【干货】5大类仪表选型分享，助力企业生产！（下）

工业水处理展

化工企业离不开各种仪表，仪表在化工生产过程中，起着对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的重要作用。工艺生产过程的检测是了解和控制工业生产的基本手段，只有在任何时刻都能准确地了解工艺过程的全貌，并进行控制，才能保证生产过程顺利，并以高的生产率、小的消耗生产出合格的产品。但众所周知仪表技术较为复杂，往往对初入化工企业的技术人员头疼。本期流程君与大家分享一些仪表知识，希望朋友们有所收获，成为仪表技术专家。

四、流量仪表的选型

（一）一般原则

1. 刻度选择

仪表刻度宜符合仪表刻度模数的要求，当刻度读数不是整数时，为读数换算方便，也可按整数选用。

（1）方根刻度范围

最大流量不超过满刻度的95％；

正常流量为满刻度的70％～85％；

最小流量不小于满刻度的30％。

（2）线性刻度范围

最大流量不超过满刻度的90％；

正常流量为满刻度的50％～70％；

最小流量不小于满刻度的10％。

2. 仪表精确度用作能源计量的流量计，应符合《企业能源计量器具配备和管理通则（试行）》的规定。

（1）用于燃料进出厂结算的计量，±0.1％；

（2）用于车间班组、工艺过程的技术经济分析的计量，±0.5％～2％；

（3）用于工业及民用水的计量，±2.5％；

（4）用于包括过热蒸汽和饱和蒸汽的蒸汽计量，±2.5％；

（5）用于天然气、瓦斯及家用煤气的计量，±2.0％；

（6）用于重点用能设备及工艺过程控制的油的计量，±1.5％；

（7）用于工艺过程控制的其它含能工质（如压缩空气、氧、氮、氢、水等）的计量，±2％。

3. 流量单位

体积流量用m3/h、l/h；

质量流量用kg/h、t/h；

标准状态下气体体积流量用Nm3/h（0℃，0.1013MPa）。

（二）一般流体、液体、蒸汽流量测量仪表的选型

1. 差压式流量计

（1）节流装置

①标准节流装置一般流体的流量测量，应选用标准节流装置（标准孔板、标准喷咀）。标准节流装置的选用，必须符合GB2624-8l的规定或国际标准ISO 5167-1980。如有新的国家标准规定，应执行新规定。

②非标准节流装置

符合下列条件者，可选用文丘里管：

要求低压力损耗下的精确测量；

被测介质为干净的气体、液体；

管道内径在100～800mm范围；

流体压力在1.0MPa以内。

符合下列条件者，可选用双重孔板：

被测介质为干净气体、液体；

雷诺数大于（等于）3000、小于（等于））300000范围内。

符合下列条件者，可选1／4圆喷嘴：

被测介质为干净气体、液体；

雷诺数大于200、小于100000范围内。

符合下列条件者，可选圆缺孔板：

被测介质在孔板前后可能产生沉淀物的脏污介质（如高炉煤气、泥浆等）；

必须具有水平或倾斜的管道。

③取压方式的选择应考虑整个工程尽量采用统一的取压方式。

一般采用角接取压或法兰取压方式。

根据使用条件和测量要求，可采用径距取压等其它取压方式。

（2）差压变送器差压范围的选择差压范围的选择应根据计算确定，一般情况下根据流体工作压力高低不同宜选：

低差压：6kPa，10kPa；

中差压：16kPa，25kPa；

高差压：40kPa，60kPa。

（3）提高测量精确度的措施

温度压力波动较大的流体，应考虑温度压力补偿措施；

当管道直管段长度不足或管道内产生旋转流时，应考虑流体校正措施，增选相应管径的整流器。

（4）特殊型差压流量计

①蒸汽流量计饱和蒸汽的流量，当要求的精确度不高于2.5级，并为就地或远传积算时，可采用蒸汽流量计。

②内藏孔板式流量计无悬浮物的洁净液体、蒸汽、气体的微小流量测量，当量程比不大于3∶l，测量精度要求不高，管道通径DN＜50mm时，可选用内藏孔板流量计。测蒸汽时，蒸汽温度不大于120℃。

2. 面积式流量计

当要求精度不高于1.5级，量程比不大于10∶1时，可选用转子流量计。

（1）玻璃转子流量计中小流量、微小流量，压力小于1MPa，温度低于100℃的洁净透明、无毒、无燃烧和爆炸危险且对玻璃无腐蚀无粘附的流体流量的就地指示，可采用玻璃转子流量计。

（2）金属管转子流量计

①普通型金属管转子流量计对易汽化、易凝结、有毒、易燃、易爆不含磁性物质、纤维和磨损物质，以及对不锈钢（1Crl8Ni9Ti）无腐蚀性的流体中小流量测量，当需就地指示或远传信号时，可选用普通型金属管转子流量计。

②特殊型金属管转子流量计

带夹套的金属管转子流量计当被测介质易结晶或汽化或高粘度时，可选用带夹套金属管转子流量计。在夹套中通以加热或冷却介质。

防腐型金属管转子流量计

对有腐蚀性介质流量测量，可采用防腐型金属管转子流量计。

（3）转子流量计

要求垂直安装，倾斜度不大于5°。流体应自下而上，安装位置应振动较小，易于观察和维护，应设上、下游切断阀和旁路阀。对脏污介质，必须在流量计的进口处加装过滤器。

3. 速度式流量计

（1）靶式流量计

粘度较高，含少量固体颗粒的液体流量测量，当要求精确度不高于1.5级，量程比不大于3∶1时，可采用靶式流量计。靶式流量计一般安装在水平管道上。前直管段长度为15～40D，后直管段长度为5D。

（2）涡轮流量计

洁净的气体及运动粘度不大于5×10-6m2／s的洁净液体的流量测量，当要求较精确计量，量程比不大于10∶1时，可采用涡轮流量计。涡轮流量计应安装在水平管道上，使液体充满整个管道，并设上、下游截止阀和旁路阀，以及在上游设过滤器，下游设排放阀。直管段长度：上游不少于20D，下游不少于5D。

（3）旋涡流量计（卡门涡街流量计或涡街流量计）洁净气体、蒸汽和液体的大中流量测量，可选用旋涡流量计。低速流体及粘度大于20×10-3pa·s液体的测量，不宜选用旋涡流量计。选用时应对管道流速进行验算。该流量计具有压力损失较小、安装方便的特点。对直管段要求：上游为15～40D（视配管情况而定）；上游加整流器时，上游不小于10D；下游至少为5D。

（4）水表就地累积水的流量，当量程比要求小于30∶1时，可采用水表。水表安装于水平管道上，并要求直管段长度为：上游不少于8D，下游不少于5D。

（三）腐蚀、导电或带固体微粒流量测量仪表的选型

1. 电磁流量计

用于电导率大于10μS／cm的液体或均匀的液固两相介质流量测量。具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，无压力损失。可测量各种强酸、强碱、盐、氨水、泥浆、矿浆、纸浆等介质。

安装方向可以垂直、水平，也可倾斜，垂直安装时，液体必须自下而上。对液固两相介质，最好是垂直安装。

当安装在水平管道上时，应使液体充满管段，并应使变送器的电极处于同一水平面上；直管段长度，上游不少于5～10D，下游不小于3～5D或无要求（厂家不同，要求不同）。

变送器不应设置在磁场强度大于398A／m的场所。

2. 非标准节流装置

见前述

（四）高粘度流体流量测量仪表的选型

1. 容积式流量计

（1）椭圆齿轮流量计

洁净的、粘度较高的液体，要求较准确的流量测量，当量程比小于10∶1时，可采用椭圆齿轮流量计。

椭圆齿轮流量计应安装在水平管道上，并使指示刻度盘面处于垂直平面内；应设上、下游切断阀和旁路阀。上游应设过滤器。

对微流量，可选用微型椭圆齿轮流量计。

当测量各种易气化介质时，应增设消气器。

（2）腰轮流量计

洁净的气体或液体，特别是有润滑性的油品，精确度要求较高的流量测量，可选腰轮流量计。

流量计应水平安装，设置旁通管路，进口端装过滤器。

（3）刮板流量计

连续测量封闭管道中的液体流量，特别是各种油品的精确计量，可选用刮板流量计。

刮板流量计的安装，应使流体充满管道，并应水平安装，使计数器的数字处于垂直的方向上。

当测量各种油品并要求精确计量时，应增设消气器。

2. 靶式流量计

粘度较高，含少量固体颗粒的液体流量测量，当要求精确度不高于1.5级，量程比不大于3∶1时，可采用靶式流量计。靶式流量计一般安装在水平管道上。

前直管段长度为15～40D，后直管段长度为5D。

（五）大管径流量测量仪表的选型

当管径大时，压损对能耗有显着影响。常规流量计价格贵，当压损大时，可根据情况选用笛形均速管、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。

1. 笛形均速管流量计洁净气体、蒸汽、粘度小于0.3Pa·s的洁净液体的流量测量，当要求压力损失较小时，可选用笛形均速管流量计。笛形均速管安装在水平管道上，直管段长度：上游不少于6～24D，下游不少于3～4D。

2. 插入式涡轮流量计、插入式旋涡流量计、电磁流量计、文丘里管

见前述。

（六）新型流量测量仪表的选型

1. 超声波流量计

凡能导声的流体均可选用超声波流量计，除一般介质外，对强腐蚀性、非导电、易燃易爆、放射性等恶劣条件下工作的介质，当无法采用接触式测量时，可采用超声波流量计。

2. 质量流量计

需直接精确测量液体、高密度气体和浆体的质量流量时，可选用质量流量计。质量流量计可以不受流体温度、压力、密度或粘度变化的影响而提供精确可靠的质量流量数据。质量流量计可在任何方向安装，不需直管段。

（七）粉粒及块状固体流量测量仪表的选型

1. 冲量式流量计

自由落下的粉粒及块状固体流量测量，当要求封闭传送物料时，宜选用冲量式流量计；冲量流量计适用于任意粒度的各种散料，且在尘埃极多的情况下也能准确计量，但散料的料重不得大于预定冲料板重量的5％。

冲量式流量计的安装，要求物料必须保证自由落下，不得有外加力作用于被测物体上。冲板安装角度、进料口与冲板间角度及高度有一定要求，并与量程选择有一定关系，选用前应进行计算。

2. 电子皮带称

用于皮带输送的固体流量测量，安装在符合标准性能的皮带输送机上。其称框安装要求严格，称框在皮带上的位置与落料口的距离对测量精度都有影响，应选择好安装位置。3轨道衡铁路货车的连续自动称量宜选择动态轨道衡。

五、物位仪表的选型

（一）一般原则

1. 应深入了解工艺条件、被测介质的性质、测量控制系统要求，以便对仪表的技术性能和经济效果做出充分评价，使其在保证生产稳定、提高产品质量、增加经济效益等方面起到应有的作用。

2. 液面和界面测量应选用差压式仪表、浮筒式仪表和浮子式仪表。当不满足要求时，可选用电容式、电阻式（电接触式）、声波式等仪表。料面测量应根据物料的粒度、物料的安息角、物料的导电性能、料仓的结构形式及测量要求进行选择。

3. 仪表的结构形式和材质，应根据被测介质的特性来选择。主要考虑的因素为压力、温度、腐蚀性、导电性；是否存在聚合、粘稠、沉淀、结晶、结膜、气化、起泡等现象；密度和密度变化；液体中含悬浮物的多少；液面扰动的程度以及固体物料的粒度。

4. 仪表的显示方式和功能，应根据工艺操作及系统组成的要求确定。当要求信号传输时，可选择具有模拟信号输出功能或数字信号输出功能的仪表。

5. 仪表量程应根据工艺对象的实际需要显示的范围或实际变化范围确定。除供容积计量用的物位仪表外，一般应使正常物位处于仪表量程的50％左右。

6. 仪表精度应根据工艺要求选择，但供容积计量用的物位仪表，其精度等级应在0.5级以上。

7. 用于可燃性气体、蒸汽及可燃性粉尘等爆炸危险场所的电子式物位仪表。应根据所确定的危险场所类别以及被测介质的危险程度，选择合适的防爆结构型式或采取其他的防护措施。

8. 用于腐蚀性气体及有害粉尘等场所的电子式物位仪表，应根据使用环境条件，选择合适的外壳防护型式。

（二）液面和界面测量仪表的选型

1. 差压式测量仪表

（1）对于液面连续测量，宜选用差压式仪表。对于界面测量，可选用差压式仪表，但要求总液面应始终高于上部取压口。

（2）对于测量精度要求高，测量系统需要较为复杂的精确运算，而一般模拟仪表难以达到时，可选用差压式智能变送仪表，其精度为0.2级以上。

（3）对于在正常工况下液体密度有明显变化时，不宜选用差压式仪表。

（4）腐蚀性液体、结晶性液体、粘稠性液体、易汽化液体、含悬浮物液体宜选用平法兰式差压仪表。高结晶的液体、高粘度的液体、结胶性的液体、沉淀性的液体宜选用插入式法兰差压仪表。以上被测介质的液面，如果气相有大量冷凝物、沉淀物析出，或需要将高温液体与变送器隔离，或更换被测介质时，需要严格净化测量头的，可选用双法兰式差压仪表。

（5）腐蚀性液体、粘稠性液体、结晶性液体、熔融性液体、沉淀性液体的液面在难于使用法兰式差压仪表测量时，可采用吹气或冲液的方法，配合普通压力表、压力变送仪表或差压变送仪表进行测量。

（6）对于在环境温度下，气相可能冷凝、液相可能汽化，或气相有液体分离的对象，在难以使用法兰式差压仪表而用普通差压仪表进行测量时，应视具体情况分别设置隔离器、分离器、汽化器、平衡容器等部件，或对测量管线保温、伴热。

（7）用差压式仪表测量锅炉汽包液面时，应采用温度补偿型双室平衡容器。

（8）差压式仪表的正、负迁移量应在选择仪表量程时加以考虑。

2. 浮筒式测量仪表

（1）对于测量范围在2000mm以内，比密度为0.5～1.5的液体液面连续测量，以及测量范围在1200mm以内，比密度差为0.1～0.5的液体界面连续测量，宜选用浮筒式仪表。

真空对象、易汽化的液体宜选用浮筒式仪表。

就地液位指示或调节宜选用气动浮筒式仪表。

浮筒式仪表必须用于清洁液体。

（2）选用浮筒式仪表，当精度要求较高，信号要求远传时，宜选用力平衡型；当精度要求不高，就地指示或调节时，可选用位移平衡型。

（3）对于开口储槽、敞口储液池的液面测量，宜选用内浮筒；对于在操作温度下不结晶、不粘稠、但在环境温度下可能结晶或粘稠的液体对象，也宜选用内浮筒。对于不允许停车的工艺设备，不应选用内浮筒，而应选用外浮筒。对于高粘稠、结晶或高温的液体对象，不应选用外浮简。

（4）内浮筒仪表在容器内液体扰动较大时，应加装防扰动影响的平稳套管。

（5）电动浮筒仪表用于被测液位波动频繁的场合，其输出信号应加阻尼器。

3. 浮子式测量仪表

（1）对于大型储槽清洁液体液面的连续测量和容积计量，以及各类储槽清洁液体液面和界面的位式测量，应选用浮子式仪表。

（2）脏污的液体，以及环境温度下结冻的液体，不宜采用浮子式仪表。粘性液体的连续测量和多点位式测量，也不宜采用浮子式仪表。

（3）浮子式测量仪表用于界面测量时，两种液体的比密度应恒定，且比密度差不应小于0.2。

（4）内浮子式液位仪表用于大型储槽液面测量时，为防止浮子的飘移，应备有导向设施；为防止浮子受液面扰动的影响，应加装平稳套管。

（5）大型储槽液体的液位或容积连续计量，对测量精度要求较高的单储槽或多储槽，宜选用光导式液面计；对测量精度要求一般的单储槽可选用钢带浮子式液面计。对要求高精度连续计量液位、界面、容积和质量的单储槽或多储槽，应选用储罐测量系统。

（6）开口储槽、敞口储液池的液面多点位式测量，以及有腐蚀性、毒性等危险液体的多点位式测量，宜选用磁性浮子式液面计。

（7）粘性液体的位式测量，宜选用杠杆式浮子液位控制器。

4. 电容式测量仪表

（1）对于腐蚀性液体、沉淀性流体以及其他化工工艺介质的液面连续测量和位式测量，宜选用电容式液面计。用于界面测量时，两种液体的电气性能必须符合产品的技术要求。

（2）电容液面计的具体型号、电极结构型式、电极材料，应根据被测介质的电气性能、容器的材质等因素确定。

（3）对于不粘滞非导电性液体，可采用轴套筒式的电极；对于不粘滞导电性液体，可采用套管式的电极；对于易粘滞非导电性液体，可采用裸电极，电极表面应选择具有与被测液体亲和力小的材料或采用自动清洗的措施。

（4）电容液面计不能用于易粘滞的导电性液体液面的连续测量。

（5）电容式测量仪表易受电磁干扰的影响，应选用屏蔽电缆，或采取其他抗电磁干扰的措施。

（6）用于位式测量的电容液面计，宜采用水平安装型；用于连续测量的电容液面计，宜采用垂直安装型。

5. 电阻式（电接触式）测量仪表

（1）对于腐蚀性导电液体液面的位式测量，以及导电液体与非导电液体的界面位式测量，可选用电阻式（电接触式）仪表。

（2）对于容易使电极结垢的导电液体，以及工艺介质在电极间发生电解现象时，一般不宜选用电阻式（电接触式）仪表。对于非导电、易粘附电极的液体，不得选用电阻式（电接触式）仪表。

6. 静压式测量仪表

（1）对于深度为5m～100m的供水池、水井、水库的液面连续测量，应选用静压式仪表。

对于无压容器内的液面连续测量，可选用静压式仪表。

（2）在正常工况下，液体密度有明显变化时，不宜选用静压式仪表。

7. 声波式测量仪表

（1）对于普通物位仪表难以测量的腐蚀性液体、高粘性液体、有毒性液体等液面的连续测量和位式测量，宜选用声波式测量仪表。

（2）声波式仪表的具体型号、结构型式，应根据被测介质的特性等因素确定。

（3）声波式仪表必须用于可反射和传播声波的容器液面测量，不得用于真空容器。不宜用于含气泡的液体和含固体颗粒物的液体。

（4）对于内部有影响声波传播的障碍物的容器，不宜采用声波式仪表。

（5）对于连续测量液面的声波式仪表，如果被测液体温度、成份变化比较显着，应考虑对声波传播速度的变化进行补偿，以提高测量的精度。

（6）检测器和转换器之间的电缆，应采用屏蔽电缆，或考虑采用防电磁干扰的措施。

8. 微波式测量仪表

（1）对于普通液位仪表难以高精度测量的大型固定顶罐、浮顶罐内腐蚀性液体、高粘度液体、有毒液体的液位连续测量，应选用微波式测量仪表。微波式测量仪表测量方法采用特定频率范围内的微波连续扫描，液位和天线之间的距离变化时，传感信号与反射信号之间产生频率差，频率差与液位和天线之间的距离成正比，因此测定频率差可转换得出液位。

（2）天线的结构形式及材质，应根据被测介质的特性、储罐内压力等因素确定。

（3）对于内部有影响微波传播的障碍物的储罐，不宜采用微波式仪表。

（4）对于罐内水蒸汽和烃类蒸汽的密度在正常工况下有显着变化时，应考虑对微波传播速度的变化进行补偿；对于沸腾的或扰动的液面，应考虑采取变径喇叭筒的静止管道及其它补偿措施，以提高测量精度。

9. 核辐射式测量仪表

（1）对于高温、高压、高粘度、强腐蚀、易爆、有毒介质液面的非接触式连续测量和位式测量，在使用其他液位仪表难以满足测量要求时，可选用核辐射式仪表。

（2）辐射源的强度应根据测量要求进行选择，同时应使射线通过被测对象后，在工作现场的射线剂量应尽量小，安全剂量标准应符合现行的《辐射防护规定》（GB8703-88），否则，应充分考虑隔离屏蔽等防护措施。

（3）辐射源的种类应根据测量要求和被测对象的特点，如被测介质的密度、容器的几何形状、材质及壁厚等因素进行选择。当射源强度要求较小时，可选用镭（Re）；当射源强度要求较大时，可选用铯137（Csl37）；用于厚壁容器要求穿透能力强时，可选用钴60（Co60）。

（4）为避免由于辐射源衰变而引起的测量误差，提高运行的稳定性和减少校验次数，测量仪表应能对衰变进行补偿。

10. 激光式测量仪表

（1）对于结构复杂或有机械障碍的容器，以及按常规的方法难以安装的容器的液面连续测量，应选用激光式测量仪表。

（2）对于无反射的完全透明液体，不能采用激光式测量仪表。

（三）料面测量仪表的选型

1. 电容式测量仪表

（1）对于颗粒状物料和粉粒状物料，如：煤、塑料单体、肥料、砂子等料面连续测量和位式测量，宜选用电容式测量仪表。

（2）检测器的延伸电缆应采用屏蔽电缆，或考虑采用防电磁干扰的措施。

2. 声波式测量仪表

（1）对于无振动或振动小的料仓、料斗内粒度为10mm以下的颗粒物状料面的位式测量，可选用音叉料位计。

（2）对于粒度为5mm以下的粉粒状物料的料面位式测量，应选用声阻断式超声料位计。

（3）对于微粉状物料的料面连续测量和位式测量，宜选用反射式超声料位计。反射式超声料位计不宜用于有粉尘弥漫的料仓、料斗的料面测量，也不宜用于表面不平整的料位测量。

3. 电阻式（电接触式）测量仪表

（1）对于导电性能良好或导电性能差，但含有水份的颗粒状和粉粒状物料，如：煤、焦炭等料面的位式测量，可选用电阻式测量仪表。

（2）必须满足产品规定的电极对地电阻的数值，以保证测量的可靠性和灵敏度。

4. 微波式测量仪表

（1）对于高温、粘附性大、腐蚀性大、毒性大的块状、颗粒状物料的料面位式测量和连续测量，宜选用微波式测量仪表。

（2）不宜用于表面不平整的料位测量。

5. 核辐射式测量仪表

（1）对于高温、高压、粘附性大、腐蚀性大、毒性大的块状、颗粒状、粉粒状物料的料面位式测量和连续测量，可选用核辐射式测量仪表。

（2）其它要求应符合前述的规定。

6. 激光式测量仪表

（1）对于结构复杂或有机械障碍的容器，以及按常规的方法难以安装的容器的料面连续测量，应选用激光式测量仪表。

（2）对于无反射的完全透明物料，不能采用激光式测量仪表。

7. 阻旋式测量仪表

（1）对于承压较小、无脉动压力的料仓、料斗，物料比密度为0.2以上颗粒状和粉粒状物料料面的位式测量，可选用阻旋式测量仪表。

（2）旋翼的尺寸应根据物料的比密度选取。

（3）为避免物料撞击旋翼造成仪表误动作，应在旋翼上方设置保护板。

8. 隔膜式测量仪表

（1）对于料仓、料斗内颗粒状或粉粒状物料料面的位式测量，可选用隔膜式测量仪表。

（2）由于隔膜的动作易受粉粒附着的影响和粉粒流动压力的影响，不能用于精度要求较高的场合。

9. 重锤式测量仪表

（1）对于料位高度大，变化范围宽的大型料仓、散装仓库以及敞开或密闭无压容器内的块状、颗粒状和附着性不大的粉粒状物料的料面定时连续测量，应选用重锤式测量仪表。

（2）重锤的形式应根据物料的粒度、干湿度等因素选取。

（3）对于有粉尘弥漫严重的料仓、容器的料位测量，应使用带吹气装置的重锤式测量仪表。

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