電磁流量計(jì)測(cè)量方法確定后選擇儀表在性能要求上考慮的內(nèi)容有:瞬時(shí)流量還是總量(累計(jì)流量)、度、重復(fù)性、線性度、流量范圍和范圍度、壓力損失、輸出信號(hào)特性和響應(yīng)時(shí)間等。不同測(cè)量對(duì)象有各自測(cè)量目的,在儀表性能方面有其不同側(cè)重點(diǎn)。例如商貿(mào)核算和儲(chǔ)運(yùn)對(duì)度要求較高;連續(xù)測(cè)量過(guò)程控制通常只要求良好的可靠性和重復(fù)性,有時(shí)還要求寬的范圍度,而對(duì)測(cè)量度要求還放在次要地位;批量配比生產(chǎn)則希望有好的度。
1、測(cè)量流量還是總量
使用對(duì)象測(cè)量的目的有兩類(lèi),即測(cè)量流量和計(jì)量總量。管道連續(xù)配比生產(chǎn)或過(guò)程控制使用場(chǎng)所主要測(cè)量瞬時(shí)流量;灌裝容器批量生產(chǎn)以及商貿(mào)核算、儲(chǔ)運(yùn)分配等使用場(chǎng)所大部分只要取得總量或輔以流量。兩種不同功能要求,再選擇測(cè)量方法上就有不同側(cè)重點(diǎn)
有些儀表如容積式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等,測(cè)量原理上就以機(jī)械技術(shù)或脈沖頻率輸出,直接得到總量,因此具有較高度,適用于計(jì)量總量。
電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)、節(jié)流式流量計(jì)等儀表原理上是以測(cè)量流體流速推導(dǎo)出流量,響應(yīng)快,適用于過(guò)程控制,但裝有積算功能環(huán)節(jié)后也可獲得總量。
渦街流量計(jì)具有上者優(yōu)點(diǎn),但其抗震、抗干擾性能差,不適用于過(guò)程控制而適用于計(jì)量總量。
2、度
電磁流量計(jì)整體的測(cè)量度要求多少?在某一特定流量下使用,還是在某流量范圍內(nèi)使用?在什么測(cè)量范圍內(nèi)保持上述度?所選儀表的度能保持多久?是否易于重新校驗(yàn)?是否要(或能)現(xiàn)場(chǎng)在線核對(duì)儀表度?這些問(wèn)題必須細(xì)致地考慮。
如不是單純計(jì)量總量,而是應(yīng)用在流量控制系統(tǒng)中,則檢測(cè)儀表度的確定要在整個(gè)系統(tǒng)控制度要求下進(jìn)行,因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)不僅有流量檢測(cè)的誤差,還包含有信號(hào)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,如操作執(zhí)行環(huán)節(jié)往往有2%左右的回差,對(duì)測(cè)量?jī)x表確定過(guò)高的度(比如說(shuō)0.5級(jí))是不合理和不經(jīng)濟(jì)的。就流量?jī)x表本身而言,檢測(cè)元件(或傳感器)和轉(zhuǎn)換/顯示儀表之間只度亦應(yīng)適當(dāng)確定,如未經(jīng)實(shí)流標(biāo)定均速管、楔形管、彎管等差壓裝置誤差在1%-5%之間,選用高精度差壓計(jì)與之相配也就沒(méi)有意義了。
電磁流量計(jì)流量?jī)x表規(guī)范所定的度等級(jí)是在某一較寬流量范圍內(nèi)適用,如果使用條件在某一特定流量或很狹窄的流量范圍,例如用渦輪流量計(jì)計(jì)量油品桶裝分發(fā),只有在閥門(mén)全開(kāi)情況下啟用,流量基本恒定,或僅在很小范圍內(nèi)變化,此時(shí)使用的測(cè)量度可比規(guī)定值高。如能在此測(cè)量點(diǎn)專(zhuān)門(mén)標(biāo)定,可提高度,比如說(shuō)從0.5級(jí)提高到0.25級(jí)或更高。
用于商貿(mào)核算、儲(chǔ)運(yùn)和物料平衡要求較高度時(shí),還應(yīng)考慮度的持久性,是否易于重新校驗(yàn)等關(guān)鍵因素,以及是否有在線校驗(yàn)的可能性。
在比較各制造廠的儀表性能規(guī)范時(shí),要注意誤差的百分率是指引用誤差(測(cè)量上限或量程的百分率,常用%F.S表示),還是相對(duì)誤差(測(cè)量值的百分率,常用%R表示)。通常樣本或使用說(shuō)明書(shū)只示誤差%,而未注明%F.S或%R,往往是指%F.S,因?yàn)檫^(guò)去流量?jī)x表瞬時(shí)流量的誤差%F.S為多,這是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。如果能做到%R,為表示其性能*,必定注明。
還要注意制造廠產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)所定度是指基本誤差,在現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境、動(dòng)力、流體條件變化將產(chǎn)生附加誤差?,F(xiàn)場(chǎng)使用度應(yīng)為基本誤差與影響量產(chǎn)生的附加誤差所合成,如影響量大,附加誤差可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)基本誤差。
3、重復(fù)性
電磁流量計(jì)重復(fù)性在過(guò)程控制應(yīng)用中是重要的指標(biāo),由儀器本身原理與制造質(zhì)量所決定,而度除取決于重復(fù)性外,尚與量值標(biāo)定系統(tǒng)有關(guān)。嚴(yán)格地說(shuō)重復(fù)性是指環(huán)境條件、介質(zhì)參量等不變情況下,對(duì)某流量值段時(shí)間內(nèi)同方向進(jìn)行多次測(cè)量的一致性。然而實(shí)際應(yīng)用中,儀表優(yōu)良的重復(fù)性被許多因素包括流體粘度、密度等變化所干擾,然而這些變化因素還未到需要作專(zhuān)門(mén)檢測(cè)修正的地步,這些影響往往被誤認(rèn)為儀表重復(fù)性不好。例如浮子流量計(jì)受流體密度影響,小口徑儀表還受粘度影響;渦輪流量計(jì)用于高粘度范圍時(shí)的粘度影響;有些未作修正處理的超聲流量計(jì)流體溫度對(duì)聲速影響等。若儀表輸出特性是非線性的,則這種影響更為突出。
4、線性度
流量?jī)x表輸出主要有線性和平方根非線性?xún)煞N。大部分流量?jī)x表的非線性誤差不列出單獨(dú)指標(biāo),而包含在基本誤差內(nèi)。然而對(duì)于寬流量范圍脈沖輸出用作總量積算的儀表,線性度是一個(gè)重要指標(biāo),使有可能在流量范圍內(nèi)用同一個(gè)儀表常數(shù),線性度差就要降低儀表度。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展,采用信號(hào)適配技術(shù)修正儀表系統(tǒng)非線性,從而提高儀表度和擴(kuò)展流量范圍。
如需作管道流量配比、流量相加或熱量計(jì)要對(duì)溫度差和流量相乘時(shí),應(yīng)選擇線性輸出的儀表,可以簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。
5、上限流量和流量范圍
上限流量也稱(chēng)滿(mǎn)度流量。選擇流量?jī)x表的口徑應(yīng)按被測(cè)管道使用的流量范圍和被選儀表的上限流量和下限流量來(lái)選配,而不是簡(jiǎn)單地按管道通徑配用。雖然通常設(shè)計(jì)管道流體大流速是按經(jīng)濟(jì)流速來(lái)確定的。因?yàn)榱魉龠x擇過(guò)低,管徑粗投資大;過(guò)高則輸送功率大,增加運(yùn)行費(fèi)用。例如水等低粘度液體經(jīng)濟(jì)流速為1.5-3m/s,高粘度液體0.2-1m/s,大部分流量?jī)x表上限流量的流速接近或略高于管道經(jīng)濟(jì)流速,因此儀表選擇口徑與管徑相同的機(jī)會(huì)較多,安裝就比較方便。如不相同也不會(huì)相差太多。
電磁流量計(jì)然而同一口徑不同類(lèi)型的儀表上限流量(也可以說(shuō)上限流速)受各自工作原理和結(jié)構(gòu)的約束,差別很大。以液體為例,上限流量的流速以玻璃管浮子流量計(jì)低,在0.5-1.5m/s之間,容積式流量計(jì)在1.5-2.5m/s之間,渦街流量計(jì)較高在5.5-7m/s之間,電磁流量計(jì)則在1-7m/s(甚至0.5-10m/s)之間。
有些儀表流量上限值訂購(gòu)后就不能改變?nèi)缛莘e式儀表和浮子式儀表等,差壓式儀表孔板等設(shè)計(jì)確定后上下限流量不能改變,但可以調(diào)整差壓變送器量程(或換差壓變送器)以適應(yīng);有些儀表則不經(jīng)實(shí)流校驗(yàn)用戶(hù)可自行重新設(shè)定流量上限值,如某些型號(hào)的電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)。
6、范圍度
電磁流量計(jì)范圍度為上限流量和下限流量的比值,其值愈大流量范圍愈寬。線性?xún)x表有較大范圍度,一般為10:1;非線性?xún)x表則較小,通常僅3:1,能滿(mǎn)足一般過(guò)程控制用流量測(cè)量和商貿(mào)核算總量計(jì)量。但有些商貿(mào)核算用儀表要求較寬的范圍度,例如公用事業(yè)水量出荷計(jì)量的晝夜和冬夏季節(jié)差很大,就要求很寬的范圍度。若選用文丘利管差壓式儀表就顯得不能適應(yīng)。然而差壓式儀表范圍度拓寬近年有一些突破,主要在差壓變送器及微機(jī)技術(shù)應(yīng)用方面采取措施,亦可達(dá)10:1。某些型號(hào)的電磁流量計(jì)用戶(hù)可自行調(diào)整流量上限值,上限可調(diào)比(大上限值和小上限值之比)可達(dá)10:1,再乘上所設(shè)定上限值20:1的范圍度,一臺(tái)儀表擴(kuò)展意義的范圍度(即考慮上限可調(diào)比)可達(dá)(50-200):1,還有些型號(hào)儀表具有自動(dòng)切換上限流量值功能。
有些制造廠為表示其范圍度寬,把大上限流負(fù)的流速提得很高,液體7-10m/s,氣體50-75m/s,實(shí)際上這么高的流速一般是用不上的,關(guān)鍵是下限流速是否適應(yīng)測(cè)量要求。一般要求范圍度寬是使下限流速更低些才好。
7、壓力損失
除*流量傳感器(電磁式、超聲式等)外,大部分流量傳感器或要改變流動(dòng)方向,或在流通通道中設(shè)置靜止的或活動(dòng)的檢測(cè)元件,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)高達(dá)數(shù)十kPa。首先應(yīng)按管道系統(tǒng)泵送能力和儀表進(jìn)口壓力等條件,確定大流量時(shí)容許的壓力損失,據(jù)此選定儀表。因選擇不當(dāng)而產(chǎn)生過(guò)大的壓力損失往往影響流程效率。管徑大于500mm輸水用儀表,應(yīng)考慮壓損所造成能量損耗勿使過(guò)大而增加泵送費(fèi)用。
8、輸出信號(hào)特性
輸出信號(hào)往往左右儀表的選擇。流量?jī)x表的信號(hào)輸出和顯示歸納為:①流量(體積流量或質(zhì)量流量);②總量;②平均流速;④點(diǎn)流速。有些儀表輸出電流(或電壓)模擬量,另一些輸出脈沖量。模擬量輸出一般認(rèn)為適合于過(guò)程控制,易于和調(diào)節(jié)閥等控制回路單元接配;脈沖量輸出適用于總量和高精度測(cè)量流量。長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸脈沖量輸出比模擬量輸出有較高傳送準(zhǔn)確度。輸出信號(hào)的方式和幅值還應(yīng)有與其它設(shè)備相適應(yīng)的能力,如控制接口、數(shù)據(jù)記錄器、報(bào)警裝置、斷路保護(hù)回路和數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)等。
9、響應(yīng)時(shí)間
應(yīng)用于脈動(dòng)流動(dòng)場(chǎng)所應(yīng)注意儀表對(duì)流動(dòng)階躍變化的響應(yīng)。有些使用場(chǎng)所要求儀表輸出跟隨流動(dòng)變化,而另一些為獲得綜合平均只要求有較慢響應(yīng)的輸出。瞬態(tài)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)百赫茲以下,配用顯示儀表可能相當(dāng)大地延長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間。儀表的流量上升和下降動(dòng)態(tài)響應(yīng)不對(duì)稱(chēng)會(huì)急劇增加測(cè)量誤差。
10、可維護(hù)性
電磁流量計(jì)當(dāng)實(shí)際工況與設(shè)計(jì)選型差距巨大或儀表發(fā)生故障時(shí),有沒(méi)有手段就地維修和修正應(yīng)該得到重視,因?yàn)榱髁績(jī)x表一旦安裝再拆下維護(hù)會(huì)很麻煩而且需要時(shí)間。在這方面表現(xiàn)好的是差壓式測(cè)量方法,因?yàn)槠渑c流體接觸元件為免維護(hù)不動(dòng)件,測(cè)量用電氣元件為可拆可調(diào)的通用差壓變送器。所以差壓式測(cè)量方式的正常運(yùn)轉(zhuǎn)率高,據(jù)統(tǒng)計(jì)在差壓節(jié)流式測(cè)量方式占所有測(cè)量方式的45%以上。
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