管道測(cè)量介質(zhì)的流體特征對(duì)熱水流量計(jì)的影響

在選用熱水流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，我們除了要了解測(cè)量管道的口徑、材質(zhì)，供電方式，輸出信號(hào)要求，安裝方式、精度要求等具體的參數(shù)外，更需要對(duì)于所測(cè)管道內(nèi)的流體的類別，溫度、壓力、密度、粘度和潤滑性、腐蝕性和磨蝕性等等都要有掌握，有些特殊的場(chǎng)合甚至需要考慮到介質(zhì)對(duì)于測(cè)量設(shè)備的衛(wèi)生要求。某些測(cè)量方法還要考慮流體物性中特殊參量，例如采用熱水流量計(jì)要了解液體的電導(dǎo)率無紙記錄儀。因此，當(dāng)要據(jù)流體類型確定初步的適用方案后，就需要向工藝流程部門取得詳細(xì)的關(guān)于流體特性的相關(guān)的參量和屬性。
比較常見流體，譬如水，各類油類，各類常見的化工原料，其介質(zhì)的密度、粘度、蒸汽壓力和其他參量可以從手冊(cè)中查到評(píng)估在使用條件下流體各參量和所選定儀表技術(shù)規(guī)范的適應(yīng)性。不過我們經(jīng)常會(huì)遇到不十分清楚流體的確切成分、溫度和壓力變化、流動(dòng)特性等，要用戶確定流體各物性的值是有困難的，此時(shí)應(yīng)向制造廠咨詢，估計(jì)擬選定的熱水流量計(jì)可否使用。
各類流量儀表總會(huì)受到流體物性中某一種或幾種參量的影響，所以流體的物性很大程度上支配著待選儀表的型式。所選擇測(cè)量方法和儀表不僅要適應(yīng)被測(cè)流體的性質(zhì)，還要考慮在測(cè)量過程中流體物性某一參量變化的影響量。要做到精確穩(wěn)定的測(cè)量，就要對(duì)于測(cè)量工況的情況了解得越詳細(xì)越好，本文就是針對(duì)于測(cè)量過程中對(duì)于介質(zhì)的各類所需掌握的參數(shù)予以說明：
1、流體溫度和壓力
必須仔細(xì)地界定流體的工作壓力和溫度，特別在測(cè)量氣體時(shí)溫度壓力變化造成過大的密度變化可能耍改變所選擇的測(cè)量方法。如溫度或壓力變化造成較大流動(dòng)特性變化而影響測(cè)量準(zhǔn)確度等性能時(shí)，必要作溫度和（或）壓力修正。此外，流量儀表外殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選用材質(zhì)也決定于流體的溫度和壓力，因此必須確切知道壓力和溫度的*大和*小值。壓力和溫度變動(dòng)很大時(shí)，更應(yīng)特別仔細(xì)選擇。
測(cè)量氣體流量時(shí)還要肯定某些儀表（如差壓式）流量上限位的溫度和壓力，是在工況狀態(tài)下還是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下?
2、流體密度和比重
大部分液體應(yīng)用場(chǎng)所，其密度和比重相對(duì)恒定，除非溫度變化很大而引起較大密度變化，有紙記錄儀一般不需作修正。
在氣體應(yīng)用場(chǎng)所，有些儀表的范圍度和線性度，取決于氣體密度，通常要知道在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和使用狀態(tài)下的值以便選擇。亦有將流動(dòng)狀態(tài)的值轉(zhuǎn)換到某些公認(rèn)的參比值，這種方法在石油氣儲(chǔ)運(yùn)方面應(yīng)用普遍。低密度氣體對(duì)某些測(cè)量方法特別是利用氣體動(dòng)量推動(dòng)檢測(cè)元件工作的儀表（例如渦輪流量計(jì)），呈現(xiàn)困難。
3、粘度和潤滑性
熱水流量計(jì)性能往往隨雷諾數(shù)而變，雷諾數(shù)與流體粘度有關(guān)。氣體和液體不同，其粘度并不會(huì)因溫度和壓力變化而有顯著的變化，其值一般較低，且各種氣體之間差別較小。因此確切的氣體粘度數(shù)據(jù)并不如液體那樣重要。
粘度對(duì)不同類型流量儀表范圍度的影響趨勢(shì)各異，對(duì)大部分容積式儀表粘度增加范圍度擴(kuò)大，而渦輪式和渦街式儀表則相反，粘度增加范圍度縮小。
在評(píng)估儀表的適應(yīng)性時(shí)，通常要掌握液體的溫度-粘度特性。
某些非牛頓流體（如鉆井泥漿、紙漿、巧克力、油漆）性質(zhì)的液體，它們的流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜，不易斷定其屬性，因此選擇儀表時(shí)要非常謹(jǐn)慎，必要時(shí)與制造廠磋商。
潤滑性是更不易評(píng)價(jià)的特性。通常認(rèn)為高粘度液體也有好的潤滑性，但是有時(shí)候不定如此。潤滑性對(duì)有活動(dòng)測(cè)量元件的儀表（例如容積式和渦輪式）非常重要，有些液體特別是溶劑潤滑性*差，會(huì)縮短儀表軸承壽命軸承工況又影響儀表運(yùn)行性能和范圍度。
4、化學(xué)腐蝕和結(jié)垢
流體的化學(xué)性有時(shí)成為選擇測(cè)量方法和儀表的決定因素。某些流體會(huì)引起儀表接觸零件腐蝕，表面結(jié)垢或析出結(jié)晶體金屬表面產(chǎn)生電解化學(xué)作用。這些現(xiàn)象都將降低流量儀表性能和使用壽命，儀表制造廠為此采取措施提供若干變型產(chǎn)品或?qū)Ｓ脙x表，以相適應(yīng)。例如選用針對(duì)某些流體抗腐蝕材料或結(jié)構(gòu)上防腐蝕措施，如金屬浮子流量計(jì)內(nèi)襯耐腐蝕工程塑料，孔板用陶瓷材料制造。但那些測(cè)量元件結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜的儀表（如容積式、渦輪式等）就不易處理使之用于腐蝕液體。
有些流量儀表從原理上就具有耐腐蝕性或易于作耐腐蝕措施。超聲換能器裝在管道外壁不與被測(cè)流體接觸的超聲流量計(jì)本質(zhì)上就是防腐蝕的。熱水流量計(jì)只有一對(duì)形狀簡單的電*和測(cè)量管襯里與液體接觸，易作針對(duì)性選擇適用材料的防腐措施。 "
熱水流量計(jì)腔體和測(cè)量元件上結(jié)垢或析出結(jié)晶，將減少活動(dòng)部件的間隙，降低敏感元件的靈敏度或測(cè)量性能。又如結(jié)垢在超聲式儀表應(yīng)用上阻礙超聲波發(fā)射，在電磁式儀表應(yīng)用上絕緣了電*的信號(hào)檢測(cè)表面使之無法工作。儀表制造廠往往采用流量傳感器外界加溫防止析出結(jié)晶或裝置除垢器等防范措施無紙記錄儀。
某鋅冶煉廠原用管道輸送廠區(qū)間冶鋅溶液，不僅各類型管道用流量儀表結(jié)垢嚴(yán)重影響工作、即使3-5個(gè)月清除一次管道結(jié)垢，其難度和工程雖都很大。后來將全廠管道改用明渠輸送，并用堰式儀表測(cè)量流量，才方便了除垢工作。
5、壓縮系統(tǒng)和其他參量
測(cè)量氣體需要知道壓縮系數(shù)值以求取工作狀態(tài)下流體密度。成分固定的流體通過壓力、溫度和壓縮系數(shù)計(jì)算密度；成分變動(dòng)的流體和工作于接近（或在）超臨界區(qū)，應(yīng)考慮在線測(cè)量密度。
某些流量測(cè)量方法要考慮特定的流體韌性，如熱式儀表要有能適應(yīng)的熱傳導(dǎo)和熱容量，電磁式儀表依賴于液體的一定電導(dǎo)率才能工作。
與某些物質(zhì)在一起會(huì)引起燃燒或急劇反應(yīng)的流體，要對(duì)擬使用的儀表在設(shè)計(jì)上給予驗(yàn)證。例如已經(jīng)知道測(cè)量乙炔氣流量時(shí)，流量儀表內(nèi)部若存在急劇的壓力和速度梯度會(huì)突然燃燒。
6、多相和多組份流
測(cè)量多相和多組份流動(dòng)應(yīng)十分謹(jǐn)慎對(duì)待。經(jīng)驗(yàn)表明用于多相或多組份流，測(cè)量性能會(huì)大幅度改變，且有些情況還是末知的。流量儀表一般都在單相流動(dòng)狀態(tài)下評(píng)定其測(cè)量性能，現(xiàn)在還沒有以單相流標(biāo)定的儀表來評(píng)定用于雙相時(shí)系統(tǒng)變化的標(biāo)準(zhǔn)。使用時(shí)盡可能把各相分離后分相測(cè)量以保證獲得*低測(cè)量不確定度，然而有些應(yīng)用場(chǎng)所這種方法還不切實(shí)可行或不合乎要求。
單工質(zhì)流體有時(shí)候也呈現(xiàn)雙相，常見的例于是濕蒸汽，水微粒隨著蒸汽流動(dòng)，（濕蒸汽干度：濕蒸汽兩相流中氣相質(zhì)量流量所占兩相質(zhì)量流量的份額）。環(huán)境溫度和介質(zhì)的溫度壓力變化干度可能偏離原定流動(dòng)狀態(tài)，儀表就不能適應(yīng)。這些應(yīng)用場(chǎng)所儀表雖還可以應(yīng)用，然而提出儀表規(guī)范時(shí)要比應(yīng)用于單相時(shí)更要謹(jǐn)慎。
漿液可用熱水流量計(jì)，專門設(shè)計(jì)的質(zhì)量式、超聲式或差壓式儀表也可以測(cè)量，能獲得流量與信號(hào)之間穩(wěn)定關(guān)及但儀表的儀表系數(shù)或流出系數(shù)的確定卻不是都能解決的。多相流的復(fù)雜流動(dòng)相間能量、動(dòng)量和質(zhì)量的相互作用*其復(fù)雜，只有個(gè)別情況才能獲得較滿意的結(jié)果，使用時(shí)要*慎重處理。要充分了解流動(dòng)條件。即明確粒子大小、固相含量和固體性質(zhì)。固體性質(zhì)可能是有磨蝕性的、纖維狀的或是尺寸不一的顆粒。磨蝕性混合體產(chǎn)生穩(wěn)定的磨損率，導(dǎo)致儀表誤差以一定的率穩(wěn)定地增加，從而估計(jì)出儀表損壞的年限。
在流動(dòng)中的液相和氣相混合體，各相特性及其可能產(chǎn)生相間轉(zhuǎn)換現(xiàn)象將影響流動(dòng)特性。流動(dòng)型態(tài)取決于液和氣的相對(duì)占有率和管道方向（水平或垂直）。不同流型需要各自適用和儀表，而確切的相間分布往往不清楚。甚難估計(jì)在這種情況下獲得的測(cè)量性能，但其測(cè)量誤差通常比單相流體測(cè)量時(shí)要多幾倍。
兩種或兩種以上液體匯流混合，并測(cè)量其混合液流量，如液體相互間溶合則不存在問題；但如不相溶合、往往存在流束（線）均勻性問題，流動(dòng)或成為分層流或成為塊狀流，取決于相對(duì)含量和密度差。測(cè)量氣-液流的儀表可能處于大幅度變動(dòng)著的流動(dòng)特性，而流動(dòng)特性則取決于安裝設(shè)計(jì)。

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