气体流量计选型

摘要：对于传统的差压式流量计，特别是以孔板为代表的节流式的差压流量计，对其前后的直管段都有严格的要求，这是因为流体在管道中输送时，往往要流经各种阀门，弯头、三通等阻流件，流体通过这些阻流件时，会产生各种扰动，对流量计的精度，甚至正常使用都带来影响。为满足工业生产中对气体的流量准确测量的需要，并可以有效控制气体流速，需要设计气体流量检测系统，这是确保生产安全高效运行的前提条件，同时也是确保企业效益，实现管理科学性保障的基础。流量测量是气体贸易测算中不可缺少的必要环节，必须通过双方认可的检测精度，才能保证交易的公平合理。

 

流量参数是工艺过程控制中一个十分重要的控制变量，特别是在化工等物料反应性工艺系统中，流量参数的控制特别是某些精确流量控制对整个工艺系统的正常运转和资源的高效利用都有着极其重要的意义。这其中对气体流量的测量一直是一个难题，由于气体介质的可压缩性，一定体积下气体的密度受温度和压力的影响比较大，这些都决定了他的流量测量要比液体介质更加复杂。

 

1、常用气体流量计选型

1．1 标准节流差压式流量计

基于流体连续性原理和流体力学能量守衡原理，遵从伯努利定律进行流体体积流量测量。对于传统的差压式流量计，特别是以孔板为代表的节流式的差压流量计，对其前后的直管段都有严格的要求，这是因为流体在管道中输送时，往往要流经各种阀门，弯头、三通等阻流件，流体通过这些阻流件时，会产生各种扰动，对流量计的精度，甚至正常使用都带来影响。对其本身而言，节流前后存在较大的压力损失，造成一定量能源浪费。

平衡式流量计属于第三代的节流装置式流量计，其测量原理与孔板等传统差压流量计一样，其与孔板流量计相比只是从单孔变为了多孔，多孔的结构构造使得其不仅能够起到原有节流作用而产生差压的功能，更重要的是起到了很好的整流流体的作用，其所产生的差压更加的稳定，流体恢复性极强，可极大地提高测量精度。如下图。

平衡流量计测量精度高，相比孔板流量计使精确度比传统节流装置提升了 5 到 10 倍，非常高可达±0．3%。由于其多孔的结构，对流体起到整流作用，大大降低了对节流前后直管段的要求。多孔对称的平衡式设计，多个流通孔分散受力，孔上无锐角磨损，减少了紊流剪切力和涡流的形成，降低了动能的损失。

 

1．2 涡街流量计

旋涡分离的频率 f 与阻挡物侧面的流速 V 成正比，与阻挡物的迎流面宽度 d 成反比，遵从下列公式: f = St V/d 其中 St为 Strouhal 斯特劳哈尔数，雷诺数在一定区段范围内 St 是常数。由压电元件测得频率 f，便可测得工况流速 V，管道有效截面积 A 已知，进而可获得流体流量。一般情况下，测量液体是下线流苏为 0．3～ 0．5m/s 非常大流速应不大于 7m/s; 测量气体时下限流速为 3m/s～ 5m/s，非常大流速应不大于 60m/s。涡街流量计是对流畅畸变、旋转流等较敏感的流量计，它不适用于低雷诺数测量，一定情况下，采用双发生体的涡街流量计可以测量雷诺数较低的流体。

 

1．3 均速管流量计

流量参数是工艺过程控制中一个十分重要的控制变量，特别是在化工等物料反应性工艺系统中，流量参数的控制特别是某些精确流量控制对整个工艺系统的正常运转和资源的高效利用都有着极其重要的意义。这其中对气体流量的测量一直是一个难题，由于气体介质的可压缩性，一定体积下气体的密度受温度和压力的影响比较大，这些都决定了他的流量测量要比液体介质更加复杂。均速管流量计测量元件通常是一根棒材，内有两条好立的孔道，垂直插入管道，在正对于管道中心轴线前后各开有好立的取压孔。当流体流过时就会在探头前面产生一个高压区，而在后面产生一个低压区，压力通过取压孔进入变送器，通过传感器在流体中所产生的差压进行流量计算。均速管流量计外形决定其流体压力损失很小，永久压力损失仅是标准孔板的 5%以下，均速管结构简单，安装维护比较方便。均速管可以反映流体实时真实的流速。

 

2 结语

综上所述，气体流量计选型是一个极其复杂的问题，几种常用流量计对比可知，针对气体介质多变的物理特性，气体流量计的选型需要综合考虑工艺工况条件、控制精度要求和实际运行环境等，选择测量技术非常适宜、运行非常可靠同时经济性又非常高的流量计。实际应用中应优先以传统性流量计为先，如多孔孔板，匀速管等，辅以配置能保证或进一步提高测量精度的措施。