摘要：討論流量儀表在應(yīng)用中常見失誤情況，包括操作不善和流動(dòng)擾動(dòng)及不良安裝；產(chǎn)生氣穴和液體中會(huì)有氣泡；氣體中含有冷凝液；磨損和沉積等等。這些失誤常導(dǎo)致流量儀表測量不準(zhǔn)或失靈。
關(guān)鍵詞：流量儀表；應(yīng)用技術(shù)；操作失誤
用戶常從流程系統(tǒng)物料平衡，與歷史測量值比較或與其他參比流量測量值比較，感覺使用中流量計(jì)測量不準(zhǔn)確，然而卸下儀表去流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上校驗(yàn)，除少數(shù)是儀表本身失誤(如調(diào)試設(shè)定謬誤)外，證明大多數(shù)儀表是正常的。究其原因往往大部分屬儀表安裝布置不妥和管道內(nèi)介質(zhì)中混有異相物(如氣體中有凝結(jié)液滴，液體中混進(jìn)氣泡)等造成應(yīng)用方面的失誤。
1 不良安裝
1.1 第1類不良安裝
操作不善和布置不妥的不良安裝，常見的有：
1)標(biāo)準(zhǔn)孔板的銳角未裝在迎流面。
2)儀表與管道間密封襯墊內(nèi)徑Dg小于管道內(nèi)徑Dp和儀表內(nèi)徑Dm而產(chǎn)生束流。Dg應(yīng)略大于Dm，如Dg3)密封墊片偏心(未對準(zhǔn)中心)。密封襯墊安裝偏心，遮住了部分流通面積，使速度分布嚴(yán)重畸變不對稱。由于不對稱流動(dòng)發(fā)生在流量傳感器進(jìn)口，即上游直管段長度為零，會(huì)對差壓式、渦輪式、渦街式、超聲式，靶式、電磁式等儀表帶來測量誤差。例如DＮ50mm電磁流量計(jì)襯墊偏心10mm，測量誤差高達(dá)4%～10%。
4)流量計(jì)處于錯(cuò)誤的流動(dòng)方向。
5)將對于振動(dòng)干擾敏感的儀表安裝在有振動(dòng)的管道上。
6)缺少必要的防護(hù)性配件。
這些缺陷，是眾所周知或儀表制造廠提出應(yīng)該避免的。然而因操作人員未經(jīng)嚴(yán)格培訓(xùn)，缺乏知識(shí)而未得到重視，這類失誤屢見不鮮。
密封墊片內(nèi)徑過小或安裝偏心雖然對容積式、浮子式、科里奧利質(zhì)量式等儀表的流量值沒有影響或影響極小，但會(huì)增加額外的壓力損失。
1.2 第2類不良安裝
1.2.1 上游擾動(dòng)源
上游的擾動(dòng)源有螺旋式焊縫管和各類阻流管件(如彎管、異徑管、支管和閥)，如圖1所示[2]。按擾動(dòng)流類型分為兩類，第1類速度分布有畸變和有二次流動(dòng)；第2類除速度分布畸變和二次流動(dòng)外，還有旋渦。各類管件中遇到最多的是彎管和各種彎管組合(如同平面雙彎管和立體雙彎管)。各類流量儀表對上游流動(dòng)擾動(dòng)的敏感程度不一，因此要提出各自的安裝要求。
1.2.2 下游擾動(dòng)源
通常那種認(rèn)為流體一旦流出流量儀表后的流動(dòng)狀態(tài)不會(huì)再影響儀表，只是一種錯(cuò)覺。事實(shí)上，彎管、閥門等對流體流動(dòng)形成的擾動(dòng)會(huì)上溯傳播，可以影響到幾倍管徑長度的距離處。在大部分情況下5倍管徑的下游直管段已經(jīng)足夠了；有些特例可能要稍長些，但可認(rèn)為10倍管徑的下游直管段，就能可靠地應(yīng)付任何下游管件所產(chǎn)生的擾動(dòng)。如直管段長度不能滿足要求而又要保證測量精度，則可采取以下兩個(gè)變通辦法之一。
1)在現(xiàn)場安裝條件下校準(zhǔn)，或在相同于現(xiàn)場安裝條件的擾動(dòng)阻流件與儀表一起，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)流校驗(yàn)裝置上校準(zhǔn)。
2)在儀表上游安裝如下節(jié)所述的流動(dòng)調(diào)整器。
2 流動(dòng)調(diào)整器
在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織技術(shù)委員會(huì)草案ISO/CD5167 1《用安裝在充滿流體的圓形截面管道中差壓裝置測量流量第1部分———總則》[3]中，資料性質(zhì)的“附錄C”將流動(dòng)調(diào)整器分類為流動(dòng)整直器(flow straightener)和真流動(dòng)調(diào)整器(true flow condition er)。前者的功能僅消除或顯著減小旋渦，而并不同時(shí)調(diào)整流速分布使之接近于充分發(fā)展的流速分布；后者在消除或減小旋渦的同時(shí)調(diào)整流速分布狀況。ISO5167 1將徑向葉片(Etoile)式、柵格(AMCA)式、斯普倫克爾(ASME)式和管束式劃歸為流動(dòng)整直器，而將平板交叉式(贊克(ISO)式)和三菱式(多孔板式)劃歸為真流動(dòng)調(diào)整器。
文獻(xiàn)[1]列有包括上述多種流動(dòng)調(diào)整器的結(jié)構(gòu)外形、管束直徑和開孔尺寸等；裝用后對畸變和旋渦的改善效果；以及它們的壓力損失計(jì)算式和永久壓力損失系數(shù)。
流動(dòng)調(diào)整器(廣義)有時(shí)如安裝不慎，會(huì)產(chǎn)生副作用而不能使流動(dòng)有所改善。裝用時(shí)應(yīng)遵循以下基本準(zhǔn)則。
1)與三菱式相似的多孔板流動(dòng)調(diào)整器即使非常接近流動(dòng)擾動(dòng)源，也能很好地起作用，因此可以直接裝到彎管和閥等的出口法蘭上。
2)其余各類流動(dòng)調(diào)整器必須安裝在擾動(dòng)源下游至少3D的距離，否則易被剛產(chǎn)生的擾動(dòng)削弱調(diào)整作用。
3)從流動(dòng)調(diào)整器流出的速度分布還存在一些畸變，因此在其下游與流量傳感器之間還應(yīng)有一段直管段以削除畸變。該直管段的理想長度宜為20D以上，至少應(yīng)不低于10D。如將流動(dòng)調(diào)整器和流量傳感器安裝在一起進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)，則直管段長度有5D就夠了。
3 氣穴形成的失誤
在測量液體流量時(shí)，儀表流量檢測部位產(chǎn)生氣穴(蝕)將導(dǎo)致錯(cuò)誤的測量。氣穴產(chǎn)生的原因是儀表內(nèi)部壓力低于液體蒸氣壓所致。應(yīng)提高工作壓力或在儀表下游裝背壓閥以提高儀表內(nèi)部壓力，勿使其低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或制造廠規(guī)定的壓力值。
儀表上游管線配件產(chǎn)生氣穴是常被忽視的一個(gè)禍源，特別是燃料、石油加工產(chǎn)品或有機(jī)溶劑產(chǎn)生的氣穴，形成云霧狀氣泡在其下游會(huì)保持相當(dāng)長的距離，極易造成儀表測量誤差。流量控制閥在接近關(guān)閉狀態(tài)流動(dòng)時(shí)最易產(chǎn)生氣穴；某些三通閥和四通閥在改變流通方向時(shí)也容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣穴。這些都是值得引起注意的。
4 液體中混有氣體(泡)
液體中混有氣體(泡)，是液體流量測量產(chǎn)生測量誤差和輸出不穩(wěn)等故障出現(xiàn)頻率頗高的原因之一。除上面所述氣穴產(chǎn)生氣泡外，還有以下幾種途徑會(huì)導(dǎo)致在液體中進(jìn)入空氣或產(chǎn)生游離氣體(氣霧或氣泡)。
1)旋渦等卷入空氣：儲(chǔ)存容器液位高度下降到略高于吸入管進(jìn)口端，或該高度只有1～2倍進(jìn)口直徑D的距離時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋渦，極易將氣液界面的空氣卷入液體進(jìn)入管道。通常要求液位要高于進(jìn)口2～5D(取決于吸入流速)，才能保證不形成旋渦。在實(shí)踐中遇到這樣的失誤案例很多，也可能是管道進(jìn)入空氣最普遍和進(jìn)氣量最多的原因。在流程工業(yè)方面配比混合容器攪拌時(shí)混入空氣，也是在實(shí)踐中常會(huì)遇到的。
2)管道充液不全殘留空氣：檢修管道系統(tǒng)先要排盡液體，結(jié)束后重新充液。然而有時(shí)候要完全充滿亦相當(dāng)困難，因?yàn)樵诠艿老到y(tǒng)高點(diǎn)(如倒Ｕ形管頂部)和死角，易聚存氣團(tuán)，日后遇到壓力或流量突然波動(dòng)，氣團(tuán)破裂便會(huì)被液體帶走部分氣體。這常是管線投入運(yùn)行初期流量儀表測量不準(zhǔn)確的原因之一。因此在必要時(shí)在高點(diǎn)設(shè)置排氣閥，以便人工排放潴留氣體。
3)密封泄漏：氣體的粘度遠(yuǎn)比液體小，某處液壓密封試驗(yàn)時(shí)能保持管內(nèi)液體不外泄，卻不一定能保證管內(nèi)氣體不外泄或吸入。負(fù)壓管道連接處的密封稍有不慎，極易將空氣吸入管內(nèi)；正壓管道系統(tǒng)泵吸入端負(fù)壓管段密封不良或泵轉(zhuǎn)軸填料老化泄漏也會(huì)吸入空氣。負(fù)壓管道系統(tǒng)吸入空氣尚易為人們想到，然而若管道內(nèi)略高于大氣壓且出現(xiàn)脈動(dòng)流，亦會(huì)出現(xiàn)瞬間壓力低于大氣壓而吸入空氣的現(xiàn)象，就往往會(huì)被忽視了。
4)液體中溶解的氣體因溫度、壓力變化游離成氣泡：當(dāng)液體壓力降低或溫度升高時(shí)，溶解在液體中的氣體會(huì)分離出游離氣霧或氣泡。例如石油加工產(chǎn)品若溫度升高15℃，溶解空氣形成游離氣泡體積達(dá)1%～1 5%。
5)冷卻收縮形成的氣泡：這是一種比較隱蔽的液體中混入氣體的方式。當(dāng)充滿液體的管道系統(tǒng)欲停止運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉進(jìn)出口截止閥后逐漸冷卻。由于液體體積的收縮比管道系統(tǒng)空腔的收縮大得多，至使管內(nèi)形成真空的收縮空間。液體中溶解的氣體分離成游離氣泡積聚于管道系統(tǒng)內(nèi)的高點(diǎn)，在重新開車時(shí)便會(huì)出現(xiàn)測量誤差。
5 氣體中冷凝液
通常氣體中水蒸汽的凝結(jié)對測量精度影響不大，只有測量空氣或氣體流量的精確度要求較高時(shí)才予以注意，并且應(yīng)盡可能避免凝結(jié)。最有把握避免凝結(jié)的方法是使氣體處于干燥狀態(tài)，然而在實(shí)踐中又往往不易辦到。較簡便的方法是控制管道內(nèi)的壓力和(或)溫度，使管道系統(tǒng)中的水蒸汽不要處于飽和狀態(tài)。
6 磨損和沉積結(jié)垢
通常，使用者希望流量儀表安裝調(diào)試好后，一直能進(jìn)行準(zhǔn)確地測量，直到不能應(yīng)用為止。這當(dāng)然是一種愿望。人們對有活動(dòng)測量零部件的渦輪式、容積式儀表中軸承磨損，活動(dòng)件和靜止件間的間隙變化(磨損增加間隙，結(jié)垢減少間隙)影響測量性能，易予以重視；對無活動(dòng)零部件的儀表如節(jié)流差壓式、渦街式等儀表，受磨損與結(jié)垢沉積的影響常被忽視。
實(shí)際上這些流量儀表測量通道因磨損、沉積引起尺寸變化的影響不是微不足道的。例如DＮ100管道管壁變化±0 5mm(沉積或磨損)，流量測量值就要變化±1%，對于0 5級表就不是可以忽視的小數(shù)目了。
標(biāo)準(zhǔn)孔板孔的上游銳邊緣嚴(yán)格要求邊緣半徑r≤0 0004d(d為節(jié)流孔直徑)。若銳邊緣磨鈍至r/d=0.002，流出系數(shù)變化+1 2%；r/d=0 004，流出系數(shù)變化+2 2%；r/d=0 008，流出系數(shù)則變化+4%[4]。標(biāo)準(zhǔn)孔板迎流端面沉積也要影響流出系數(shù)，例如DＮ100測量管孔板迎流端面沉積厚度2 5mm；孔板節(jié)流孔與管道直徑之比β=d/D=0 7時(shí)，流出系數(shù)變化+3%；β=0 2時(shí)，流出系數(shù)變化高達(dá)+6 2%[4]。
渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生體迎流端面沉積也會(huì)影響流量測量值。據(jù)日本Oｖal公司工作人員著文透露模擬試驗(yàn)結(jié)果，在該公司三角柱發(fā)生體端的堆積物厚度Ｙ為0 01D時(shí)附加誤差為-2%；Ｙ=0 02D時(shí)，附加誤差為-3 4%[5]。
對于電磁流量計(jì)，沉積結(jié)垢除去對流通面積產(chǎn)生影響外，若是絕緣性的沉積層覆蓋電極表面，則該量信號被斷路；若是導(dǎo)電性垢層沉積于測量管內(nèi)壁，則流量信號被短路，二者都會(huì)使電磁流量計(jì)無法正常工作。
對于應(yīng)用日益增多的江河原水計(jì)量，應(yīng)注意儀表測量管內(nèi)壁沉積層的厚度，并要定期清除。例如上海某水廠DＮ1600黃浦江原水輸水管所裝電磁流量計(jì)，啟用2年后感到計(jì)量減少，然而檢查儀表本身卻正常。因?yàn)椴荒芡Ａ鱽頇z查流量傳感器測量通道的狀況，所以直到使用6年后進(jìn)入流量傳感器測量管檢查，淤泥沉積厚度竟已達(dá)到10mm。這類場所要定期清除淤泥，并預(yù)設(shè)能進(jìn)入管道和傳感器的入孔等。
7 正常運(yùn)行的誤解
常有用戶反映儀表測量不準(zhǔn)確或運(yùn)行不正常，但現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，故障往往實(shí)際上不是儀表本身的原因，而是由系統(tǒng)原因所引起的，即產(chǎn)生了誤解。
1)旁路管截止閥泄漏：為便于維修，流量儀表通常裝有旁路管，旁路管截止閥泄漏必然減小儀表讀數(shù)，而閥的微量泄漏又不易察覺，常被誤認(rèn)為測量不準(zhǔn)確。更有甚者，在有些核算或節(jié)約有獎(jiǎng)的介質(zhì)測量場所，在旁路閥上弄虛作假，人為地不密閉，則可采取在閥手輪上系線錯(cuò)封等防范措施。
2)以泵流量核查儀表流量：運(yùn)行人員如對流量儀表產(chǎn)生懷疑，往往與泵銘牌上“規(guī)定性能點(diǎn)”的額定流量(見圖2之ｑsp)進(jìn)行比較，或與泵典型揚(yáng)程 流量特性曲線的流量讀數(shù)進(jìn)行比較，如不一致即認(rèn)為儀表不準(zhǔn)確，這顯然是一種誤解。泵的輸送流量是泵的特性曲線和管道系統(tǒng)負(fù)載特性曲線(圖2之OA與OＢ)交匯點(diǎn)所確定的ｑA與ｑＢ，它隨著運(yùn)行負(fù)載而變。而泵銘牌上的額定流量是在某一規(guī)定條件下的流量，在大部分情況下是不會(huì)一致的。此外泵的額定流量也規(guī)定允許有4%～8%的允許誤差(按泵的等級而定)，同一規(guī)格各臺(tái)泵的揚(yáng)程 流量特性曲線也有差異(在圖2兩虛線范圍內(nèi))，輸出流量也是不一樣的。即便是泵的實(shí)測揚(yáng)程 流量特性，流量值也可能有2%～3 5%的誤差[6]。因此不能用泵的流量值來作為判別流量儀表準(zhǔn)確與否的依據(jù)。但日常運(yùn)行時(shí)可相互參照，若兩值出現(xiàn)與日常運(yùn)行的差值有異常變動(dòng)時(shí)，應(yīng)作為“故障跡象”檢查泵、儀表和管道系統(tǒng)。
液體是非壓縮性流體，通常液體的壓縮系數(shù)不大，靜壓不大的壓縮量可忽略不計(jì)。然而石油加工產(chǎn)品壓縮系數(shù)較大，在(5～20)×10-4/MPa，液化石油氣壓縮系數(shù)更大，為(44～73)×10-4/MPa，當(dāng)壓力相差較大時(shí)，流量測量值必須考慮靜壓的影響。例如，輸油管用泵加壓輸油，從0 5MPa升壓到6MPa時(shí)體積壓縮了0 45%，如果兩端分別用容積式流量計(jì)測量，那么兩者的讀數(shù)就會(huì)有相應(yīng)的差別。
石油加工產(chǎn)品在室溫附近升高10℃，體積增加0 7%～1%。這對于0 5級精度的儀表已是相當(dāng)大的影響了。水的體積變化受溫度變化的影響相對較小(在10～40℃范圍內(nèi)，為+(0 16～0 25)%/10℃)。但流程工業(yè)經(jīng)常會(huì)遇到測量水或水溶液在熱交換過程前后體積流量的情況。若溫度相差較大，則應(yīng)考慮溫度對體積測量值變化的影響。
江蘇某化工廠兩臺(tái)DＮ100電磁流量計(jì)分別測量兩條管道中的兩種稀酸，匯合進(jìn)入總管再由DＮ200電磁流量計(jì)計(jì)量總流量。該廠向儀表制造廠反映，總表流量為兩個(gè)分表流量之和的120%～130%，認(rèn)為3臺(tái)儀表均不準(zhǔn)確。經(jīng)現(xiàn)場了解管道壓力為0 6MPa絕對壓力，兩分管液體溫度為30℃，混合液體進(jìn)入總表前經(jīng)反應(yīng)器熱交換，溫度升高到180℃。假定稀酸受溫度影響的體積膨脹系數(shù)和水相近，那么從30℃升高到180℃體積增加約12%，由此可以判定，總表與分表總和之間讀數(shù)差主要是液體溫度變化所致。此外，在0 6MPa絕對壓力下，混合液體在158 5℃已開始沸騰，流過總表的流體為液體中夾有部分蒸汽，必然會(huì)也增加總表體積流量的讀數(shù)。可以認(rèn)為，這兩種因素就是總表讀數(shù)比兩個(gè)儀表流量之和多20%～30%的原因。
參考文獻(xiàn)：
[1] 蔡武昌，孫淮清，紀(jì)綱 流量測量方法和儀表的選用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001
[2] 米勒ＲＷ 流量測量工程手冊[M].孫延祚譯 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990
[3] ISO/CD5167 1，Measurement of fluidflow by means of pressure differential devices in circular cross section conduitrunning full[S].
[4] 孫淮清，王建中 流量測量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000
[5] 青木功男 渦流量計(jì)と最近の動(dòng)向[J].オ トメ ション，1997(8)：44-48
[6] 蔡武昌 水泵特性排量與流量儀表測量值之間出現(xiàn)偏差的分析[J].自動(dòng)化儀表，1999(4)：7-9
關(guān)鍵詞：流量儀表；應(yīng)用技術(shù)；操作失誤
用戶常從流程系統(tǒng)物料平衡，與歷史測量值比較或與其他參比流量測量值比較，感覺使用中流量計(jì)測量不準(zhǔn)確，然而卸下儀表去流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上校驗(yàn)，除少數(shù)是儀表本身失誤(如調(diào)試設(shè)定謬誤)外，證明大多數(shù)儀表是正常的。究其原因往往大部分屬儀表安裝布置不妥和管道內(nèi)介質(zhì)中混有異相物(如氣體中有凝結(jié)液滴，液體中混進(jìn)氣泡)等造成應(yīng)用方面的失誤。
1 不良安裝
1.1 第1類不良安裝
操作不善和布置不妥的不良安裝，常見的有：
1)標(biāo)準(zhǔn)孔板的銳角未裝在迎流面。
2)儀表與管道間密封襯墊內(nèi)徑Dg小于管道內(nèi)徑Dp和儀表內(nèi)徑Dm而產(chǎn)生束流。Dg應(yīng)略大于Dm，如Dg
4)流量計(jì)處于錯(cuò)誤的流動(dòng)方向。
5)將對于振動(dòng)干擾敏感的儀表安裝在有振動(dòng)的管道上。
6)缺少必要的防護(hù)性配件。
這些缺陷，是眾所周知或儀表制造廠提出應(yīng)該避免的。然而因操作人員未經(jīng)嚴(yán)格培訓(xùn)，缺乏知識(shí)而未得到重視，這類失誤屢見不鮮。
密封墊片內(nèi)徑過小或安裝偏心雖然對容積式、浮子式、科里奧利質(zhì)量式等儀表的流量值沒有影響或影響極小，但會(huì)增加額外的壓力損失。
1.2 第2類不良安裝
1.2.1 上游擾動(dòng)源
上游的擾動(dòng)源有螺旋式焊縫管和各類阻流管件(如彎管、異徑管、支管和閥)，如圖1所示[2]。按擾動(dòng)流類型分為兩類，第1類速度分布有畸變和有二次流動(dòng)；第2類除速度分布畸變和二次流動(dòng)外，還有旋渦。各類管件中遇到最多的是彎管和各種彎管組合(如同平面雙彎管和立體雙彎管)。各類流量儀表對上游流動(dòng)擾動(dòng)的敏感程度不一，因此要提出各自的安裝要求。
圖1 根據(jù)擾動(dòng)流類型分類的各種管件 
1.2.2 下游擾動(dòng)源
通常那種認(rèn)為流體一旦流出流量儀表后的流動(dòng)狀態(tài)不會(huì)再影響儀表，只是一種錯(cuò)覺。事實(shí)上，彎管、閥門等對流體流動(dòng)形成的擾動(dòng)會(huì)上溯傳播，可以影響到幾倍管徑長度的距離處。在大部分情況下5倍管徑的下游直管段已經(jīng)足夠了；有些特例可能要稍長些，但可認(rèn)為10倍管徑的下游直管段，就能可靠地應(yīng)付任何下游管件所產(chǎn)生的擾動(dòng)。如直管段長度不能滿足要求而又要保證測量精度，則可采取以下兩個(gè)變通辦法之一。
1)在現(xiàn)場安裝條件下校準(zhǔn)，或在相同于現(xiàn)場安裝條件的擾動(dòng)阻流件與儀表一起，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)流校驗(yàn)裝置上校準(zhǔn)。
2)在儀表上游安裝如下節(jié)所述的流動(dòng)調(diào)整器。
2 流動(dòng)調(diào)整器
在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織技術(shù)委員會(huì)草案ISO/CD5167 1《用安裝在充滿流體的圓形截面管道中差壓裝置測量流量第1部分———總則》[3]中，資料性質(zhì)的“附錄C”將流動(dòng)調(diào)整器分類為流動(dòng)整直器(flow straightener)和真流動(dòng)調(diào)整器(true flow condition er)。前者的功能僅消除或顯著減小旋渦，而并不同時(shí)調(diào)整流速分布使之接近于充分發(fā)展的流速分布；后者在消除或減小旋渦的同時(shí)調(diào)整流速分布狀況。ISO5167 1將徑向葉片(Etoile)式、柵格(AMCA)式、斯普倫克爾(ASME)式和管束式劃歸為流動(dòng)整直器，而將平板交叉式(贊克(ISO)式)和三菱式(多孔板式)劃歸為真流動(dòng)調(diào)整器。
文獻(xiàn)[1]列有包括上述多種流動(dòng)調(diào)整器的結(jié)構(gòu)外形、管束直徑和開孔尺寸等；裝用后對畸變和旋渦的改善效果；以及它們的壓力損失計(jì)算式和永久壓力損失系數(shù)。
流動(dòng)調(diào)整器(廣義)有時(shí)如安裝不慎，會(huì)產(chǎn)生副作用而不能使流動(dòng)有所改善。裝用時(shí)應(yīng)遵循以下基本準(zhǔn)則。
1)與三菱式相似的多孔板流動(dòng)調(diào)整器即使非常接近流動(dòng)擾動(dòng)源，也能很好地起作用，因此可以直接裝到彎管和閥等的出口法蘭上。
2)其余各類流動(dòng)調(diào)整器必須安裝在擾動(dòng)源下游至少3D的距離，否則易被剛產(chǎn)生的擾動(dòng)削弱調(diào)整作用。
3)從流動(dòng)調(diào)整器流出的速度分布還存在一些畸變，因此在其下游與流量傳感器之間還應(yīng)有一段直管段以削除畸變。該直管段的理想長度宜為20D以上，至少應(yīng)不低于10D。如將流動(dòng)調(diào)整器和流量傳感器安裝在一起進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)，則直管段長度有5D就夠了。
3 氣穴形成的失誤
在測量液體流量時(shí)，儀表流量檢測部位產(chǎn)生氣穴(蝕)將導(dǎo)致錯(cuò)誤的測量。氣穴產(chǎn)生的原因是儀表內(nèi)部壓力低于液體蒸氣壓所致。應(yīng)提高工作壓力或在儀表下游裝背壓閥以提高儀表內(nèi)部壓力，勿使其低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或制造廠規(guī)定的壓力值。
儀表上游管線配件產(chǎn)生氣穴是常被忽視的一個(gè)禍源，特別是燃料、石油加工產(chǎn)品或有機(jī)溶劑產(chǎn)生的氣穴，形成云霧狀氣泡在其下游會(huì)保持相當(dāng)長的距離，極易造成儀表測量誤差。流量控制閥在接近關(guān)閉狀態(tài)流動(dòng)時(shí)最易產(chǎn)生氣穴；某些三通閥和四通閥在改變流通方向時(shí)也容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣穴。這些都是值得引起注意的。
4 液體中混有氣體(泡)
液體中混有氣體(泡)，是液體流量測量產(chǎn)生測量誤差和輸出不穩(wěn)等故障出現(xiàn)頻率頗高的原因之一。除上面所述氣穴產(chǎn)生氣泡外，還有以下幾種途徑會(huì)導(dǎo)致在液體中進(jìn)入空氣或產(chǎn)生游離氣體(氣霧或氣泡)。
1)旋渦等卷入空氣：儲(chǔ)存容器液位高度下降到略高于吸入管進(jìn)口端，或該高度只有1～2倍進(jìn)口直徑D的距離時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋渦，極易將氣液界面的空氣卷入液體進(jìn)入管道。通常要求液位要高于進(jìn)口2～5D(取決于吸入流速)，才能保證不形成旋渦。在實(shí)踐中遇到這樣的失誤案例很多，也可能是管道進(jìn)入空氣最普遍和進(jìn)氣量最多的原因。在流程工業(yè)方面配比混合容器攪拌時(shí)混入空氣，也是在實(shí)踐中常會(huì)遇到的。
2)管道充液不全殘留空氣：檢修管道系統(tǒng)先要排盡液體，結(jié)束后重新充液。然而有時(shí)候要完全充滿亦相當(dāng)困難，因?yàn)樵诠艿老到y(tǒng)高點(diǎn)(如倒Ｕ形管頂部)和死角，易聚存氣團(tuán)，日后遇到壓力或流量突然波動(dòng)，氣團(tuán)破裂便會(huì)被液體帶走部分氣體。這常是管線投入運(yùn)行初期流量儀表測量不準(zhǔn)確的原因之一。因此在必要時(shí)在高點(diǎn)設(shè)置排氣閥，以便人工排放潴留氣體。
3)密封泄漏：氣體的粘度遠(yuǎn)比液體小，某處液壓密封試驗(yàn)時(shí)能保持管內(nèi)液體不外泄，卻不一定能保證管內(nèi)氣體不外泄或吸入。負(fù)壓管道連接處的密封稍有不慎，極易將空氣吸入管內(nèi)；正壓管道系統(tǒng)泵吸入端負(fù)壓管段密封不良或泵轉(zhuǎn)軸填料老化泄漏也會(huì)吸入空氣。負(fù)壓管道系統(tǒng)吸入空氣尚易為人們想到，然而若管道內(nèi)略高于大氣壓且出現(xiàn)脈動(dòng)流，亦會(huì)出現(xiàn)瞬間壓力低于大氣壓而吸入空氣的現(xiàn)象，就往往會(huì)被忽視了。
4)液體中溶解的氣體因溫度、壓力變化游離成氣泡：當(dāng)液體壓力降低或溫度升高時(shí)，溶解在液體中的氣體會(huì)分離出游離氣霧或氣泡。例如石油加工產(chǎn)品若溫度升高15℃，溶解空氣形成游離氣泡體積達(dá)1%～1 5%。
5)冷卻收縮形成的氣泡：這是一種比較隱蔽的液體中混入氣體的方式。當(dāng)充滿液體的管道系統(tǒng)欲停止運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉進(jìn)出口截止閥后逐漸冷卻。由于液體體積的收縮比管道系統(tǒng)空腔的收縮大得多，至使管內(nèi)形成真空的收縮空間。液體中溶解的氣體分離成游離氣泡積聚于管道系統(tǒng)內(nèi)的高點(diǎn)，在重新開車時(shí)便會(huì)出現(xiàn)測量誤差。
5 氣體中冷凝液
通常氣體中水蒸汽的凝結(jié)對測量精度影響不大，只有測量空氣或氣體流量的精確度要求較高時(shí)才予以注意，并且應(yīng)盡可能避免凝結(jié)。最有把握避免凝結(jié)的方法是使氣體處于干燥狀態(tài)，然而在實(shí)踐中又往往不易辦到。較簡便的方法是控制管道內(nèi)的壓力和(或)溫度，使管道系統(tǒng)中的水蒸汽不要處于飽和狀態(tài)。
6 磨損和沉積結(jié)垢
通常，使用者希望流量儀表安裝調(diào)試好后，一直能進(jìn)行準(zhǔn)確地測量，直到不能應(yīng)用為止。這當(dāng)然是一種愿望。人們對有活動(dòng)測量零部件的渦輪式、容積式儀表中軸承磨損，活動(dòng)件和靜止件間的間隙變化(磨損增加間隙，結(jié)垢減少間隙)影響測量性能，易予以重視；對無活動(dòng)零部件的儀表如節(jié)流差壓式、渦街式等儀表，受磨損與結(jié)垢沉積的影響常被忽視。
實(shí)際上這些流量儀表測量通道因磨損、沉積引起尺寸變化的影響不是微不足道的。例如DＮ100管道管壁變化±0 5mm(沉積或磨損)，流量測量值就要變化±1%，對于0 5級表就不是可以忽視的小數(shù)目了。
標(biāo)準(zhǔn)孔板孔的上游銳邊緣嚴(yán)格要求邊緣半徑r≤0 0004d(d為節(jié)流孔直徑)。若銳邊緣磨鈍至r/d=0.002，流出系數(shù)變化+1 2%；r/d=0 004，流出系數(shù)變化+2 2%；r/d=0 008，流出系數(shù)則變化+4%[4]。標(biāo)準(zhǔn)孔板迎流端面沉積也要影響流出系數(shù)，例如DＮ100測量管孔板迎流端面沉積厚度2 5mm；孔板節(jié)流孔與管道直徑之比β=d/D=0 7時(shí)，流出系數(shù)變化+3%；β=0 2時(shí)，流出系數(shù)變化高達(dá)+6 2%[4]。
渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生體迎流端面沉積也會(huì)影響流量測量值。據(jù)日本Oｖal公司工作人員著文透露模擬試驗(yàn)結(jié)果，在該公司三角柱發(fā)生體端的堆積物厚度Ｙ為0 01D時(shí)附加誤差為-2%；Ｙ=0 02D時(shí)，附加誤差為-3 4%[5]。
對于電磁流量計(jì)，沉積結(jié)垢除去對流通面積產(chǎn)生影響外，若是絕緣性的沉積層覆蓋電極表面，則該量信號被斷路；若是導(dǎo)電性垢層沉積于測量管內(nèi)壁，則流量信號被短路，二者都會(huì)使電磁流量計(jì)無法正常工作。
對于應(yīng)用日益增多的江河原水計(jì)量，應(yīng)注意儀表測量管內(nèi)壁沉積層的厚度，并要定期清除。例如上海某水廠DＮ1600黃浦江原水輸水管所裝電磁流量計(jì)，啟用2年后感到計(jì)量減少，然而檢查儀表本身卻正常。因?yàn)椴荒芡Ａ鱽頇z查流量傳感器測量通道的狀況，所以直到使用6年后進(jìn)入流量傳感器測量管檢查，淤泥沉積厚度竟已達(dá)到10mm。這類場所要定期清除淤泥，并預(yù)設(shè)能進(jìn)入管道和傳感器的入孔等。
7 正常運(yùn)行的誤解
常有用戶反映儀表測量不準(zhǔn)確或運(yùn)行不正常，但現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，故障往往實(shí)際上不是儀表本身的原因，而是由系統(tǒng)原因所引起的，即產(chǎn)生了誤解。
1)旁路管截止閥泄漏：為便于維修，流量儀表通常裝有旁路管，旁路管截止閥泄漏必然減小儀表讀數(shù)，而閥的微量泄漏又不易察覺，常被誤認(rèn)為測量不準(zhǔn)確。更有甚者，在有些核算或節(jié)約有獎(jiǎng)的介質(zhì)測量場所，在旁路閥上弄虛作假，人為地不密閉，則可采取在閥手輪上系線錯(cuò)封等防范措施。
2)以泵流量核查儀表流量：運(yùn)行人員如對流量儀表產(chǎn)生懷疑，往往與泵銘牌上“規(guī)定性能點(diǎn)”的額定流量(見圖2之ｑsp)進(jìn)行比較，或與泵典型揚(yáng)程 流量特性曲線的流量讀數(shù)進(jìn)行比較，如不一致即認(rèn)為儀表不準(zhǔn)確，這顯然是一種誤解。泵的輸送流量是泵的特性曲線和管道系統(tǒng)負(fù)載特性曲線(圖2之OA與OＢ)交匯點(diǎn)所確定的ｑA與ｑＢ，它隨著運(yùn)行負(fù)載而變。而泵銘牌上的額定流量是在某一規(guī)定條件下的流量，在大部分情況下是不會(huì)一致的。此外泵的額定流量也規(guī)定允許有4%～8%的允許誤差(按泵的等級而定)，同一規(guī)格各臺(tái)泵的揚(yáng)程 流量特性曲線也有差異(在圖2兩虛線范圍內(nèi))，輸出流量也是不一樣的。即便是泵的實(shí)測揚(yáng)程 流量特性，流量值也可能有2%～3 5%的誤差[6]。因此不能用泵的流量值來作為判別流量儀表準(zhǔn)確與否的依據(jù)。但日常運(yùn)行時(shí)可相互參照，若兩值出現(xiàn)與日常運(yùn)行的差值有異常變動(dòng)時(shí)，應(yīng)作為“故障跡象”檢查泵、儀表和管道系統(tǒng)。
圖2 泵特性曲線
液體是非壓縮性流體，通常液體的壓縮系數(shù)不大，靜壓不大的壓縮量可忽略不計(jì)。然而石油加工產(chǎn)品壓縮系數(shù)較大，在(5～20)×10-4/MPa，液化石油氣壓縮系數(shù)更大，為(44～73)×10-4/MPa，當(dāng)壓力相差較大時(shí)，流量測量值必須考慮靜壓的影響。例如，輸油管用泵加壓輸油，從0 5MPa升壓到6MPa時(shí)體積壓縮了0 45%，如果兩端分別用容積式流量計(jì)測量，那么兩者的讀數(shù)就會(huì)有相應(yīng)的差別。
石油加工產(chǎn)品在室溫附近升高10℃，體積增加0 7%～1%。這對于0 5級精度的儀表已是相當(dāng)大的影響了。水的體積變化受溫度變化的影響相對較小(在10～40℃范圍內(nèi)，為+(0 16～0 25)%/10℃)。但流程工業(yè)經(jīng)常會(huì)遇到測量水或水溶液在熱交換過程前后體積流量的情況。若溫度相差較大，則應(yīng)考慮溫度對體積測量值變化的影響。
江蘇某化工廠兩臺(tái)DＮ100電磁流量計(jì)分別測量兩條管道中的兩種稀酸，匯合進(jìn)入總管再由DＮ200電磁流量計(jì)計(jì)量總流量。該廠向儀表制造廠反映，總表流量為兩個(gè)分表流量之和的120%～130%，認(rèn)為3臺(tái)儀表均不準(zhǔn)確。經(jīng)現(xiàn)場了解管道壓力為0 6MPa絕對壓力，兩分管液體溫度為30℃，混合液體進(jìn)入總表前經(jīng)反應(yīng)器熱交換，溫度升高到180℃。假定稀酸受溫度影響的體積膨脹系數(shù)和水相近，那么從30℃升高到180℃體積增加約12%，由此可以判定，總表與分表總和之間讀數(shù)差主要是液體溫度變化所致。此外，在0 6MPa絕對壓力下，混合液體在158 5℃已開始沸騰，流過總表的流體為液體中夾有部分蒸汽，必然會(huì)也增加總表體積流量的讀數(shù)。可以認(rèn)為，這兩種因素就是總表讀數(shù)比兩個(gè)儀表流量之和多20%～30%的原因。
參考文獻(xiàn)：
[1] 蔡武昌，孫淮清，紀(jì)綱 流量測量方法和儀表的選用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001
[2] 米勒ＲＷ 流量測量工程手冊[M].孫延祚譯 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990
[3] ISO/CD5167 1，Measurement of fluidflow by means of pressure differential devices in circular cross section conduitrunning full[S].
[4] 孫淮清，王建中 流量測量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000
[5] 青木功男 渦流量計(jì)と最近の動(dòng)向[J].オ トメ ション，1997(8)：44-48
[6] 蔡武昌 水泵特性排量與流量儀表測量值之間出現(xiàn)偏差的分析[J].自動(dòng)化儀表，1999(4)：7-9
