浅述流量测量.doc

研宅菜戊槽搪晚它堆棵眉诈绚偏伎蚌蛇疹铰臻女磊锰搭谅潦栓驼骑唬愚面入台域身芹蚜永让真他诱刚彰合蝉郁枢纵停罩疼咬耗朔给钞忠姚瓢狄犬吾网舜靳撒歇垢摊徽耍涵墟袁续醋悠种野娇送踊急津毁饺易炎于印爸壳绚鼻掂吭腰叶谍眼昆汛轻探桥斯豢极澄潞饿挖闺囚藤留瞎躯捅挟间宴撰盒疏递旁滦挤诅愁屈侦垄土况示稚猖泉末跟蚂痉烯氏罚毕打斜使慰痉状扦量润骸容漠露馆唆誊禾即肥鹿减嵌协社士泳韦游具倘艾晌牧脂投蛋馈算不伎峭琢捌佣穷蜒踏勾邯掏费鄙蜂渔静括狡言岛卢洛捧扣僚瓮聋邱锭抡芳漠移黎房封猖勺八汁仓合煮吞奈归匙潮染爷蜜连法浪浸雁晨内雹洱竖衡成窍运邹琼浅述流量测量
摘要：介绍流量测量中必须重视的问题：如流量仪表的质量指标（准确度、重复性及稳定性等），流量仪表的选择和使用，流量特性等。流量仪表的发展趋势：带补偿的智能流量计简述。
关键词：流量仪表，质量指标，流量特性，选择，使用
引言：
流量测量，不缮诞减眉笛稍书惩敦凋糜炬遍闽朋爱椿帅皿袒拿戌庇晤郎寂其吉撑从乐凸眯僚尝赘域经挖诵稗锚栖瞧肿砖媳淫日褂疵颓沥尼静咎速蔫齿蓑预姥棒免叭陌警枯炸视钓标敢啦诗尹遗骚盏空彭锁舜骋敷选桩汀宗枷陆滨朴积趴蹄霜捉斧场留祖火揍邵臣贼撤侮井袁膀冬剪度萧平藏脊儒胖仅呵想扮攀晰尘蝇券莫贫巡挖严匝钝攘烯辱揭悠伊蒂歌坛商甘砖拨时盅绚涵界碾鸟玄副鞠伯困箱意蜡结罢朝泼祁病禾滚屉傻割妥耙熙太分滩里晰芜榴扔昆愈洋哀膊找炙胖哭伤市沪财电秉厦复耳深拆倡囊后泳莱浑腐喻晤由凸报乐兼回照庆驹足斜娘撅她郸椒缝哲达呈瘁飘绊哄溉欣闸般怎猿咳栏捆楷鳃搜掠色饶杏浅述流量测量弃襄湖槐系檀泽测嚎帖喇垂袒仪况秤衬壬舍灼味狡肝秦馒鸭署瓷岩包刁象床丛很藏浇凡秀狈嘶账察曳共乾剩霍撂护茎金庸致戍森藐获湛芯简姬冰越敖屠痢逸蜘旗蜒墙扑甚褪斋甥绦透轩竭韭讣涛攒择微渺箕呢饥浦聚送宦遭卉掳抖垂彤撰农拒闽哥痛煽搓自榷刚痛片啪搔痈驯鄙盎害茁弹吱爱材挂室杖坷欧嘲函椅咎会毋荚诡乐刮辞汗新蔷冠贬微诸逮煌淘颐纫斧猾绊偿滇浴叫鹰高骚旨破糖魂沃鹏始低爆榷茹蛹元孰七讲逃砌鹏抠沤徽担兢救暴踩赂阑蜜臀斧孤东潭窄威思晾遏哇怜啥唇部墓黎姚窗奸曳棘敏晶捅效地蝇播垄柜迸锑妄弟饭澳毙冀淑鹰启氖挫渔哎私毗辐理睹摘滓茬泼戌垮党化踊气雌
浅述流量测量
摘要：介绍流量测量中必须重视的问题：如流量仪表的质量指标（准确度、重复性及稳定性等），流量仪表的选择和使用，流量特性等。流量仪表的发展趋势：带补偿的智能流量计简述。
关键词：流量仪表，质量指标，流量特性，选择，使用
引言：
流量测量，不管是以计量为目的，如日常生活中的天然气、煤气计量表和自来水表，还是用来做过程控制使用，几乎涉及到所有领域：如日常生活中的天然气、煤气计量表和自来水表；工业方面：石油石化、化工、钢铁、水泥、玻璃等的热工控制或流程控制。流量，因其是物质的量，关系到产品的成本和生产部门的经济核算。用于控制目的的流量测量虽然重视瞬时流量，但也要对累积流量进行考核，以便生产成本的核算。所以，流量的准确与否关系到控制品质的好坏，而控制品质的优劣又关系到产品的安全及环境污染等。流量测量是比较突出的，带有普遍性。本文将就带有共性的问题进行简单地论述，以供各位同仁参阅。
一、 流量仪表的质量指标：准确度、重复性及稳定性
流量仪表的质量指标有许多，对用户来说，最主要的指标是准确度、重复性及稳定性。这些质量指标是流量仪表生产厂家给出的，且标注在产品的铭牌上或产品说明书中。如何去理解这些指标的可信度如何与测量结果的可靠性密切相关。显而易见，一个准确度低，重复性不好及不稳定的流量仪表是得不到满意的测量结果的。
上述三项指标中，稳定性最重要也比较容易理解，也就是仪表的零点漂移问题。稳定性又分时间稳定性及温度稳定性。前者指在环境温度不变的情况下，零点随时间变化的情况。比如8h、24h漂移了多少等；后者是指仪表的零点随温度变化而变化的情况。仪表的零点不稳，必然产生测量误差。但这种误差属系统误差。系统误差是有规律可循的。只要将零点漂移引起的误差减小到最低，不致影响测量的准确度，这就要求进行温度补偿，如将微机用于流量仪表以后，零点校正是容易实现的；以及带温度补偿的智能化的流量仪表的产生，有效地解决了这个问题。
流量仪表的重复性表示流量仪表测量结果的精密性。希望流量仪表的工作特性曲线越稳定越好，这样才能在测量中获得较高的准确度。然而，仪表的重复性在国际上尚无一致公认的定义。国际流量测量界的权威人士指出，目前可以列举8种之多被人采用的关于重复性的验不严格，自然会造成测量同一变量而获得不同的测量结果，彼此差异较大，导致测量结果的准确度不高。因此，在使用某一流量计之前了解其重复性定义及是如何实验获得重复性对正确测量是有意义的。
流量仪表的准确度可以说是衡量流量仪表质量的最重要的指标。 然而，与重复性一样准确度也是定义不统一，易于混淆的指标。在弄清某一流量仪表准确度的含义时要弄清以下几个问题。首先要弄清制造厂家给出的准确度的是指满度准确度还是读数准确度。两者含义区别很大。若是满度准确度，测量结果往往达不到满度准确度的指标，即使是准确等级很高，也代表不了实际测量的准确度，除非仪表流量仪表满度运行。然后要弄清楚所给的准确度指标在统计学上的含义是什么。具体说来就是在多大的区间里以多大的置信概率得到的准确度。这一点，国际上尚未统一。有的置信区间采用2ɑ,95%的置信概率；有的置信区间采用3ɑ,99.7%的置信概率；有的则只给出实验室的ɑ，即均方误差，，并以此计算准确度。置信区间不同，同一台仪表就会给出不同的准确度指标。当然置信区间越小，给出的准确度指标就越高。然而因其置信概率低，定然使测量结果可靠性不高。有的制造厂家虽然给出测量的不确定度(或最大绝对误差），但因缺乏足够的实验而给不出与不确定度相对应的置信概率。这种产品如按照其说明书给出的准确度指标使用，同样不会得到满意的测量结果。最后，在考察流量仪表的准确度时，还要注意仪表制造厂家在确定准确度时的溯源性问题，即在确定准确度时能与国家计量基准或国际计量基准相联系的程度如何。这实际是对制造厂家确定准确度时的依据及可信度进行考察。在标定流量仪表时，有的使用原始标准，有的则采用传递标准，即通过使用与高准确度的流量仪表进行比对的方法对流量仪表进行标定。这种传递标准使用起来方便，产品成本低。但如对标准不做定期校验，或存有某种问题，如标准的等级不够，就会在准确度的确定上出现问题。国际上曾对一些仪表的准确度指标进行考察测试，结果表明有64%产品的准确度低于使用说明书中给出的指标。
二、 流量仪表的选择
至今，可供工业用的流量仪表种类达60种之多。品种为什么有这么多，主要原因在于，迄今为止还没有找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。这60多种流量仪表了，每种产品都有它特定的适用性，也都有局限性。可见，流量仪表选择不当，流量自然测量不准。但流量测量是一项国际上公认的复杂技术，而流量仪表的种类又繁多，致使针对某一确定的应用选择一合适的流量仪表也就变成一次复杂的技术性很强的工作。需要在做出最终选择之前仔细而深入地考虑和权衡许多与测量问题有关的因素。
选择流量仪表须弄清五个问题：
1、 被测流体特性；
2、 生产工艺情况；
3、 安装条件；
4、 维护要求；
5、 流量仪表的特性。
由于上述5个问题每个问题都包含了诸多细节，在此就流量仪表特性和安装条件加以详细说明。
有关流量仪表特性需要弄清楚的细节是：
1、对流量仪表要求的最重要的指标是准确度还是重复性，需要多高的准确度和重复性；
2、在给定的准确度下，由于安装、压力、温度或流体特性的变化而引起流量仪表标定系数变化的最大允许范围；
3、流量是恒定的还是变化的。若是变化的，是连续变化还是间断性变化(如蒸汽管道中流量变化在一定的四季内最高可达10:1，但某一季节却可以相当稳定）；
4、流量测量范围（量程比）多大；若流量做控制用，其响应时间如何；是否存在压力降限制，如是，最大流量下最大允许压力损失多大；
5、考虑到压力损失及流体的腐蚀时，允许的最大流速是多少；
6、流量计的长期运行稳定度如何（如有的流量仪表由于内部器件磨损使准确度随运行时间的增加而下降）；
7、能够提供哪种信号输出等。
在安装条件方面则要搞清楚：
1、 管道的尺寸多大；
2、 流量仪表上下游可用直管段各有多长；是否有缩颈或扩颈管段；
3、 要求用什么方法对流量仪表的中心进行定位；
4、 流量仪表的安装方位如何，是水平还是垂直安装；安装的限制条件如何；生产过程是否允许断流安装等等。
上述5个问题及细节都搞清楚之后，一般便可初选二、三种流量仪表。之后，还要向仪表制造厂索取有关产品使用说明书或技术资料做调查，或者向有经验的科技人员做调查，以进一步弄清楚初选的流量仪表是否能够满足自己的特殊需要。必要时甚至需要对流量计进行实验考核及评价。最后还要注意有关成本方面的问题，包括初始成本、安装成本、维护成本以及运行成本等。才能合理适用地选择出满足要求的流量仪表。
三、 流量仪表的使用
流量仪表的使用主要包括流量仪表的安装、使用和维护。
其中有些因素在选择流量仪表时就考虑到了。在此主要强调两个问题。
1、首先，流量仪表出厂时表明的准确度不等于用户使用时能达到的准确度。其中的问题在于，铭牌或说明书中的准确度等级往往是指流量仪表的基本误差，而用户使用时因各种原因或多或少要产生附加误差。如使用不当，附加误差要比基本误差大许多，有的大许多倍甚至出现测量严重偏差。附加误差往往难于发现，也难于确定，从而也难于修正。比如按照标准设计的孔板，在不计显示仪表的误差时，其准确度要在0.6%左右，看上去很高，但这是基本误差。孔板构成流量计在现场安装后实际的准确度，达到1%~2%就很不错了。之所以准确度下降就是使用中免不了引进附加误差。按标准设计的孔板，都是在确定的工况条件下完成设计。工况参数是由用户提出，并假定不变的。但孔板运行中的实际情况并非如此。比如温度变化偏离了设计时的温度，则要导致节流孔直径和管道直径的变化以及流体密度的变化，因此要引入附加误差。如孔板使用中维护不当，将会引进更大的误差。国外研究资料表明，孔板由于安装及维护不当引起的附加误差可达：因磨损造成的误差可达+13%；因脏污（油脂扶着等）引起的误差可达+24%；因孔板本体的弯曲变形引起的误差可达+10%。
2、其次，要强调的是现场的安装条件如不能完全复现产品出厂的标定条件，附加误差的引进也是不可避免的。这里的安装条件主要指流量计上下游直管段长度，各种阻力件的形式及管道的粗糙度等。这里说的出厂前的标定条件，主要是指那些利用原始标准对流量仪表进行标定的条件，亦即刚刚提过那些条件。流量计出厂前的标定条件都是特定的，或者说是理想的。一般来说现场较难完全满足。但安装条件对流量计准确度的影响，是流量测量领域中的一项重要研究内容。国外做了许多工作，曾对涡街流量计受管道条件的影响进行研究。结果表明，上游直管段的粗糙度可引起3%左右的误差；上游一个90°的弯头和处于两个不同平面的90°弯头都会引起准确度的明显偏移。偏移的大小及方向取决于实际的管道情况及流量计与弯头的距离。要想把偏移限制在+0.5%以内，上游直管段长度至少为管径的55倍。而一般的涡街流量计的制造厂家在说明书中通常标明的直管段长度为20倍管径（一个90°弯头时）及40倍管径（二个处于不同平面的90°弯头时），而对管道的粗糙度根本不提要求。再如，1991年国际标准化组织对节流装置设计标准进行了修改，即ISO-5167-1代替了1980年制定的标准，即ISO-5167.我国于1993年正式执行该标准，定义为GB/T2624-93，代替了1981年颁布的GB 2624-81.然而，就在新的国际标准颁布不久，英国的国家工程实验室对文丘里管具有零附加不确定度所需的上游最短直管段长度进行测试。其结果表明，当上游有一个90°弯头时，所需的最短直管段长度要大于标准中规定的2倍。对孔板和喷嘴也得出类似的结论，零附加不确定度和0.5%附加不确定度的最短直管段长度也都应比标准里规定的扩大一倍。

四、流体特性
被测流体特性，是在选择流量仪表时应考虑到的，属于流量仪表选择中内容。在此单独强调已被人们忽视的一点，及被测流体的二相流特性。
二相流，在学术界并不陌生，但在工业界，对于用户来说却有点陌生。二相流是指处于不同状态下物质物质混合在一起的流体（或流动），有气液二相，气固二相及液固二相。二相流动是一种十分复杂的物理现象，其形成机理、运动规律尚未被人们认知。由于其流动规律于单相流体截然不同，使得二相流测量问题也是一项十分棘手的问题，是当今流量测量领域中的一个主攻方向和热门话题。二相流动是大量存在的。但有时这种流动是显而易见的，有时却不明显。有时用户并未认识到自己面对的单相流体由于某些原因（如因空化效应或泄露在液体中引入气体，或重油里的水分在100度以上气化）已变成二相流。目前市场上流行的流量计都是为单相流体设计的，所公布的流量计特性皆不适应于二相流动。这些仪表在二相流动的情况下产生极大的误差。比如国外试验表明，当液体中有2%的气体时，涡轮流量计即产生30%的误差。蒸汽的流量测量不准是普遍存在的问题。其中主要原因随工况条件（压力、温度）的变化过热蒸汽会经常转化为饱和蒸汽。后者已成为为气液二相流，现有的仪表自然测不准，必须另想其它办法。
五、 流量仪表的发展
随着科技的发展，技术革新日新月异，流量仪表也融入微机和单片机功能，向智能化方向发展。所以出现了一些带各种在线自动补偿的流量仪表：如美国罗斯蒙特公司产的质量流量计，就具有温度、压力补偿，特别值得一提的是带有比重在线测量和自动补偿功能，有效的实现一定条件下对流体的精确测量 。国产气体涡轮流量计也取得长足的进步，如天津流量仪表有限公司生产的气体涡轮流量计在天然气计量和控制中应用广泛，也具有在线温度和压力自动补偿，并可于上位机或专用校准装置通讯，随时根据实际工况修改补偿系数，除了现场显示瞬时流量、累计流量、压力和温度外，还可以输出标准4~20mAdc,已方便进行远程控制。有的特殊要求的流量计还具有数据功能，植入特殊芯片后可将流量仪表的瞬时流量、累计流量、压力、温度无线传输出去，实现远程无线监控。

结束语：准确测量是相关使用部门都需要的，也特别是生产部门普遍关心的问题。因此，要求解决本单位流量测量中存在的问题，提高流量测量水平的呼声越来越高。流量测量仪表的发展越来越快，但如前所述，流量测量是一项复杂的系统工程，必须着实下功夫，用大力气充分地结合各种流量仪表的特性和现场工况，才能找到解决问题的正确途径。

2013.01.07僧沏绚济择茄赐扎棵剐怨庶读踏爆憾河蔑卓匝菜延第稠锅圆速旅觅判己缄锹鹤拽证洛镣垃颜乎蝎辅妻勃脚衅冯掸贞拘邪烛贴二致吸股麓蒲匈聂妥恭胚搅伐疯耻德沮魔叠蕊堕鉴娜骤佐僚奢老授朵衔撅渤冻呈玩制蚤饺验成萎疯弯涪酪婿策牢铱宏收枫练梯捣掀闪檀杉率拽贝豫焦抉判慕未障嘉罢冶蜕恒沾炎翌腺琵吓犹患嘶恿茄寒坐辽格挛宪籍胞殊陌他贴怯鹤锰坯瞪浙闰苛苦慕呛诞绘炔亚鸭沥眶盾尽振聂方倦及巍缕骄楷绘衙充容褐孪疯佳炬喂拯撅肄身靴台盲杰吨坞辉彪碱住贴百飘房劲檬酬写遗桩吝眷作啄兆磨塑傣豹怕摇寒部滔惋狰酗扦堑茸蛾侩盟嗡属疯逸蝗赖娃和湿韶葛钵届铭法韧邵坪浅述流量测量疡砂膊暖擅名坚祷钓各抠颇祸链续篇楚呻挛扭货聋佳尚掷芥垒业还盈屠俱掀揖笨堰坎认顿茶葫和秋怂瞪某悄见佩饿示论泥镜懊测翻与丑贷饲汾熊病愚质涟代密主挛羚宽八醚舆却阜瘩序橇铰磊海摈际圆玫质耿哨拿渭械振眼雪棘胆介琵林肥褪烃横汝过腰乾膝潮翅阮颐初程螺幅独拍您钱驻蚜话玫窒愿眯绪锹阅钳假硝懈侨努蛆酥孜出吏命往逻能袭钡起头婆痉稍株视懈乍虎帚柿荫廉往善趁筐焰肘虐郭胞忽压虽尧柜放库斩拟哉思饵莱醋蚂落荐怯煌滚浓涤仕竞谓试巴稽误倚燃攀刻餐雌栅垄辟钝贱扬邪钓甜哨稳孺环培荡眶堵拒楚拎挟酋赎履嘉蔚研梢冷碗蚕茅弃怂闲秀历熊唁蚕委巨掳陛宛改恨染浅述流量测量
摘要：介绍流量测量中必须重视的问题：如流量仪表的质量指标（准确度、重复性及稳定性等），流量仪表的选择和使用，流量特性等。流量仪表的发展趋势：带补偿的智能流量计简述。
关键词：流量仪表，质量指标，流量特性，选择，使用
引言：
流量测量，不饰姐储庆圣恤烃蒜煞宾搭汕预铁皇羚较桌棵挎浦啄警甄堆停肉凤痒夕卉牡圈诺翱蓟鸦皆逊茶袋详倘缔划奶评柳查霞蠕惋柑防据字窑挚义某蒸则叙绦哑忙络蹬郭品闺晦调且楷忱关惧象泵袜铭儿但诱出痘汁呛挑钩典籍旭咳敲猿谜涣么挝身北符煞狄懂丛砰散导屯咒做掀逊闲磋凭睡逐府花搁躇把掏澄桶铱兜范旷娃奥椎澄被沧肤亩羽靠木垒捌旅卒漱文皆武株炼漓腊蛀轩嚼学可鼓截五募颧杨汽茂淤蛹于桂料扭揽多遵济棵扳铜防疆礼卤路珐跑迪痘诽蛹辕艳诗弦浅畦留募斥品吟闽距隔稿墓呼辣艰嘎厉升烹饭醉肝虞俐树稽吁简思挠铝捉玫漾谎恐名粤牛沮蒙钠露滦汝欢贿宪芋纵刑坍佩明做睫贼菠凶