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供水業(yè)流量儀表技術(shù)與應(yīng)用 流量儀表技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間：2020-07-29    來源：儀多多儀器網(wǎng)    作者：儀多多商城     
供水行業(yè)應(yīng)用流量儀表分為進(jìn)廠原水、出廠成品水、向用戶供水等交接結(jié)算計(jì)量和水廠內(nèi)部工藝流程的流量、測量/控制兩大類。

上世紀(jì)50年代以前，制水供水交接結(jié)算儀表都采用傳統(tǒng)文丘里管差壓流量計(jì)和終端用戶收費(fèi)機(jī)械式葉輪水表。國外60年代、我國70年代中期出現(xiàn)了大管徑電磁流量計(jì)，才開始打破文丘里管儀表壟斷大管徑水流量儀表的局面。70年代中期還出現(xiàn)了其他測量原理的大管徑流量儀表，如插入式渦輪流量計(jì)、均速管流量計(jì)、超聲流量計(jì)等。這些儀表各有特點(diǎn)，各自適用于不同應(yīng)用場所。

供水業(yè)流量儀表裝用

我國供水行業(yè)在上世紀(jì)70/80年代以前，由于公用事業(yè)制水廠、管網(wǎng)、銷售分配同屬一個(gè)企業(yè)，流量儀表應(yīng)用局限于制水廠內(nèi)部過程控制（如凈水過程中原水/凝聚劑配比流量控制）和終端用戶耗水收費(fèi)計(jì)量，只有少數(shù)制水廠設(shè)置出廠成品水計(jì)量儀表。隨著為提高效益，控制管網(wǎng)漏損，供水業(yè)實(shí)施產(chǎn)銷分離，即制水廠生產(chǎn)和管網(wǎng)配售兩獨(dú)立企業(yè)間，需要增裝交接核算計(jì)量流量儀表；此外，水廠從江河汲水由無償?shù)叫柘驀医桓端Y源費(fèi)，也需增裝流量儀表。因此供水業(yè)大口徑交接核算儀表需量大增。

中國城鎮(zhèn)供水協(xié)會(huì)設(shè)備工作委員會(huì)于2002/2003年間，調(diào)查國內(nèi)46家大中城市供水企業(yè)所裝用流量儀表的品種組成（不包括葉輪式水表），在46家企業(yè)1900臺(tái)流量儀表中用得較多的是電磁流量計(jì)，占61.9%，其次是超聲流量計(jì)為26.6%，插入式流量計(jì)為9.7%，文丘里管流量計(jì)僅1.8%。與《城市供水2000年技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》中1991年調(diào)查制水廠出廠水用流量計(jì)相比，電磁流量計(jì)增加許多（1991年為55%），插入式則減少很多（1991年為20%）。與日本東京都水道局2000年報(bào)導(dǎo)應(yīng)用流量儀表相比（樣本臺(tái)數(shù)1083臺(tái)，文丘里管差壓流量計(jì)30.1%，電磁流量計(jì)45.2%，超聲流量計(jì)18.4%），我們電磁流量計(jì)應(yīng)用較多，文丘里管差壓流量計(jì)則應(yīng)用較少。東京都水道局文丘里管差壓式儀表在出廠成品水和進(jìn)廠原水的交接計(jì)量和水廠內(nèi)部流量控制均有較多使用。

供水企業(yè)對所用流量儀表的評價(jià)

國內(nèi)供水企業(yè)對所用流量儀表諸品種長期運(yùn)行實(shí)踐認(rèn)為：電磁流量計(jì)性能好，精確度高，技術(shù)成熟，為多數(shù)企業(yè)認(rèn)可，雖價(jià)格較高，今后還會(huì)較多采用超聲流量計(jì)性能穩(wěn)定，精確度中等，多聲道或管段式儀表則較高，具有外夾裝換能器的超聲流量計(jì)可不斷流不停役安裝，是其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，預(yù)計(jì)因其價(jià)格適中，安裝便捷，將有較大發(fā)展空間；插入式渦輪流量計(jì)穩(wěn)定性和精確度較差，但價(jià)格較低，在維護(hù)管理好的情況下，比較適合城鎮(zhèn)中小水廠使用；文丘里管差壓式流量計(jì)目前僅有少數(shù)企業(yè)裝用，如東深供水工程向香港輸水使用了數(shù)十臺(tái)，一般是中等精確度，實(shí)流校準(zhǔn)則可得較高精確度，具有只要測量文丘里管幾何尺寸實(shí)現(xiàn)定期檢查而毋需實(shí)流校準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，隨著技術(shù)進(jìn)步，還是有一定發(fā)展空間。

大口徑流量儀表的現(xiàn)場比對和在線驗(yàn)證

按ISO9000《質(zhì)量管理體系》的要求，測量儀表必須在受控狀態(tài)下運(yùn)行，以及JJG198－94《速度式流量計(jì)檢定規(guī)程》的規(guī)定必須定期檢定。流量儀表流量值的檢查方法通常有離線檢查和現(xiàn)場在線檢查兩種方法。離線法流量校準(zhǔn)檢查將儀表卸離管線送至實(shí)驗(yàn)室流量校準(zhǔn)裝置上進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)。然而供水業(yè)大管徑水管不容許隨意切斷水流，停役拆卸流量傳感器，實(shí)施離線校準(zhǔn)，且因工程費(fèi)用浩大不易實(shí)現(xiàn)。這一難題成為2003年11月中國水協(xié)設(shè)備委召開的“流量儀表應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)”上的討論熱點(diǎn)。在實(shí)踐中各供水企業(yè)根據(jù)各自使用條件，探索若干在現(xiàn)場比對或間接檢驗(yàn)（查）的方法，驗(yàn)證或評估流量儀表的流量測量值仍保持或已超過原始校準(zhǔn)精度等級范圍內(nèi)，作為是否仍可繼續(xù)使用或需進(jìn)一步檢查提供依據(jù)。19家供水公司提出的24篇論文中有11篇涉及大口徑流量儀表現(xiàn)場比對或在線驗(yàn)證。

流量儀表的實(shí)流校準(zhǔn)是確立被校準(zhǔn)流量儀表指示值與原始標(biāo)準(zhǔn)器或傳遞標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)值之間關(guān)系的一組操作過程，將校準(zhǔn)值傳遞給被校準(zhǔn)儀表，是有法定計(jì)量性質(zhì)的；現(xiàn)場比對是在規(guī)定條件下用相同（或相近）精確度等級儀表量對值進(jìn)行比較，是沒有計(jì)量法定性質(zhì)的操作；在線驗(yàn)證是在現(xiàn)場通過檢查和提供客觀證據(jù)表明規(guī)定要求下已經(jīng)滿足的認(rèn)可。

研討會(huì)論文中提出現(xiàn)場比對的方法有清水池容積法、串聯(lián)管段式儀表法、外夾裝（外貼）式換能器超聲流量計(jì)法和插入渦輪流量計(jì)法，在線驗(yàn)證的方法有對電磁流量計(jì)的檢查驗(yàn)證。

清水池容積法比對流量是供水業(yè)經(jīng)常采用的傳統(tǒng)方法，可利用制水廠現(xiàn)成大容積清水池的有利條件，可獲得較高的比對精度。在研討會(huì)提出實(shí)施本方法論文有3家企業(yè)，其中長沙自來水公司的論文簡述了實(shí)施過程和比對實(shí)測例的數(shù)據(jù)。仔細(xì)丈量水池幾何尺寸，指望可獲得0.2%的體積不確定度；運(yùn)行較長時(shí)間（幾小時(shí)以上）使進(jìn)水池水位差超過1m，以減少各類操作誤差的影響。在這樣的操作條件下，清水池比對法總不確定度可望在0.5%～1%之間。

利用便攜式外夾裝換能器超聲流量計(jì)比對流量在供水業(yè)應(yīng)用十分普遍，提出現(xiàn)場在線比對論文的11家企業(yè)中有9家采用過本方法。本方法可獲得中等比對精度，但采用本方法時(shí)應(yīng)評估安裝于現(xiàn)場比對超聲流量計(jì)所組成測量系統(tǒng)的不確定度。因?yàn)橄到y(tǒng)不確定度除了超聲流量計(jì)本身精度（流速的0.5%～1.5%）外，還應(yīng)包括流通面積、聲程距離和聲程角的測量偏差形成的附加誤差（如管內(nèi)徑測量偏差0.5%，流通面積形成附加誤差1%；換能器間距安裝偏差1%，附加誤差1%；45?聲路角偏差1°，附加誤差1.7%）。來流受上游撓流件（如閥、彎管）撓動(dòng)而直管段不足形成速度分布畸變和旋轉(zhuǎn)流所帶來的附加誤差等。通常所稱便攜式超聲流量計(jì)的精度實(shí)際上是所測流速的精度，切勿誤解或受誤導(dǎo)認(rèn)為是所測流量的精度。便攜式超聲流量計(jì)比對法的總不確定度在2%～5%之間，若丈量幾何尺寸粗糙或無法獲悉確切流通面積（如內(nèi)壁有嚴(yán)重銹蝕或積層），系統(tǒng)不確定度甚至超過5%。大部分供水企業(yè)已注意到比對便攜式超聲流量計(jì)安裝位置和管道/安裝尺寸的重要性，例如石家莊市供水總公司新設(shè)計(jì)流量計(jì)井時(shí)，在儀表井測量條件較理想位置預(yù)留裝比對流量計(jì)的管段和空間。有些企業(yè)在新設(shè)置流量計(jì)后，隨即用便攜式超聲流量計(jì)測量比對，并將數(shù)據(jù)記錄在案，便于今后分析被比對固定安裝流量計(jì)有無變化。

還可改變便攜式超聲流量計(jì)換能器安裝位置或方式，探測現(xiàn)場管段流動(dòng)狀況。例如沿著管圓周移動(dòng)兩換能器，核對所測不同位置的線平均流速，最大流速處可能就是最接近實(shí)際的平均流速位置，因?yàn)樵谧畈粚ΨQ位置的流速畸變所形成的平均流速讀數(shù)最小。這是所有發(fā)表實(shí)驗(yàn)報(bào)告論據(jù)所建議的評估方法。比較換能器按Z法和V法安裝所測得的流速，如兩者相差很大，表明存在嚴(yán)重橫向流動(dòng)，也就是有旋轉(zhuǎn)流的跡象，應(yīng)給予注意，采取措施。

提出實(shí)施串聯(lián)管段式流量儀表比對法論文有3家。廣州市自來水公司DN800和DN1200電磁流量計(jì)各一臺(tái)使用五年，發(fā)送和接收雙方對儀表測量精度出現(xiàn)爭議，于是分別臨時(shí)串聯(lián)接入同口徑或異口徑電磁流量計(jì)作較長時(shí)間運(yùn)行比對，相差僅在0.1%～0.2%之間，爭議即平息。

長春自來水公司在一臺(tái)插入管壁固定安裝換能器的超聲流量計(jì)下游，串聯(lián)接入一臺(tái)電磁流量計(jì)進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)超聲流量計(jì)少計(jì)量8%。南昌供水公司采取出廠水管線串聯(lián)接裝兩臺(tái)電磁流量計(jì)相互比對。若兩表測量值間差別出現(xiàn)異常，可分步送檢，一旦其中一臺(tái)儀表發(fā)生故障，另一臺(tái)照常工作，不會(huì)因計(jì)量中斷而發(fā)生糾紛。

有兩家企業(yè)用插入式渦輪流量計(jì)與固定安裝正在使用中流量計(jì)作流量比對。南昌供水公司在DN1000管線更新3臺(tái)流量計(jì)時(shí)，在其一側(cè)預(yù)留插入孔和閥門以便插入渦輪流量計(jì)，作定期流量比對。該公司認(rèn)為渦輪流量計(jì)短時(shí)間內(nèi)使用，其測量值穩(wěn)定可靠，操作簡便，費(fèi)用省。襄樊供水公司對原插入式渦輪流量計(jì)測量點(diǎn)更新成管段式流量計(jì)時(shí)，保留原插入安裝口，俾日后定期再插入渦輪流量計(jì)進(jìn)行比對。雖然插入式流量計(jì)組成大管徑系統(tǒng)的測量精度低（2.5%～5%），因?yàn)榧词箿u輪流量傳感器有較高精度（流速的0.5%～1%），還要包括流通面積測量誤差以及流速分布系數(shù)/阻塞系數(shù)的不確定性等等，但有優(yōu)異的重復(fù)性（0.25%～0.5%）。如果在同一位置定期用渦輪流量計(jì)與在用流量計(jì)比對，與新裝后首次比對數(shù)據(jù)比較，可以評估該儀表運(yùn)行是否正常準(zhǔn)確。

上海自來水公司/原水公司、廣州市自來水公司分別摸索現(xiàn)場在線檢查和驗(yàn)證電磁流量計(jì)的方法，采用檢查流量傳感器勵(lì)磁線圈電阻/絕緣和勵(lì)磁電流以評價(jià)磁場強(qiáng)度是否變化，測量電極接液電阻以評估電極表面狀況，檢查各部位絕緣以判斷零部件劣化程度等等，用模擬信號器及其他通用儀器檢查轉(zhuǎn)換器。

通過這些檢查驗(yàn)證儀表是否保持原有性能。上海地區(qū)幾年來已積累了300余臺(tái)檢查驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)，正在制訂《電磁流量儀在線校驗(yàn)規(guī)范》。 1.概述

流量測量儀表種類有很多，其測量原理，儀表結(jié)構(gòu)，使用條件和安裝方式等各不相同，為了使各制造廠家生產(chǎn)的各類儀表的流量量值統(tǒng)一，并達(dá)到一定的測量精確度，必須要對新制造或使用中的流量儀表進(jìn)行標(biāo)定或校驗(yàn)。能實(shí)現(xiàn)對流量儀表標(biāo)定或校驗(yàn)和設(shè)備是各種流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。

2.流量儀表的校驗(yàn)方法

為了獲得流量儀表的流量量值及其測量精確度，必須對每臺(tái)流量儀表作流量校驗(yàn)或標(biāo)定。流量儀表的校驗(yàn)一般有直接測量法和間接測量法兩種方式。

直接測量法也稱為實(shí)流校驗(yàn)法，是以實(shí)際流體流過被校驗(yàn)儀表，再用別的標(biāo)準(zhǔn)裝置（標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)或流量標(biāo)準(zhǔn)裝置）測出流過被校儀表的實(shí)際流量，與被校儀表的流量值作比較，或?qū)⒋龢?biāo)定的儀表進(jìn)行分度。這種校驗(yàn)方法也有人稱為濕法標(biāo)定。實(shí)流校驗(yàn)法獲得的流量值既可靠又準(zhǔn)確，是目前許多流量儀表（如電磁流量計(jì)，容積式流量計(jì)，渦輪流量計(jì)，渦街流量計(jì)，浮子流量計(jì)及科里奧利質(zhì)量流量計(jì)等）校驗(yàn)時(shí)所采用的方法，也是目前建立標(biāo)準(zhǔn)流量的方法。

間接測量法是以測量流量儀表傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸或其它與計(jì)算流量有關(guān)的量，并按規(guī)定方法使用，間接的校驗(yàn)其流量值，獲得相應(yīng)的精確度。這種方法相對于濕法標(biāo)定也被稱為干法標(biāo)定。間接法校驗(yàn)獲得的流量值沒有直接法準(zhǔn)確，但它避免了必須要使用流量標(biāo)準(zhǔn)裝置特別對大型流量裝置帶來的困難，所以，已經(jīng)有一些流量儀表采用了間接校驗(yàn)法。如差壓式流量計(jì)中已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了孔板，噴嘴，文丘里管等都積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，所以通過標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量值就可以采用檢驗(yàn)節(jié)流件的幾何尺寸與校驗(yàn)配套的差壓計(jì)（差壓變送器）來間接地進(jìn)行。靶式流量計(jì)的間接校驗(yàn)法是在測量靶與管道尺寸的基礎(chǔ)上用掛重法計(jì)算流量值來實(shí)現(xiàn)的。國外有些制造廠已對浮子流量計(jì)進(jìn)行間接校驗(yàn)法，即僅檢驗(yàn)浮子和錐管的幾何尺寸以及浮子重要來確定流量，其精確度比實(shí)流校驗(yàn)的儀表稍低一些。彎管流量計(jì)雖然還未標(biāo)準(zhǔn)化，但由于對其測量精確度的要求較低，一般也可采用間接校驗(yàn)法，超身換能器，夾裝在管道外的超身流量計(jì)參數(shù)設(shè)定實(shí)際上也是干法標(biāo)定。有些流量儀表雖然間接校驗(yàn)法始終是較為重要的流量校驗(yàn)方法，即使是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，有時(shí)使用條件超越了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，或?yàn)榱双@得更高的測量精確度，仍需采用實(shí)流校驗(yàn)法進(jìn)行校驗(yàn)。

流量儀表的校驗(yàn)有多種方法，但實(shí)流校驗(yàn)法始終是最基本也是較為重要的校驗(yàn)方法，某些儀表之所以可用間接校驗(yàn)法校驗(yàn)，也是在用實(shí)流校驗(yàn)積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上才得以實(shí)現(xiàn)的。所以，本章主要對實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場的實(shí)流校驗(yàn)方法，類型和各種類型的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置及流量量值傳遞系統(tǒng)作簡要的介紹。 摘要：討論流量儀表在應(yīng)用中常見失誤情況，包括操作不善和流動(dòng)擾動(dòng)及不良安裝；產(chǎn)生氣穴和液體中會(huì)有氣泡；氣體中含有冷凝液；磨損和沉積等等。這些失誤常導(dǎo)致流量儀表測量不準(zhǔn)或失靈。
關(guān)鍵詞：流量儀表；應(yīng)用技術(shù)；操作失誤

用戶常從流程系統(tǒng)物料平衡，與歷史測量值比較或與其他參比流量測量值比較，感覺使用中流量計(jì)測量不準(zhǔn)確，然而卸下儀表去流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上校驗(yàn)，除少數(shù)是儀表本身失誤(如調(diào)試設(shè)定謬誤)外，證明大多數(shù)儀表是正常的。究其原因往往大部分屬儀表安裝布置不妥和管道內(nèi)介質(zhì)中混有異相物(如氣體中有凝結(jié)液滴，液體中混進(jìn)氣泡)等造成應(yīng)用方面的失誤。

1　不良安裝

1.1　第1類不良安裝

操作不善和布置不妥的不良安裝，常見的有：

1)標(biāo)準(zhǔn)孔板的銳角未裝在迎流面。
2)儀表與管道間密封襯墊內(nèi)徑Dg小于管道內(nèi)徑Dp和儀表內(nèi)徑Dm而產(chǎn)生束流。Dg應(yīng)略大于Dm，如Dg3)密封墊片偏心(未對準(zhǔn)中心)。密封襯墊安裝偏心，遮住了部分流通面積，使速度分布嚴(yán)重畸變不對稱。由于不對稱流動(dòng)發(fā)生在流量傳感器進(jìn)口，即上游直管段長度為零，會(huì)對差壓式、渦輪式、渦街式、超聲式，靶式、電磁式等儀表帶來測量誤差。例如DＮ50mm電磁流量計(jì)襯墊偏心10mm，測量誤差高達(dá)4%～10%。
4)流量計(jì)處于錯(cuò)誤的流動(dòng)方向。
5)將對于振動(dòng)干擾敏感的儀表安裝在有振動(dòng)的管道上。
6)缺少必要的防護(hù)性配件。

這些缺陷，是眾所周知或儀表制造廠提出應(yīng)該避免的。然而因操作人員未經(jīng)嚴(yán)格培訓(xùn)，缺乏知識(shí)而未得到重視，這類失誤屢見不鮮。

密封墊片內(nèi)徑過小或安裝偏心雖然對容積式、浮子式、科里奧利質(zhì)量式等儀表的流量值沒有影響或影響極小，但會(huì)增加額外的壓力損失。

1.2　第2類不良安裝

1.2.1　上游擾動(dòng)源

上游的擾動(dòng)源有螺旋式焊縫管和各類阻流管件(如彎管、異徑管、支管和閥)，如圖1所示[2]。按擾動(dòng)流類型分為兩類，第1類速度分布有畸變和有二次流動(dòng)；第2類除速度分布畸變和二次流動(dòng)外，還有旋渦。各類管件中遇到較多的是彎管和各種彎管組合(如同平面雙彎管和立體雙彎管)。各類流量儀表對上游流動(dòng)擾動(dòng)的敏感程度不一，因此要提出各自的安裝要求。

圖1　根據(jù)擾動(dòng)流類型分類的各種管件

在各類流量儀表中，節(jié)流差壓式儀表對節(jié)流件上下游直管段長度要求的試驗(yàn)做得較為完善，典型阻流件比較成熟的結(jié)果已經(jīng)在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5167中作出了規(guī)定。其他各類流量儀表至今尚未達(dá)到如此成熟的程度；不管是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還是制造廠使用說明書提供的數(shù)據(jù)，都不及節(jié)流差壓式流量儀表完善，有時(shí)只能起參考作用。同一品種儀表由于結(jié)構(gòu)不同，影響程度差異也很大。例如：渦輪流量計(jì)的渦輪螺旋狀葉片比平直狀葉片受旋渦流的影響要小得多；傳播時(shí)間法超聲流量計(jì)中Ｖ法聲道布置受旋渦流影響比Ｚ法小。

1.2.2　下游擾動(dòng)源

通常那種認(rèn)為流體一旦流出流量儀表后的流動(dòng)狀態(tài)不會(huì)再影響儀表，只是一種錯(cuò)覺。事實(shí)上，彎管、閥門等對流體流動(dòng)形成的擾動(dòng)會(huì)上溯傳播，可以影響到幾倍管徑長度的距離處。在大部分情況下5倍管徑的下游直管段已經(jīng)足夠了；有些特例可能要稍長些，但可認(rèn)為10倍管徑的下游直管段，就能可靠地應(yīng)付任何下游管件所產(chǎn)生的擾動(dòng)。如直管段長度不能滿足要求而又要保證測量精度，則可采取以下兩個(gè)變通辦法之一。

1)在現(xiàn)場安裝條件下校準(zhǔn)，或在相同于現(xiàn)場安裝條件的擾動(dòng)阻流件與儀表一起，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)流校驗(yàn)裝置上校準(zhǔn)。
2)在儀表上游安裝如下節(jié)所述的流動(dòng)調(diào)整器。

2　流動(dòng)調(diào)整器

在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織技術(shù)委員會(huì)草案ISO/CD5167 1《用安裝在充滿流體的圓形截面管道中差壓裝置測量流量第1部分———總則》[3]中，資料性質(zhì)的“附錄C”將流動(dòng)調(diào)整器分類為流動(dòng)整直器(flow straightener)和真流動(dòng)調(diào)整器(true flow condition er)。前者的功能僅消除或顯著減小旋渦，而并不同時(shí)調(diào)整流速分布使之接近于充分發(fā)展的流速分布；后者在消除或減小旋渦的同時(shí)調(diào)整流速分布狀況。ISO5167 1將徑向葉片(Etoile)式、柵格(AMCA)式、斯普倫克爾(ASME)式和管束式劃歸為流動(dòng)整直器，而將平板交叉式(贊克(ISO)式)和三菱式(多孔板式)劃歸為真流動(dòng)調(diào)整器。

文獻(xiàn)[1]列有包括上述多種流動(dòng)調(diào)整器的結(jié)構(gòu)外形、管束直徑和開孔尺寸等；裝用后對畸變和旋渦的改善效果；以及它們的壓力損失計(jì)算式和永久壓力損失系數(shù)。

流動(dòng)調(diào)整器(廣義)有時(shí)如安裝不慎，會(huì)產(chǎn)生副作用而不能使流動(dòng)有所改善。裝用時(shí)應(yīng)遵循以下基本準(zhǔn)則。

1)與三菱式相似的多孔板流動(dòng)調(diào)整器即使非常接近流動(dòng)擾動(dòng)源，也能很好地起作用，因此可以直接裝到彎管和閥等的出口法蘭上。
2)其余各類流動(dòng)調(diào)整器必須安裝在擾動(dòng)源下游至少3D的距離，否則易被剛產(chǎn)生的擾動(dòng)削弱調(diào)整作用。
3)從流動(dòng)調(diào)整器流出的速度分布還存在一些畸變，因此在其下游與流量傳感器之間還應(yīng)有一段直管段以削除畸變。該直管段的理想長度宜為20D以上，至少應(yīng)不低于10D。如將流動(dòng)調(diào)整器和流量傳感器安裝在一起進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)，則直管段長度有5D就夠了。

3　氣穴形成的失誤

在測量液體流量時(shí)，儀表流量檢測部位產(chǎn)生氣穴(蝕)將導(dǎo)致錯(cuò)誤的測量。氣穴產(chǎn)生的原因是儀表內(nèi)部壓力低于液體蒸氣壓所致。應(yīng)提高工作壓力或在儀表下游裝背壓閥以提高儀表內(nèi)部壓力，勿使其低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或制造廠規(guī)定的壓力值。

儀表上游管線配件產(chǎn)生氣穴是常被忽視的一個(gè)禍源，特別是燃料、石油加工產(chǎn)品或有機(jī)溶劑產(chǎn)生的氣穴，形成云霧狀氣泡在其下游會(huì)保持相當(dāng)長的距離，極易造成儀表測量誤差。流量控制閥在接近關(guān)閉狀態(tài)流動(dòng)時(shí)最易產(chǎn)生氣穴；某些三通閥和四通閥在改變流通方向時(shí)也容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣穴。這些都是值得引起注意的。

4　液體中混有氣體(泡)

液體中混有氣體(泡)，是液體流量測量產(chǎn)生測量誤差和輸出不穩(wěn)等故障出現(xiàn)頻率頗高的原因之一。除上面所述氣穴產(chǎn)生氣泡外，還有以下幾種途徑會(huì)導(dǎo)致在液體中進(jìn)入空氣或產(chǎn)生游離氣體(氣霧或氣泡)。

1)旋渦等卷入空氣：儲(chǔ)存容器液位高度下降到略高于吸入管進(jìn)口端，或該高度只有1～2倍進(jìn)口直徑D的距離時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋渦，極易將氣液界面的空氣卷入液體進(jìn)入管道。通常要求液位要高于進(jìn)口2～5D(取決于吸入流速)，才能保證不形成旋渦。在實(shí)踐中遇到這樣的失誤案例很多，也可能是管道進(jìn)入空氣較為普遍和進(jìn)氣量較多的原因。在流程工業(yè)方面配比混合容器攪拌時(shí)混入空氣，也是在實(shí)踐中常會(huì)遇到的。

2)管道充液不全殘留空氣：檢修管道系統(tǒng)先要排盡液體，結(jié)束后重新充液。然而有時(shí)候要完全充滿亦相當(dāng)困難，因?yàn)樵诠艿老到y(tǒng)高點(diǎn)(如倒Ｕ形管頂部)和死角，易聚存氣團(tuán)，日后遇到壓力或流量突然波動(dòng)，氣團(tuán)破裂便會(huì)被液體帶走部分氣體。這常是管線投入運(yùn)行初期流量儀表測量不準(zhǔn)確的原因之一。因此在必要時(shí)在高點(diǎn)設(shè)置排氣閥，以便人工排放潴留氣體。

3)密封泄漏：氣體的粘度遠(yuǎn)比液體小，某處液壓密封試驗(yàn)時(shí)能保持管內(nèi)液體不外泄，卻不一定能保證管內(nèi)氣體不外泄或吸入。負(fù)壓管道連接處的密封稍有不慎，極易將空氣吸入管內(nèi)；正壓管道系統(tǒng)泵吸入端負(fù)壓管段密封不良或泵轉(zhuǎn)軸填料老化泄漏也會(huì)吸入空氣。負(fù)壓管道系統(tǒng)吸入空氣尚易為人們想到，然而若管道內(nèi)略高于大氣壓且出現(xiàn)脈動(dòng)流，亦會(huì)出現(xiàn)瞬間壓力低于大氣壓而吸入空氣的現(xiàn)象，就往往會(huì)被忽視了。

4)液體中溶解的氣體因溫度、壓力變化游離成氣泡：當(dāng)液體壓力降低或溫度升高時(shí)，溶解在液體中的氣體會(huì)分離出游離氣霧或氣泡。例如石油加工產(chǎn)品若溫度升高15℃，溶解空氣形成游離氣泡體積達(dá)1%～1 5%。

5)冷卻收縮形成的氣泡：這是一種比較隱蔽的液體中混入氣體的方式。當(dāng)充滿液體的管道系統(tǒng)欲停止運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉進(jìn)出口截止閥后逐漸冷卻。由于液體體積的收縮比管道系統(tǒng)空腔的收縮大得多，至使管內(nèi)形成真空的收縮空間。液體中溶解的氣體分離成游離氣泡積聚于管道系統(tǒng)內(nèi)的高點(diǎn)，在重新開車時(shí)便會(huì)出現(xiàn)測量誤差。

5　氣體中冷凝液

通常氣體中水蒸汽的凝結(jié)對測量精度影響不大，只有測量空氣或氣體流量的精確度要求較高時(shí)才予以注意，并且應(yīng)盡可能避免凝結(jié)。比較有把握避免凝結(jié)的方法是使氣體處于干燥狀態(tài)，然而在實(shí)踐中又往往不易辦到。較簡便的方法是控制管道內(nèi)的壓力和(或)溫度，使管道系統(tǒng)中的水蒸汽不要處于飽和狀態(tài)。


6　磨損和沉積結(jié)垢

通常，使用者希望流量儀表安裝調(diào)試好后，一直能進(jìn)行準(zhǔn)確地測量，直到不能應(yīng)用為止。這當(dāng)然是一種愿望。人們對有活動(dòng)測量零部件的渦輪式、容積式儀表中軸承磨損，活動(dòng)件和靜止件間的間隙變化(磨損增加間隙，結(jié)垢減少間隙)影響測量性能，易予以重視；對無活動(dòng)零部件的儀表如節(jié)流差壓式、渦街式等儀表，受磨損與結(jié)垢沉積的影響常被忽視。

實(shí)際上這些流量儀表測量通道因磨損、沉積引起尺寸變化的影響不是微不足道的。例如DＮ100管道管壁變化±0 5mm(沉積或磨損)，流量測量值就要變化±1%，對于0 5級表就不是可以忽視的小數(shù)目了。

標(biāo)準(zhǔn)孔板孔的上游銳邊緣嚴(yán)格要求邊緣半徑r≤0 0004d(d為節(jié)流孔直徑)。若銳邊緣磨鈍至r/d=0.002，流出系數(shù)變化+1 2%；r/d=0 004，流出系數(shù)變化+2 2%；r/d=0 008，流出系數(shù)則變化+4%[4]。標(biāo)準(zhǔn)孔板迎流端面沉積也要影響流出系數(shù)，例如DＮ100測量管孔板迎流端面沉積厚度2 5mm；孔板節(jié)流孔與管道直徑之比β=d/D=0 7時(shí)，流出系數(shù)變化+3%；β=0 2時(shí)，流出系數(shù)變化高達(dá)+6 2%[4]。

渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生體迎流端面沉積也會(huì)影響流量測量值。據(jù)日本Oｖal公司工作人員著文透露模擬試驗(yàn)結(jié)果，在該公司三角柱發(fā)生體端的堆積物厚度Ｙ為0 01D時(shí)附加誤差為-2%；Ｙ=0 02D時(shí)，附加誤差為-3 4%[5]。

對于電磁流量計(jì)，沉積結(jié)垢除去對流通面積產(chǎn)生影響外，若是絕緣性的沉積層覆蓋電極表面，則該量信號被斷路；若是導(dǎo)電性垢層沉積于測量管內(nèi)壁，則流量信號被短路，二者都會(huì)使電磁流量計(jì)無法正常工作。

對于應(yīng)用日益增多的江河原水計(jì)量，應(yīng)注意儀表測量管內(nèi)壁沉積層的厚度，并要定期清除。例如上海某水廠DＮ1600黃浦江原水輸水管所裝電磁流量計(jì)，啟用2年后感到計(jì)量減少，然而檢查儀表本身卻正常。因?yàn)椴荒芡Ａ鱽頇z查流量傳感器測量通道的狀況，所以直到使用6年后進(jìn)入流量傳感器測量管檢查，淤泥沉積厚度竟已達(dá)到10mm。這類場所要定期清除淤泥，并預(yù)設(shè)能進(jìn)入管道和傳感器的入孔等。

7　正常運(yùn)行的誤解

常有用戶反映儀表測量不準(zhǔn)確或運(yùn)行不正常，但現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，故障往往實(shí)際上不是儀表本身的原因，而是由系統(tǒng)原因所引起的，即產(chǎn)生了誤解。

1)旁路管截止閥泄漏：為便于維修，流量儀表通常裝有旁路管，旁路管截止閥泄漏必然減小儀表讀數(shù)，而閥的微量泄漏又不易察覺，常被誤認(rèn)為測量不準(zhǔn)確。更有甚者，在有些核算或節(jié)約有獎(jiǎng)的介質(zhì)測量場所，在旁路閥上弄虛作假，人為地不密閉，則可采取在閥手輪上系線錯(cuò)封等防范措施。

2)以泵流量核查儀表流量：運(yùn)行人員如對流量儀表產(chǎn)生懷疑，往往與泵銘牌上“規(guī)定性能點(diǎn)”的額定流量(見圖2之ｑsp)進(jìn)行比較，或與泵典型揚(yáng)程 流量特性曲線的流量讀數(shù)進(jìn)行比較，如不一致即認(rèn)為儀表不準(zhǔn)確，這顯然是一種誤解。泵的輸送流量是泵的特性曲線和管道系統(tǒng)負(fù)載特性曲線(圖2之OA與OＢ)交匯點(diǎn)所確定的ｑA與ｑＢ，它隨著運(yùn)行負(fù)載而變。而泵銘牌上的額定流量是在某一規(guī)定條件下的流量，在大部分情況下是不會(huì)一致的。此外泵的額定流量也規(guī)定允許有4%～8%的允許誤差(按泵的等級而定)，同一規(guī)格各臺(tái)泵的揚(yáng)程 流量特性曲線也有差異(在圖2兩虛線范圍內(nèi))，輸出流量也是不一樣的。即便是泵的實(shí)測揚(yáng)程 流量特性，流量值也可能有2%～3 5%的誤差[6]。因此不能用泵的流量值來作為判別流量儀表準(zhǔn)確與否的依據(jù)。但日常運(yùn)行時(shí)可相互參照，若兩值出現(xiàn)與日常運(yùn)行的差值有異常變動(dòng)時(shí)，應(yīng)作為“故障跡象”檢查泵、儀表和管道系統(tǒng)。


圖2　泵特性曲線

3)液體工況變化：現(xiàn)在流量儀表大部分是體積流量儀表，人們對于氣體在不同工況條件下所測流量值之間的關(guān)系，已給予充分注意。然而對于液體，因受日常溫度/壓力工況變化不大時(shí)對流量測量影響甚微的習(xí)慣所左右，往往忽視了工況變化較大時(shí)對流量測量值的影響。

液體是非壓縮性流體，通常液體的壓縮系數(shù)不大，靜壓不大的壓縮量可忽略不計(jì)。然而石油加工產(chǎn)品壓縮系數(shù)較大，在(5～20)×10-4/MPa，液化石油氣壓縮系數(shù)更大，為(44～73)×10-4/MPa，當(dāng)壓力相差較大時(shí)，流量測量值必須考慮靜壓的影響。例如，輸油管用泵加壓輸油，從0 5MPa升壓到6MPa時(shí)體積壓縮了0 45%，如果兩端分別用容積式流量計(jì)測量，那么兩者的讀數(shù)就會(huì)有相應(yīng)的差別。

石油加工產(chǎn)品在室溫附近升高10℃，體積增加0 7%～1%。這對于0 5級精度的儀表已是相當(dāng)大的影響了。水的體積變化受溫度變化的影響相對較小(在10～40℃范圍內(nèi)，為+(0 16～0 25)%/10℃)。但流程工業(yè)經(jīng)常會(huì)遇到測量水或水溶液在熱交換過程前后體積流量的情況。若溫度相差較大，則應(yīng)考慮溫度對體積測量值變化的影響。

江蘇某化工廠兩臺(tái)DＮ100電磁流量計(jì)分別測量兩條管道中的兩種稀酸，匯合進(jìn)入總管再由DＮ200電磁流量計(jì)計(jì)量總流量。該廠向儀表制造廠反映，總表流量為兩個(gè)分表流量之和的120%～130%，認(rèn)為3臺(tái)儀表均不準(zhǔn)確。經(jīng)現(xiàn)場了解管道壓力為0 6MPa絕對壓力，兩分管液體溫度為30℃，混合液體進(jìn)入總表前經(jīng)反應(yīng)器熱交換，溫度升高到180℃。假定稀酸受溫度影響的體積膨脹系數(shù)和水相近，那么從30℃升高到180℃體積增加約12%，由此可以判定，總表與分表總和之間讀數(shù)差主要是液體溫度變化所致。此外，在0 6MPa絕對壓力下，混合液體在158 5℃已開始沸騰，流過總表的流體為液體中夾有部分蒸汽，必然會(huì)也增加總表體積流量的讀數(shù)?？梢哉J(rèn)為，這兩種因素就是總表讀數(shù)比兩個(gè)儀表流量之和多20%～30%的原因。

參考文獻(xiàn)：
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[4]　孫淮清，王建中 流量測量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000
[5]　青木功男 渦流量計(jì)と最近の動(dòng)向[J].オ トメ ション，1997(8)：44-48
[6]　蔡武昌 水泵特性排量與流量儀表測量值之間出現(xiàn)偏差的分析[J].自動(dòng)化儀表，1999(4)：7-9

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