引言
　　流量儀表又稱為流量計(jì)，焦化裝置常用的流量儀表有孔板流量計(jì)、楔式流量計(jì)、錐形流量計(jì)、容積式流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等。它用于在不同的安裝條件和環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝管道內(nèi)不同流體的測量。
1流量儀表的分類及測量原理
1.1孔板流量計(jì)
　　孔板流量計(jì)的設(shè)計(jì)依據(jù)是伯努力方程。流體的機(jī)械能守恒即動(dòng)能+重力勢能+壓力勢能=常數(shù)。總的說來，差壓式流量計(jì)的工作原理基于如下事實(shí)：如果流體流經(jīng)一個(gè)收縮（節(jié)流）件時(shí)，流體將被加速。這種流體的加速將使它的動(dòng)能增加，而同時(shí)按照能量守恒定律，在流體被加速處它的靜壓力一定會(huì)降低一個(gè)相對(duì)應(yīng)的值。因此在孔板上、下游側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與流量值成平方關(guān)系的差壓，將此差壓從孔板兩側(cè)取壓口引出，送至差壓變送器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出，再經(jīng)專用智能流量計(jì)算儀運(yùn)算后，即可獲知流量值。
　　孔板流量計(jì)由于已標(biāo)準(zhǔn)化且結(jié)構(gòu)簡單、牢固；易于復(fù)制、通用性強(qiáng)、價(jià)格低而獲得相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，焦化裝置共有孔板流量計(jì)97臺(tái)。但孔板流量計(jì)易積污堵塞和易被磨損，壓損較大，現(xiàn)場安裝條件高，要求的直管段過長（上游10D下游5D），因此也有一定的局限性。
1.2楔式流量計(jì)
　　楔式流量計(jì)的檢測件是一個(gè)V字形楔塊（又稱楔形節(jié)流件），它的圓滑頂角朝下，這樣有利于含懸浮顆粒的液體或粘稠液體順利通過，不會(huì)在節(jié)流件上游側(cè)產(chǎn)生滯流。因此特別適合在石油、化工等行業(yè)中用于體積流量和質(zhì)量流量的測量。

　　其測量原理是流體通過楔形流量計(jì)時(shí)，由于楔塊的節(jié)流作用，在其上、下游側(cè)產(chǎn)生了一個(gè)與流量值成平方關(guān)系的差壓，將此差壓從楔塊兩側(cè)取壓口引出，送至差壓變送器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出，再經(jīng)專用智能流量計(jì)算儀運(yùn)算后，即可獲知流量值。
　　楔式流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是重復(fù)性好、精確度高，經(jīng)標(biāo)定的楔式流量計(jì)，精度達(dá)0.5級(jí)。具有自清潔能力，無滯流區(qū)。耐磨損、壽命長、可靠性高。永久壓損比孔板小。一體型結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場安裝無需安裝導(dǎo)壓管路，直接與管道進(jìn)行螺紋或法蘭連接。施工省時(shí)省力，維護(hù)方便。它可以滿足大多數(shù)流體的測量要求，特別適用于高粘度、低雷諾數(shù)流體以及高腐蝕、高磨損流體的流量測量，對(duì)于清潔液體、高粘度流體、蒸氣、料漿、腐蝕性流體、氣體等都能保持流量與差壓的平方根成正比關(guān)系。焦化裝置加熱爐四路進(jìn)料流量、輕蠟油和重蠟油出裝置流量的測量元件均使用楔式流量計(jì)。
1.3錐形流量計(jì)
　　錐形流量計(jì)是一種差壓式流量計(jì)，它以獨(dú)特的邊壁逐步收縮節(jié)流方式，一改傳統(tǒng)節(jié)流裝置的幾乎所有缺點(diǎn)。其原理與其它差壓式流量計(jì)一樣，是經(jīng)典的密閉管道中流量守恒原理和流動(dòng)連續(xù)性原理，并具有自整流、自清洗、自保護(hù)功能。其自清洗特性使流體沿錐體被加速，臟污雜質(zhì)無法存留錐體表面；液體中的氣體或氣體中的液體以及顆粒、纖維等，通過錐體與管道縫隙被掃向下游，不會(huì)有臟污、雜質(zhì)存留、堵塞而影響測量，可保證儀表長期穩(wěn)定工作。其自保護(hù)功能使流體在錐體表面形成附面層效應(yīng)，使錐體表明得到保護(hù)，錐體關(guān)鍵尺寸不致因磨損而改變，保證了測量精度的長期穩(wěn)定性。
　　錐形流量計(jì)的直管段要求極短，無積污、堵塞，可保持長期測量穩(wěn)定；其永久性壓損只有孔板的1/3；因此廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、供熱等領(lǐng)域，焦化裝置內(nèi)干氣、富氣、含硫污水等介質(zhì)的流量測量元件均為錐形流量計(jì)。

1.4容積式流量計(jì)
　　容積式流量計(jì)的原理是依靠入口壓力和出口壓力之間的壓差推動(dòng)轉(zhuǎn)子。流量計(jì)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子是帶齒的，并互相嚙合，交替的由一個(gè)帶動(dòng)另一個(gè)，橢圓齒輪既作測量用也作驅(qū)動(dòng)用。它由測量部分、密封聯(lián)軸器、調(diào)速器、顯示部分和發(fā)訊部分組成。焦化裝置冷減壓渣油進(jìn)裝置流量和循環(huán)油出裝置流量使用容積式流量計(jì)測量。
1.5渦街流量計(jì)
　　渦街漩渦流量計(jì)通常稱它為漩渦流量計(jì)，又稱卡門漩渦流量計(jì)，它是利用流體自然振蕩的原理制成的一種漩渦分離型流量計(jì)。當(dāng)流體以足夠大的流速流過垂直于流體流向的物體時(shí)，若該物體的幾何尺寸適當(dāng)，則在物體的后面，沿兩條平行直線上產(chǎn)生整齊排列、轉(zhuǎn)向相反的渦列。渦列的個(gè)數(shù)，即渦街頻率，和流體的流速成正比。因而通過測量漩渦頻率，就可以知道流體的流速，從而測出流體的流量。理論和實(shí)踐研究證明，漩渦分離頻率f與流體速度v成正比，與漩渦發(fā)生體迎流面寬度d成反比，即f=Sr×v/d，其中Sr為斯特勞哈爾系數(shù)。

　　渦街流量計(jì)適用于測量管道雷諾數(shù)范圍在2×104~7×106的流體。超過了這個(gè)范圍，斯特勞哈爾系數(shù)便不是常數(shù)，精度就要降低。流體的流速必須在規(guī)定范圍內(nèi)。被測介質(zhì)為氣體時(shí)，最大流速應(yīng)小于60m/s；為蒸汽時(shí)，應(yīng)小于70m/s；為液體時(shí)，應(yīng)小于7m/s。流體的壓力和溫度也要在規(guī)定范圍。焦化裝置共有9臺(tái)渦街流量計(jì)用于工藝管道內(nèi)凈化風(fēng)、蒸汽、除氧水、氮?dú)獾冉橘|(zhì)的流量測量。

1.6電磁流量計(jì)
　　電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計(jì)中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。電磁流量計(jì)主要由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成。
　　用電磁流量計(jì)測量流體流量時(shí)，介質(zhì)溫度不能太高，一般不超過120℃，壓力一般不超過1.6MPa，流速不得低于0.3m/s。被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電性液體，最低電導(dǎo)率>20uS/cm,被測介質(zhì)中不能含有較多的鐵磁性物質(zhì)及氣泡。不能用于測量氣體、蒸汽、石油制品等非導(dǎo)電性流體。焦化裝置循環(huán)水及新鮮水進(jìn)裝置、切焦水回流、切焦水泵入口流量均使用電磁流量計(jì)來測量。
1.7質(zhì)量流量計(jì)

　　有一直管，以角速度ω繞定軸O在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，管內(nèi)有一質(zhì)點(diǎn)m沿管以速度v向外移動(dòng)。由于質(zhì)點(diǎn)m處在既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又有直線運(yùn)動(dòng)的體系中，因此它將獲得兩個(gè)加速度分量：向心加速度ar,其值為rω2,方向指向軸O；切向加速度ac，其值為2ωv,方向與ar垂直，它來自旋轉(zhuǎn)管道，同時(shí)又對(duì)管道產(chǎn)生反作用力，這就是科里奧利力，其計(jì)算公式為Fc=2mωv。后來人們用管道振動(dòng)的方法來代替轉(zhuǎn)動(dòng)，從而制出了質(zhì)量流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)由傳感器、變送器、顯示器三部分組成。
　　傳感器：敏感元件是測量管。它通過激勵(lì)線圈使管子產(chǎn)生振動(dòng)，流動(dòng)的流體在振動(dòng)管內(nèi)產(chǎn)生科氏力，由于測量管進(jìn)出側(cè)所受的科氏力方向相反，所以管子會(huì)產(chǎn)生扭曲，再通過電磁檢測器或光電檢測器，將測量管的扭曲變成電信號(hào)，以進(jìn)入變送器作進(jìn)一步的處理。
　　變送器：把來自傳感器的低電平信號(hào)或二進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大，并輸出與流量和密度成正比例的4~20ma標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，或頻率/脈沖信號(hào)，或數(shù)字信號(hào)。
　　顯示器：接受變送器來的信號(hào)，通常以數(shù)字的形式顯示被測流體的瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、密度、溫度等信號(hào)。
焦化裝置熱減壓渣油、燃料氣進(jìn)裝置流量和柴油、混合蠟油、穩(wěn)定汽油、液化氣出裝置流量的測量及計(jì)量均通過質(zhì)量流量計(jì)實(shí)現(xiàn)。
2流量儀表的選型技巧
　　流量儀表選型可以從五個(gè)方面進(jìn)行考慮，這五個(gè)方面為流量計(jì)儀表性能方面、流體特性方面、安裝條件方面、環(huán)境條件方面和經(jīng)濟(jì)因素方面。五個(gè)方面的詳細(xì)因素如下：
1、儀表性能方面：精度、重復(fù)性、線性度、流量范圍、信號(hào)輸出特性、響應(yīng)時(shí)間、壓力損失等；
2、流體特性方面：溫度、壓力、密度、粘度、化學(xué)腐蝕、磨蝕性、結(jié)垢、混相、相變、電導(dǎo)率等；
3、安裝條件方面：管道布置方向、流動(dòng)方向、檢測件上下游側(cè)直管段長度、管道口徑、維修空間、電源、接地、安裝等；
4、環(huán)境條件方面：環(huán)境溫度、濕度、電磁干擾、安全性、防爆、管道振動(dòng)等；
5、經(jīng)濟(jì)因素方面：儀表購置費(fèi)、安裝費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)、維修費(fèi)、儀表使用壽命、備品備件等。
流量計(jì)儀表選型的步驟如下：
1、依據(jù)流體種類及五個(gè)方面考慮因素初選可用儀表類型（要有幾種類型以便進(jìn)行選擇）；
2、對(duì)初選類型進(jìn)行資料及價(jià)格信息的收集，為深入的分析比較準(zhǔn)備條件；
3、采用淘汰法逐步集中到1~2種類型，五個(gè)方面因素要反復(fù)比較分析最終確定預(yù)選目標(biāo)。
結(jié)束語
　　流量是工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的過程控制參數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型的流量儀表還在不斷涌現(xiàn)。流量計(jì)的選型應(yīng)當(dāng)首先了解流量儀表的性能特點(diǎn)，再結(jié)合所應(yīng)用場合的工況條件，選擇性能合適的產(chǎn)品。隨著生產(chǎn)工藝復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度的提高，會(huì)對(duì)流量測量及控制提出更新、更高和更多的要求，如5~7m特大口徑、特大流量測量；超微小流量測量；鋼水等高溫介質(zhì)的流量測量；液氮等超低溫介質(zhì)的流量測量，等等。近年來，核磁共振流量計(jì)、放射性同位素流量計(jì)等新型儀表已日臻完善，流量測量精度也在不斷提高。

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