一、明確測量需求
(一)測量精度要求
高精度需求場景
在制藥、精細化工這類對產品質量把控極為嚴格的行業中,粘稠流體流量的精確測量直接關乎產品品質。以制藥過程為例,不同藥物成分需精準配比,稍有偏差便可能影響藥效,甚至危及使用者健康,因此常要求流量計精度達 ±0.2% 甚至更高。橢圓齒輪流量計工作時,依靠兩個相互嚙合的橢圓齒輪在流體推動下交替轉動,每轉動一周排出固定體積流體。隨著介質粘度升高,流體粘附性增強,齒輪轉動更為平穩,測量精度和穩定性得以提升,精度等級可達 ±0.2% - ±0.5% 。科氏質量流量計運用科里奧利力原理,直接測量流體質量流量,測量過程不受流體密度、粘度、溫度等常規因素波動影響,憑借先進的傳感器和信號處理技術,精度可高達 ±0.1% ,能為高精度需求場景提供可靠測量數據。
一般精度要求場景
在普通工業潤滑油輸送等對成本控制較為敏感且精度要求相對不高的場景中,允許測量精度在 ±1% - ±2% 。渦街流量計基于卡門渦街原理,當流體流經漩渦發生體時,兩側交替產生有規律的漩渦,漩渦頻率與流體流速成正比,進而測得流量。該流量計內部無活動部件,對多種粘稠介質適應性強,測量精度可達 ±1% 。靶式流量計則是利用流體沖擊靶片產生的沖擊力,通過力傳感器將力信號轉換為電信號來測量流量。在高粘度流體測量中,因流體粘性大,對靶片沖擊力作用更穩定,精度能較好地控制在 ±2% 左右,能以較低成本滿足一般精度測量需求。
(二)測量范圍確定
小流量測量
實驗室研究或精細生產過程中,常涉及小流量粘稠流體測量,像微量添加劑注入環節,流量范圍可能低至每小時幾升甚至更低。橢圓齒輪流量計因結構緊湊、測量精度高,在小流量測量領域表現出色,其測量范圍下限可低至 0.04m3/h(如 DN4 口徑) 。在實驗室研發新配方,需精確控制微量高粘度試劑添加量時,橢圓齒輪流量計能精準計量,為實驗數據準確性提供保障。
大流量測量
石油、化工等大型工業生產中,原油輸送管道等場景流量巨大,可達每小時數千立方米。腰輪(羅茨)流量計采用一對 8 字形腰輪在流體作用下相互嚙合轉動,每轉一周排出固定體積流體,其設計使其測量范圍極寬,可達 140:1 。面對大流量、高粘度的原油輸送,腰輪流量計不僅能穩定測量,還能適應高溫等復雜工況,確保生產過程中流量數據可靠獲取,為工業生產調度提供關鍵依據。
二、考慮流體特性
(一)流體粘度
高粘度流體(粘度>1000cP)
重油、樹脂、瀝青等高粘度流體,流動阻力大,對流量計選型要求特殊。容積式流量計憑借自身結構優勢,成為此類流體測量。除橢圓齒輪流量計外,刮板流量計也十分適用。刮板流量計內部刮板在流體推動下,沿著特殊軌跡運行,始終與測量腔室壁緊密貼合,即便流體粘度高、流動性差,也能順暢測量。并且其采用雙室結構,有效避免因管線熱脹冷縮產生的變形對測量結果的干擾,在高粘度、工況復雜環境下測量穩定性好。
中低粘度流體(10 - 1000cP)
對于該粘度范圍的粘稠流體,渦輪流量計和渦街流量計是不錯選擇。渦輪流量計通過流體推動內部葉輪旋轉,葉輪轉速與流體流速成正比,借助轉速傳感器精確測量葉輪轉速,進而準確計算出各種粘稠液體流量,測量精度較高。渦街流量計利用流體流經漩渦發生體產生的渦街效應測量流量,由于其內部無活動部件,不易受中低粘度粘稠流體粘附、堵塞影響,安裝方便,日常維護也僅需檢查傳感器及線路,十分簡單,在中低粘度流體測量場景中應用廣泛。
(二)流體腐蝕性
強腐蝕性流體
當粘稠流體具有強腐蝕性,如含強酸、強堿的化工物料,電磁流量計成為優選。正交式電磁流量計基于法拉第電磁感應定律,測量管采用耐腐蝕的絕緣材料,電極選用耐腐蝕性強的特殊材質,可精準測量具有導電性的液體流量,涵蓋一些特殊粘稠液體,如果漿、膠狀物等。此外,部分容積式流量計可內襯耐腐蝕材料來應對強腐蝕性流體,但在實際選用時,必須充分考量內襯材料與流體的兼容性,以及長期使用過程中內襯是否會出現脫落、腐蝕等問題,以確保流量計長期穩定運行。
無腐蝕性或弱腐蝕性流體
針對無腐蝕性或弱腐蝕性的粘稠流體,多數流量計都具備適用性。從成本和維護便利性角度權衡,渦街流量計、渦輪流量計因結構相對簡單,無需像應對強腐蝕性流體那樣進行特殊耐腐蝕處理,既降低了設備采購成本,又減少了后續維護難度。在日常運行中,常規的檢查和保養就能保證其穩定工作,因此在這類流體測量場景中應用更為普遍。
(三)流體溫度
高溫流體(溫度>100℃)
在熱媒油輸送、高溫瀝青加工等工業過程中,流體溫度常超 100℃。腰輪(羅茨)流量計部分型號采用耐高溫材料制造,可承受高達 300℃的高溫,在高溫、高粘度介質測量中表現較好。同時,部分科氏質量流量計通過優化傳感器散熱結構、選用耐高溫電子元件等方式,也能在高溫環境下穩定工作,精準測量高溫粘稠流體質量流量,滿足特殊工業場景嚴苛需求。
常溫及低溫流體(溫度<100℃)
常溫及低溫粘稠流體測量的流量計可選范圍更廣。橢圓齒輪流量計使用溫度范圍一般在 - 30℃ - 160℃ ,可滿足大部分常溫及低溫場景需求。渦輪流量計、渦街流量計同樣在該溫度區間內性能穩定,無論是日常的常溫流體輸送,還是一些低溫冷藏、冷凍工藝中的流體測量,都能正常工作,可靠輸出流量數據。
三、安裝與維護因素
(一)安裝空間與位置
空間受限場景
在一些老舊工廠改造或特殊設備配套中,安裝位置空間可能極為有限。渦街流量計因體積小巧、結構緊湊,在這種場景下優勢盡顯。其安裝方式極為靈活,可水平、垂直或傾斜安裝,只需保證安裝位置前后有一定直管段,滿足測量要求即可,能輕松適應各種復雜安裝空間條件。反觀部分容積式流量計,如橢圓齒輪流量計、腰輪流量計,由于內部結構復雜,整體體積相對較大,在空間受限情況下,安裝時可能面臨管道布局困難、難以操作等問題,安裝難度較大。
特殊安裝位置
對于需要垂直安裝或對安裝方向有特殊要求的場合,電磁流量計優勢明顯。其測量原理決定了它不受安裝方向影響,只要確保測量管內始終充滿流體,就能準確測量流量。此外,轉子流量計也可垂直安裝,流體自下而上流經轉子,推動轉子葉片旋轉,通過轉子旋轉角度與流量的對應關系測量流量,對高粘度液體具有較好適應性,能在特殊安裝位置穩定工作。
(二)維護難度與成本
易于維護的流量計
渦街流量計內部無復雜活動部件,日常維護主要聚焦于檢查傳感器是否正常工作、信號傳輸線路有無破損或接觸不良等問題,維護內容相對單一,成本較低。渦輪流量計雖有葉輪轉動部件,但只要所測流體較為清潔,葉輪磨損速度較慢,定期進行簡單清潔、潤滑等保養工作,就能維持良好運行狀態,維護也相對容易。這兩種流量計在工業生產中應用廣泛,大量的實際應用案例積累了豐富的維護經驗,市面上也容易獲取對應的維護配件,進一步降低了維護難度和成本。
維護要求較高的流量計
容積式流量計如橢圓齒輪流量計,內部齒輪長期處于嚙合轉動狀態,對流體潔凈度有著要求。一旦流體中含有雜質,極易造成齒輪磨損,嚴重時甚至會導致齒輪卡死,使流量計無法正常工作。為保障其穩定運行,需在流量計上游安裝高精度過濾器,這無疑增加了維護工作量和成本。并且,由于其多為金屬材質,不同溫度下會出現熱脹冷縮現象,影響齒輪嚙合間隙,進而干擾測量精度,維護時需密切關注溫度變化對流量計的影響。科氏質量流量計雖測量精度高,但內部結構復雜,融合了先進的傳感器技術和精密的信號處理系統,一旦出現故障,對維修人員技術水平有所要求,維修過程往往需要專業設備輔助檢測,維修成本較大。
四、成本因素
(一)采購成本
低成本選擇
在滿足測量需求的基礎上,若預算有限,靶式流量計、轉子流量計是較為經濟的選擇。靶式流量計結構簡單,主要由測量管、靶片、力傳感器等核心部件構成,制造成本較低,在一些對測量精度要求不是特別高、注重成本控制的工業場景中應用廣泛。轉子流量計價格親民,其工作原理直觀易懂,通過轉子在錐形管內的位置變化反映流量大小,適用于對成本敏感且測量要求相對寬松的場合,能以較低采購成本實現基本流量測量功能。
高成本設備
科氏質量流量計憑借其高精度測量性能和復雜精妙的測量原理,內部集成了先進的傳感器技術和信號處理系統,從研發到生產,各環節投入成本高,導致采購價格昂貴。一些容積式流量計,如高精度橢圓齒輪流量計,為確保在高粘度流體測量,采用了精密制造工藝,選用優質耐磨、耐腐蝕材料,這也使得其價格相對高昂,適用于對測量精度有著要求、對成本敏感度較低的行業領域。
(二)運行成本
低功耗流量計
渦輪流量計整機功率消耗較低,部分型號可配備內部電池,無需外接電源,依靠電池供電便能長期穩定工作,作為無源顯示儀表,有效降低了運行成本,特別適用于一些難以接入外部電源或對供電穩定性要求高的偏遠、特殊安裝環境。渦街流量計在運行過程中,除了維持信號處理和傳輸功能所需電能外,無其他額外能耗,其內部無活動部件相互摩擦損耗,運行成本也處于較低水平,在長期連續運行的工業生產場景中,能顯著節省用電成本。
高運行成本設備
部分電磁流量計對工作環境要求較為苛刻,需要穩定可靠的電源供應,同時良好的接地條件也是保障其測量精度的關鍵。若電源不穩定,出現電壓波動、斷電等情況,或者接地不良,產生漏電、干擾等問題,不僅可能影響測量精度,導致流量數據偏差,嚴重時甚至會損壞設備,增加維修成本,大幅提高了整體運行成本。