發布日期：2022-10-09 點擊率：50
三、流量試驗室
1、目的 影響流量儀表技術特性的因素很多，目前還無法通過理論推導，必需用試驗的手段確定影響的大小。它是研發、生產流量儀表，保證其質量必不可少的設備。歷來受到國內外業界的重視。在2010年臺北召開的第15屆流量測量國際會議上，在108篇發表論文中有關流量標準裝置為28篇（占23%）；同年在上海召開的全國流量測量學術交流會上，總計76篇論文中，有關流量標準裝置為19篇（占26%）。
2、種類
（1）介質
○1水流量裝置 歷史較為悠久，設計、工藝較為完善，根據基準值的確定又可分為稱重法及容積法二種。前者的準確度優于后者可達10-4國際標準有 ISO4185-1980（稱重法）；ISO8316-1987，我國有jjG164-86；jjG217-89等
○2空氣流量裝置 由于受溫度、壓力影響較大，流動特性更為復雜，準確度次于水流量裝置；目前已用的有：mt（質量-時間）法；PVTt（壓力-容積-溫度-時間）法；活塞法；標準體積管；鐘罩法；速度面積法；示蹤法；標準表比對法等，以mt 法最為準確可達10-3。
國際標準有關示蹤法為：ISO4055-1(1977); ISO4053-4(1978). 我國有jjG165-89(鐘罩)；jjG586-89（皂膜）；jjG619-89(PVTt)。
○3油流量裝置 油是一種粘性較大的介質。石油作為一種用量大而又日益昂貴的能源，在貿易核算中，油品流量計計量的準確度日益受到重視。為消除粘性的影響常以油品做為實際介質來校驗流量儀表，這種校驗裝置常有標準體積管，以及上述的容積法、稱重法。從安全角度出發，還是應當首選標準體積管，我國已有相關的標準 jjG-209-44及生產廠家。
○4氣體流量裝置 為校驗氣體介質物性對流量準確度的影響。特別是天然氣也是一種用量大。較昂貴的氣體能源。我國目前已日益重視直接用天然氣做介質來校驗流量儀表。實驗室往往建立在輸氣站的附近，就地建設備旁路取氣，校驗后再送回管線。流量基準多采用標準表（音速噴嘴；渦輪流量計等）。除天然氣外，也有采用蒸汽、惰性氣體（氦、氨、氖）、二氧化碳等氣體作為實驗室的介質。
○5二相流流量裝置 隨著科學技術的進步與要求，二相流的準確計量日益迫切有待解決，如氣液、氣固、液固等，由于這類儀表在我國還處于研制階段，其裝置多建在高校及研究機構，已逐步進入實用生產階段。
(2)、流場
○1、風洞（直勻流）*19
風洞是研究、測定物體與大氣產生相對運動時物體受力狀況的設備。 在其試驗段截面上應是流速大小一致、方向相同的直勻流。它雖是研究航空、航天的高科技試驗設備，但并不可能成為理想的流量校驗裝置。因為工業現場無法產生直均流，流場不一致校驗就沒有什么意義。
廠家可以用它校驗流速計，但切記流速計并非流量計，不要混為一談。
○2、標準流量試驗室（充分發展紊流）
這些流量試驗室都在較長的直管段長度，具有充分發展紊流流場。各種流量儀表的規范也要求在現場安裝時，必需具有較長的直管徑長度（大于30D）。這樣，試驗室校驗的流量系數才能無誤地傳遞到現場的流量儀表，不致產生較大誤差。有人曾將均速管在風洞中標定后，又在充分發展紊流中進行標定，由于流場的不同，流量系數的誤差可高達10％。
○3、阻力件影響試驗室（非充分發展紊流）
近十年來，現場管徑日益增大，直管段長度無法保證，而資源日益匱乏，有要求準確計量。國內外廠家紛紛推出了各種流量計，都宣稱在直管段很短（０～３Ｄ）的情況下，具有高達士０。５％的準確度。如：多通道超聲流量計、縮管渦街流量計、新型節流裝置（內錐、多孔孔板----）。相關科技人員實測，數據表明，廠家都夸大其詞，如插入式流量計生產廠家可宣稱無需直管段而具有1%的準確度，真是令人匪夷所思！
所以，許多專家呼吁*20：為對用戶負責，確立流量儀表作為計量器具執法可信度，迫切需要建立阻力件影響試驗室（非充分發展紊流），科學、公正地解決阻力件對準確度的影響。
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四、標準與檢定規程*21
1、地位與必要性 流量儀表作為貿易結算計量器具，具有執法功能；而用于工控系統的檢測儀表是信息的源頭，也是保證產品質量，工況正常運行的重要組成部件。要保證流量儀表的質量，必需制定標準，按其加工、安裝，及所界定的范圍使用。要評估流量儀表的技術性能，則必需按檢定規程在有一定資質的試驗室進行測試。用測試數據來說明它的技術性能。只有這樣，儀表性能才能保證公正、客觀，具有說服力。
2、 標準的分類
按性質劃分有三種：
○1基礎標準 確定流量測量及儀表的名詞術語，型號命名，規范基本參數的定義。
○2產品標準 規定流量儀表的產品分類、技術要求、試驗方法、安裝要求----等。
○3方法標準 制定流量儀表的性能如何評定、試驗、檢驗、計算---等方法。
以上標準我國按級別又有：國家、行業、地方、企業四種。
按制定機構劃分有五種：
○1國際標準 國際標準化組織（ISO）;國際電工委員會(IEC),由他們確認其他國際標準化組織制定的標準。
○2區域性組織、發達國家或權威性的學會/協會制定的標準：如：歐洲標準委員會（CEN）；美國標準（ANSI）；英國標準(BS);德國標準(DIN)----美國儀表學會（ISA）、美國機械工程師協會(ASME)、美國 石油學會(API)、煤氣協會（AGA）----等
○3中國國家標準 由中國國家質量技術監督局所頒發的適用于全國標準（GB/T）。
○4行業、地方標準 我國國家標準尚未制定，由行業、地方制定的標準。
○5企業標準 根據企業研發、生產等的需要制定的標準，僅適用于本企業。確有負責任的企業為確保產品質量，所制定的標準比行業、地方標準還嚴格。
3、檢定規程 由我國國家質量技術監督局所頒發的適用于全國的計量檢定規程(JJG),用于評定儀表、裝置。所頒發施行的規程較齊全。這些規程的編制者，可能缺乏生產、應用的經驗，有的標準難以實施。如： (JJG835-93，速度—面積法流量裝置檢定規程)，主要參考了國際標準ISO3966、ISO7145，要求具備30~50D的直管段長度，而速度—面積法主要適用于大管徑、大截面，很難提供這樣長的直管段。實際上國外在這種情況下，應用的是ISO7194*22。制定規程是為了實施，脫離實際難以實施，就失去了制定的意義。
五、如何選用流量儀表*23
影響流量儀表的因素較多，原理有10余種，類型不少于200多個。有人對美國現場千余臺流量儀表進行了調查，發現其中60%所選擇的方法不太合適，即使方法合適，又有約一半以上在安裝和布局上有問題，正確選擇并非易事。歸納起來選擇流量儀表需取決于以下六個因素:
1、 儀表技術參數。 2、流體特性 3、流動狀態 4、安裝條件
5、環境狀況 6、經濟型（因篇幅有限從略，見附件）
六、感言
1、理性選型、誠信宣傳 科學技術的突飛猛進的發展不斷給流量儀表提出了新的要求，流量廠家也為此不斷推出各種新原理、新結構的儀表。但至今仍很難找到一種流量儀表那么十全十美可以滿足一切要求。任何一種流量儀表都只可能在某個領域中充分發揮其優勢，而在其他領域則未必勝任。因此用戶在選型時應理性，切勿輕信某一廠商言過其實的宣傳；廠商的宣傳也應以誠信為本，不要過度炒作，以謀取暴利。
2、用標準、數據評估儀表 質量優秀的流量儀表，必有標準可遵循。標準是根據大量試驗數據，實用經驗歸納總結的寶貴財富，不是一朝一夕可炒作出來的。有章可循則產品質量才有保證；但標準的制定需要假以時日，不能因此阻礙儀表的創新，一個新型儀表，在沒有標準可遵循的情況下，評估的標準就是在一定資質試驗室的測試數據，這比口若懸河的炒作要可信的多。這里要強調的是，在這樣的試驗室工作的人員（特別是負責人）必須廉潔，不得接受企業的財物和“顧問費”。否則，你出具的數據還能保證公正、可信嗎？十分遺憾的是在我國確有其事。
3、專利產品未必優秀 在我國大力倡導科技創新的背景下，專利的審批門檻日益降低，每年專利數量突飛猛進，質量卻徒有虛名。專利只不過說明它不是仿制，而未必一定優秀，不少廠商拉起專利大旗，無非是抬高身價以獲暴利而已。用戶千萬不要為專利產品所迷惑，應深究其優在何處，是否適宜用于你的現場。
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參考文件
1、“Flow Research”網研究報告
2、“中國工控網“2010年流量儀表市場研究報告。
3、第15屆流量測量國際會議論文集 2010 臺北
4、全國流量測量學術交流會論文集 2010 上海
5、蔡武昌、孫淮清 等 “流量測量方法和儀表的選用“。化學工業出版社 2004 北京
6、蔡武昌、應啟嘠 “新型流量檢測儀表“ 化學工業出版社 2006 北京
7、毛新業 “大管道流量測量儀表“ 世界儀表與自動化 2006年10月
8、ISO7145 “在圓形封閉管道橫截面上測一點流速確定流量的方法” 1982
9、毛新業 《探詢插入式流量計的精確度》世界儀表與自動化 2002年10期
10、毛新業 “節能儀表—均速管流量計” 流程自動化 2005年11期
11、毛新業 “什么是影響均速管流量計精確度的主要因素” 世界儀表與自動化2004年7月 。
12、毛新業 “提高火電風量測量準確度、促進節能減排” 火電自動化 2010年1期
13、毛新業 “環形通道節流裝置的應用與發展” 世界儀表與自動化 2006年1期
14、孫延祚 “從節能降耗要求看推廣VNZ流量計的必要性” 工業計量 2005（3）
15、Emerson “Technical Note 1595_Z_01_AA” July 2004。
16、毛新業 “流量儀表的準確度與安裝直管段” 工業計量 2009年5期
17、孫淮清 “試論流量儀表標準檢測件與非標準檢測件的區分” 工業計量 2009年6期。
18、Casey Hodges “New differential producing meter—Ideas, implementation,and issues”15th (FLOMEKO 2010) 臺北
19、毛新業 “流場――流量系數的傳遞平臺” 工業計量 2007年 3、4月
20、蔡武昌 “建立阻力件影響專業流量試驗室芻議” 2010年全國流量測量學術交流會論文集 P359~361
21、法規匯編 “流量計與流量裝置” 中國計量出版社 2010.6
22、ISO7194 圓管中處于漩渦、非對稱流動下的速度—面積流量測量方法。
23、毛新業 “如何選用流量儀表” 傳感器 2010年8月 P12~13
影響流量儀表的因素較多，原理有10余種，類型不少于200多個。有人對美國現場千余臺流量儀表進行了調查，發現其中60%所選擇的方法不太合適，即使方法合適，又有約一半以上在安裝和布局上有問題，正確選擇并非易事。歸納起來選擇流量儀表取決于以下六個因素：
1、儀表技術參數
選擇的依據首先是工藝對流量儀表的技術要求，如：
1）總量、流量
總量（單位為m3或kg），多用于貿易核算，準確度是首位。
流量（瞬時量單位為m3/h，kg/h），多用于流程工業是控制系統的信息源頭，重復性常是首位。
2）連續，開關
一般儀表的輸出為連續量，而開關量可用于簡單的二位式控制，或設備保護，要求可靠性良好。
3）準確度
準確度不僅取決儀表本身，還取決于校驗系統，是外加特性。要說明在什么流量范圍內的準確度，如用于控制系統還應考慮與整個系統準確度相匹配。
注意：廠家注明的誤差是%Fs（上限）；還是%R（測值）。
4）重復性
重復性是指環境條件介質參數不變時，對某一流量值多次測量的一致性，是儀表本身的特征。
不少廠家把重復性誤導為準確度，準確度應由重復性與標定裝置的流量不確定度兩部分組成。
5）量程比，在一定準確度范圍內，最大與最小流量之比。
差壓式流量儀表，從儀表本身可以有較大量程比，因受二次表制約，一般只有3:1。
6）壓力損失
流量儀表（除電磁、超聲）都有檢測件（如孔板、渦輪……），以及強制改變流向（如彎頭、科氏）都將產生不可恢復壓力損失，它將額外增加了輸送的動力，才能維持正常運行，有些儀表永久壓縮很可觀，在歷行節能的今天應引起重視。
7）輸出信號
一般為標準的模擬信號（0-10V，4~20mA等）已不能適應系統發展要求。
通訊要求數字信號，Rosemount推出了HART協議，RS232/RS485轉換器，RS232限于2Km以內，RS485可達10km。
8）響應時間
輸出信號隨流量參數變化反應的時間，對控制系統來說短越好；對脈動流則希望有較慢的輸出響應。
9）綜合性能
儀表的性能指標是相互制約的，如樣本中壓力上限為2mpa；溫度為250℃，口徑為1m；則當口徑為1m時，壓力可能只能為，溫度只能是200℃，不可能同為極限值。
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2、流體特性
1）流體類型：液體、氣體，還是蒸汽，有些儀表如電磁不能測電導率太低的流體；插入熱式則不能測液體。
2）溫度、壓力、密度，是選擇儀表提供的重要參數，特別是在工況下的參數，對于氣體流量還應了解其體積流量是工作狀態、還是標準狀態。
3）粘性：液體粘性相差較大會影響選型，如粘性大的液體宜用容積式流量計，而不宜選用渦輪、浮子、渦街等流量計。
4）腐蝕、結垢、臟污：這類流體，不宜選用有轉動件及有檢測件的儀表。即使對于超聲、電磁這種流量計，也會因腐蝕管道帶來誤差。如口徑50mm，結垢0.5~1mm，將帶來0.5~1%的誤差。
5）特殊參數：某些流體參數會影響儀表的工作，如壓縮性系數影響差壓式；比熱及熱傳導系數影響熱式；電導率影響電磁；聲速影響超聲。
6）單、多相
相是指在一個系統中具有相同的物理、化學性質的物質，不同的相有較明顯的界面，通常工業中大多為單相，隨著工業的發展出現了多相流（氣固、氣液、液固或氣固液）等的流量測量問題。
3、流動的狀態
與許多物理參數（如壓力、溫度、物位、成分）不同的是流量必須以流體流動為前提，沒有流動就不存在流量。
1）滿管、非滿管。一般流體均應充滿管道，但當液體流量較小，管道又處于水平時，則可能出現非滿管流動，大多數流量儀表都無法解決，目前電磁已有非滿管流量計型號。
2）層流、紊流。反映流體在管道中流動的狀態，影響流量系數的大小，當Re＜2320時為層流，僅有很少情況如流體粘性大，管道小，流速低才會出現層流，工業中多為紊流。
3）封閉、明渠。流程工業中多為封閉管道。
4）充分發展紊流。流量儀表多為速度型，即管內流速分布影響流量系數，所以要求流量儀表應安裝在一種特定的充分發展紊流中。只要儀表前具有30倍管徑長度即可取得。
5）脈動流，流體中任一參數（流速、溫度、壓力、密度）隨時間變化的流動，易產生誤差，應附加設備去掉脈動流準確進行測量。
4、安裝
流量儀表常由于安裝不當無法正常工作，如方向裝反、流速分布不理想，引壓管中出現二相，環境惡劣，缺少必要的附件……
1）管道的布局。有些儀表如浮子式只能安裝在垂直管道上；而有些為避免流體的重力只能裝在水平管道上；而流體中含有固體顆粒又不宜安裝在水平管道上。
2）流向。流量儀表中絕大多數不能反向安裝。
3）直管段長度。除浮子、容積、科氏外，都要求儀表前后有較長的直管段，以節流裝置及測點速的插入式儀表要求最高（達30~50D）。
4）管徑。不少流量儀表管徑范圍較窄，限制了選用，可采用變徑管彌補，但要注意變徑后仍應處于儀表的正常工作范圍，應避免流速過小，輸出太弱；流速過高、強度受損的情況。
5）維護空間。應具有必要的裝卸、維護空間。
6）配件。針對某一儀表，應考慮安裝必要的配件，如流動調整器、過濾器、氣體分離器、阻尼器……等等。
5、環境
流量儀表應避免安裝在以下環境。
1）高溫。流量儀表的檢測部分無法避開，則應使變送器部分遠離高溫區。
2）振動。在壓縮機、定排量泵、振蕩伐門后，不能安裝渦街、漩進、科氏等流量計。
3）粉塵。儀表的變送器應遠離或加防護罩。
4）腐蝕。潮濕，如無法避閉應選用耐蝕材料做儀表殼體。
5）防爆易燃。應增加儀表的防爆安全事故，采用氣密性外殼及降低電源電壓。
6）電磁干擾：儀表在強電磁干擾附近應加裝防護罩，以屏蔽電磁干擾。
處于惡劣工作環境，流量儀表的檢測儀表難以回避，而二次表（變送器）則不然，此時不宜用一體化儀表。
6、經濟性
1）初始購置費。開始與廠商接觸時，應注意：①理性對待廠商所宣傳的技術指標；②根據需求選用，不要盲目追求高指標。③要注意儀表的制造材料。
2）安裝。管徑大特別要注意安裝中的附加問題，如是否為便于維修加裝旁路管道；必要的配件，如過濾器、流動調整器……
3）維修、配件。有些儀表的檢測件，轉動件易于磨損，腐蝕（如渦輪、容積、孔板）維修量不小。
4）校驗。有些儀表工作一段時間后，因腐蝕、磨損，準確度會下降，如用于貿易核算，應定期校驗。
5）運行費。流量儀表一般均有永久壓損，因此會帶來額外的運行費，特別是管徑較大時，其年運行費可能數倍于購置費。
6）誤差的損失。如用于貿易核算，特別是較貴重的能源、化工原料，應選用精確度高的儀表，否則因誤差造成的經濟損失，將數倍于購置費。
7、小結
流量儀表的選擇，可根據以上六類影響因素，選擇大致可按以下程序：
滿足同一工藝要求的流量儀表可能不止一種，可以同時做幾套方案進行比較。
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