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(huán)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(fā)揮其計量作用, 為流量檢測提供可靠的測量數(shù)據(jù).
彎管流量計
流量測量廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設、科學試驗、國內外貿(mào)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(tài)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(fā)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, 彎管流量計以其優(yōu)越的性能, 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(jīng)常會出現(xiàn)流量計本身檢定合格, 而實際卻感覺計量.. 不準..的現(xiàn)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(jù)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(shù); 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(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(jù)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(chǎn)生誤差. 因此, 彎管流量計應用中規(guī)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(jù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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.