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如何正確選擇流量傳感器
2013-09-01
影響流量傳感器的因素較多，原理有十余種，類(lèi)型不少于200種，有人對(duì)美國(guó)現(xiàn)場(chǎng)千余臺(tái)流量傳感器進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其中60%所選擇的方法不太合適，而即使選擇的方法合適，又有約一半以上在安裝和布局上有問(wèn)題。正確選擇，并非易事。歸納起來(lái)，正確選擇流量傳感器取決于六個(gè)因素：傳感器技術(shù)參數(shù)、流體特性、流動(dòng)的狀態(tài)、安裝、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)性。 一、傳感器技術(shù)參數(shù) 總量、流量 總量（單位為m3或k g），多用于貿(mào)易核算，準(zhǔn)確度居于首位。流量（瞬時(shí)量單位為m3/h，k g/h），多用于流程工業(yè)，是控制系統(tǒng)的信息源頭，重復(fù)性是首位。連續(xù)，開(kāi)關(guān) 一般流量傳感器的輸出為連續(xù)量，而開(kāi)關(guān)量可用于簡(jiǎn)單的二位式控制或設(shè)備保護(hù)，要求可靠性良好。 準(zhǔn)確度 準(zhǔn)確度不僅取決傳感器本身，還取決于校驗(yàn)系統(tǒng)，是外加特性。要說(shuō)明在什么流量范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度，如果用于控制系統(tǒng)，還應(yīng)考慮與整個(gè)系統(tǒng)準(zhǔn)確度相匹配。注意：廠家注明的誤差是%Fs（上限）；還是%RD（測(cè)值）。
重復(fù)性 重復(fù)性是指環(huán)境條件介質(zhì)參數(shù)不變時(shí)，對(duì)某一流量值多次測(cè)量的一致性，是傳感器本身的特征。在流程工業(yè)控制系統(tǒng)中，重復(fù)性往往比準(zhǔn)確度還重要。不少?gòu)S家把重復(fù)性誤導(dǎo)為準(zhǔn)確度，準(zhǔn)確度應(yīng)包括重復(fù)性與標(biāo)定裝置的流量不確定度。 量程比 在一定準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，最大與最小流量之比。差壓式流量傳感器，從傳感器本身可以有較大量程比，但受二次表制約，一般只有3:1。 壓力損失 流量傳感器（除電磁、超聲） 都有檢測(cè)件（ 如孔板、渦輪等），以及強(qiáng)制改變流向（如彎頭、科氏）都將產(chǎn)生不可恢復(fù)壓力損失，它將額外增加輸送的動(dòng)力，才能維持正常運(yùn)，有些數(shù)額很大，在提倡節(jié)能的今天應(yīng)引起重視。 輸出信號(hào) 一般為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)（0~10V，4~20mA等）已不能適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展要求。通訊要求數(shù)字信號(hào)，Rosemount推出了HART協(xié)議，RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，RS232限于2Km以?xún)?nèi)，RS485可達(dá)10Km。響應(yīng)時(shí)間 輸出信號(hào)隨流量參數(shù)變化反應(yīng)的時(shí)間，對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，越短越好；對(duì)脈動(dòng)流，則希望有較慢的輸出響應(yīng)。綜合性能 傳感器的性能指標(biāo)是相互制約的，如樣本中壓力上限為2mpa；溫度為250℃，口徑為1m；則當(dāng)口徑為1m時(shí)，壓力可能只能為1.5mpa，溫度只能是200℃，不可能同為極限值。
二、流體特性 流體類(lèi)型 流體分為液體、氣體、蒸汽。有些傳感器（如電磁式）不能測(cè)氣體；插入熱式則不能測(cè)液體。 溫度、壓力、密度 它們是選擇傳感器提供的重要參數(shù)，特別是在工況下的參數(shù)，對(duì)于氣體流量還應(yīng)了解其體積流量是工作狀態(tài)，還是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。 粘性 液體粘性相差較大會(huì)影響選型，如粘性大的液體宜用容積式流量傳感器，而不宜選用渦輪、浮子、渦街等流量傳感器。 腐蝕、結(jié)垢、臟污 對(duì)于這類(lèi)流體，不宜選用有轉(zhuǎn)動(dòng)件及有檢測(cè)件的傳感器。即使對(duì)于超聲、電磁式流量傳感器，也會(huì)因腐蝕管道帶來(lái)誤差。如口徑50mm，結(jié)垢0.5~1mm，將帶來(lái)0.5~1%的誤差。 特殊參數(shù) 某些流體參數(shù)會(huì)影響傳感器的工作，如壓縮性系數(shù)影響差壓式；比熱及熱傳導(dǎo)系數(shù)影響熱式；電導(dǎo)率影響電磁；聲速影響超聲。 單相、多相 相是指在一個(gè)系統(tǒng)中具有相同的物理、化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)，不同的相有較明顯的界面，通常工業(yè)中大多為單相，隨著工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了多相流（氣固、氣液、液固或氣固液）等的流量測(cè)量問(wèn)題。
重復(fù)性 重復(fù)性是指環(huán)境條件介質(zhì)參數(shù)不變時(shí)，對(duì)某一流量值多次測(cè)量的一致性，是傳感器本身的特征。在流程工業(yè)控制系統(tǒng)中，重復(fù)性往往比準(zhǔn)確度還重要。不少?gòu)S家把重復(fù)性誤導(dǎo)為準(zhǔn)確度，準(zhǔn)確度應(yīng)包括重復(fù)性與標(biāo)定裝置的流量不確定度。 量程比 在一定準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，最大與最小流量之比。差壓式流量傳感器，從傳感器本身可以有較大量程比，但受二次表制約，一般只有3:1。 壓力損失 流量傳感器（除電磁、超聲） 都有檢測(cè)件（ 如孔板、渦輪等），以及強(qiáng)制改變流向（如彎頭、科氏）都將產(chǎn)生不可恢復(fù)壓力損失，它將額外增加輸送的動(dòng)力，才能維持正常運(yùn)，有些數(shù)額很大，在提倡節(jié)能的今天應(yīng)引起重視。 輸出信號(hào) 一般為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)（0~10V，4~20mA等）已不能適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展要求。通訊要求數(shù)字信號(hào)，Rosemount推出了HART協(xié)議，RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，RS232限于2Km以?xún)?nèi)，RS485可達(dá)10Km。響應(yīng)時(shí)間 輸出信號(hào)隨流量參數(shù)變化反應(yīng)的時(shí)間，對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，越短越好；對(duì)脈動(dòng)流，則希望有較慢的輸出響應(yīng)。綜合性能 傳感器的性能指標(biāo)是相互制約的，如樣本中壓力上限為2mpa；溫度為250℃，口徑為1m；則當(dāng)口徑為1m時(shí)，壓力可能只能為1.5mpa，溫度只能是200℃，不可能同為極限值。
二、流體特性 流體類(lèi)型 流體分為液體、氣體、蒸汽。有些傳感器（如電磁式）不能測(cè)氣體；插入熱式則不能測(cè)液體。 溫度、壓力、密度 它們是選擇傳感器提供的重要參數(shù)，特別是在工況下的參數(shù)，對(duì)于氣體流量還應(yīng)了解其體積流量是工作狀態(tài)，還是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。 粘性 液體粘性相差較大會(huì)影響選型，如粘性大的液體宜用容積式流量傳感器，而不宜選用渦輪、浮子、渦街等流量傳感器。 腐蝕、結(jié)垢、臟污 對(duì)于這類(lèi)流體，不宜選用有轉(zhuǎn)動(dòng)件及有檢測(cè)件的傳感器。即使對(duì)于超聲、電磁式流量傳感器，也會(huì)因腐蝕管道帶來(lái)誤差。如口徑50mm，結(jié)垢0.5~1mm，將帶來(lái)0.5~1%的誤差。 特殊參數(shù) 某些流體參數(shù)會(huì)影響傳感器的工作，如壓縮性系數(shù)影響差壓式；比熱及熱傳導(dǎo)系數(shù)影響熱式；電導(dǎo)率影響電磁；聲速影響超聲。 單相、多相 相是指在一個(gè)系統(tǒng)中具有相同的物理、化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)，不同的相有較明顯的界面，通常工業(yè)中大多為單相，隨著工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了多相流（氣固、氣液、液固或氣固液）等的流量測(cè)量問(wèn)題。
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