地表水流（liú）量計在大口徑管道測量中的（de）特點及工程設計說明

點擊次數：2208 發布時間（jiān）：2021-01-16 17:35:31

地表水流量計在各類導電介質的（de）管道測量（liàng）中市場占有率逐年（nián）上升，目前已經是流量計裝機數（shù）量*多，應用*為廣泛（fàn）的流（liú）量（liàng）計品類（lèi）之（zhī）一，在許多行業（yè）的各類測量現場發揮了重要的（de）作用。地表（biǎo）水流量計我們*常見的結構形式就是管道（dào）一（yī）體式，管道分體式。由於現（xiàn）場測量條件的特殊性各不相同，大（dà）口徑的管道測量，如果采用管道式測量，尤其是直徑超過（guò）1米的大型管（guǎn）道，其在儀表（biǎo）購買與安裝上的費用將是很大的一筆開支，針對（duì）於這種情況，也得益於控製（zhì）測量精度的數字技（jì）術的提高，目前在地表水（shuǐ）流（liú）量計家族一種插入式安裝的地表水流量計嶄露頭角（jiǎo），這種插入式地表水流量計的特點表現在（zài）：結構簡單、重量輕巧（qiǎo）、安裝（zhuāng）方便、維護簡易、價格相對於（yú）管道式產品便宜很多，因此很家工程設計者和用戶的歡迎。
*近幾年來，隨著石（shí）化總廠對裝置及公用工程計量要求（qiú）的提高，在對現（xiàn）有裝置的技術改造、新裝置（zhì）和基建項目的設計中（zhōng），特別是（shì）大型輸送（sòng）管道環節，對於裝置內外的新鮮水、循環水、汙水等采用了一批插入式地表水流量計，使用效果很好（hǎo），解決了這些介質在裝置內和公用係統中的流量檢測和計量問（wèn）題（tí），同時也（yě）在（zài）成（chéng）本這塊為單位節約了大（dà）量的資金。
1、大管道導電液體（tǐ）的流量測量方法
從當前（qián）的技術講（jiǎng）,測（cè）量大管道導電液體流量的檢測方法較多,現將（jiāng）常用的幾種方法說（shuō）明如下（xià）。
1.1　封閉管道(滿管)流量測（cè）量
1)地表水流量計,本文有詳述。
2)孔板流量（liàng）計(包括同（tóng）心銳孔板、1/4圓（yuán）孔板等),為標準的流量（liàng）測量元件,結構簡單、精度高、重複性好、無需現場標定、使用壽命長,但要求直管段長、有壓損、流速要求（qiú）高,不適合（hé）在大口徑管道中使用。
3)文丘裏管、皮托管或阿牛巴等,可以在大管道測量中使用,但由（yóu）於（yú）被測介質流速低,故測量（liàng）精度（dù）較低。
4)超聲波流量計是一種新型的非接觸式（shì）流量測量儀表,現（xiàn）正在逐步推廣使用（yòng）,但不適合於在埋地管道中（zhōng）安裝。
5)渦（wō）街（jiē）流量計（jì）也是（shì）一種可選的流量測量儀表,從國內使用來看,使用效果差異（yì）較大,且要求有嚴格的直管段（duàn）及一（yī）定的*低流速,一般在埋地的大管道安（ān）裝（zhuāng）也不（bú）合適。
6)渦輪流量計,國內很少采用（yòng）,也受流速限製。1.2　明渠或封閉(不滿管)流量（liàng）測（cè）量
1)明渠式:測量明渠（qú）液位(用靜壓式、超聲波式、浮（fú）標式（shì）、反吹式等（děng）),在（zài）明渠截麵積已知的（de）情況下,可計算出流量。
2)超聲波式:測量明渠或不滿管中的流體液麵及流速,根據液體流過的截麵積計算其流（liú）量。
2、石化企業中大口徑導電液體流量測量中的問題
2.1　在石油化工廠中,裝置及公用工程中的大口徑（jìng）流（liú）體基本上是新鮮水、除鹽（yán）水、循環水、汙水及海水等導電液體,它們自身及管道安裝的（de）特點是:
1)管徑大,有些工廠的循環水管道管徑可大到1.8～ 2.0m,為了減少占地麵積及（jí）減輕管橋荷重及防凍（dòng）等原因（yīn）,一般均采用埋地敷（fū）設。
2)由於輸送流量大,為了減少長期（qī）操作費用,一般設計流速偏（piān）低,且流量及流速時常有變化。
3)循環水及汙水有不（bú）同程度的懸浮物或沉淤物、水質條件差。
4)現場儀表安裝在裝置邊界以外,儀表配（pèi）管及信號線敷設比較（jiào）困難。
5)計量精度滿足企業內部做物料平衡及經濟核算（suàn）即可。
2.2　洛陽石化總廠在上述場所使用的流量計多為管裝（zhuāng）法蘭式（shì）地（dì）表水流（liú）量計和法蘭取壓同心圓銳孔板,銳孔板（bǎn）測量中主要存在（zài）以下問題。
1)由於管道為地下敷設,儀表安裝處設一地下井,待儀表安裝時因地（dì）下井（jǐng）漏水,將管線全部浸沒,井內存許多雜物,使儀（yí）表安裝（zhuāng）無法（fǎ）進（jìn）行;安裝後儀表長期（qī）浸沒在水中也無法檢修。
2)考慮到冬天防凍,安裝變送器的儀表箱及測量引線要求進行保溫伴熱,由於這些儀表基本都在裝置或（huò）工廠的邊界線上,距離伴熱蒸汽(或熱水)及回水點很遠,故使伴熱造成很大困難。
3)用水量（liàng）隨工藝裝置操作條件而常有變化,其流量和流速變化較大,有時在很低流速下工作,其測量精度不高（gāo）,測量誤差較（jiào）大。
從原理、結構及安裝上,渦街（jiē）流量計是（shì）一種較好的測量（liàng）方法,但在循（xún）環水、汙水大管（guǎn）道測量中也（yě）存在一（yī）些問題:
1)渦街流量計的測量精度與流速關係較大(即流體應在一定的雷諾數之上),不適（shì）於這種大管道、流速低的流體測量;
2)不（bú）宜安裝在被水浸沒的場所;
3)沉積物及懸浮物在渦街傳感器中沉積時對測量精（jīng）度有影響;
4)使用壽命（mìng）較短。
3、地表水流量計的特點
1)測量不（bú）受流（liú）體密度、溫度、壓力、粘度和導電率變化的影響,且與流速分布無關;
2)測量管截麵積沒有收（shōu）縮,無阻擋流（liú）動部件、無壓力損失;
3)適用於漿狀（zhuàng）、汙泥（ní）及帶固體的液體;
4)精度較高,± 0.5%;
5)可輸出與（yǔ）流速成正（zhèng）比（bǐ）例的線性模擬信號或（huò）
脈衝（chōng）信號（hào）,測量範圍寬、線性好、零點穩定;
6)適用管徑範圍（wéi）寬(16～ 3000mm)、要求（qiú）較（jiào）少的直管段;
7)電*和襯裏可采用不同材質製造,耐（nài）腐蝕、抗磨（mó）損、可在（zài）高溫和水下安裝;
8)應用（yòng）限製:測量液（yè）體必須有*小導電率(1μ S/cm隨供貨商而定（dìng）);測量流體有（yǒu）沉積物時,會使（shǐ）測量精度降（jiàng）低;對溫度和壓力有一定限製。
4、插入式地表水流量（liàng）計的特點及（jí）應用
4.1　插入式地表水流量計（jì）的特點
1)傳感器(探頭)直接插入被（bèi）測管（guǎn）道,與一般管裝法蘭式地表水流量計相比,具有體積小、安裝方（fāng）便、投（tóu）資少等優點;
2)傳感器插入深（shēn）度僅為管（guǎn）道直徑的10%～
12.5%,無壓損,特別適用於大口徑管道中的流量測量（liàng）,有優越的（de）性（xìng）能（néng）價格比;
3)無淤（yū）塞、無磨損件、免維（wéi）護;
4)傳感器（qì）可以做成潛水浸沒（méi）型(IP68),很適（shì）於在工廠中埋地管道上安（ān）裝;
5)可以提（tí）供防爆結構產品;
6)采用電流、脈（mò）衝信號輸出,絕（jué）對（duì）零點穩定
7)測量（liàng）*低流速可至0.1m/s(甚至更低),*小導電率≥ 20μS/cm;
8)傳感器可帶安裝附件,現場安裝（zhuāng）容易;
9)精度較低,一（yī）般為± 1%。
4.2　測量原理（lǐ）
安裝在傳感器中（zhōng）的通（tōng）電線圈在管道中產生穩定的磁場,導電液體流過時,切割（gē）磁力線,產生與流速成正比的電壓信號,該信號被傳感器兩電（diàn）*檢出,並轉換成4～ 20mA模擬信（xìn）號或（huò）脈衝信號,從而實現對流體的測量(見圖1)。

4.3　適用範圍
與一般地表水流（liú）量計的測量範圍相（xiàng）同。
5、插入式地表水流量計的結構特點及儀（yí）表選型
5.1　結構特點
插入式（shì）地表水流量計主要由（yóu）兩（liǎng）部分組成———傳感器和變送（sòng）器。
1)按其（qí）組合方式（shì）可分為:
一體式(傳感器和變送器（qì）一體安裝,見（jiàn）圖2);

分離式(傳感（gǎn）器和變送器分離安（ān）裝,見圖3)。

2)按（àn）防爆形式分為:普通型和隔爆型。
3)按變送器信號類型分為:
模擬變（biàn）送器和微處理變送器。
按傳感（gǎn）器使用場合分為:
一（yī）般型（xíng）(溫度- 20～ 120　壓力1.6MPa);
耐高溫（wēn）型(溫度180　壓力4.0MPa);
此外,傳感器還可（kě）製成在線可拆卸型。
5.2　儀表選型
針對插入（rù）式地表水流量計的特點,工程設計中儀表選型要點是:
1)提供被測（cè）液體的性質(主要（yào）是電導（dǎo）率)、流體測量範圍、被測（cè）介質溫度、壓力、工藝管道內徑等;
2)根據安裝位置確定選普通型一體式或分離式;隔爆型一體式或分離式;
3)根據介質腐蝕程度,確定傳感器的（de）材質;計（jì）算插入式地表水流量計可測量的*低流速(流速偏低影響測量精度),以確定是否應縮小工藝（yì）管徑(提高流體流速（sù）);
4)按工藝管道內徑確定（dìng）插入式地表水流量計的（de）插入深度及所帶安裝附件。
6、插入式地表水流量計的安裝
如前所述,插入式地表水流量計安裝十分簡單,選型時隻要成套訂購法蘭短管,按傳感（gǎn）器安裝尺寸在工藝管道上開（kāi）口,並按工藝管（guǎn）道尺寸將法蘭短管（guǎn）加工成能符合傳感器安裝要求的尺寸後（hòu）,將其焊接（jiē）在工藝（yì）管道上即可,詳見安（ān）裝示意（yì）圖4,5)。

7、插入（rù）式地表水流量計在洛陽石化總（zǒng）廠的應用（yòng）情況
我廠（chǎng）原設計處理能力（lì）很大,自1984年開工（gōng）以來多次變更原油處理（lǐ）能力,致使公用工程中的水(新鮮水、循環水（shuǐ）、汙水等)流量變化很大,且（qiě）這些（xiē）管道大（dà）多都埋在（zài）地下,過去設置在水井中的儀表由（yóu）於水井漏水長期浸泡,大（dà）多數儀表都無法使用。近幾年來,我們在（zài）改建或新建裝置和係統工程中（zhōng）陸續使用一批插入式地表水流（liú）量計,其使用效（xiào）果良好,基本（běn）滿足廠裏對這些介質的測量和計量問題。
在目前新建的化纖工程中（zhōng）,根據廠裏的使用經驗（yàn）,與承擔工程設計的設計單位商定,又采用一批插入式地表水流量計,用（yòng）於新鮮水、循環水及汙水的測量。
8、插入式地表水（shuǐ）流（liú）量計使用中存在的問題
1)插入式地表水流量計其測量*低流速一般可小至0.1m/s。但實際選用時仍應對其所測得的（de）*低流速進行核算,以確保被測流量有一較好的測量精度。
2)流量計前直管段應≥ 5D;流量計後直管段應≥ 3D(D為管道公稱直徑)。
3)管路有沉澱物析出時（shí）,如汙泥與淤泥,此（cǐ）時流體應有較高的測量流速,防止汙物的沉積,特別是在（zài）那些沉積（jī）物會產（chǎn）生使傳（chuán）感器絕緣的場合,更應注意,必要時（shí）應選擇可更換電*的傳感器(可在線拆裝)。
4)對於流量變化範圍大、流體速（sù）度長（zhǎng）期（qī）低於流量計要求（qiú）的*低流速的場合,應考慮縮小工藝管道（dào）或采（cǎi）用兩台一大一小並聯安裝的流量計。
5)插入式地表水流量計（jì）與普通（tōng）地表水流量計一樣（yàng）宜在垂直的工藝管道上安（ān）裝（zhuāng）,這樣可防止懸浮的固體沉落在電*上,同（tóng）時（shí）使流體中的油（yóu）分上升到電*的測量範圍之（zhī）外,如果流量計在（zài）水平工藝管道上安裝,則應使傳（chuán）感器的電*處於水平軸線上,避免電*由於（yú）空氣泡產生的幹（gàn）擾,導致測量誤差。
6)當工藝（yì）管道中不能完全充滿（mǎn）流體,可采用一“V”型彎管結構（gòu）(見圖6),這特別適用於汙水測量中含固（gù）體較多且流體不滿管的場合。