自控设计中流量计的选型分析
流量仪表的合理选型正确使用是自控设计中的难点。本文结合青海天然气流量计的选型，探讨如何正确进行流量计的选型设计。
流量仪表的选型相对其他测量仪表受影响的因素更多，流量计的选型不仅要考虑介质的***大流量、***小流量、流速、温度、压力，还要考虑介质的密度、粘度、化学腐蚀性、多相流、允许压降等诸多因素。下面结合青海天然气长输管线项目对流量计的选型进行一些分析探讨。
一 仪表性能要求分析
1 .测量流量还是总量
物料和能源连续配比生产主要测瞬时流量；灌装、商贸核算等场所只要总量。容积式流量计、涡轮流量计等以机械计数或脉冲频率输出，直接得到总量，适用计量总量。电磁流量计、超声流量计等是以测流体流速推导出流量，适用于过程控制，但装有积算功能也可获得总量。 2.精度
流量仪表的检测精度并非越高越好，应用在流量控制系统中，检测仪表精度要在整个系统控制精度要求下进行，检测仪表确定过高的精度是不合理和不经济的。用于商贸核算、储运和物料平衡等就要求较高的精度。
3.量程和上限流量流速
量程与精度，对一个确定的仪表 , 仪表精度为定值，所以误差是精度与量程乘积，量程越大，测量带来的***大可能误差就越大 , 对应的***大可能相对误差也越大，因此仪表量程的选择也至关重要，量程范围选择常用流量的 1.5 倍。仪表口径应按被测管道使用流量范围和待选仪表的上限流量和下限流量来选配。虽然通常管道流体***大流速是按经济流速来设计的，而大部分流量仪表上限流量流速接近或略高于管道经济流速，因此仪表选择口径与管径相同的较多，有些仪表需要通过缩颈来满足测量仪表要求的***小流速要求。
4 .量程比
在满足精度要求的情况下***大量程对***小量程之比即量程比。其值愈大流量范围愈宽。仪表有较大范围度，一般为 10：1，非线性仪表则较小，通常仅 3：1。当然量程比大的仪表适用范围越宽。
5.压力损失
对于大口径流量计压力损失造成的附加能耗可能相当可观，宁可选择压损小价格贵的流量计。对于高蒸汽压的液体大压损使流量计下游压力降至蒸汽压会产生气穴现象，它使测量误差大幅增加甚至损坏仪表部件。有些应用场合仪表的大压损是不被允许的。
二 流体特性分析
1.流体温度和压力
必须界定流体的工作温度和压力，对于特定的高温高压场合，大部分仪表将不再适用。有些应用场合需要对仪表做特殊的改装才能满足要求。
2.密度
大部分液体应用场合，液体密度相对稳定，除非密度发生较大变化，一般不需要修正。在气体应用场合，气体的实际流量值不仅与测量仪表体积输出信号有关，还与气体密度有关，而气体的密度又是温度和压力的函数，通常气体流量用标准体积流量（等密度）计算，气体流量仪表要进行温度压力补偿换算。
3.化学性和其它参量
流体的化学性有时成为选择测量方法和仪表的决定因素。流体腐蚀仪表接触件，表面结垢或析出结晶，均将降低使用性能和寿命。某些测量方法要考虑流体特性参量，如热式流量计的热传导和比热容，电磁流量计的液体电导率。
三 安装方面的分析
1.管径
有些仪表的口径范围并不很宽，限制了仪表的选用。测量大管径、低流速，或小管径、高流速，可选用与管径尺寸不同口径的仪表，并以异径管连接，使仪表运行流速在规定范围内。
2.流动方向
有些流量仪表只能单向工作，反向流动会损坏仪表。使用这类仪表应注意在误操作条件下是否可能产生反向流，必要时装逆止阀保护之。能双向工作的仪表，正向和反向之间测量性能亦可能有些差异。
3.管道布置和仪表方向
有些仪表水平安装或垂直安装在测量性能会有差别。仪表安装有时还取决于流体物性，如浆液在水平位置可能沉淀固体颗粒。管道振动仪表（如压电检测信号的涡街式、科里奥利质量式）易受振动干扰，应考虑仪表前后管道作支撑等设计。
4.上游和下游管道工程
大部分流量仪表或多或少受进口流动状况的影响，必须保证有良好流动状况。上游管道布置和阻流件会引入流动扰动。这些影响能够以适当长度上游直管或安装流动调整器予以改善。
仪表下游也要有一小段直管以减小影响。 气穴和凝结常是不良管道布置所引起的，应避免管道直径上或方向上的急剧改变。管道布置不良还会产生脉动。控制阀门应装在流量仪表下游，避免其所产生气穴和流速分布畸变影响，装在下游还可增加背压，减少产生气穴的可能性。
5.维护空间
维护空间的重要性常被忽视。一般来说，人们应能进入到仪表周围，易于维修和能有调换整机的位置。
四. 环境条件分析
1.环境温度
环境温度超过规定要影响仪表电子元件而改变测量性能，因此某些现场仪表需要有环境受控的外罩；如果环境温度变化要影响流动特性，管道需包上绝热层。此外在环境或介质温度急剧变化的场合，要充分估计仪表结构材料或连接管道布置所受的影响。
2 .安全性
应用于爆炸性危险环境，按照气氛适应性、爆炸性混合物分级分组、防护电气设备类型以及其他安全规则或标准选择仪表。若有化学侵蚀性气体，仪表外壳应具有防腐性和气密性。某些流程工业要定期水冲洗整个装置，因此要求仪表外壳防水，需用尘密防喷水级 IP65，甚至尘密防强喷水级 IP66 或尘密防侵水级
IP67。
3.电磁干扰环境
应注意电磁干扰环境以及各种干扰源，如：大功率电机、开关装置、继电器、电焊机、广播和电视发射机等。
五. 经济方面的分析
1.安装费用
安装费应包括作定期维护所需旁路管和运行截止阀等辅助件的费用。
2.运行费用
流量仪表运行费用主要是工作时能量消耗，包括电动仪表电力消耗或气动仪表的气源耗能；以及测量过程中推动流体通过仪表所消耗的能量，亦即克服仪表因测量产生压力损失的泵送能耗费。泵送费用是一个隐蔽性费用，往往被忽视。
3.维护费用
维护费用是仪表投入运行后保持测量系统正常工作所需费用，主要包括维护劳务和备用件费用。首先按仪表性能要求分析，此仪表为场站分配计量，关心的是流量总量，要求较高的仪表精度，要求小的压差损失，流量范围相对固定，但也会随用气变化波动。其次，按流体特性分析，天然气为轻腐蚀、相对纯净气体，温度常温，压力为 0.6 MPa，密度会因压力和温度不同而变化，流量仪表需要温度压力补偿换算为标准流量孔板流量计优点是经典成熟，一次测量元件构造较简单，便于制造加工。缺点是压力损失大，量程比小，一般为 3：1，要求直管段长，需要占用较长的工艺管路。天然气项目流量范围宽，且安装条件限制不允许大的压力损失。
涡轮流量计优点。测量精度高，一般涡轮精度为 0.5%-1.0%，测量范围宽，量程比可达 1:30; 缺点。有可动部件，易于损坏 ; 对介质的干净程度要求高。智能仪表可以实现温度和压力的自动补偿。此仪表国内有成熟产品，在西气东输项目中广泛应用。
超声波流量计优点。无可动部件，测量精度高，可达 0.5%; 量程比大，一般为 1:20; 能实现双向流量计量，缺点是技术不成熟，只有进口产品，价格昂贵（是涡轮流量计的 2-5 倍）。
综合以上因素，涡轮流量计能够满足天然气项目的计量要求，***后经仪表技术参数计算选定了浙江天信仪表厂生产的带温度压力补偿的，型号为 TBQZ-150B 的涡轮流量计。