容积式流量计选用考虑要点
时间：2010-11-15 阅读：1705
一、应用概况
PDF由于具有的计量特性，在石油、化工、涂料、医药、食品以及能源等工业部门计量昂贵介质的总量或流量。在这些流程工业中进药液注入、抽出或混合配比控制，化学液中触媒、硬化剂、聚合防止剂等添加剂的定量注入，向食品流体和化妆品添加香料，涂装线涂料的定量供给等。
PDFzui大用途是石油制品等的储运交接和分发等计量，这些应用领域可作为财务核算的依据或作为纳税和买卖双方执行合同的法定计量。
具有高精度、长期性能保持性和良好重复性的高品质PDF，在比较法流量标准装置中用作标准流量计（又称校准用流量计，reference flowmeter或master flowmeter）作流量量值传递。
PDF相对庞大笨重，尤其是大流量、大口径仪表，逐渐被涡轮式、电磁式、涡街式和科里奥利质量式替代一部分。然而其优良的重复性和精度长期保持性等性能优势，仍能保持着许多应用领域，在可预见的未来不会全被其它仪表所替代。PDF在国外还广泛应用于液化石油气，在我国则尚处于起动初始阶段。
二、选用考虑因素
根据PDF的特点，应着重考虑以下因素。
1）使用目的是流程控制／工程管理还是储运交接／财贸核算？
2）操作是连续测量还是间歇测量？使用的zui高流量、常用流量、zui小流量各位多少？
3）zui高、常用、zui小工作温度和压力，允许的压损各位多少？
4）被测介质的种类和特点，包括粘度、腐蚀性、夹带物的量和粒度尺寸。
5）对流量计进行校准方法，离线校准还是现场校准？
6）管线泵送种类，能力，有无脉动？
7）安装场所可用空间情况。
三、流量范围、范围度、度、重复性
各制造厂通常按被测介质种类（主要区别是粘度）、使用特点（连续使用或间歇使用）及测量精度规定流量范围。为了保持仪表良好的性能和较长的使用寿命，连续使用时的zui大流量建议选在仪表zui高（上限）流量的80％为宜。若制造厂未按介质类别和使用特点明确规定适宜的流量范围，则可参照下述原则选定：以用于中等粘度、有润滑性油品的仪表上限流量为100％，用于无润滑性低粘度液体（如汽油、液化石油气）时上限流量降为70％-80％，用于100℃左右水时则为40％-60％，高粘度液体为75％-85％；间歇使用时的zui大流量可为上限流量的100％；连续使用时的zui大流量、中等粘度液体为上限流量的80％，低粘度液体为50％-60％，高粘度液体亦为50％～60％。
大部分结构型号的液体仪表基本误差为±0.5％R;较高精度仪表的基本误差为±（0.1~0.2）%R,椭圆齿轮式等，个别制造厂声称可达到±0.05％R（如Dresser Wayne公司的刮板式）；较低精度仪表的基本误差为±（1～1.5）％R（如弹性刮板式）。气体仪表的精度略低些，大部分结构型号为±（1～1.5）％R（如腰轮式、CVM式），较高者为±0.5％R（如转同式），较低者为±（2～2.5）％R。重复性误差一般为基本误差的1／5～1／2。
在全部流量仪表中PDF是精度zui高的一类。制造厂所列规范书中的是在实验室参比条件下校验所得的基本误差。实际使用现场条件往往偏离参比条件，必然带来附加误差。实际误差应是基本误差和附加误差的合成。在选型及使用中要针对现场可能出现的问题采取措施，以保持良好的测量精度。
流量范围度在（5：1）～（100：1）之间，大部分（10：1）～（20：1）。同一台仪表额定较高精度等级时所得范围度较低，欲得较大范围度则要降低精度等级，例如各类转子式液体仪表范围度为5：1时，基本误差为±0.2％R;范围度为10：1时，则降为±0.5％R。
四、压力损失
PDF要靠流体能量推动测量元件，因此带来相当高的压力损失。PDF的压力损失要比同样口径和流量的涡轮式或其它又阻碍流量计大。液体用仪表在zui大流量时粘度为1～5mPa.s,液体的压力损失在20～100kPa之间；低气压用仪表，腰轮式为200～500Pa，膜式为130～400Pa。
要正确选择仪表勿使其达到不能接受的压力损失，尤其在测量高蒸气压的液体，过度的压降会导致气蚀。若气蚀持续存在会损坏元件，某些允许短时超流到测量上限120％的仪表更应注意这一问题。
五、流体腐蚀性
流体腐蚀性是确定仪表材质的主要因素。对于各种石油制品，采用铸钢铸铁制造；对于腐蚀性轻微的化学液体以及冷温水，用铜合金制造；对于纯水、高温水、原油、沥青、高温液体、化学液体、食品或食品原料，用不锈钢制造。PDF的耐蚀性不是强项。食品和生物制药业由于卫生要求，流量计需经常清洗消毒灭菌，与流体接触的零件必须用不锈钢及其它符合卫生要求的材料制成，结构上要易于拆卸，无潴液部位等。椭圆齿轮式、旋转活塞式流量计等在我国已有食品产品投放市场。
六、液体粘度对仪表性能影响
各种气体的粘度相接近，变化不大，对仪表性能可以说没有影响；若液体粘度相差较多，则对仪表性能带来一定影响。有些PDF为适应粘度高达500mPa.s的液体，生产具有较大间隙等设计措施的品种，PDF在流量仪表中具有交多应用于高粘度液体的经验。PDF虽然受一些液体粘度影响，但与差压式、浮子式、涡轮式等流量计相比，影响量要小得多。粘度对PDF性能有三个方面影响，即测量误差、压力损失和流量范围。
（1）测量误差影响
PDF有一个与许多其它流量计流量受粘度增加而测量误差增加的不同特性，因粘度增加间隙泄漏量减少而改善性能。
（2）压力损失影响
若液体粘度增加，PDF的压力损失随着增加。压力损失Δp与流量q之间的关系式可用Δp＝kqn表示（其中k为系数，n为指数）。粘度在0.005Pa.s（＝5mPa.s）以下时n=2；在0.5Pa.s（＝500mPa.s）以上n=1；在二者之间n=1.9～1.1。
活动测量元件用于高粘度液体时负荷增加，压力损失增加。高粘度仪表通常采用增加间隙的办法，有增加到0.5mm者。椭圆齿轮流量计为减少液体在齿隙间挤压负荷，还在齿轮上开若干沟槽卸荷（≥150mPa.s时），大于500mPa.s时，则采用欠齿的椭圆齿轮。
（3）流量范围影响压力损失因粘度增加而增加，对于使用压力损失有限制的场所，则必须降低流量上限值，即缩小流量范围。流量下限随着粘度增加而下降，是扩大了流量范围；作为一个粗略估计，粘度增加10倍，流量下限值降到原值的1／10～1／3。
七、压力与温度
有仪表均规定了工作温度范围和zui大工作压力。zui大工作压力是指常温和冲击压力下承受的压力。当用于较高温度时必须降低zui大工作压力等级，有些产品使用说明书对此未作说明。急剧关闭或急剧开启阀门会产生水锤效应等冲压力，冲击压力可能超过工作压力，冲击压力还有可能引起许家读数，必要时装缓冲罐减少这类缺陷影响。
温度影响仪表受压强度外，还因仪表测量元件受热膨胀改变测量室和间隙尺寸，影响测量精度，间隙减小甚至使运动件卡住。因此用于较高温度时要预留特殊尺寸间隙来补偿，特别是不同材料组合使用时更要注意热胀系数的差异。温度变化还会改变液体粘度而引起流量示值变化。温度引起的测量元件尺寸变动改变测量室腔体积，例如椭圆齿轮流量计计量室和齿轮均为铸铁时，测量值变化+0.33%10℃；计量室为铸铁，齿轮为铸铝时则为+0.14%10℃。亦有采用自动温度补偿把计量室体积变化修正到一个认定的标准温度（如20℃），例如用一个输出传动比可作调整的装置来修正。
高温流体进入冷的流量计，在未达到热平衡前就启动，可能因间隙大而增加测量误差；温度超过规定值则运动测量元件可能被卡住。因此使用前要有适合的预热时间，并观察是否能正常运转。
八、压缩性
通常液体的压缩性可勿略不计，然而在高精度测量油品时则不应忽视。API标准1101所列油品压缩系数在（5～20）×10-4/Mpa之间，例如重油压力从0.5Mpa升高到6Mpa时体积压缩0.45%。液化石油气的压缩性更大。
气体有很大的压缩性，在低压下其体积缩小与压力增高成比率关系，大部分PDF应用于低压状态，可直接换算，但在高压条件下体积缩小与压力增高不成比例，变化率减小，则应考虑使用气体的压缩系数。
PDF由于具有的计量特性，在石油、化工、涂料、医药、食品以及能源等工业部门计量昂贵介质的总量或流量。在这些流程工业中进药液注入、抽出或混合配比控制，化学液中触媒、硬化剂、聚合防止剂等添加剂的定量注入，向食品流体和化妆品添加香料，涂装线涂料的定量供给等。
PDFzui大用途是石油制品等的储运交接和分发等计量，这些应用领域可作为财务核算的依据或作为纳税和买卖双方执行合同的法定计量。
具有高精度、长期性能保持性和良好重复性的高品质PDF，在比较法流量标准装置中用作标准流量计（又称校准用流量计，reference flowmeter或master flowmeter）作流量量值传递。
PDF相对庞大笨重，尤其是大流量、大口径仪表，逐渐被涡轮式、电磁式、涡街式和科里奥利质量式替代一部分。然而其优良的重复性和精度长期保持性等性能优势，仍能保持着许多应用领域，在可预见的未来不会全被其它仪表所替代。PDF在国外还广泛应用于液化石油气，在我国则尚处于起动初始阶段。
二、选用考虑因素
根据PDF的特点，应着重考虑以下因素。
1）使用目的是流程控制／工程管理还是储运交接／财贸核算？
2）操作是连续测量还是间歇测量？使用的zui高流量、常用流量、zui小流量各位多少？
3）zui高、常用、zui小工作温度和压力，允许的压损各位多少？
4）被测介质的种类和特点，包括粘度、腐蚀性、夹带物的量和粒度尺寸。
5）对流量计进行校准方法，离线校准还是现场校准？
6）管线泵送种类，能力，有无脉动？
7）安装场所可用空间情况。
三、流量范围、范围度、度、重复性
各制造厂通常按被测介质种类（主要区别是粘度）、使用特点（连续使用或间歇使用）及测量精度规定流量范围。为了保持仪表良好的性能和较长的使用寿命，连续使用时的zui大流量建议选在仪表zui高（上限）流量的80％为宜。若制造厂未按介质类别和使用特点明确规定适宜的流量范围，则可参照下述原则选定：以用于中等粘度、有润滑性油品的仪表上限流量为100％，用于无润滑性低粘度液体（如汽油、液化石油气）时上限流量降为70％-80％，用于100℃左右水时则为40％-60％，高粘度液体为75％-85％；间歇使用时的zui大流量可为上限流量的100％；连续使用时的zui大流量、中等粘度液体为上限流量的80％，低粘度液体为50％-60％，高粘度液体亦为50％～60％。
大部分结构型号的液体仪表基本误差为±0.5％R;较高精度仪表的基本误差为±（0.1~0.2）%R,椭圆齿轮式等，个别制造厂声称可达到±0.05％R（如Dresser Wayne公司的刮板式）；较低精度仪表的基本误差为±（1～1.5）％R（如弹性刮板式）。气体仪表的精度略低些，大部分结构型号为±（1～1.5）％R（如腰轮式、CVM式），较高者为±0.5％R（如转同式），较低者为±（2～2.5）％R。重复性误差一般为基本误差的1／5～1／2。
在全部流量仪表中PDF是精度zui高的一类。制造厂所列规范书中的是在实验室参比条件下校验所得的基本误差。实际使用现场条件往往偏离参比条件，必然带来附加误差。实际误差应是基本误差和附加误差的合成。在选型及使用中要针对现场可能出现的问题采取措施，以保持良好的测量精度。
流量范围度在（5：1）～（100：1）之间，大部分（10：1）～（20：1）。同一台仪表额定较高精度等级时所得范围度较低，欲得较大范围度则要降低精度等级，例如各类转子式液体仪表范围度为5：1时，基本误差为±0.2％R;范围度为10：1时，则降为±0.5％R。
四、压力损失
PDF要靠流体能量推动测量元件，因此带来相当高的压力损失。PDF的压力损失要比同样口径和流量的涡轮式或其它又阻碍流量计大。液体用仪表在zui大流量时粘度为1～5mPa.s,液体的压力损失在20～100kPa之间；低气压用仪表，腰轮式为200～500Pa，膜式为130～400Pa。
要正确选择仪表勿使其达到不能接受的压力损失，尤其在测量高蒸气压的液体，过度的压降会导致气蚀。若气蚀持续存在会损坏元件，某些允许短时超流到测量上限120％的仪表更应注意这一问题。
五、流体腐蚀性
流体腐蚀性是确定仪表材质的主要因素。对于各种石油制品，采用铸钢铸铁制造；对于腐蚀性轻微的化学液体以及冷温水，用铜合金制造；对于纯水、高温水、原油、沥青、高温液体、化学液体、食品或食品原料，用不锈钢制造。PDF的耐蚀性不是强项。食品和生物制药业由于卫生要求，流量计需经常清洗消毒灭菌，与流体接触的零件必须用不锈钢及其它符合卫生要求的材料制成，结构上要易于拆卸，无潴液部位等。椭圆齿轮式、旋转活塞式流量计等在我国已有食品产品投放市场。
六、液体粘度对仪表性能影响
各种气体的粘度相接近，变化不大，对仪表性能可以说没有影响；若液体粘度相差较多，则对仪表性能带来一定影响。有些PDF为适应粘度高达500mPa.s的液体，生产具有较大间隙等设计措施的品种，PDF在流量仪表中具有交多应用于高粘度液体的经验。PDF虽然受一些液体粘度影响，但与差压式、浮子式、涡轮式等流量计相比，影响量要小得多。粘度对PDF性能有三个方面影响，即测量误差、压力损失和流量范围。
（1）测量误差影响
PDF有一个与许多其它流量计流量受粘度增加而测量误差增加的不同特性，因粘度增加间隙泄漏量减少而改善性能。
（2）压力损失影响
若液体粘度增加，PDF的压力损失随着增加。压力损失Δp与流量q之间的关系式可用Δp＝kqn表示（其中k为系数，n为指数）。粘度在0.005Pa.s（＝5mPa.s）以下时n=2；在0.5Pa.s（＝500mPa.s）以上n=1；在二者之间n=1.9～1.1。
活动测量元件用于高粘度液体时负荷增加，压力损失增加。高粘度仪表通常采用增加间隙的办法，有增加到0.5mm者。椭圆齿轮流量计为减少液体在齿隙间挤压负荷，还在齿轮上开若干沟槽卸荷（≥150mPa.s时），大于500mPa.s时，则采用欠齿的椭圆齿轮。
（3）流量范围影响压力损失因粘度增加而增加，对于使用压力损失有限制的场所，则必须降低流量上限值，即缩小流量范围。流量下限随着粘度增加而下降，是扩大了流量范围；作为一个粗略估计，粘度增加10倍，流量下限值降到原值的1／10～1／3。
七、压力与温度
有仪表均规定了工作温度范围和zui大工作压力。zui大工作压力是指常温和冲击压力下承受的压力。当用于较高温度时必须降低zui大工作压力等级，有些产品使用说明书对此未作说明。急剧关闭或急剧开启阀门会产生水锤效应等冲压力，冲击压力可能超过工作压力，冲击压力还有可能引起许家读数，必要时装缓冲罐减少这类缺陷影响。
温度影响仪表受压强度外，还因仪表测量元件受热膨胀改变测量室和间隙尺寸，影响测量精度，间隙减小甚至使运动件卡住。因此用于较高温度时要预留特殊尺寸间隙来补偿，特别是不同材料组合使用时更要注意热胀系数的差异。温度变化还会改变液体粘度而引起流量示值变化。温度引起的测量元件尺寸变动改变测量室腔体积，例如椭圆齿轮流量计计量室和齿轮均为铸铁时，测量值变化+0.33%10℃；计量室为铸铁，齿轮为铸铝时则为+0.14%10℃。亦有采用自动温度补偿把计量室体积变化修正到一个认定的标准温度（如20℃），例如用一个输出传动比可作调整的装置来修正。
高温流体进入冷的流量计，在未达到热平衡前就启动，可能因间隙大而增加测量误差；温度超过规定值则运动测量元件可能被卡住。因此使用前要有适合的预热时间，并观察是否能正常运转。
八、压缩性
通常液体的压缩性可勿略不计，然而在高精度测量油品时则不应忽视。API标准1101所列油品压缩系数在（5～20）×10-4/Mpa之间，例如重油压力从0.5Mpa升高到6Mpa时体积压缩0.45%。液化石油气的压缩性更大。
气体有很大的压缩性，在低压下其体积缩小与压力增高成比率关系，大部分PDF应用于低压状态，可直接换算，但在高压条件下体积缩小与压力增高不成比例，变化率减小，则应考虑使用气体的压缩系数。