差。追溯流量計(jì)在使用中出現(xiàn)問題，可能未必都是因?yàn)榱髁坑?jì)本身的問題，很多狀況是由于安裝不善所致。 一般常見的問題有下面幾種：

① 把差壓式流量計(jì)孔板的進(jìn)口面反裝；

② 流量傳感器安裝在流速分布剖面不良的場所；

③ 連接到差壓裝置的引壓管中存在不希望存在的相；

④ 流量計(jì)安裝在有害的環(huán)境或不易接近的地方；

⑤ 流量計(jì)流動(dòng)方向安裝錯(cuò)誤；

⑥ 流量計(jì)或電信號傳輸線置于強(qiáng)電磁場下；

⑦ 將易受振動(dòng)干擾的流量計(jì)安裝在有振動(dòng)的管道上；

⑧ 缺少必要的防護(hù)性配件。

安裝條件

流量計(jì)在使用中應(yīng)注意安裝條件的適應(yīng)性和要求，主要從下面幾方面考慮，比如流量計(jì)的安裝方向、流體的流動(dòng)方向、上、下游管道的配置、 閥門位置、防護(hù)性配件、脈動(dòng)流影響、振動(dòng)，電氣干擾和流量計(jì)的維護(hù)等。

1）現(xiàn)場管道布線

在現(xiàn)場管道布線時(shí)應(yīng)注意流量計(jì)的安裝方向，由于流量計(jì)的安裝方向一般分為垂直安裝方式和水平安裝方式，對于這兩種安裝方式在流量測量性能上是有差別的。比如，流體垂直向下流動(dòng)會使流量計(jì)傳感器帶來額外力而影響流量計(jì)的性能，使流量計(jì)的線性度、重復(fù)性下降。流量計(jì)的安裝方向還取決于流體的物性，如水平管道可能沉淀固體顆粒，因此測量具有這種狀態(tài)的流量計(jì)最好安裝于垂直管道。

2）流體的流動(dòng)方向

這個(gè)問題與流量計(jì)的安裝方向比較相似， 由于有的流量計(jì)規(guī)定只能在一個(gè)方向工作，反向流動(dòng)會損壞流量計(jì)。使用類似流量計(jì)時(shí)還要考慮當(dāng)發(fā)生無操作時(shí)可能會產(chǎn)生反向流動(dòng)，這樣就需要采取措施，如安裝止回閥以保護(hù)流量計(jì)。即使能雙向使用的流量計(jì)，其正向和反向之間的測量性能可能也會有些差異，應(yīng)該按照制造廠規(guī)定的要求使用。

3）流量計(jì)上游和下游直管段

由于流量計(jì)會受到管路進(jìn)口流動(dòng)狀態(tài)的影響，管道配件也會引入流動(dòng)擾動(dòng)，流動(dòng)擾動(dòng)一般有旋渦和流速分布剖面畸變，旋渦存在普遍是由于有兩個(gè)或兩個(gè)以上空間（立體）彎管所引起的。流速剖面畸變通常是由管路配件局部阻礙（如閥門）或彎管所組成。這些影響需要以適當(dāng)長度的上游直管段或安裝流動(dòng)調(diào)整器進(jìn)行改善。除了考慮流量計(jì)連接配件的影響外，可能還要考慮上游管道配件組合的影響，因?yàn)樗鼈兛赡墚a(chǎn)生不同的擾動(dòng)源，所以一定要盡可能拉開各擾動(dòng)源之間的距離以減少其影響。比如像在單彎管后面緊接著部分開啟的閥。

流量計(jì)的下游也需要有一段直管段以減小下游流動(dòng)影響。

對于容積式流量計(jì)和科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是不大會受不對稱流動(dòng)剖面影響；渦輪流量計(jì)使用時(shí)應(yīng)盡量降低旋渦；電磁流量計(jì)和差壓式流量計(jì)則應(yīng)限制旋渦在很小的范圍內(nèi)。

氣穴和凝結(jié)是由于管道布置不合理造成的，避免管道直徑上和方向上的急劇改變。管道布置不良也會產(chǎn)生脈動(dòng)。

4）管徑和管道振動(dòng)

有些類型的流量計(jì)管徑范圍并不很寬，因此過大或過小會限制流量計(jì)品種的選擇。測量低流速或高流速的流量，可選擇與管徑尺寸不同的流量計(jì)管徑，可以使用異徑管連接，使流量計(jì)運(yùn)行在規(guī)定的范圍內(nèi)。流量超過范圍，流速過低流量計(jì)誤差增加會無法工作，流速過高流量計(jì)誤差也可能增加，同時(shí)還會使流量傳感器超速或壓力降過大而損壞流量計(jì)的使用。

有些流量計(jì)如壓電檢測件的渦街流量計(jì)和科里奧利質(zhì)量流量計(jì)敏感于機(jī)械振動(dòng)，容易受管道振動(dòng)干擾，應(yīng)注意在流量計(jì)前后管道上作支撐設(shè)計(jì)。對于脈動(dòng)影響的消除采用脈動(dòng)消除器以外，還注意將所有被安裝的流量計(jì)應(yīng)遠(yuǎn)離振動(dòng)或脈動(dòng)源。

5） 閥門的安裝位置

在安裝流量計(jì)的管道都裝有控制閥和隔離閥，為避免由于閥引起一些流速分布擾動(dòng)和氣穴而影響流量計(jì)測量，一般控制閥應(yīng)安裝在流量計(jì)的下游，控制閥安裝在流量計(jì)的下游還可以增加流量計(jì)背壓，便于減小流量計(jì)內(nèi)部產(chǎn)生氣穴的可能性。

隔離閥安裝的目的是為了使流量計(jì)與管線的流體隔離以便于維修。上游閥應(yīng)離流量計(jì)足夠距離，當(dāng)流量計(jì)運(yùn)行時(shí)，上游閥應(yīng)全開以避免流速分布畸變等擾動(dòng)。

6）防護(hù)性配件

安裝防護(hù)性配件是為了保證流量計(jì)能正常運(yùn)行的防護(hù)措施。比如在容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)一般在上游需安裝過濾器等一些必要的設(shè)備，所有這些設(shè)備的安裝都要以不影響流量計(jì)的使用為要。

7）電器連接和電磁干擾

目前大部分流量測量系統(tǒng)，不管是流量計(jì)本身還是其附件連接等都有電子設(shè)備，因此采用的電源要與流量計(jì)相配套。當(dāng)流量計(jì)輸出電平較低，應(yīng)使用與環(huán)境想適應(yīng)的前置放大器。有些類型的流量計(jì)的輸出信號容易受大功率開關(guān)裝置的干擾，使流量計(jì)輸出脈沖波動(dòng)而影響流量計(jì)的性能，像信號電纜應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離電力電纜和電力源，以降低電磁干擾和射頻干擾影響。

8）脈動(dòng)流和非定常流

前面已經(jīng)講過對于脈動(dòng)流的影響除采用脈動(dòng)消除器以外，還應(yīng)注意將所有被安裝的流量計(jì)遠(yuǎn)離脈動(dòng)源。最常見的產(chǎn)生脈動(dòng)源有定排量泵、往復(fù)式壓縮機(jī)、振蕩著的閥或調(diào)節(jié)器、渦列等水利學(xué)振蕩。一般像差壓式流量計(jì)具有脈動(dòng)流誤差，渦輪流量計(jì)和渦街流量計(jì)一樣也會產(chǎn)生脈動(dòng)流誤差。非定常流是指隨時(shí)間而變的流動(dòng)而緩慢脈動(dòng)是非定常流的一個(gè)特例。比如因尺寸過大的控制閥運(yùn)行所產(chǎn)生的緩慢脈動(dòng)。

流量計(jì)可分別處理流量傳感器和二次顯示儀表所受脈動(dòng)影響。將流量傳感器安裝在遠(yuǎn)離脈動(dòng)源的地方，也可在管道系統(tǒng)中安裝沖氣式緩沖器（用于液體）或阻流器（用于氣體）等低通濾波器以減低脈動(dòng)程度。二次顯示儀表則可選用響應(yīng)特性好的流量計(jì)（如電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)）增加阻尼，測定脈動(dòng)參數(shù)用以估計(jì)脈動(dòng)的附加誤差。

04

環(huán)境條件要求

在選流量計(jì)的過程中不應(yīng)忽略周圍條件因素及有關(guān)變化，比如環(huán)境溫度、濕度、安全性和電氣干擾等：

1）環(huán)境溫度

環(huán)境溫度變化會影響流量計(jì)的電子部分和流量傳感器部分。比如溫度變化會影響傳感器尺寸的變化、通過流量計(jì)殼體傳熱改變流體密度和粘度等。當(dāng)環(huán)境溫度影響到顯示儀表電子元件時(shí)，將改變元件參數(shù)。應(yīng)該將流量傳感器和二次顯示儀表安裝在不同的場所，像二次顯示儀表應(yīng)安裝在控制室內(nèi)，以保證電子元件免受溫度的影響。應(yīng)該說環(huán)境溫度的影響量在作流量測量總不確定度的估算時(shí)，其影響不應(yīng)是不確定度主要影響量之一。

2）環(huán)境濕度

環(huán)境中大氣濕度也是影響流量計(jì)使用的問題之一。比如濕度高會加速大氣腐蝕和電解腐蝕并降低電氣絕緣，低濕度會感生靜電。環(huán)境溫度或介質(zhì)溫度急劇變化會引起濕度方面的問題，如表面結(jié)露現(xiàn)象。

3）安全性

應(yīng)按照有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)選擇流量計(jì)，以適應(yīng)用于爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境，按照防爆標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)場進(jìn)行要求。

4）電氣干擾

電力電纜、電機(jī)和電氣開關(guān)都會產(chǎn)生電磁干擾，如不采取有關(guān)措施，就會成為流量測量產(chǎn)生誤差的原因。

05

經(jīng)濟(jì)性

從經(jīng)濟(jì)方面考慮購置流量計(jì)的費(fèi)用

購置流量計(jì)時(shí)應(yīng)比較不同類型流量計(jì)對整個(gè)測量系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的影響。比如范圍度小的流量計(jì)比范圍度寬的流量計(jì)在相同測量范圍下，需要多臺流量計(jì)并聯(lián)和多條管線才覆蓋，因此除流量計(jì)以外尚需增加許多輔助設(shè)備，像閥門、管線附件等。雖然表面上看流量計(jì)費(fèi)用少了，但是其他的費(fèi)用則增加，計(jì)算起來并不合算。比如安裝孔板流量計(jì)加上差壓計(jì)的費(fèi)用相對便宜，但組成測量回路包括孔板的固定附件等其費(fèi)用可能超過基本件費(fèi)用很多。

安裝費(fèi)用

在購置流量計(jì)時(shí)，不僅要考慮流量計(jì)的購置費(fèi)，還需考慮其他費(fèi)用，如附件購置費(fèi)、安裝調(diào)試費(fèi)、維護(hù)和定期檢測費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)和備用件費(fèi)。

比如許多流量計(jì)使用時(shí)應(yīng)配備比較長的上游直管段以保證其測量性能。因此正確的安裝需要額外管道的布置或備有旁路管道作定期維護(hù)。所以安裝費(fèi)應(yīng)合理多方面考慮，比如還應(yīng)包括運(yùn)行所需的截止閥、過濾器等輔助費(fèi)用等。

運(yùn)行費(fèi)用

流量計(jì)運(yùn)行費(fèi)用主要是工作時(shí)能量消耗，包括電動(dòng)儀表內(nèi)部電力消耗或氣動(dòng)儀表的氣源耗能以及在測量過程中推動(dòng)流體通過儀表所消耗的能量，亦即克服儀表因測量產(chǎn)生壓力損失的泵送能耗費(fèi)等。比如差壓式流量計(jì)產(chǎn)生的差壓，很大一部分不可恢復(fù)、容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)也具有相當(dāng)阻力。只有全通道、*的電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)基本此費(fèi)用為零、插入式流量計(jì)由于用于大管徑阻塞比小，其壓力損失亦可忽略。

據(jù)測算管徑100mm的差壓式孔板流量計(jì)1年泵送能耗費(fèi)與流量計(jì)購置費(fèi)相當(dāng)，如果換用電磁流量計(jì)，其購置費(fèi)亦僅相當(dāng)于4年多差壓式孔板流量計(jì)的能耗費(fèi)。設(shè)想更大管徑的泵送能耗費(fèi)所占份額費(fèi)用更多。一般認(rèn)為超過5000mm的流量計(jì)應(yīng)該盡可能選用低壓損和無壓損的流量計(jì)。比如，供水工程應(yīng)用傳統(tǒng)的差壓式流量計(jì)極少用孔板而采用低壓損的文丘里管，現(xiàn)在則更新為電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)。

檢測費(fèi)用

檢測費(fèi)用應(yīng)根據(jù)流量計(jì)的檢定周期決定。一般用于貿(mào)易結(jié)算的原油或成品油的檢測常在現(xiàn)場設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)體積管對流量計(jì)進(jìn)行在線檢定。

維護(hù)費(fèi)用和備用件費(fèi)用等

維護(hù)費(fèi)用為流量計(jì)投入使用后保持測量系統(tǒng)正常工作所需費(fèi)用，主要包括維護(hù)和備用件費(fèi)。有運(yùn)動(dòng)部件的流量計(jì)需進(jìn)行較多維護(hù)工作，如定期調(diào)換易磨損軸承、軸、轉(zhuǎn)輪、傳動(dòng)齒輪等；沒有運(yùn)動(dòng)部件的流量計(jì)也需進(jìn)行檢視，如最普通的用幾何測量法檢查孔板流量計(jì)。

備用件費(fèi)用會隨著流量計(jì)的性能提高的程度而增加。選用流量計(jì)時(shí)應(yīng)考慮同時(shí)增加備用件的購置費(fèi)用，尤其是從國外進(jìn)口的流量計(jì)，有時(shí)常常會因易損備件的困難而替換整臺流量計(jì)。

06

測量方法和流量計(jì)的選擇

漿液流量測量的選擇

從流量計(jì)選型一覽表中可查得應(yīng)用于含顆粒纖維漿液的可選的流量計(jì)有：差壓式流量計(jì)中有彎管、楔型管、電磁流量計(jì)、多普勒法超聲流量計(jì)、渦街流量計(jì)、靶式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)等。根據(jù)目前國內(nèi)流量計(jì)的使用狀況和各種流量計(jì)的測量性能來看，對測量漿液流量

電磁流量計(jì)，除非所測量的漿液是非導(dǎo)電的或含有鐵磁性顆粒，以及測量管道系統(tǒng)不允許截?cái)嘁越尤肓髁總鞲衅?，才選擇其他流量計(jì)。據(jù)報(bào)道測量煤粉含量高達(dá)65%水煤漿流量的多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為還是電磁流量計(jì)最好。

差壓式流量計(jì)可用于測量漿液的差壓傳感器除彎管、楔型管還有環(huán)形管，固相較少時(shí)還可用圓缺孔板、偏心孔板，文丘里管也有用于測量的實(shí)例。

多普勒法超聲流量計(jì)是可不截?cái)喙艿涝诠芡鈯A裝超聲換能器（探頭）即可測量，但測量準(zhǔn)確度不高。

渦街流量計(jì)只能測量含有少量粉狀固形物，固相含量較多或是纖維狀會產(chǎn)生噪聲而無法使用。

靶式流量計(jì)有用于含煤粉的重油或渣油等液流，是采用應(yīng)變式靶式流量計(jì)。

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在國外有應(yīng)用于漿液的測量經(jīng)驗(yàn)，一般以其直管型測量管為宜，但國內(nèi)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不多。

對于封閉管道液體大流量測量的選擇

這里說的大流量不是指某一管徑流速較高時(shí)的“相對大流量”而是說流量絕對值的大流量。由于管道輸送液體的流速有一定的范圍，低粘度液體常用的經(jīng)濟(jì)流速為1~3m/s，因此，這里說的“大流量”測量是說大管道流量測量。

一般來講，DN300以下管徑的流量計(jì)稱為中小管徑流量計(jì)，DN300~ DN400以上的稱為大管徑流量計(jì)，DN1200以上的稱為特大管徑流量計(jì)。通常特大管徑液體流量測量主要為水，除了水以外還有石油產(chǎn)品。一般大管徑流量計(jì)有差壓式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)和插入式的流量計(jì)，DN300~ DN500的還有容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)。

1）安裝條件

安裝條件主要是根據(jù)測量方法是否可以允許切斷管流，暫停運(yùn)行，是否可以允許在管道上打孔，是否允許切斷管流安裝流量傳感器。

如果允許切斷管流安裝流量傳感器，可以選擇電磁流量計(jì)、帶測量管段的超聲流量計(jì)、容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)。

如果允許在管道上打孔可以選擇外插換能器超聲流量計(jì)和插入式流量計(jì)。

如果上述要求都不允許，就只能選擇外夾裝換能器超聲流量計(jì)。

2）測量準(zhǔn)確度要求

對于貿(mào)易交接要求測量準(zhǔn)確度高的、是不導(dǎo)電液體的可選擇帶測量管段的超聲流量計(jì)、多聲道的超聲流量計(jì)、容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)，如果是導(dǎo)電液體還可選擇電磁流量計(jì)。

對于像控制配比，測量準(zhǔn)確度要求低一些的可選擇差壓式文丘里管、外夾裝換能器超聲流量計(jì)。測量準(zhǔn)確度要求低的可選擇插入式流量計(jì)。

3）壓力損失（泵送能耗費(fèi)用）

大流量測量的泵送能耗費(fèi)用在流量測量運(yùn)行成本中占有相當(dāng)大的比例，壓力損失和（泵送能耗費(fèi)用）比如較大的為差壓式文丘里管，容積式流量計(jì)和渦輪流量計(jì)。較小的為插入式流量計(jì)，沒有壓力損失的為電磁流量計(jì)。

蒸汽流量測量的選擇

蒸汽流量測量從測量技術(shù)上分為兩類，一類為過熱蒸汽和高干度（干度x=0.9以上）的飽和蒸汽，另一類為低干度飽和蒸汽。前一類可以作為單相流體處理，而后一類則為兩相流。由于目前所有的流量計(jì)只適用于單相流體，因此，低干度飽和蒸汽尚需進(jìn)行深入的研究。

1）過熱蒸汽和高干度飽和蒸汽的流量測量

常用的流量計(jì)有：節(jié)流式差壓式流量計(jì)，該流量計(jì)目前仍是測量蒸汽流量的主要儀表，為適應(yīng)需要在技術(shù)上也有了心得發(fā)展，。比如把節(jié)流裝置、差壓變送器及三閥組組成一體成為一體式節(jié)流流量計(jì)，該節(jié)流流量計(jì)解決了差壓信號管路易出故障的缺點(diǎn)。還有采用定植節(jié)流件，用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴代替標(biāo)準(zhǔn)孔板，因?yàn)閲娮旌涂装逑啾容^，噴嘴的流出系數(shù)穩(wěn)定，不會因?yàn)檫吘変J角變鈍使流出系數(shù)發(fā)生變化，壓損也比孔板低，一般在同樣流量及 值時(shí)壓損約為孔板的30%~50%。

渦街流量計(jì)測量中溫，即200℃以下，應(yīng)用于蒸汽應(yīng)該說已經(jīng)趨于成熟，是目前常用于蒸汽測量的一類流量計(jì)。但是一定要注意低干度介質(zhì)將使其儀表系數(shù)偏離檢測值而增大測量誤差。

均速管流量計(jì)、分流旋翼式流量計(jì)在準(zhǔn)確度要求不太高的內(nèi)部管理分配上應(yīng)用還是可以的，因?yàn)槭褂帽容^便宜、簡潔，適應(yīng)于中小流量蒸汽的測量。

對于靶式流量計(jì)，國內(nèi)于上世紀(jì)70年代開發(fā)的電動(dòng)、氣動(dòng)靶式流量變送器，它是電動(dòng)、氣動(dòng)單元組合儀表的檢測儀表。由于當(dāng)時(shí)力轉(zhuǎn)換器直接采用差壓變送器的力平衡機(jī)構(gòu)，因此，帶來力平衡機(jī)構(gòu)本身所造成的許多不足。比如，測量準(zhǔn)確度較低、零點(diǎn)漂移、杠桿機(jī)構(gòu)可靠性、穩(wěn)定性差等。因此原JJG 461-1986《靶式流量變送器》規(guī)程制定于1986年，已有25年之久。由于現(xiàn)在已基本不再生產(chǎn)和使用電動(dòng)、氣動(dòng)靶式流量變送器。原有的規(guī)程已不適應(yīng)使用，因此修訂了新的靶式流量計(jì)規(guī)程。

靶式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)是由測量管、靶板、力傳感器、信號處理單元組成。力傳感器為應(yīng)變計(jì)式傳感器，信號處理顯示可以就地直讀顯示或輸出標(biāo)準(zhǔn)信號。力傳感器由筒式彈性體和力應(yīng)變片組成，可以是內(nèi)貼式和外貼式兩種。當(dāng)彈性體在力作用下發(fā)生形變，它破壞了由力應(yīng)變片組成的電橋的平衡，產(chǎn)生與流量成平方關(guān)系的電信號。

其工作原理是在恒定截面直管段中設(shè)置一個(gè)與流束方向相垂直的靶板，流體沿靶板周圍通過時(shí)，靶板受到推力的作用，推力的大小與流體的動(dòng)能和靶板的面積成正比。在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，流過流量計(jì)的流量與靶板受到的力成正比。靶板所受的力由力傳感器檢出。

由于應(yīng)變式新型靶式流量計(jì)具有新的結(jié)構(gòu)和測量原理，在蒸汽測量中具有比較*的使用前景，適應(yīng)于中小流量蒸汽的測量。

2）低干度飽和蒸汽的流量測量

一般的工業(yè)鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽在出口處為高干度（0.95以上）的飽和蒸汽，但是在長距離輸送過程中，由于保溫不好或間歇用汽出現(xiàn)不平衡情況等許多因素使干度不斷下降，甚至成為含水量很高的濕蒸汽，即成為氣、水兩相流體。這兩相流體的流動(dòng)特性與單相流是有著本質(zhì)區(qū)別。在單相流中檢測的流量計(jì)儀表系數(shù)或流出系數(shù)是不能用于兩相流測量的。比如對孔板流量計(jì)進(jìn)行的兩相流試驗(yàn)中的流出系數(shù)必須進(jìn)行干度修正。因此，在低干度飽和蒸汽的流量測量中，干度參數(shù)是必須測量的一個(gè)參數(shù)。遺憾的是目前還沒有成熟的干度計(jì)出現(xiàn)。另外其他各類流量計(jì)的儀表系數(shù)的干度修正都尚未進(jìn)行深入研究。只有解決這個(gè)問題，才能測量低干度飽和蒸汽的流量。

表1 流量計(jì)流體特性和工藝過程條件選型一覽表

1、—：取決于測量頭的類型；2、用于贓污的孔板為圓缺孔板；3、用于粘性的孔板為四分之一圓孔板和錐型入口孔板。

表2 流量計(jì)測量性能、安裝條件選型一覽表