流量检测仪表是化工厂常见的仪表类型，而流量仪表的种类繁多，没有一种类型可以适合任何场合。由于涉及的介质、工况复杂，做好流量仪表的选型，需要设计人员熟悉流量仪表的原理，并进行周密的分析比较，选择合适的流量仪表来达到测量目的。

　   归纳起来需要做好安全性、性能要求、工艺流体特性、经济特性的几方面的综合考虑，一般先从性能要求开始，再考虑其它因素。几个因素交替考虑，形成一个的选型方案。下面结合规范和工作中的设计经验，分别阐述，为工程设计提供参考。

1. 安全性

安全性是选型首要注意环节，流量的测量仪表无论在正常生产或故障情况都不应导致影响生产系统的安全，这分为几个方面：

1、流量仪表的结构形式在工况中能可靠运行。高速流中不适合采用管道内构件比较大的流量计，如 V 锥流量计在高压蒸汽的测量中，受高压蒸汽冲刷而掉锥，锥体冲入下游，管道堵塞，严重超压爆炸，这类事故案例并不鲜见。

2、流量仪表的防爆。爆炸危险区域划分图由电气专业设计，流量计的防爆等级需满足爆炸危险区域划分图中的防爆等级要求。

3、流量仪表的防腐。流量仪表的材质需要满足被测介质的腐蚀性要求，对于一些毒害性较强的腐蚀性介质，更需要妥善选择仪表触液材质，避免泄漏的安全风险。在某装置上，流量计的触液材质受腐蚀穿孔，内漏进仪表内部，并泄漏到环境中，危害操作人员的健康，同时流量计的电路元件也因腐蚀而损坏。

4、被测流体的特殊要求。一些介质易因压缩自聚、放热，甚至有爆炸风险，因此选择相关的流量仪表，不能采用内部结构缩径的流量形式，比如测量乙炔，如果用节流元件，就有乙炔压缩爆炸的安全风险，这时需采用内部压损少的仪表。这些是需要在设计中考虑的特殊性。还有强氧化性的流体，流量计内件需要做好禁油脱脂，避免因接触而氧化自燃。

2. 性能要求

流量仪表需要在性能要求上考虑的内容有：

• 瞬时流量和累积流量测量

• 精确度

• 重复性、线性度

• 流量范围的上下限

• 压力损失

针对不同的测量目的，在仪表性能方面有其不同侧重点，可以归纳为表 1，当然在具体设计中要具体考量。

表 1 仪表性能侧重要求

2.1 瞬时流量和累积流量测量

使用对象测量的目的有两类，即测量瞬时流量和累积流量。

瞬时流量主要用于以下场合：配比控制；连续进料；塔的采出、回流。

累积流量主要用于以下场合：灌装；贸易交接、储运物料分配还有能源计量。

不同的功能侧重对流量计的选型有关。比如涡轮式流量计，测量原理就是涡轮每转一圈就输出几个脉冲，远程终端就能简单通过脉冲计数得到总量，精度也很高，而电磁流量计和速度式仪表的测量原理就是通过传感器直接测出流体的瞬时流速得出流量，在瞬时流量测量上有不错的精度和快速的响应时间。在瞬时流量和累积流量仪表的选择上应根据仪表的原理找出匹配的仪表类型。

2.2 精确度

流量测量的精度要求和测量场合和量程范围都有关。

2.2.1 测量场合对流量精度的要求

根据经验，化工项目的流量测量精度要求可以参考表 2。

表 2 流量场合的精确度要求

流量的测量精度是一个系统的综合精度，因为流量的检测信号经过信号传输，控制系统的卡件转换，有的时候还要进行流量回路的调节控制。整个系统要考虑的影响因素涉及流量变送器的误差，信号传输、控制调节、操作执行等环节的误差影。因此，流量计精度比测量场合要求更高。

在表 3，列举了常用的一些种类流量计的精度范围。

表 3 常规流量计的精度

对于流量控制回路，由于调节阀有 2％ 左右的回差，是整体精度的短板，也不需要对流量计提太高的精确度要求。

就地指示流量计，主要用于需要现场观测的场合，流量计的精度在 2~5% 右，对于小口径选择转子流量计，对于大口径常用挡板流量计，对于一些只是观察是否有流体流动的场合，常规做法是采取视镜，由管道专业配备。

2.2.2 流量范围对精度的影响

制造厂产品说明书上的仪表精度，往往是指引用误差（常用 ％F.S 表示)，代表满量程的百分比精度，当测量值达不到满量程时，误差会增加。

速度类流量计，量程范围中的低流速段对流量精度也会有较多影响，某品牌流量计表 4 所示，分界流速为 1m/s，可见分界的精度可以相差 1 倍。

表 4: 某品牌流量计的流体流速和流量计引用误差关系

因此对于一些高精度的计量场合，比如贸易结算，需要考虑能保证高精度测量的稳定性，批量装车、灌装，由于开始和结束阶段流速较低，采用容积式 / 质量式等测量精度不受流速影响的流量计类型更加合适。

还需要补充说明的是：制造厂产品说明书所定精确度是指产品基本误差，是在实验室测试出来的。现场振动、干扰，还有流体状态都会产生附加误差。因此流量计的稳定、可靠的运行，需要现场做好完善的防护措施，满足制造厂的安装要求。对于一些温度压力波动大的流体，还需要采取温度压力补偿的措施如贸易计量，蒸汽管网流量测量。

2.3 重复性、线性度

重复性、和线性度是传感器的两个重要指标。

1、重复性：定义为传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。简而言之，重复性，就是重复测量同一个大小的参数，多次测量数据之间的误差。它是与精确度相关的，一般说来，精度高的，重复性也相对较好，反之则差。

2、线性度：定义为传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。流量传感器的原始输出信号并不是线性的，都是通过调理电路整定为线性的，流量仪表的非线性误差已经是包含在基本误差内。因此，从本质上来说，考虑传感器的精度时，已经是考虑了线性度因素。但是对于如能源计量，需要流量和温度差相乘计算，或涉及到一些流量稳压补偿计算时，为了提高动态计算精度，采取线性误差更低的流量计，对减少计算误差更有利。

2.4 上限流量

上限流量也称满度流量。选择流量仪表的口径应按被测管道使用的流量范围和被选仪表的上限流量来选择，为了安装简单，减少管件，尽量不异径。通常工艺专业设计管道时，流体的上限流速按经济流速来确定，而大部分流量仪表的上限流量的流速是能满足要求的（低粘度液体 1.5~3m/s，高粘度流体 0.2~1m/s）。

部分的流量计上限流速较低，在选择时需要注意量程范围选择，确定口径，见表 5。

表 5 流量计上限表

2.5 下限流量

下限流量需要适应测量要求。如 2.2.2 节所述。

速度类流量计，量程范围中的低流速段对流量精度也会有较多影响，其中旋涡流量计的速度阀值高，达 2.5m/s, 测量的流量不适合小于 1 m³/h 或者 20 Nm³/h（气体）。而涡轮 / 转子流量计 / 质量流量计能较好得用于低速流体（如重力流场合）。

2.6 量程比

量程比是上限流量和下限流量的比值，一般工艺管道内的流体量程比要求不会超过 5:1，大部分的流量仪表都能满足测量要求，常规流量计的量程比见表 6。

表 6 流量计量程比

对于一些企业总管计量，由于设计到的用能设备量有时候差很大，比如给仪表阀门供气的压缩空气总管计量，要求比较高的量程比，如果采用差压式流量计，需要通过两台不同量程的差压变送器并联来实现量程比扩展。

2.7 压力损失

管道系统的流体在流动时遇到阻力而造成其压力下降，通常将之简称为压降或压损。少数类型的流量计，如电磁流量计，外贴式超声波式流量计，是没有管道内深件的，也不会要求管道缩径，带来的压力损失微乎其微。而大部分的流量计是需要考虑压力损失的影响。一些场合如风机出口、重力流，允许压损可能低至几个 kPa，流量仪表的压力损失过高，会影响流体流动。

当管径大时，压损对能耗有显著影响，这时候根据情况选择大口径测量时压损低的仪表，如阿牛巴、插入式涡街、插入式涡轮、电磁流量计、文丘里管、超声波流量计。

质量流量计由于价格昂贵，可调比宽，选型时缩径比较多，需要工艺专业提出管道系统允许的压力损失条件，作为口径选择的限制条件。

2.8 输出信号类型

对于高精度计量，信号采用脉冲输出比较合适，很多时候设计中喜欢将信号定义统一为标准模拟信号（4~20mA），在流量测量中，当使用累计流量时，其误差就会显现出来，一般我们 DCS 侧的转换进度为 0.1%，若还有信号隔离器，转换精度也是 0.1%，但对于高精度（特别是贸易计量级）的流量计来说就显得比较大，因此对于只需要考虑高精度累计量的场合推荐采用脉冲信号或者通讯传输来避免转换进度。对于过程控制，采用标准模拟信号（4~20mA）比较合适，系统卡件也统一。

3. 选型时需要注意的工艺参数

3.1 总论

各类流量仪表会受到一些工艺参数的影响，所选择测量仪表经过流体类型初选后，要针对更多的条件进一步核对所选流量计类型是否合适，这些条件包括粘度、结晶、耐温、耐压等。

3.2 高粘度、结晶

在化工生产过程中，一些在常温时粘度高且易结晶的介质，会因其高粘度容易出现挂壁，导致部分仪表测量管堵塞等特殊工况，进而导致无法准确测量其流量，比如：

• 旋涡流量计：振动探杆容易粘结，影响漩涡的产生，导致流量计无法测量。

• 电磁流量计：结晶物质因为会覆盖在电极表面，影响流量计测量，流量计可以选配除污器。

• 转子流量计：结晶物质粘附浮子，也会影响金属管浮子流量计的稳定运行。

容积式流量计受测量介质的黏度等物理性质、流动状态的影响最小，特别适用于高黏度液体计量，对低黏度流体也适用。对于高粘度的液体（> 10000cp），可考虑采用刮板式容积流量计，对于低粘度的液体以及水的测量，可考虑采用椭圆齿轮式、腰轮式流量计。

在测量因凝固点低而粘稠、结晶的介质时，常常是在管道采用加热、保温的基础上，将流量计制成夹套型，让介质保持恒温在流量计中流过，减小介质结晶的机会，这种情况下可以选择能带夹套的转子流量计。

对于一些容易析晶的饱和溶液，或者不稳定容易分解出固体的流体，如氟硅酸，采用保温夹套不能避免结晶的产生，因此流量仪表的选择就需要能防堵，防磨损的流量元件，使用的楔形节流件。为了防止因冷却而堵塞引压管线，常采用隔离膜片的法兰式差压变送器直接装在取压口上。

容易结晶的流量计在安装位置上，需要考虑传感器的拆装方便，在一旦结晶时能方便地拆下维护。

3.3 杂质、颗粒

管道安装时没有吹扫干净时，在管道内会残留一些铁锈铁渣等杂质颗粒，而容积式流量计和转子流量计只适用洁净单相流体，含有固体颗粒时上游需装过滤器，否则会导致活动部件卡死。

3.4 卫生要求

对于一些洁净要求高的流体，比如注射用水，流量计的内构件不能有死角，不然会滋生细菌。流量计的卫生型符合能力见表 7，卫生型的仪表可以配卡子连接方式。

表 7 流量计的卫生型符合表 6

3.5 温度和压力

流量计的耐温和耐压的选择，是决定仪表寿命和稳定性的重要条件，流量计的耐温和耐压能力应该相对管道设计温度、压力留有裕量，常规流量计的耐温性和耐压性分别参见表 8 和表 9。

表 8：流量计的耐温能力表

表 9：流量计的耐压能力表

3.6 特定的流体参数

电磁流量计需要流量电导率不低于 5μ/cm。

3.7 脉动流

往复式压缩机，容积式泵可产生脉动流，还会导致管道的振动。

测量脉动流流量的方法有四种：

1. 用响应快的流量计。

2. 采用容积式流量计。

3. 在管线中装用缓冲器（用于液体）或阻尼器（用于气体）以降低脉动幅度，然后用普通流量计进行测量。

4. 对在脉动流状态下测得的流量值进行误差校正。

对第 3 种方法需要进行评估，用阻尼方法，衰减后的脉动幅值若未能进入稳定流范围，还是要通过第 4 种办法补偿。关于第 1 种方案，可以采用较高激励频率的电磁流量计或超声波流量计。

涡街式、科氏质量式易受振动干扰，尽量远离振动位置安装，因此不适合用于脉动流体测量。

4. 结论

总之，没有一种测量方式能适合任何场合，每种型式都有它的优缺点。因此，应在对各种测量方式和仪表特性作全面比较的基础上选择适合于生产要求的配置。能源化工自控流量仪表应用改造替换选型，针对孔板流量计、涡轮流量计、涡街流量计、阿牛巴流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计、转子流量计等选型问题，结合规范和工作中的设计经验，对流量仪表选型思路和需要考虑的因素做了归纳总结，为流量仪表应用改造替换选型提供参考。