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摘 要：針對(duì)化工企業(yè)流量?jī)x表選型困難的問(wèn)題，介紹了旋進(jìn)流量計(jì)與轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理，并將這兩種流量計(jì)進(jìn)行了特性對(duì)比，得出了在中小管徑中含顆粒物的化工介質(zhì)、密度發(fā)生變化的介質(zhì)工況下，旋進(jìn)流量計(jì)比轉(zhuǎn)子流量計(jì)更有優(yōu)勢(shì)的結(jié)論。
0 引言
　　在化工企業(yè)中，流量?jī)x表在生產(chǎn)過(guò)程控制、能源計(jì)量等活動(dòng)中是非常重要的測(cè)量設(shè)備，它的選型和配置是否合理將直接影響化工運(yùn)行效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，針對(duì)不同的測(cè)量目的、實(shí)際工況、介質(zhì)參數(shù)等，儀表的配置選型非常重要。
由于儀表種類繁多，儀表選型要依據(jù)測(cè)量介質(zhì)、儀表工作特性進(jìn)行綜合考慮，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)有效的解決方案。通常情況下，選用沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件的流量?jī)x表，這種儀表在現(xiàn)場(chǎng)使用中更穩(wěn)定、更可靠。結(jié)合筆者多年的現(xiàn)場(chǎng)使用情況得出以下結(jié)論：在中小管徑中，含顆粒物的化工介質(zhì)、密度發(fā)生變化的介質(zhì)在流量?jī)x表的使用效果上，旋進(jìn)流量計(jì)比轉(zhuǎn)子流量計(jì)更有優(yōu)勢(shì)。
1 測(cè)量原理
1.1 旋進(jìn)流量計(jì)（旋進(jìn)旋渦流量計(jì)）
　　旋進(jìn)流量計(jì)（圖1）原理上屬于流體振動(dòng)速度型流量計(jì)，它是在流量計(jì)內(nèi)部植入一個(gè)起旋器，當(dāng)流體通過(guò)起旋器后迫使流體沿軸旋轉(zhuǎn)并形成漩渦流，旋轉(zhuǎn)的中心形成渦核，渦核在回流作用下形成二次螺旋形旋轉(zhuǎn)。這種二次旋轉(zhuǎn)的頻率與流量呈正比，流量計(jì)形狀設(shè)計(jì)合理時(shí)，在很寬的流量范圍內(nèi)，頻率與流量呈線性關(guān)系，通過(guò)測(cè)量得到旋轉(zhuǎn)流體頻率就可以求得流體的體積流量。

Qv=K/ f
式中，Qv為體積流量（m3/ s）；f為旋渦頻率（Hz）；K為流量計(jì)儀表系數(shù)（脈沖數(shù)/ m3）。
　　旋轉(zhuǎn)頻率由信號(hào)檢測(cè)體（壓電）測(cè)得，通過(guò)信號(hào)處理器被轉(zhuǎn)換成4～20 m A的標(biāo)準(zhǔn)電流輸出信號(hào)，也可以不經(jīng)轉(zhuǎn)換直接輸出脈沖頻率信號(hào)。旋進(jìn)流量計(jì)原理如圖2所示。

1.2 轉(zhuǎn)子流量計(jì)
　　轉(zhuǎn)子流量計(jì)（圖3）的工作原理：通過(guò)改變流體的流通面積，保持轉(zhuǎn)子上下的差壓恒定，故又稱為變流通面積恒差壓流量計(jì)，也稱為浮子流量計(jì)。測(cè)量部分流向自下而上為倒錐管，浮子隨流量大小懸停在任何位置，浮力+差壓力=重力。流量增大時(shí)，浮子上移則流通面積增大，通過(guò)改變流通面積實(shí)現(xiàn)恒差壓。

2兩種流量計(jì)特性比對(duì)
　　旋進(jìn)流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特性對(duì)比如表1所示。

　　通過(guò)表1的對(duì)比分析，根據(jù)儀表優(yōu)缺點(diǎn)可知，在流量較小時(shí)，這兩種流量計(jì)從原理上說(shuō)都可以選擇，但在實(shí)際運(yùn)用中有差異。
轉(zhuǎn)子流量計(jì)的小流量測(cè)量必須選擇輕質(zhì)材料（塑料等）的浮子，而且浮子通過(guò)上下運(yùn)動(dòng)工作，會(huì)造成以下幾個(gè)主要缺陷：
（1）不能耐受介質(zhì)沖擊，如果流量波動(dòng)大（例如閥門(mén)快速開(kāi)啟），浮子太輕會(huì)被吹翻或卡在軌道上，造成損壞無(wú)法工作；
（2）帶有一些顆粒物（有一定黏性）的介質(zhì)，會(huì)附著在浮子上，造成計(jì)量誤差或無(wú)法工作，嚴(yán)重時(shí)浮子被卡住形成斷流，帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。
（3）轉(zhuǎn)子流量計(jì)的浮子是根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的密度設(shè)計(jì)，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)的密度與設(shè)計(jì)密度發(fā)生變化時(shí)，必須及時(shí)修正。如果測(cè)量介質(zhì)的密度發(fā)生了變化或者測(cè)量變組分的介質(zhì)，轉(zhuǎn)子流量計(jì)都不能準(zhǔn)確計(jì)量甚至得到的是無(wú)效的計(jì)量數(shù)值。
（4）通常情況下，轉(zhuǎn)子流量計(jì)必須垂直安裝，限制了現(xiàn)場(chǎng)管道的位置。
而旋進(jìn)流量計(jì)鑒于它的原理和特性，正好可以規(guī)避上述問(wèn)題，同時(shí)具有和轉(zhuǎn)子流量計(jì)相同的優(yōu)點(diǎn)，完全可以取代轉(zhuǎn)子流量計(jì)，且使用壽命更長(zhǎng)、計(jì)量精度更準(zhǔn)確。
3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例分析
3.1某廠紡絲裝置的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例
　　鑒于旋進(jìn)流量計(jì)在測(cè)量小流量方面的突出優(yōu)勢(shì)，某廠在2016年的老區(qū)紡絲車間試用了3臺(tái)旋進(jìn)流量計(jì)，具體情況如下：
之前用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量中和浴液（含H2SO4/Na2SO4），DN25口徑測(cè)量范圍為1～5m3/h，由于壓縮機(jī)工作時(shí)壓力不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)造成轉(zhuǎn)子流量計(jì)的浮子在沖壓下被打翻，造成卡殼，無(wú)法計(jì)量介質(zhì)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于該位置的流量很低，一般流量計(jì)的下限無(wú)法滿足測(cè)量需求，但是旋進(jìn)流量計(jì)的下限更低，DN20口徑的測(cè)量范圍為0.4～6m3/h，優(yōu)于轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測(cè)量范圍（2～16m3/h）。經(jīng)過(guò)多方商討，將轉(zhuǎn)子流量計(jì)改為旋進(jìn)流量計(jì)。經(jīng)過(guò)一年的使用觀察，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用效果良好，解決了一個(gè)工藝難題。
　　隨后，該廠陸續(xù)在新區(qū)甲醇、醋酸乙烯裝置、紡絲、PVA等車間裝置進(jìn)行了旋進(jìn)流量計(jì)替換轉(zhuǎn)子流量計(jì)的改造工作，總數(shù)超過(guò)40套，且運(yùn)行效果明顯。
3.2蒸汽管線分支，小管徑、低流速的測(cè)量應(yīng)用
　　該流量計(jì)應(yīng)用位置處于蒸汽管線分支，DN20管徑，蒸汽溫度180℃，常用流量25kg/h，原先工廠選用的是金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在垂直管道上安裝，由于管線較長(zhǎng)、保溫層老化等原因，管道中存在少量凝結(jié)水，隨著蒸汽高速流動(dòng)，對(duì)轉(zhuǎn)子造成沖擊進(jìn)而損壞儀表。選用其他流量計(jì)又無(wú)法解決小流量準(zhǔn)確測(cè)量問(wèn)題，最終選用安裝了旋進(jìn)流量計(jì)解決了該問(wèn)題。
某石化裝置選用旋進(jìn)流量計(jì)解決了直管段不足等流場(chǎng)問(wèn)題，如圖4所示。

4結(jié)語(yǔ)
　　綜上所述，在中小管徑中含顆粒物的化工介質(zhì)及密度發(fā)生變化的介質(zhì)，在流量?jī)x表的使用效果上，旋進(jìn)流量計(jì)比轉(zhuǎn)子流量計(jì)更有優(yōu)勢(shì)。應(yīng)注意在流量?jī)x表的實(shí)際選型工作中，要了解儀表的原理和特性，關(guān)注測(cè)量介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，并積極和有經(jīng)驗(yàn)的儀表制造廠商進(jìn)行技術(shù)聯(lián)絡(luò)，以便做出好的儀表選擇。

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