提高彎管流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確性的工程實(shí)施方法
分析了被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率、流速分布與直管段、電極結(jié)垢與附著層、安裝條件和運(yùn)行環(huán)境5 方面工程因素對(duì)彎管流量計(jì)準(zhǔn)確測(cè)量的影響, 提出了提高電磁流量測(cè)量準(zhǔn)確性的工程對(duì)策。從而保證彎管流量計(jì)在工程應(yīng)用中能夠準(zhǔn)確測(cè)量, 使其充分發(fā)揮其計(jì)量作用, 為流量檢測(cè)提供可靠的測(cè)量數(shù)據(jù).
彎管流量計(jì)
流量測(cè)量廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)試驗(yàn)、國(guó)內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域, 然而, 流量測(cè)量是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù). 由于流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量, 被測(cè)流體的特性復(fù)雜、測(cè)量條件又各不相同, 因此流量測(cè)量的準(zhǔn)確可靠性較難保證. 為了準(zhǔn)確的測(cè)量流量, 人們已研究開發(fā)出速度式流量計(jì)、容積流量計(jì)、動(dòng)量式流量計(jì)、彎管流量計(jì)、超聲波明渠流量計(jì)等幾十種流量計(jì). 其中, 彎管流量計(jì)以其優(yōu)越的性能, 在諸多領(lǐng)域廣泛采用. 但在實(shí)際使用中, 影響流量計(jì)測(cè)量的因素較多, 經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)流量計(jì)本身檢定合格, 而實(shí)際卻感覺計(jì)量.. 不準(zhǔn)..的現(xiàn)象. 本文在確保彎管流量計(jì)本身計(jì)量檢定合格的基礎(chǔ)上, 分析了工程上影響彎管流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確性的因素, 提出了提高彎管流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確性的工程實(shí)施方法.
1 影響彎管流量計(jì)準(zhǔn)確測(cè)量因素
圖1 .. 彎管流量計(jì)工作原理彎管流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來工作的, 即導(dǎo)電流體以平均速度v 流過垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng), 其感應(yīng)電勢(shì)e 通過與流體直接接觸的電極( 又稱傳感器) 檢測(cè)出來. e = k bvd .. , ( 1) 式中: k 為儀表常數(shù); b 為磁感應(yīng)強(qiáng)度( t) ; v 為流體運(yùn)動(dòng)平均速度( m/ s) ; d 為管道內(nèi)徑(m) . 當(dāng)k 、b 、d 確定下來后, e 與v 成正比. 其工作原理和結(jié)構(gòu)如圖1 所示. 根據(jù)流體的體積流量公式: q = 1/ 4..d2v .. , ( 2) q 是v 的正比函數(shù), 代入公式( 1) , 那么e 也是q 的正比函數(shù), 由此, 測(cè)出了感應(yīng)電壓e 也即測(cè)出了介質(zhì)的體積流量q. 彎管流量計(jì)由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成. 傳感器測(cè)出的感應(yīng)電壓e 由電纜送至轉(zhuǎn)換器, 通過智能化處理, 然后lcd 顯示, 或轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4~ 20 ma 輸出. 根據(jù)以上測(cè)量原理, 實(shí)際使用中, 影響彎管流量計(jì)準(zhǔn)確測(cè)量的工程因素主要有以下5 個(gè)方面:
( 1) 被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率的影響. 被測(cè)流體的電導(dǎo)率決定了轉(zhuǎn)換器所需的輸入阻抗大小, 流體電導(dǎo)率降低, 電極的輸出阻抗將增加, 并且由轉(zhuǎn)換器輸入阻抗引起負(fù)載效應(yīng)而產(chǎn)生誤差. 因此, 彎管流量計(jì)應(yīng)用中規(guī)定了流體的電導(dǎo)率的下限. 理論上, 把電極看作點(diǎn)電極, 忽略其大小, 實(shí)際上, 電極有一定尺寸, 當(dāng)直徑為d 的圓形電極與電導(dǎo)率為..的半無(wú)限展寬的流體接觸時(shí), 其展寬電阻為1/ ( 2..d ) , 因此, 如果管道直徑d .. d, 則電極的輸出阻抗為兩個(gè)展寬電阻之和, 即等于1/ ( ..d ) . 一般測(cè)量的流體電導(dǎo)率..的下限為5 ~ 10 ..s/ cm, 所以, 若電極直徑d 為1 cm, 則電極的輸出阻抗就為1/ ( ..d ) = 100 ~ 200 k.. , 為使輸出阻抗的影響限制在0. 1% 以下, 轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗應(yīng)為200 m .. 左右. 對(duì)于彎管流量計(jì), 選型時(shí)必須考慮流體電導(dǎo)率要大于5 ..s/ cm 的閾值( 即下限值) 要求.
( 2) 流速分布與直管段的影響. 根據(jù)公式( 1) 知, 如果流速以中心軸為對(duì)稱流動(dòng), 感應(yīng)電勢(shì)與流速分布無(wú)關(guān), 僅正比于平均流速. 若流速為非中心軸對(duì)稱分布, 圖2 表示90 ..彎頭與突擴(kuò)管的流線分布與速度剖面, 每個(gè)流動(dòng)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于電極幾何位置不同, 對(duì)電極產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小也不同, 越靠近電極, 速度大的質(zhì)點(diǎn)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大, 容易引起誤差, 因此, 必須保證流體流速為中心軸對(duì)稱. 工程上, 正確的安裝可以減小此類誤差. 圖2.. 彎頭及突變管的流速分布盡管彎管流量計(jì)生產(chǎn)廠家不斷追求流量計(jì)本身的精度, 但實(shí)際工程中, 工藝管道中的彎管、閥門等都會(huì)引起流動(dòng)畸變、二次流或漩渦, 破壞了原有充分均勻的流速分布狀況. 只有經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的直管段, 才能讓流體恢復(fù)其軸對(duì)稱的流速分布. 若實(shí)際工藝管道上下游直管段不足, 可以通過安裝流動(dòng)調(diào)整器來調(diào)整.