提高彎管流量計測量準確性的工程實施方法
分析了被測介質電導率、流速分布與直管段、電極結垢與附著層、安裝條件和運行環境5 方面工程因素對彎管流量計準確測量的影響, 提出了提高電磁流量測量準確性的工程對策。從而保證彎管流量計在工程應用中能夠準確測量, 使其充分發揮其計量作用, 為流量檢測提供可靠的測量數據.
彎管流量計
流量測量廣泛應用于工農業生產、國防建設、科學試驗、國內外貿易等各個領域, 然而, 流量測量是一項復雜的技術. 由于流量是一個動態量, 被測流體的特性復雜、測量條件又各不相同, 因此流量測量的準確可靠性較難保證. 為了準確的測量流量, 人們已研究開發出速度式流量計、容積流量計、動量式流量計、彎管流量計、超聲波明渠流量計等幾十種流量計. 其中, 彎管流量計以其*的性能, 在諸多領域廣泛采用. 但在實際使用中, 影響流量計測量的因素較多, 經常會出現流量計本身檢定合格, 而實際卻感覺計量.. 不準..的現象. 本文在確保彎管流量計本身計量檢定合格的基礎上, 分析了工程上影響彎管流量計測量準確性的因素, 提出了提高彎管流量計測量準確性的工程實施方法.
1 影響彎管流量計準確測量因素
圖1 .. 彎管流量計工作原理彎管流量計是根據法拉第電磁感應定律來工作的, 即導電流體以平均速度v 流過垂直于流動方向的磁場, 其感應電勢E 通過與流體直接接觸的電極( 又稱傳感器) 檢測出來. E = K BvD .. , ( 1) 式中: K 為儀表常數; B 為磁感應強度( T) ; v 為流體運動平均速度( m/ s) ; D 為管道內徑(m) . 當K 、B 、D 確定下來后, E 與v 成正比. 其工作原理和結構如圖1 所示. 根據流體的體積流量公式: Q = 1/ 4..D2v .. , ( 2) Q 是v 的正比函數, 代入公式( 1) , 那么E 也是Q 的正比函數, 由此, 測出了感應電壓E 也即測出了介質的體積流量Q. 彎管流量計由流量傳感器和轉換器兩大部分組成. 傳感器測出的感應電壓E 由電纜送至轉換器, 通過智能化處理, 然后LCD 顯示, 或轉換成標準信號4~ 20 mA 輸出. 根據以上測量原理, 實際使用中, 影響彎管流量計準確測量的工程因素主要有以下5 個方面:
( 1) 被測介質電導率的影響. 被測流體的電導率決定了轉換器所需的輸入阻抗大小, 流體電導率降低, 電極的輸出阻抗將增加, 并且由轉換器輸入阻抗引起負載效應而產生誤差. 因此, 彎管流量計應用中規定了流體的電導率的下限. 理論上, 把電極看作點電極, 忽略其大小, 實際上, 電極有一定尺寸, 當直徑為d 的圓形電極與電導率為..的半無限展寬的流體接觸時, 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展寬電阻之和, 即等于1/ ( ..d ) . 一般測量的流體電導率..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, 轉換器的輸入阻抗應為200 M .. 左右. 對于彎管流量計, 選型時必須考慮流體電導率要大于5 ..s/ cm 的閾值( 即下限值) 要求.
( 2) 流速分布與直管段的影響. 根據公式( 1) 知, 如果流速以中心軸為對稱流動, 感應電勢與流速分布無關, 僅正比于平均流速. 若流速為非中心軸對稱分布, 圖2 表示90 ..彎頭與突擴管的流線分布與速度剖面, 每個流動質點相對于電極幾何位置不同, 對電極產生的感應電動勢大小也不同, 越靠近電極, 速度大的質點所產生的感應電動勢越大, 容易引起誤差, 因此, 必須保證流體流速為中心軸對稱. 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生產廠家不斷追求流量計本身的精度, 但實際工程中, 工藝管道中的彎管、閥門等都會引起流動畸變、二次流或漩渦, 破壞了原有充分均勻的流速分布狀況. 只有經過相當長的直管段, 才能讓流體恢復其軸對稱的流速分布. 若實際工藝管道上下游直管段不足, 可以通過安裝流動調整器來調整.
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