多变量流量变送器和系列测量可以广泛用于化工,冶金,电力等各种工业领域,只要有管道,就会有流体流量,就会有流量测量,流量控制,流量问题是流程工业(主要温度,压力,液位物位和流量等物理量)中最重要的测量之一。
流量测量困难,因为流体是流动的,而其它物理量基本是静止的。在封闭管道横截面里,每一点的流速都是不同的。管道中央流速快,外侧则慢。只有当横截面前有足够长的直管段时,横截面任意点的流速才趋于相同/相近,且上下左右对称。这是流量单点测量的理论基础。
流体的三种流态(气体、液体和蒸汽)中,气态的流体可以被压缩,其流速随着温度压力的变化而变化,是动态过程。所以在进行质量流量的计算时,需要进行密度的动态补偿。气体流量还受到气体的膨胀系数影响,流速越快,气体流动越不稳定;流速越慢,膨胀系数趋于1(常数)。其主要受工况压力、实时差压和节流装置压损等许多因数影响。由于膨胀系数在流量计算公式中处于放大倍数的位置,大小变化1%,就影响质量流量值的1%。由于气体质量轻,若管道走向(如双平面弯管)比较复杂,直管段短,很容易出现漩涡或者局部漩涡,导致测量无法进行,故气体流量计的安装位置和直管段非常重要。此外,气体中会含有一定量的水份,即气体中含有一定的湿度,这样的气体称为双相流,气体标况密度会因此产生误差。此时使用理想气体方程计算工况密度也会有误差,从而无法准确计算出气体质量流量。标称的仪表测量精度只能是在标准计量院里得到,说明气体质量流量计量是一个复杂的难题。
液体不可压缩,不需要压力补偿,且温度变化小,介质密度比较大,因此对质量流量的影响不大,只需要进行温度补偿。但是当液体温度达到沸点附近时,密度极度不稳定,波动比较大,高精度的水测量还是需要温压补偿。对于大多数液体,只能根据用户提供工况密度来计算,无法补偿。
蒸汽是一种特别的气体,介质密度与温度和压力密切相关,因此不能按照理想气体状态方程计算密度。蒸汽密度有相应的国际标准,可以通过查密度表的方式获得当前密度。饱和蒸汽状态时,可通过介质温度确定工况密度和工况压力;或者由介质压力确定工况密度和温度;过热蒸汽三者之间没有类似的关系。饱和/过热蒸汽测量必须进行实时温度/压力补偿,需要差压/压力/温度在同一个位置取得。通常情况下,蒸汽的温度压力都比较高,导致管道内径会实时发生改变,膨胀系数极不稳定。蒸汽流量的测量对流量传感器和变送器算法都是考验。