如何准确输送液体和气体

关键字 过程控制与仪器仪表 监护权转移 流量计

在工业世界，监护权转移一词并不是指达斯汀·霍夫曼的“银幕”儿子在奥斯卡获奖影片《克莱默夫妇》中发生的事情。相反，它描述了一种跟踪流体数量的方法——液体、气体、泥浆——当它们在两个地点之间移动时。这种转移通常是作为商业交易的一部分(金钱易手作为支付交付的材料)或作为内部使用的产品的转移作为整个过程的一部分。

在任何一种情况下，确定有多少材料转手的方法必须准确，或者至少与参与转让的各方所同意的一样准确。然而，当涉及消费者或消耗品时，增加了行业和政府机构，这些机构有责任和权力制定判断保管转移方式的标准，这使情况更加混乱。

根据横河工业自动化公司(Newnan, Ga.)涡流流量计产品经理Sue Lynch的说法，“保管转移的定义在不同的市场可能会有很大的不同。这种差异通常是由所购买或出售的产品驱动的。天然气、石油、水和蒸汽只是清单上的一些材料。”

在现实世界中，跟踪移动材料数量的方法从简单到复杂各不相同。跨国管道输送的物料有时会使用不同于所输送液体的“段塞”来标记输送到管道站的“测量”量的开始和结束。接收站在检测到标记材料后，简单地将其预先测量的负载转移。路标重新出现时，改道已关闭。这种方法是有效的，但准确性很低，而且分离出外来物质可能是一个令人头痛的问题。

另一种传递材料的方法是体积测量。要交付的材料首先在已知尺寸的容器中使用液位传感技术进行预测量。一旦填满，只需将储层泵出或重力排空，即可提供已知数量的产品。液位传感精度和容器能被彻底清空的程度决定了该方法的精度。

当重量是衡量管道可交付材料的标准时，可以使用类似的方法。使用称重传感器，对材料进行称重，然后以与上面的体积测量示例相同的方式交付。这两种方法-流行于批量操作和适用于重力进料散装固体材料转移-可用于非批量材料转移应用。

在飞行中做这件事

流量测量可以在封闭管道(通常是直径已知的管道)中进行，也可以在开放通道(如河流或混凝土内衬的雨水径流通道)中进行。在任何一种情况下，流量测量系统都监视和控制过程。

可能“预先测量”要发送到远程位置的材料的最简单方法是使用流量测量技术。流量计分为三类——测量体积、速度和质量流量的流量计。体积测量需要在很长一段时间内连续计算恒定的部分流量。速度测量确定液体在管道直径某一点的速度。多次测量用于确定流型。速度流量计可以用作准流量测量或体积计数器，如果测量点位于管道中平均流速发生的点上。

在运输过程中可能发生密度变化的运输情况下，使用质量流。常见的连续质量流方法要么测量科里奥利力;体积流量和密度;体积流量，温度和压强。因为测量质量流量的流量计通常比简单的体积计数器贵得多——3到10倍的情况并不罕见——它们只用于要测量的材料非常昂贵的地方(巧克力、特种气体、精细化学品、芳香烃等)。

法律事务

无论使用哪种类型的测量或使用哪种类型的流量计，保管转移都需要使用这些方法中的任何一种，仍然归结为测量的准确性以及接收方是否愿意接受这种准确性。

一般来说，托管转移操作受国家法律法规的控制。典型的工业应用包括通过管道和供水的商业运输。虽然流量测量是商业交易的基础，但它们也用于征收关税和消费税。然而，仅仅因为关于保管转移需求的法规是“在册的”，流程工程师不一定有一个可接受的批准流程。mcrometer公司(加州Hemet)流量测量工程经理Stephen Ifft表示:“加拿大拥有北美唯一一个基于政府的审批程序。美国不提供这种服务。”

除了州和联邦法律法规外，其他组织也对流量装置进行认证。根据预期的应用，流量计可能需要美国天然气协会(AGA，阿灵顿，弗吉尼亚州)和美国石油协会(API，华盛顿特区)等组织的认证。

Ifft先生继续说，“像AGA和API这样的独立组织有望提供这样的标准和指导方针。通过这些组织的“批准过程”没有明确定义，因为标准处理仪表设计而不是性能。专利设计不能用这样的标准来保护。随着超声波技术进入该行业，这种情况可能会发生变化。超声波仪表虽然都使用相同的基本原理，但都有专有的设计。AGA和API目前的标准草案以不同的方式处理设计和性能问题。”

一些基本要求

典型的认证要求包括保证准确性、操作可靠性和防止未经授权的篡改。精度保证随流量计类型和被测量介质的不同而不同。大多数组织和监管机构只发布建议。就运行可靠性和未授权访问问题而言，法规是严格的。

在液体保管转移应用的情况下，不能发生导致不正确测量且不能被操作人员或通过仪器诊断识别的流量计故障。流量计的构造也必须使未经授权的人员无法篡改其操作。在被授权进行保管转移使用之前，设备要经过防篡改设计测试。满足特定应用的校准只有在满足此标准后才会进行。

西门子能源与自动化公司(Alpharetta, Ga.)的技术专家Tim Cillessen说:“一般来说，在工业和社会中，测量、剂量或混合流体同时控制其流量的需求无处不在。”不断上涨的原材料价格和劳动力成本迫使各行业更有效、更经济地生产、加工、管理和管理资源。而且，尽管已经开发了多种流量测量技术来协助实施所需的控制策略，但事实证明，简单的容积计等老技术在这一角色中是不可或缺的。”Cillessen先生继续说道。“尽管大量的功能(和法律)要求可能会限制某些流量计技术的使用，但几乎没有限制阻止机械流量计的使用。”

例如，旋转活塞流量计固有的可靠的机械性质使它们能够用于精确混合物生产中的校准测量和自动比例器。它们适用于精确混合物生产中的自动加药，并且经常用于移动应用，因为它们可以在没有辅助电源的情况下工作。

机械流量计的功能粘度范围高达350,000 mPa。根据结构材料的不同，它们可以处理强酸或强碱等腐蚀性物质。它们可以用来测量没有电导率或声学导电性的物质，并且可以直接安装在流动干扰的下游。尽管机械流量计可以在高冲击情况下使用，并在工艺条件需要时进行电加热，但它们之间的压降可能很高。该单元的物理大小限制了其容量。

正如预期的那样，非机械流量计也必须表现出高可靠性，才能用于保管转移应用。根据Sue Lynch的说法，横河工业自动化公司(YIA)为销售大型商业和工业供暖蒸汽的公司提供涡流流量计。由于在这些应用中加热成本可能非常高，并且客户要求准确计费，因此可靠性和准确性是绝对要求。林奇女士补充说:“此外，涡流仪没有活动部件，可以根据季节需求提供广泛的使用要求。”

YIA制造的涡流流量计，可以重新认证，以满足个别国家的重量和测量标准的蒸汽保管转移。在加热应用中，用于计费目的的流量计必须在nist可追溯的流量实验室中按照特定的时间表重新校准。例如，在马里兰州，必须遵循特殊处理和技术审查程序，以确保仪表在“发现状态”下重新校准。实验室给出了一个YIA涡旋流量计的精度声明

全速前进

在荷兰Wapenveld的荷兰造纸厂Berghuizer Paperfabrick的案例中，测量28英寸的低压蒸汽。(700mm)管道需要进行完整的能量平衡。汽轮机输出的蒸汽用于纸张、信封和包装纸的制造操作，以加热纸机和胶水。蒸汽凝结水随后被泵回电厂。

由于供应给工厂的能源量是制造费用的一部分，因此它成为财政转移计量，可能需要流量计认证。现在作为核算过程的一部分，蒸汽传递测量要求高降档(1:20)，无压力损失，高重复性，内部传递高精度，高可靠性(低维护成本和无故障运行)。

为了满足生产需求波动时所遇到的大范围的蒸汽流量，需要高的调压。压力损失剥夺了蒸汽中的能量，减少了输送给用户的能量。由于超声波流量计提供高降压，并且不会向管道中突出，从而导致压降，因此选择超声波流量计用于这种应用。

Panametrics公司(Waltham, Mass.)营销和产品开发副总裁Mike Scelzo表示:“指定的蒸汽流量计没有经过外部机构的托管转移认证。但在这种情况下，考虑到技术优势和较低的拥有成本，买方和卖方都同意仪表的准确性。这些因素足以使未经认证的仪表被双方接受。”

由于在没有认证的情况下指定用于监护转移的流量计并不是必要的规则，因此Scelzo先生很快指出，panametics在监护转移即将出现时，会主动为其超声波生产线提供提高精度的多路径配置。

迎接挑战

当涉及到服务前认证时，并不是所有的托管转移流量计都可以摆脱困境。一个典型的例子是Micrometer公司的v锥压差(dp)流量计被指定用于加拿大天然气管道托管转移作业时所面临的审批过程。尽管V-Cone代表了成熟的技术——它是一种基于伯努利原理的dp流量计，于1986年获得专利——批准机构加拿大测量公司要求它通过燃气表和辅助设备批准规范(LMB-EG-O8)。因为V-Cone是一种dp装置，mcrometer的意图是在与孔板相同的原理下进行认证。

然而，在评估了产品和性能数据后，加拿大测量局决定，由于精度相似，v锥应根据有关涡轮仪表的规范第7节进行评估(

一旦设定了测试标准，就会运行基于实验室的性能测试。这需要对流量计及其仪器进行有证人的测试运行，以支持评估过程中产生的记录数据。直到准确性被证实为

即使有了NOA，在加拿大也只有某些模型被批准用于监护转移测量。ANSI法兰类型，压力等级，可接受的管道尺寸和结构材料在其范围内受到限制。根据制造商的建议，严格的安装要求也被强制执行。甚至设备的铭牌信息也被指定。

根据mcrometer的Ifft先生的说法，“此次批准对V-Cone设备来说意义重大，将影响到加拿大甚至北美以外的应用。”在这种情况下，处理性能问题而不是设计问题显然赋予了审批过程可信度，证明了准确、稳定、可靠和防篡改的流量计可以在各种保管转移应用中找到自己的方式。

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