气液两相流：仪表明明没坏，为什么流量压力却一直跳？

深圳计为专注物位测量

深圳计为自动化技术有限公司官方账号

2540篇原创

明明输送的是液体，泵的转速没变，阀门开度也没动，为什么流量计上的数值会突然往上蹿？

这种情况现场很常见。碰到这种问题，很多人的反应都是查流量计。

即使都查完了看不出异常，可继续运行一段时间，流量又跳。尤其是储罐液位下降，或阀门动作后，波动往往更明显。

这种时候，问题可能出在介质状态上。

一

液体管道里的气从哪来？

液体管道里出现气体，常见的情况，就是空气被吸进去了。

比如储罐液位降得太低，泵吸入口附近形成旋涡，液面上的空气会跟着液体一起进入吸入管。

还有一些泵入口就在负压状态下运行。这个时候，吸入侧法兰、接头、阀杆填料等位置如果密封不好，不往外漏液，反而往里面吸空气。

除了外界空气，液体也会“生气”。

液体经过调节阀、孔板或者其他节流部位时，局部压力会明显下降。如果压力降到当前温度下的饱和蒸气压以下，部分液体就会汽化，形成蒸气泡。

还有一种情况也很常见，就是液体本身溶解了一定量的气体。正常压力下这些气体一直溶在液体里，但温度升高或者压力降低以后，原来溶解在液体中的气体就会逐渐析出来。

这样一来，管道里就不只是液体，而是气体和液体一起流动，也就是常说的气液两相流。

这里要注意，管道里看到的“气”都不同。可能是外面吸进来的空气，也可能是液体里析出的溶解气，还可能是液体自身汽化形成的蒸气。来源不同，排查方向也不一样。

二

管道里有气怎么流？

管道里一旦出现气体，并不是简单地“液体里面多几个泡”。

气体含量、液体流速、管径以及管道方向不同，形成的流动状态也不一样。

气量比较少的时候，通常是一个个小气泡跟着液体往前走，这就是泡状流。

气泡慢慢聚在一起以后，形成比较大的气团。管道里一段气、一段液交替通过，就是段塞流。

现场怕的就是这种状态。

因为大气团经过时，管内压力和流量会一阵高、一阵低，严重时管道还会有明显振动。

在水平管道里，如果气液分得比较开，还会出现液体走下面、气体走上面的情况，也就是分层流。

气体少的时候，只是一些零散的小气泡跟着液体往前走；气体再多一些，流动状态就会变得比较复杂。气速比较高时，甚至会形成环状流，也就是气体主要从管道中间通过，液体则贴着管壁形成一层液膜。

现场实际情况往往没这么“标准”。

运行条件一变，流型也会跟着变。刚开始只是零散的小气泡，液位继续下降或者流速发生变化以后，就逐渐形成较大的气团。

所以有些管线刚开起来的时候看着正常，运行一段时间以后，压力和流量却突然波动，并不是仪表出了问题，而是管道里的流动状态已经发生了变化。

三

一夹气，流量计就跳？

这得看用的是什么流量计。

1、电磁流量计

电磁流量计测的是导电液体的流速，测量管要保持满管才能测量。

一旦液体里面夹带了比较多的气体，或者管道高点开始积气，测量管内原来的流速分布就会被打乱。对于一些依赖介质导电状态和满管条件工作的流量计来说，测量条件一变，流量示值自然就容易上下波动。

如果气量再大一些，已经影响到满管状态，带空管检测功能的仪表还会直接报空管或者相关状态报警。

所以查电磁流量计跳数，不只看表头。

还要看安装位置是否容易积气，管道有没有局部高点，液位变化时流量是否同步波动。

2. 差压式流量计

孔板这类差压式流量计，本质上是根据差压、密度等参数计算流量。

如果这套管线和流量计原来是按照单相液体工况设计的，后来实际运行时液体里面混进了气体，那介质的平均密度、流速分布以及整体流动状态都会跟原来的设计条件不一样。

这个时候如果还按照原来的单相液体参数去计算，得到的流量值肯定会产生一定偏差。

特别是气体含量不是固定的，而是一会儿多、一会儿少时，问题会更加明显。像差压式流量计，节流装置前后的差压信号就会不断波动，显示出来的流量也会跟着跳。

所以这种情况下，看到的瞬时流量不是真实的液体流量。

3. 科里奥利质量流量计

科里奥利流量计直接测质量流量，但也怕夹气。

液体里气体含量增加以后，会影响测量管的振动状态，密度信号和驱动状态也发生变化。

气量比较大或者流型很不稳定时，质量流量读数也会明显波动。

有些仪表对夹气做了专门处理，抗干扰能力会好一些，但也有适用范围，不代表什么工况都能正常测。

所以看到流量突然升高，先别急着判断“实际流量变大了”。

介质状态变了，仪表数值也跟着变。

四

管道异响是什么？

比如泵出现汽蚀时，经常能听到类似砂石在泵里面撞击的声音，噼里啪啦的；如果问题出现在调节阀附近，则会听到比较尖锐而且持续的噪声。遇到这种声音，就要特别留意局部压力是否已经降得太低了。

这种情况除了机械故障，还要考虑汽蚀。

液体经过泵叶轮入口、调节阀等局部低压区域时，如果压力低于饱和蒸气压，液体会汽化形成蒸气泡。

这些气泡随着液体往前走，到了压力较高的区域又会迅速塌陷。

气泡塌陷时产生的冲击，会带来噪声和振动。

时间长了，叶轮、阀芯、阀座这些位置会出现麻点，严重时甚至会发生明显剥蚀。

还有一种容易和汽蚀混淆的现象，就是闪蒸。

闪蒸一般发生在液体经过节流以后，阀后压力一直低于液体的饱和蒸气压。

部分液体汽化以后，形成的气相不会马上重新变回液体，而是跟着介质继续往下游走。

汽蚀是气泡形成以后又塌掉了；闪蒸是液体汽化以后，气相继续留在下游。

五

小结

现场碰到流量计跳数，仪表当然要查，但泵入口吸气、储罐液位过低、管道高点积气、溶解气析出、节流后汽化，这些情况都会让原本的单相液体变成气液两相流。

介质状态一变，压力、流量和仪表信号都会跟着变。

所以查这类问题，先确认仪表有没有明显故障，再看液位、压力和流量趋势，顺着管线把吸气、积气和汽化的位置找出来。

很多时候，表头盯半天看不出问题，沿着管线走一圈，听听声音、看看压力，再调几条趋势对一下，原因反而就找到了。

PROFILE

技术工程师

刘工

资深工程师，长期专注于液位测量设备的现场应用与技术改进，具备丰富的工程实践经验。曾多次参与石化、电力等行业项目，对雷达液位计、磁翻板液位计等仪表的选型、安装与故障分析有深入研究，尤其擅长解决密封、振动、温差等极端工况下的安装问题，帮助客户提升系统稳定性与测量可靠性。

1、为什么一出现气液双相流，管道就开始出问题了？

2、闪蒸时容器内部到底发生了什么变化

3、技术员必看：化工设备不仅仅是“铁罐子”

封面丨小黄

文字丨刘工

图片丨阿刀

审核丨小田

免责声明：1、本公众号内容主要用于工业自动化与仪器仪表领域的技术交流与信息分享。部分内容来源于公开资料、行业交流或客户案例整理，如涉及版权问题，请相关权利人联系本公众号并提供有效证明，我们将尽快妥善处理。2、文中所涉及的技术观点、应用说明及案例分析仅供参考，不构成具体工程设计或选型依据。3、实际应用请结合现场工况，并以项目设计文件、相关标准及规范要求为准。4、未经授权，任何媒体、网站或个人转载、摘编本公众号内容，须注明来源，并自行承担由此产生的法律责任。