1、引言
氯堿行業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是環(huán)境惡劣，腐蝕性強(qiáng)，易燃易爆。流體介質(zhì)的總類(lèi)繁多。液體介質(zhì)主要有蒸汽、軟水、工業(yè)用河水、自來(lái)水、生產(chǎn)污水、燒堿、鹽水、次氯酸鈉、二氯異氰尿酸鈉等；氣體介質(zhì)主要有氫氣、氯氣、氮?dú)狻⒁胰病⒙然瘹錃怏w、單體等等。流體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相差很大，流體的輸送管道由DNl5DNl000不等，流體流量范圍波動(dòng)較大，所以在氯堿行業(yè)中，為適應(yīng)不同流體介質(zhì)的不同要求，必須選用滿(mǎn)足流體特性的流量?jī)x表。要實(shí)現(xiàn)流量的準(zhǔn)確和可靠的測(cè)量，流量?jī)x表的正確選型是至關(guān)重要的。下面作者就十多年對(duì)流量?jī)x表設(shè)計(jì)選型的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)作一些總結(jié)。
2、流量?jī)x表選型的原則
2.1 流量?jī)x表的分類(lèi)
流量?jī)x表按測(cè)量方法一般可分為速度式流量?jī)x表、容積式流量?jī)x表和質(zhì)量流量?jī)x表三大類(lèi)。
(1) 速度式流量?jī)x表
速度式流量?jī)x表是以直接測(cè)量封閉管道中滿(mǎn)管流流動(dòng)速度為原理的流量計(jì)。一般包括：渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、旋進(jìn)渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、分流旋翼式流量計(jì)、激光多普勒流量計(jì)、插入式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。我們現(xiàn)場(chǎng)上用得最多的就是速度式流量?jī)x表。
(2) 容積式流量?jī)x表
容積式流量?jī)x表就是在單位時(shí)間里直接測(cè)量通過(guò)管道的流體體積。一般包括：橢圓齒輪流量計(jì)、刮板式流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)。
(3) 質(zhì)量流量?jī)x表
質(zhì)量流量?jī)x表是用于計(jì)量流過(guò)某一橫截面的流體質(zhì)量流量或總量的流量計(jì)。一般有：科力奧式質(zhì)量流量計(jì)、量熱式流量計(jì)、沖量式流量計(jì)等。
2.2 流量?jī)x表選型原則根據(jù)氯堿行業(yè)特點(diǎn)，對(duì)流量計(jì)選型，一般可按以下幾點(diǎn)進(jìn)行：
(1) 首先要考慮防爆性能。氯堿行業(yè)中的的介質(zhì)如：氫氣、乙炔、氯化氫等氣體均是易燃易爆的介質(zhì)，所以選型的第一步就是要考慮流量?jī)x表的防爆性能。不僅要考慮流量計(jì)本身的防爆性，還要充分考慮整個(gè)流量測(cè)量系統(tǒng)必須滿(mǎn)足防爆等級(jí)要求。
(2) 其次是弄清工藝介質(zhì)的物理和化學(xué)特性。比如：介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度、電導(dǎo)率；流量測(cè)量范圍；充許的壓力損失；介質(zhì)的腐蝕程度等等。通過(guò)綜合考慮流體的的特性，選用合適的流量計(jì)。
(3) 最后就是流量計(jì)的性?xún)r(jià)比。根據(jù)不同流體，使用在不同的場(chǎng)合，選擇合適的、性?xún)r(jià)比高的流量計(jì)。比如：用于成本核算或檢測(cè)工藝控制過(guò)程重要參數(shù)的流量?jī)x表，就要選用精度高、維護(hù)量少的進(jìn)口流量?jī)x表；而在工藝控制過(guò)程中只是作為一般參考價(jià)值的流量?jī)x表，就以選用精度較低、比較經(jīng)濟(jì)的流量?jī)x表。
3、選型例子
3.1 水流量的測(cè)量
我公司用水主要分為：清水、軟水、工業(yè)用水。
(1) 清水和軟水的測(cè)量
對(duì)于DN200口徑以下清水和軟水的測(cè)量，我們都是采用一般的旋翼式水表。旋翼式水表價(jià)格低、安裝方便、儀表維護(hù)量又少，很實(shí)用。DN200口徑以上清水就需用電磁流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。而DN200口徑以上的軟水，由于軟水導(dǎo)電率很小，不能使用電磁流量計(jì)，只能采用差壓式流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。
(2) 工業(yè)用水的測(cè)量
清水由于價(jià)格高，所以在氯堿行業(yè)中生產(chǎn)過(guò)程用水都是使用簡(jiǎn)單處理的工業(yè)水。我公司所用的工業(yè)水就是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理的邕江河水，水雜質(zhì)較多，特別是夏天，水很濁，用一般的水表根本無(wú)法測(cè)量。而用差壓式流量計(jì)測(cè)量，每個(gè)月就要清洗一次孔板，很麻煩。超聲波流量計(jì)雖然安裝方便、不用接觸介質(zhì)、維護(hù)量較少，但是精度低，所以經(jīng)過(guò)比較，工業(yè)水的計(jì)量，我們是采用電磁流量計(jì)。電磁流量計(jì)精度較高；口徑范圍大，量程比寬，而且它的安裝方式也很多，有：插入式、法蘭連接式、夾持式，電極可拆出清洗。由于以上的這些優(yōu)點(diǎn)，所以我公司工業(yè)用水全部采用ABB的電磁流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于口徑DN400以上或管道埋在地下的，我們選用插入式電磁流量計(jì)；這樣安裝起來(lái)比較方便；而管道在地面上的，我們采用法蘭式電磁流量計(jì)。由于工業(yè)水沒(méi)有什么腐蝕，所以電極我們選用的是不銹鋼電極。目前電磁流量計(jì)用于工業(yè)用水的測(cè)量我們已經(jīng)用了20多套，除了每年大檢修需要清洗一次電極外，基本上不需要維護(hù)。
3.2 蒸汽流量的測(cè)量
蒸汽流量的測(cè)量，我公司應(yīng)用較多的是差壓式流量計(jì)。差壓式流量計(jì)是目前工業(yè)生產(chǎn)中檢測(cè)流量最常用的一種流量?jī)x表。因?yàn)樗鼨z測(cè)方法簡(jiǎn)單，沒(méi)有可動(dòng)部件，穩(wěn)定性好，可靠性高，價(jià)格較低，儀表不經(jīng)實(shí)流標(biāo)定就能達(dá)到一定的精度，并且容易排除故障，所以在蒸汽的計(jì)量中我們基本上都是首選差壓式流量計(jì)。我公司目前在蒸汽計(jì)量中一共用了將近40多套差壓式流量計(jì)。基本上可以滿(mǎn)足公司對(duì)蒸汽成本核算的要求。但是選用差壓式流量計(jì)計(jì)量蒸汽時(shí)，為保證測(cè)量精度，還必須要對(duì)它進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償。因?yàn)樵趯?shí)際檢測(cè)中，工藝過(guò)程的參數(shù)：壓力和溫度會(huì)經(jīng)常波動(dòng)，不可能完全符合標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)要求。另外，差壓式流量計(jì)在安裝時(shí)必須按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，才能保證整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量誤差在允許的范圍內(nèi)。
經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，我們感到用差壓式流量計(jì)是有一定的局限性。由于差壓式流量計(jì)的安裝要求較高，在大口徑管道使用差壓式流量計(jì)測(cè)量經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生蒸汽泄漏，造成儀表維護(hù)量增加。所以現(xiàn)在我們嘗試用阿紐巴傳感器測(cè)量大口徑蒸汽流量。但由于國(guó)產(chǎn)的阿牛巴傳感器性能不夠穩(wěn)定，維護(hù)量大，而進(jìn)口的阿牛巴傳感器價(jià)格較高，要在企業(yè)中推廣，還是比較困難。所以比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的還是差壓式流量計(jì)。
3.3 氣體流量的測(cè)量
我公司除了在蒸汽流量測(cè)量中采用差壓式流量計(jì)外，在氣體的測(cè)量中也是廣泛應(yīng)用。對(duì)于氫氣的測(cè)量，我們也是采用差壓式流量計(jì)。由于氫氣很干凈，無(wú)雜質(zhì)，用差壓式流量計(jì)測(cè)量根本不需要維護(hù)，但氫氣易燃易爆，所以在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中選用的儀表必須是本安型的。我公司測(cè)量氫氣的差壓式流量計(jì)已經(jīng)用了十多年，一直都沒(méi)出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題。在氯氣流量的測(cè)量中，由于氯氣具有較強(qiáng)的腐蝕性，在工藝控制中，干氯氣測(cè)量，我們是選用不銹鋼做孔板進(jìn)行測(cè)量；而帶水的氯氣，我們選用玻璃鋼材質(zhì)的節(jié)流裝置。這幾套孔板已經(jīng)用了好幾年，都不需要清洗。但目前對(duì)于氯氣的計(jì)量，我們還找不出一個(gè)有效方法。原想采用孔板或轉(zhuǎn)子流量計(jì)，但由于我公司經(jīng)氯氣分配臺(tái)后出來(lái)的氯氣壓力較小，只有0．1Mpa，并且壓力波動(dòng)較大，經(jīng)過(guò)孔板或轉(zhuǎn)子流量計(jì)后壓力損失較大，壓損后后續(xù)分廠(chǎng)根本無(wú)法正常生產(chǎn)。所以目前，氯氣的的計(jì)量還是無(wú)法實(shí)現(xiàn)，這也是我們今后需要解決的一個(gè)難點(diǎn)。另外，在氮?dú)狻⒙然瘹錃怏w、乙炔的流量測(cè)量中，我們也是采用差壓式流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。
3.4 污水流量的測(cè)量
根據(jù)環(huán)保要求，工廠(chǎng)排出的污水量不能超出國(guó)家規(guī)定的范圍。所以在公司排污渠必須安裝流量計(jì)。我公司排出的污水經(jīng)過(guò)處理后，酸堿度一般在69之間，但還是有一定的腐蝕性，所以我們選取明渠流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。由于明渠流量計(jì)采用超聲波技術(shù)對(duì)各類(lèi)堰槽的液位進(jìn)行非接觸測(cè)量，所以維護(hù)量很小，效果還可以。
3.5 電磁流量計(jì)的應(yīng)用
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行工作的。它能測(cè)量具有一定電導(dǎo)率的液體或液固兩相介質(zhì)的體積流量。它具許多優(yōu)點(diǎn)：壓力損失小；襯里通過(guò)防腐處理可測(cè)量腐蝕性流體；含有顆粒、懸浮物的液體也可測(cè)量；測(cè)量精度較高，可達(dá)0．2級(jí)等等。由于電磁流量計(jì)的這些特點(diǎn)，所以在氯堿行業(yè)中廣泛使用。我們公司的成品一燒堿的計(jì)量就是使用電磁流量計(jì)。燒堿；化學(xué)名NaOH，是氯堿行業(yè)的主要成品。成品燒堿的濃度為30％和50％，溫度為100℃左右。因?yàn)闊龎A腐蝕性強(qiáng)，又含有顆粒，溫度高，以前我們對(duì)燒堿一直無(wú)法計(jì)量。九十年代后期，由于進(jìn)口電磁流量計(jì)的廣泛使用，我們也嘗試在燒堿的的計(jì)量中使用電磁流量計(jì)。效果很好。我們根據(jù)燒堿的特性，電極選用鈦電極，襯里采用PTFE的一體式電磁流量計(jì)。測(cè)量燒堿的這幾套電磁流量計(jì)運(yùn)行了幾年，沒(méi)有出現(xiàn)什么問(wèn)題。另外，我們也用它來(lái)測(cè)量同樣具有腐蝕性的鹽水及次氯酸鈉等流體，效果也很好。通過(guò)這幾年的的應(yīng)用，我們總結(jié)了電磁流量計(jì)選型的一般步驟：
根據(jù)介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，選用各種不同材質(zhì)的電極；
根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性和溫度，選取襯里材料；
根據(jù)管道的材質(zhì)，決定是否要接地環(huán)。如果管道是襯塑管或PVC管則要選用接地環(huán)；
根據(jù)工藝提的流量條件，在滿(mǎn)足儀表對(duì)流速范圍要求的前提下，盡量采用與工藝管道一致的口徑；
工藝必須保證有一段管段是滿(mǎn)管的；
根據(jù)工藝參數(shù)的重要程度及使用環(huán)境，選取進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)的電磁流量計(jì)。
我們根據(jù)以上原則選取的電磁流量計(jì)，都能滿(mǎn)足生產(chǎn)和計(jì)量的要求，而且儀表壽命很長(zhǎng)。
4、流量選型的體會(huì)
做了這么多年的儀表設(shè)計(jì)，我覺(jué)得流量?jī)x表的選型與工藝員正確提出的工藝條件關(guān)系很大，我們經(jīng)常選取的一套流量測(cè)量系統(tǒng)，但最終用到生產(chǎn)上無(wú)法投運(yùn)或者效果達(dá)不到工藝要求。究其原因，很重要的一點(diǎn)就是沒(méi)有正確落實(shí)工藝條件。另外，儀表設(shè)計(jì)人員自身素質(zhì)的提高也很重要，如果儀表設(shè)計(jì)員沒(méi)有豐富的知識(shí)，企業(yè)主人翁的精神，那也無(wú)法高質(zhì)量的完成儀表設(shè)計(jì)工作。
5、流量?jī)x表期望
氯堿行業(yè)中鹽、煤的計(jì)量一直都是各企業(yè)的計(jì)量難點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量鍋爐的產(chǎn)汽來(lái)?yè)Q算出熱能值，最后算出煤的用量。這一思路也正在我公司初步落實(shí)。我們相信，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氯堿行業(yè)中鹽、煤、油、氯氣等計(jì)量難點(diǎn)最終都會(huì)被克服。
6、結(jié)束語(yǔ)
流量計(jì)選型是一項(xiàng)技術(shù)性、實(shí)用性、責(zé)任性很強(qiáng)的工作，要做好這項(xiàng)工作，必須充分了解各種流量計(jì)的測(cè)量原理，了解、掌握各流量計(jì)生產(chǎn)廠(chǎng)家發(fā)展動(dòng)態(tài)，弄清測(cè)量對(duì)象的工藝狀況，只有這樣我們?cè)O(shè)計(jì)的流量測(cè)量系統(tǒng)才能經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠，才能更好地為生產(chǎn)服務(wù)。
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