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正确选择流量传感器

导读: 影响流量传感器的因素较多,原理有十余种,类型不少于200种,有人对美国现场千余台流量传感器进行了调查,发现其中60%所选择的方法不太合适,而即使选择的方法合适,又有约一半以上在安装和布局上有问题。

  影响流量传感器的因素较多,原理有十余种,类型不少于200种,有人对美国现场千余台流量传感器进行了调查,发现其中60%所选择的方法不太合适,而即使选择的方法合适,又有约一半以上在安装和布局上有问题。正确选择,并非易事。归纳起来,正确选择流量传感器取决于六个因素:传感器技术参数、流体特性、流动的状态、安装、环境、经济性。

 

  传感器技术参数

 

  总量、流量总量(单位为M3或KG),多用于贸易核算,准确度居于首位。流量(瞬时量单位为M3/H,KG/H),多用于流程工业,是控制系统的信息源头,重复性是首位。

  连续,开关一般流量传感器的输出为连续量,而开关量可用于简单的二位式控制或设备保护,要求可靠性良好。

  准确度准确度不仅取决传感器本身,还取决于校验系统,是外加特性。要说明在什么流量范围内的准确度,如果用于控制系统,还应考虑与整个系统准确度相匹配。注意:厂家注明的误差是%FS(上限);还是%RD(测值)。

  重复性重复性是指环境条件介质参数不变时,对某一流量值多次测量的一致性,是传感器本身的特征。在流程工业控制系统中,重复性往往比准确度还重要。不少厂家把重复性误导为准确度,准确度应包括重复性与标定装置的流量不确定度。

  量程比在一定准确度范围内,最大与最小流量之比。差压式流量传感器,从传感器本身可以有较大量程比,但受二次表制约,一般只有3:1。

  压力损失流量传感器(除电磁、超声)都有检测件(如孔板、涡轮等),以及强制改变流向(如弯头、科氏)都将产生不可恢复压力损失,它将额外增加输送的动力,才能维持正常运,有些数额很大,在提倡节能的今天应引起重视。

  输出信号一般为标准的模拟信号(0~10V,4~20MA等)已不能适应系统发展要求。通讯要求数字信号,ROSEMOUNT推出了HART协议,RS232/RS485转换器,RS232限于2KM以内,RS485可达10KM。

  响应时间输出信号随流量参数变化反应的时间,对控制系统来说,越短越好;对脉动流,则希望有较慢的输出响应。

  综合性能传感器的性能指标是相互制约的,如样本中压力上限为2MPA;温度为250℃,口径为1M;则当口径为1M时,压力可能只能为1.5MPA,温度只能是200℃,不可能同为极限值。

 

  流体特性

 

  流体类型流体分为液体、气体、蒸汽。有些传感器(如电磁式)不能测气体;插入热式则不能测液体。

  温度、压力、密度它们是选择传感器提供的重要参数,特别是在工况下的参数,对于气体流量还应了解其体积流量是工作状态,还是标准状态。

  粘性液体粘性相差较大会影响选型,如粘性大的液体宜用容积式流量传感器,而不宜选用涡轮、浮子、涡街等流量传感器。

  腐蚀、结垢、脏污对于这类流体,不宜选用有转动件及有检测件的传感器。即使对于超声、电磁式流量传感器,也会因腐蚀管道带来误差。如口径50MM,结垢0.5~1MM,将带来0.5~1%的误差。

  特殊参数某些流体参数会影响传感器的工作,如压缩性系数影响差压式;比热及热传导系数影响热式;电导率影响电磁;声速影响超声。

  单相、多相相是指在一个系统中具有相同的物理、化学性质的物质,不同的相有较明显的界面,通常工业中大多为单相,随着工业的发展出现了多相流(气固、气液、液固或气固液)等的流量测量问题。

 

  流动的状态

 

  与许多物理参数(如压力、温度、物位、成分)不同的是,流量必须以流体流动为前提,没有流动就不存在流量。

  满管、非满管一般流体均应充满管道,但当液体流量较小,管道又处于水平时,则可能出现非满管流动,目前已有非满管流量传感器。

  层流、紊流反映流体在管道中流动的状态,影响流量系数的大小,当RE《2320时为层流,仅有很少情况,如流体粘性大,管道小,流速低,才会出现层流。工业中多为紊流。

  封闭、明渠工业中多为封闭管道,明渠仅用于液体的排放。

  充分发展紊流流量传感器多为速度型,即管内流速分布影响流量系数,所以要求流量传感器应安装在一种特定的充分发展紊流中。只要传感器前具有30倍直径长度即可取得。

  脉动流流体中任一参数(流速、温度、压力、密度)随时间变化的流动,易产生误差,应附加设备去掉脉动流,准确进行测量。

 

  安装及环境

 

  流量传感器常由于安装不当而无法正常工作,如:方向装反,流速分布不理想,引压管中出现二相,环境恶劣,缺少必要的附件等。

  管道的布局有些传感器(如浮子式)只能安装在垂直管道上;而有些为避免流体的重力只能装在水平管道上;而如果流体中含有固体颗粒,传感器又不宜安装在水平管道上。铝板点焊机

  流向流量传感器中绝大多数不能反向安装。

  直管段长度除浮子、容积、科氏外,都要求传感器前后有较长的直管段,以节流装置及测点速的插入式传感器要求最高(达30~50D)。

  管径不少流量传感器管径范围较窄,限制了选用,可采用变径管弥补,但要注意变径后仍应处于传感器的正常工作范围,应避免流速过小,输出太弱;流速过高、强度受损的情况。

  维护空间应具有必要的装卸、维护空间。

  配件针对某一传感器,应考虑安装必要的配件,如流动调整器、过滤器、气体分离器、阻尼器等。

  流量传感器应避免安装在高温、振动、粉尘、腐蚀、潮湿、易爆易燃、有电磁干扰的环境中。

 

  经济性

 

  初始购置费开始与厂商接触时,应注意:理性对待厂商所宣传的技术指标;根据需求选用,不要盲目选用高指标;注意传感器的制造材料。

  安装管径大,特别要注意安装中的附加问题,如是否为方便维修而加装旁路管道、必要的配件等(如过滤器、流动调整器)。

  维修、配件有些传感器的检测件,转动件易于磨损,腐蚀(如涡轮、容积、孔板),维修量不小。

  校验有些传感器工作一段时间后,因腐蚀、磨损,准确度会下降,如用于贸易核算,应定期校验。

  运行费流量传感器一般均有永久压损,因此会带来额外的运行费,特别是管径较大时,其年运行费可能数倍于购置费。

  误差的损失如用于贸易核算,特别是较贵重的能源、化工原料,应选用精确度高的传感器,否则因误差造成的经济损失,将数倍于购置费。

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