一、明確測量需求
(一)測量精度要求
高精度需求場景
在制藥、精細化工這類對產(chǎn)品質(zhì)量把控極為嚴格的行業(yè)中,粘稠流體流量的精確測量直接關(guān)乎產(chǎn)品品質(zhì)。以制藥過程為例,不同藥物成分需精準配比,稍有偏差便可能影響藥效,甚至危及使用者健康,因此常要求流量計精度達 ±0.2% 甚至更高。橢圓齒輪流量計工作時,依靠兩個相互嚙合的橢圓齒輪在流體推動下交替轉(zhuǎn)動,每轉(zhuǎn)動一周排出固定體積流體。隨著介質(zhì)粘度升高,流體粘附性增強,齒輪轉(zhuǎn)動更為平穩(wěn),測量精度和穩(wěn)定性得以提升,精度等級可達 ±0.2% - ±0.5% 。科氏質(zhì)量流量計運用科里奧利力原理,直接測量流體質(zhì)量流量,測量過程不受流體密度、粘度、溫度等常規(guī)因素波動影響,憑借先進的傳感器和信號處理技術(shù),精度可高達 ±0.1% ,能為高精度需求場景提供可靠測量數(shù)據(jù)。
一般精度要求場景
在普通工業(yè)潤滑油輸送等對成本控制較為敏感且精度要求相對不高的場景中,允許測量精度在 ±1% - ±2% 。渦街流量計基于卡門渦街原理,當流體流經(jīng)漩渦發(fā)生體時,兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)律的漩渦,漩渦頻率與流體流速成正比,進而測得流量。該流量計內(nèi)部無活動部件,對多種粘稠介質(zhì)適應(yīng)性強,測量精度可達 ±1% 。靶式流量計則是利用流體沖擊靶片產(chǎn)生的沖擊力,通過力傳感器將力信號轉(zhuǎn)換為電信號來測量流量。在高粘度流體測量中,因流體粘性大,對靶片沖擊力作用更穩(wěn)定,精度能較好地控制在 ±2% 左右,能以較低成本滿足一般精度測量需求。
(二)測量范圍確定
小流量測量
實驗室研究或精細生產(chǎn)過程中,常涉及小流量粘稠流體測量,像微量添加劑注入環(huán)節(jié),流量范圍可能低至每小時幾升甚至更低。橢圓齒輪流量計因結(jié)構(gòu)緊湊、測量精度高,在小流量測量領(lǐng)域表現(xiàn)出色,其測量范圍下限可低至 0.04m3/h(如 DN4 口徑) 。在實驗室研發(fā)新配方,需精確控制微量高粘度試劑添加量時,橢圓齒輪流量計能精準計量,為實驗數(shù)據(jù)準確性提供保障。
大流量測量
石油、化工等大型工業(yè)生產(chǎn)中,原油輸送管道等場景流量巨大,可達每小時數(shù)千立方米。腰輪(羅茨)流量計采用一對 8 字形腰輪在流體作用下相互嚙合轉(zhuǎn)動,每轉(zhuǎn)一周排出固定體積流體,其設(shè)計使其測量范圍極寬,可達 140:1 。面對大流量、高粘度的原油輸送,腰輪流量計不僅能穩(wěn)定測量,還能適應(yīng)高溫等復(fù)雜工況,確保生產(chǎn)過程中流量數(shù)據(jù)可靠獲取,為工業(yè)生產(chǎn)調(diào)度提供關(guān)鍵依據(jù)。
二、考慮流體特性
(一)流體粘度
高粘度流體(粘度>1000cP)
重油、樹脂、瀝青等高粘度流體,流動阻力大,對流量計選型要求特殊。容積式流量計憑借自身結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,成為此類流體測量。除橢圓齒輪流量計外,刮板流量計也十分適用。刮板流量計內(nèi)部刮板在流體推動下,沿著特殊軌跡運行,始終與測量腔室壁緊密貼合,即便流體粘度高、流動性差,也能順暢測量。并且其采用雙室結(jié)構(gòu),有效避免因管線熱脹冷縮產(chǎn)生的變形對測量結(jié)果的干擾,在高粘度、工況復(fù)雜環(huán)境下測量穩(wěn)定性好。
中低粘度流體(10 - 1000cP)
對于該粘度范圍的粘稠流體,渦輪流量計和渦街流量計是不錯選擇。渦輪流量計通過流體推動內(nèi)部葉輪旋轉(zhuǎn),葉輪轉(zhuǎn)速與流體流速成正比,借助轉(zhuǎn)速傳感器精確測量葉輪轉(zhuǎn)速,進而準確計算出各種粘稠液體流量,測量精度較高。渦街流量計利用流體流經(jīng)漩渦發(fā)生體產(chǎn)生的渦街效應(yīng)測量流量,由于其內(nèi)部無活動部件,不易受中低粘度粘稠流體粘附、堵塞影響,安裝方便,日常維護也僅需檢查傳感器及線路,十分簡單,在中低粘度流體測量場景中應(yīng)用廣泛。
(二)流體腐蝕性
強腐蝕性流體
當粘稠流體具有強腐蝕性,如含強酸、強堿的化工物料,電磁流量計成為優(yōu)選。正交式電磁流量計基于法拉第電磁感應(yīng)定律,測量管采用耐腐蝕的絕緣材料,電極選用耐腐蝕性強的特殊材質(zhì),可精準測量具有導(dǎo)電性的液體流量,涵蓋一些特殊粘稠液體,如果漿、膠狀物等。此外,部分容積式流量計可內(nèi)襯耐腐蝕材料來應(yīng)對強腐蝕性流體,但在實際選用時,必須充分考量內(nèi)襯材料與流體的兼容性,以及長期使用過程中內(nèi)襯是否會出現(xiàn)脫落、腐蝕等問題,以確保流量計長期穩(wěn)定運行。
無腐蝕性或弱腐蝕性流體
針對無腐蝕性或弱腐蝕性的粘稠流體,多數(shù)流量計都具備適用性。從成本和維護便利性角度權(quán)衡,渦街流量計、渦輪流量計因結(jié)構(gòu)相對簡單,無需像應(yīng)對強腐蝕性流體那樣進行特殊耐腐蝕處理,既降低了設(shè)備采購成本,又減少了后續(xù)維護難度。在日常運行中,常規(guī)的檢查和保養(yǎng)就能保證其穩(wěn)定工作,因此在這類流體測量場景中應(yīng)用更為普遍。
(三)流體溫度
高溫流體(溫度>100℃)
在熱媒油輸送、高溫瀝青加工等工業(yè)過程中,流體溫度常超 100℃。腰輪(羅茨)流量計部分型號采用耐高溫材料制造,可承受高達 300℃的高溫,在高溫、高粘度介質(zhì)測量中表現(xiàn)較好。同時,部分科氏質(zhì)量流量計通過優(yōu)化傳感器散熱結(jié)構(gòu)、選用耐高溫電子元件等方式,也能在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作,精準測量高溫粘稠流體質(zhì)量流量,滿足特殊工業(yè)場景嚴苛需求。
常溫及低溫流體(溫度<100℃)
常溫及低溫粘稠流體測量的流量計可選范圍更廣。橢圓齒輪流量計使用溫度范圍一般在 - 30℃ - 160℃ ,可滿足大部分常溫及低溫場景需求。渦輪流量計、渦街流量計同樣在該溫度區(qū)間內(nèi)性能穩(wěn)定,無論是日常的常溫流體輸送,還是一些低溫冷藏、冷凍工藝中的流體測量,都能正常工作,可靠輸出流量數(shù)據(jù)。
三、安裝與維護因素
(一)安裝空間與位置
空間受限場景
在一些老舊工廠改造或特殊設(shè)備配套中,安裝位置空間可能極為有限。渦街流量計因體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊,在這種場景下優(yōu)勢盡顯。其安裝方式極為靈活,可水平、垂直或傾斜安裝,只需保證安裝位置前后有一定直管段,滿足測量要求即可,能輕松適應(yīng)各種復(fù)雜安裝空間條件。反觀部分容積式流量計,如橢圓齒輪流量計、腰輪流量計,由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,整體體積相對較大,在空間受限情況下,安裝時可能面臨管道布局困難、難以操作等問題,安裝難度較大。
特殊安裝位置
對于需要垂直安裝或?qū)Π惭b方向有特殊要求的場合,電磁流量計優(yōu)勢明顯。其測量原理決定了它不受安裝方向影響,只要確保測量管內(nèi)始終充滿流體,就能準確測量流量。此外,轉(zhuǎn)子流量計也可垂直安裝,流體自下而上流經(jīng)轉(zhuǎn)子,推動轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn),通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度與流量的對應(yīng)關(guān)系測量流量,對高粘度液體具有較好適應(yīng)性,能在特殊安裝位置穩(wěn)定工作。
(二)維護難度與成本
易于維護的流量計
渦街流量計內(nèi)部無復(fù)雜活動部件,日常維護主要聚焦于檢查傳感器是否正常工作、信號傳輸線路有無破損或接觸不良等問題,維護內(nèi)容相對單一,成本較低。渦輪流量計雖有葉輪轉(zhuǎn)動部件,但只要所測流體較為清潔,葉輪磨損速度較慢,定期進行簡單清潔、潤滑等保養(yǎng)工作,就能維持良好運行狀態(tài),維護也相對容易。這兩種流量計在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,大量的實際應(yīng)用案例積累了豐富的維護經(jīng)驗,市面上也容易獲取對應(yīng)的維護配件,進一步降低了維護難度和成本。
維護要求較高的流量計
容積式流量計如橢圓齒輪流量計,內(nèi)部齒輪長期處于嚙合轉(zhuǎn)動狀態(tài),對流體潔凈度有著要求。一旦流體中含有雜質(zhì),極易造成齒輪磨損,嚴重時甚至?xí)?dǎo)致齒輪卡死,使流量計無法正常工作。為保障其穩(wěn)定運行,需在流量計上游安裝高精度過濾器,這無疑增加了維護工作量和成本。并且,由于其多為金屬材質(zhì),不同溫度下會出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象,影響齒輪嚙合間隙,進而干擾測量精度,維護時需密切關(guān)注溫度變化對流量計的影響。科氏質(zhì)量流量計雖測量精度高,但內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,融合了先進的傳感器技術(shù)和精密的信號處理系統(tǒng),一旦出現(xiàn)故障,對維修人員技術(shù)水平有所要求,維修過程往往需要專業(yè)設(shè)備輔助檢測,維修成本較大。
四、成本因素
(一)采購成本
低成本選擇
在滿足測量需求的基礎(chǔ)上,若預(yù)算有限,靶式流量計、轉(zhuǎn)子流量計是較為經(jīng)濟的選擇。靶式流量計結(jié)構(gòu)簡單,主要由測量管、靶片、力傳感器等核心部件構(gòu)成,制造成本較低,在一些對測量精度要求不是特別高、注重成本控制的工業(yè)場景中應(yīng)用廣泛。轉(zhuǎn)子流量計價格親民,其工作原理直觀易懂,通過轉(zhuǎn)子在錐形管內(nèi)的位置變化反映流量大小,適用于對成本敏感且測量要求相對寬松的場合,能以較低采購成本實現(xiàn)基本流量測量功能。
高成本設(shè)備
科氏質(zhì)量流量計憑借其高精度測量性能和復(fù)雜精妙的測量原理,內(nèi)部集成了先進的傳感器技術(shù)和信號處理系統(tǒng),從研發(fā)到生產(chǎn),各環(huán)節(jié)投入成本高,導(dǎo)致采購價格昂貴。一些容積式流量計,如高精度橢圓齒輪流量計,為確保在高粘度流體測量,采用了精密制造工藝,選用優(yōu)質(zhì)耐磨、耐腐蝕材料,這也使得其價格相對高昂,適用于對測量精度有著要求、對成本敏感度較低的行業(yè)領(lǐng)域。
(二)運行成本
低功耗流量計
渦輪流量計整機功率消耗較低,部分型號可配備內(nèi)部電池,無需外接電源,依靠電池供電便能長期穩(wěn)定工作,作為無源顯示儀表,有效降低了運行成本,特別適用于一些難以接入外部電源或?qū)╇姺€(wěn)定性要求高的偏遠、特殊安裝環(huán)境。渦街流量計在運行過程中,除了維持信號處理和傳輸功能所需電能外,無其他額外能耗,其內(nèi)部無活動部件相互摩擦損耗,運行成本也處于較低水平,在長期連續(xù)運行的工業(yè)生產(chǎn)場景中,能顯著節(jié)省用電成本。
高運行成本設(shè)備
部分電磁流量計對工作環(huán)境要求較為苛刻,需要穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng),同時良好的接地條件也是保障其測量精度的關(guān)鍵。若電源不穩(wěn)定,出現(xiàn)電壓波動、斷電等情況,或者接地不良,產(chǎn)生漏電、干擾等問題,不僅可能影響測量精度,導(dǎo)致流量數(shù)據(jù)偏差,嚴重時甚至?xí)p壞設(shè)備,增加維修成本,大幅提高了整體運行成本。