管道測量介質的流體特征對熱水流量計的影響
點擊次數：2345 發布時間：2021-01-16 13:39:31
在選用熱水流量計進行測量時，我們除了要了解測量管道的口徑、材質，供電方式，輸出信號要求，安裝方式、精度要求等具體的參數外，更需要對于所測管道內的流體的類別，溫度、壓力、密度、粘度和潤滑性、腐蝕性和磨蝕性等等都要有掌握，有些特殊的場合甚至需要考慮到介質對于測量設備的衛生要求。某些測量方法還要考慮流體物性中特殊參量，例如采用熱水流量計要了解液體的電導率無紙記錄儀。因此，當要據流體類型確定初步的適用方案后，就需要向工藝流程部門取得詳細的關于流體特性的相關的參量和屬性。
比較常見流體，譬如水，各類油類，各類常見的化工原料，其介質的密度、粘度、蒸汽壓力和其他參量可以從手冊中查到評估在使用條件下流體各參量和所選定儀表技術規范的適應性。不過我們經常會遇到不十分清楚流體的確切成分、溫度和壓力變化、流動特性等，要用戶確定流體各物性的值是有困難的，此時應向制造廠咨詢，估計擬選定的熱水流量計可否使用。
各類流量儀表總會受到流體物性中某一種或幾種參量的影響，所以流體的物性很大程度上支配著待選儀表的型式。所選擇測量方法和儀表不僅要適應被測流體的性質，還要考慮在測量過程中流體物性某一參量變化的影響量。要做到精確穩定的測量，就要對于測量工況的情況了解得越詳細越好，本文就是針對于測量過程中對于介質的各類所需掌握的參數予以說明：
1、流體溫度和壓力
必須仔細地界定流體的工作壓力和溫度，特別在測量氣體時溫度壓力變化造成過大的密度變化可能耍改變所選擇的測量方法。如溫度或壓力變化造成較大流動特性變化而影響測量準確度等性能時，必要作溫度和（或）壓力修正。此外，流量儀表外殼的結構設計和選用材質也決定于流體的溫度和壓力，因此必須確切知道壓力和溫度的*大和*小值。壓力和溫度變動很大時，更應特別仔細選擇。
測量氣體流量時還要肯定某些儀表（如差壓式）流量上限位的溫度和壓力，是在工況狀態下還是在標準狀態下?
2、流體密度和比重
大部分液體應用場所，其密度和比重相對恒定，除非溫度變化很大而引起較大密度變化，有紙記錄儀一般不需作修正。
在氣體應用場所，有些儀表的范圍度和線性度，取決于氣體密度，通常要知道在標準狀態下和使用狀態下的值以便選擇。亦有將流動狀態的值轉換到某些公認的參比值，這種方法在石油氣儲運方面應用普遍。低密度氣體對某些測量方法特別是利用氣體動量推動檢測元件工作的儀表（例如渦輪流量計），呈現困難。
3、粘度和潤滑性
熱水流量計性能往往隨雷諾數而變，雷諾數與流體粘度有關。氣體和液體不同，其粘度并不會因溫度和壓力變化而有顯著的變化，其值一般較低，且各種氣體之間差別較小。因此確切的氣體粘度數據并不如液體那樣重要。
粘度對不同類型流量儀表范圍度的影響趨勢各異，對大部分容積式儀表粘度增加范圍度擴大，而渦輪式和渦街式儀表則相反，粘度增加范圍度縮小。
在評估儀表的適應性時，通常要掌握液體的溫度-粘度特性。
某些非牛頓流體（如鉆井泥漿、紙漿、巧克力、油漆）性質的液體，它們的流動狀態復雜，不易斷定其屬性，因此選擇儀表時要非常謹慎，必要時與制造廠磋商。
潤滑性是更不易評價的特性。通常認為高粘度液體也有好的潤滑性，但是有時候不定如此。潤滑性對有活動測量元件的儀表（例如容積式和渦輪式）非常重要，有些液體特別是溶劑潤滑性極差，會縮短儀表軸承壽命軸承工況又影響儀表運行性能和范圍度。
4、化學腐蝕和結垢
流體的化學性有時成為選擇測量方法和儀表的決定因素。某些流體會引起儀表接觸零件腐蝕，表面結垢或析出結晶體金屬表面產生電解化學作用。這些現象都將降低流量儀表性能和使用壽命，儀表制造廠為此采取措施提供若干變型產品或專用儀表，以相適應。例如選用針對某些流體抗腐蝕材料或結構上防腐蝕措施，如金屬浮子流量計內襯耐腐蝕工程塑料，孔板用陶瓷材料制造。但那些測量元件結構和形狀復雜的儀表（如容積式、渦輪式等）就不易處理使之用于腐蝕液體。
有些流量儀表從原理上就具有耐腐蝕性或易于作耐腐蝕措施。超聲換能器裝在管道外壁不與被測流體接觸的超聲流量計本質上就是防腐蝕的。熱水流量計只有一對形狀簡單的電極和測量管襯里與液體接觸，易作針對性選擇適用材料的防腐措施。 "
熱水流量計腔體和測量元件上結垢或析出結晶，將減少活動部件的間隙，降低敏感元件的靈敏度或測量性能。又如結垢在超聲式儀表應用上阻礙超聲波發射，在電磁式儀表應用上絕緣了電極的信號檢測表面使之無法工作。儀表制造廠往往采用流量傳感器外界加溫防止析出結晶或裝置除垢器等防范措施無紙記錄儀。
某鋅冶煉廠原用管道輸送廠區間冶鋅溶液，不僅各類型管道用流量儀表結垢嚴重影響工作、即使3-5個月清除一次管道結垢，其難度和工程雖都很大。后來將全廠管道改用明渠輸送，并用堰式儀表測量流量，才方便了除垢工作。
5、壓縮系統和其他參量
測量氣體需要知道壓縮系數值以求取工作狀態下流體密度。成分固定的流體通過壓力、溫度和壓縮系數計算密度；成分變動的流體和工作于接近（或在）超臨界區，應考慮在線測量密度。
某些流量測量方法要考慮特定的流體韌性，如熱式儀表要有能適應的熱傳導和熱容量，電磁式儀表依賴于液體的一定電導率才能工作。
與某些物質在一起會引起燃燒或急劇反應的流體，要對擬使用的儀表在設計上給予驗證。例如已經知道測量乙炔氣流量時，流量儀表內部若存在急劇的壓力和速度梯度會突然燃燒。
6、多相和多組份流
測量多相和多組份流動應十分謹慎對待。經驗表明用于多相或多組份流，測量性能會大幅度改變，且有些情況還是末知的。流量儀表一般都在單相流動狀態下評定其測量性能，現在還沒有以單相流標定的儀表來評定用于雙相時系統變化的標準。使用時盡可能把各相分離后分相測量以保證獲得*低測量不確定度，然而有些應用場所這種方法還不切實可行或不合乎要求。
單工質流體有時候也呈現雙相，常見的例于是濕蒸汽，水微粒隨著蒸汽流動，（濕蒸汽干度：濕蒸汽兩相流中氣相質量流量所占兩相質量流量的份額）。環境溫度和介質的溫度壓力變化干度可能偏離原定流動狀態，儀表就不能適應。這些應用場所儀表雖還可以應用，然而提出儀表規范時要比應用于單相時更要謹慎。
漿液可用熱水流量計，專門設計的質量式、超聲式或差壓式儀表也可以測量，能獲得流量與信號之間穩定關及但儀表的儀表系數或流出系數的確定卻不是都能解決的。多相流的復雜流動相間能量、動量和質量的相互作用極其復雜，只有個別情況才能獲得較滿意的結果，使用時要極慎重處理。要充分了解流動條件。即明確粒子大小、固相含量和固體性質。固體性質可能是有磨蝕性的、纖維狀的或是尺寸不一的顆粒。磨蝕性混合體產生穩定的磨損率，導致儀表誤差以一定的率穩定地增加，從而估計出儀表損壞的年限。
在流動中的液相和氣相混合體，各相特性及其可能產生相間轉換現象將影響流動特性。流動型態取決于液和氣的相對占有率和管道方向（水平或垂直）。不同流型需要各自適用和儀表，而確切的相間分布往往不清楚。甚難估計在這種情況下獲得的測量性能，但其測量誤差通常比單相流體測量時要多幾倍。
兩種或兩種以上液體匯流混合，并測量其混合液流量，如液體相互間溶合則不存在問題；但如不相溶合、往往存在流束（線）均勻性問題，流動或成為分層流或成為塊狀流，取決于相對含量和密度差。測量氣-液流的儀表可能處于大幅度變動著的流動特性，而流動特性則取決于安裝設計。
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各類流量儀表總會受到流體物性中某一種或幾種參量的影響，所以流體的物性很大程度上支配著待選儀表的型式。所選擇測量方法和儀表不僅要適應被測流體的性質，還要考慮在測量過程中流體物性某一參量變化的影響量。要做到精確穩定的測量，就要對于測量工況的情況了解得越詳細越好，本文就是針對于測量過程中對于介質的各類所需掌握的參數予以說明：
1、流體溫度和壓力
必須仔細地界定流體的工作壓力和溫度，特別在測量氣體時溫度壓力變化造成過大的密度變化可能耍改變所選擇的測量方法。如溫度或壓力變化造成較大流動特性變化而影響測量準確度等性能時，必要作溫度和（或）壓力修正。此外，流量儀表外殼的結構設計和選用材質也決定于流體的溫度和壓力，因此必須確切知道壓力和溫度的*大和*小值。壓力和溫度變動很大時，更應特別仔細選擇。
測量氣體流量時還要肯定某些儀表（如差壓式）流量上限位的溫度和壓力，是在工況狀態下還是在標準狀態下?
2、流體密度和比重
大部分液體應用場所，其密度和比重相對恒定，除非溫度變化很大而引起較大密度變化，有紙記錄儀一般不需作修正。
在氣體應用場所，有些儀表的范圍度和線性度，取決于氣體密度，通常要知道在標準狀態下和使用狀態下的值以便選擇。亦有將流動狀態的值轉換到某些公認的參比值，這種方法在石油氣儲運方面應用普遍。低密度氣體對某些測量方法特別是利用氣體動量推動檢測元件工作的儀表（例如渦輪流量計），呈現困難。
3、粘度和潤滑性
熱水流量計性能往往隨雷諾數而變，雷諾數與流體粘度有關。氣體和液體不同，其粘度并不會因溫度和壓力變化而有顯著的變化，其值一般較低，且各種氣體之間差別較小。因此確切的氣體粘度數據并不如液體那樣重要。
粘度對不同類型流量儀表范圍度的影響趨勢各異，對大部分容積式儀表粘度增加范圍度擴大，而渦輪式和渦街式儀表則相反，粘度增加范圍度縮小。
在評估儀表的適應性時，通常要掌握液體的溫度-粘度特性。
某些非牛頓流體（如鉆井泥漿、紙漿、巧克力、油漆）性質的液體，它們的流動狀態復雜，不易斷定其屬性，因此選擇儀表時要非常謹慎，必要時與制造廠磋商。
潤滑性是更不易評價的特性。通常認為高粘度液體也有好的潤滑性，但是有時候不定如此。潤滑性對有活動測量元件的儀表（例如容積式和渦輪式）非常重要，有些液體特別是溶劑潤滑性極差，會縮短儀表軸承壽命軸承工況又影響儀表運行性能和范圍度。
4、化學腐蝕和結垢
流體的化學性有時成為選擇測量方法和儀表的決定因素。某些流體會引起儀表接觸零件腐蝕，表面結垢或析出結晶體金屬表面產生電解化學作用。這些現象都將降低流量儀表性能和使用壽命，儀表制造廠為此采取措施提供若干變型產品或專用儀表，以相適應。例如選用針對某些流體抗腐蝕材料或結構上防腐蝕措施，如金屬浮子流量計內襯耐腐蝕工程塑料，孔板用陶瓷材料制造。但那些測量元件結構和形狀復雜的儀表（如容積式、渦輪式等）就不易處理使之用于腐蝕液體。
有些流量儀表從原理上就具有耐腐蝕性或易于作耐腐蝕措施。超聲換能器裝在管道外壁不與被測流體接觸的超聲流量計本質上就是防腐蝕的。熱水流量計只有一對形狀簡單的電極和測量管襯里與液體接觸，易作針對性選擇適用材料的防腐措施。 "
熱水流量計腔體和測量元件上結垢或析出結晶，將減少活動部件的間隙，降低敏感元件的靈敏度或測量性能。又如結垢在超聲式儀表應用上阻礙超聲波發射，在電磁式儀表應用上絕緣了電極的信號檢測表面使之無法工作。儀表制造廠往往采用流量傳感器外界加溫防止析出結晶或裝置除垢器等防范措施無紙記錄儀。
某鋅冶煉廠原用管道輸送廠區間冶鋅溶液，不僅各類型管道用流量儀表結垢嚴重影響工作、即使3-5個月清除一次管道結垢，其難度和工程雖都很大。后來將全廠管道改用明渠輸送，并用堰式儀表測量流量，才方便了除垢工作。
5、壓縮系統和其他參量
測量氣體需要知道壓縮系數值以求取工作狀態下流體密度。成分固定的流體通過壓力、溫度和壓縮系數計算密度；成分變動的流體和工作于接近（或在）超臨界區，應考慮在線測量密度。
某些流量測量方法要考慮特定的流體韌性，如熱式儀表要有能適應的熱傳導和熱容量，電磁式儀表依賴于液體的一定電導率才能工作。
與某些物質在一起會引起燃燒或急劇反應的流體，要對擬使用的儀表在設計上給予驗證。例如已經知道測量乙炔氣流量時，流量儀表內部若存在急劇的壓力和速度梯度會突然燃燒。
6、多相和多組份流
測量多相和多組份流動應十分謹慎對待。經驗表明用于多相或多組份流，測量性能會大幅度改變，且有些情況還是末知的。流量儀表一般都在單相流動狀態下評定其測量性能，現在還沒有以單相流標定的儀表來評定用于雙相時系統變化的標準。使用時盡可能把各相分離后分相測量以保證獲得*低測量不確定度，然而有些應用場所這種方法還不切實可行或不合乎要求。
單工質流體有時候也呈現雙相，常見的例于是濕蒸汽，水微粒隨著蒸汽流動，（濕蒸汽干度：濕蒸汽兩相流中氣相質量流量所占兩相質量流量的份額）。環境溫度和介質的溫度壓力變化干度可能偏離原定流動狀態，儀表就不能適應。這些應用場所儀表雖還可以應用，然而提出儀表規范時要比應用于單相時更要謹慎。
漿液可用熱水流量計，專門設計的質量式、超聲式或差壓式儀表也可以測量，能獲得流量與信號之間穩定關及但儀表的儀表系數或流出系數的確定卻不是都能解決的。多相流的復雜流動相間能量、動量和質量的相互作用極其復雜，只有個別情況才能獲得較滿意的結果，使用時要極慎重處理。要充分了解流動條件。即明確粒子大小、固相含量和固體性質。固體性質可能是有磨蝕性的、纖維狀的或是尺寸不一的顆粒。磨蝕性混合體產生穩定的磨損率，導致儀表誤差以一定的率穩定地增加，從而估計出儀表損壞的年限。
在流動中的液相和氣相混合體，各相特性及其可能產生相間轉換現象將影響流動特性。流動型態取決于液和氣的相對占有率和管道方向（水平或垂直）。不同流型需要各自適用和儀表，而確切的相間分布往往不清楚。甚難估計在這種情況下獲得的測量性能，但其測量誤差通常比單相流體測量時要多幾倍。
兩種或兩種以上液體匯流混合，并測量其混合液流量，如液體相互間溶合則不存在問題；但如不相溶合、往往存在流束（線）均勻性問題，流動或成為分層流或成為塊狀流，取決于相對含量和密度差。測量氣-液流的儀表可能處于大幅度變動著的流動特性，而流動特性則取決于安裝設計。