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水流量的测量
2007/11/28


1)水流量测量的特点  水在人们生活和生产等各项活动中扮演者重要角色,每个人都离不开水,于是水的计量就成为数量巨大、使用范围最广的测量任务之一。

 水流量的测量难度并不高。不同原理的流量计大多数都可用来测量水的流量,但也不是随便装一台就肯定能用得好的。这是因为同样是水流量测量命题,由于水的洁净程度不同,流体工况条件各异,流量测量范围悬殊,可靠性要求差异,测量精确度要求有高有底以及费用承受能力不一样,仪表的选型也不一样。严格地说,在可供选择地种类众多的仪表中选定一种既好又省的仪表不是一件容易的事。这不仅要求工程师们对各种流量计的特性有充分的认识,对其价格有充分的调查研究,更重要的是对测量对象的具体要求,工况参数和使用环境有足够的了解。

居民用水表可以使用几年甚至十几年不出故障,但是工业生产中使用的相同原理的水表,故障多,寿命也不长。这是因为居民家庭用水是间歇的,水质也较好,而工业生产中的用水一般是连续的,而且水质也可能要差一些。在仪表选型时不能忽视这些差异,不能片面认为普通水表既然在家庭使用可以长命百岁,换到工厂使用也应可长命百岁。

另外,水中的杂物易将仪表卡滞、堵塞,水中的泥沙易在仪表测量管内壁沉积,易将排污阀堵死也是系统设计时应予注意的。

2)仪表选型

用于贸易结算的测量对象。用于贸易结算的测量对象包括自来水流量、原水流量和企业内部自制水流量,计量精确度应达到±2.5R。若流体为自来水,由于比较洁净,适用的仪表种类很多,但最便宜的应数旋翼式水表;DN>200后,选用电磁流量计是适宜的,其计量精确度可达±0.31)%R。可根据费用的额度选择合适的型号,一般来说,精确度越高价格越贵。

旋翼式水表有的型号带远传发讯器,所发出的脉冲信号经转换器或二次表也可显示瞬时流量,或与DCS、数据采集系统相连,但这样的配置在使用现场并不多见。这一方面是因旋翼式水表靠旋翼和齿轮系不停地旋转来计量,在连续运行的场合寿命并不长,另一方面是因其耐压等级和温度等级都有一定的局限性。

对于水质不够洁净的测量对象,选用旋翼式水表、容积式仪表和涡轮之类靠旋转部件不停地转动来计量的仪表都是不适宜的,因为转动部分易堵易卡。此类流体有时还难免夹带一些长纤维之类的物体,如麻丝、聚四氟乙烯生带等,长纤维易挂在涡街流量计的旋涡发生体上,导致仪表失准。这时选用涡街流量计应谨慎。

用于过程监视与控制的测量对象。过程监视与控制用的水流量仪表,对测量精确度要求一般不像贸易结算用的那样高,主要考虑的是可靠性、价格和输出信号的种类等。在工矿企业的老装置上,使用最多的仍然是节流式差压流量计。新建装置中,人们更喜欢使用涡街流量计,这是因为节流式差压流量计安装复杂,维护工作量大,压力损失大,露天安装的仪表还需考虑防冻等,而涡街流量计安装和维护都非常简单,因而节流式差压流量计在水流量测量中大有被挤出市场之势。但是涡街流量计只能解决部分水流量测量问题,因为口径较大的涡街流量计价格比同口径的电磁流量计贵,而且口径最大的涡街流量计也只能做到DN300~DN400。最小口径的涡街流量计现在是做到DN15,其最小可测水流量为0.32/m3h,而电磁流量计的口径从DN2.5~DN3000,可测流量从0.0053305000m3/h,因而覆盖范围比涡街流量计宽得多。在能够测量的最低流速方面涡街只能达到约0.4m/s,而电磁流量计在0.1m/s时已能正常测量。

更小的流量值测量属微小流量,请参阅第3.4节。

大口径电磁流量计价格也很贵,节约的方案是选用插入式流量计,其中常用的有均速管、插入式涡街流量计和插入式电磁流量计等,插入式涡街流量计可测流速下限为0.32m/s,而电磁流量探头可测流量下限无限制,只是误差略大些,约为(±0.2R+1mm/s

泥沙含量较高的测量对象。泥沙含量较高的水流量测量对象常见于原水,如果选用的是节流式差压流量计或均速管差压流量计,取压阀和排污阀常被泥沙堵死,影响使用,相比之下,插入式涡街流量计和插入式电磁流量计不会出现此类情况。

大口径水流量计往往流速较低,水中泥沙易在测量管内壁沉积而使流通截面积减小,导致流量示值偏高,所以应定期清理。详见第3.5节。

去离子水的流量测量。去离子水和高纯蒸馏水是纯度极高的水,其电导率约比通用型电磁流量计能够测量的电导率小3个数量级,因此不能用电磁流量计测量。

污水流量的测量。污水的特点是脏污,有些还有一定的腐蚀性。以管道输送的污水可用电磁流量计测量,通过明渠排放的污水,适合用明渠流量计测量,请参阅第3.5节。

处于气液相平衡状态的测量对象。处于气液相平衡状态的水,例如锅炉除氧器水箱出口水,若要测其流量,流量计应安装在增压泵之后,如果安装在增压泵之前,由于流体流过流量计总是有一定的压损,处于气液相平衡状态的水由于压力降低而导致部分液体汽化,引起流量计示值偏高。

3)电磁流量计的安装

直管段长度要求。电磁流量传感器的直管段要求比大部分其他流量计的直管段要求低。90°弯头、T型管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线(不是传感器进口端连接面)5倍直径(5D)长度的直管段,不同开度的阀则需10D;下游直管段为(23D或无要求;但要防止蝶阀阀片伸入到传感器测量管内。

如果阀不能全开使用,应按阀截流方向和电极轴成45°角度安装,附加误差可大为减小。

安装位置和流动方向。传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可,不受限值。但测量固液两相流体最好垂直安装,自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重,低流速时固相沉淀等缺点。

水平安装时要使电极轴线平行于地平线,不要处于垂至于地平线,因为处于底部的电极易被沉积物覆盖,顶部电极易被液体中可能存在的气泡擦过,遮住电极表面,使输出信号波动。图3.26所示管系中,cd为适宜位置;abe为不宜位置。B处可能会出现液体不充满的情况,ae处易积聚气体,e处传感器后管段也有可能不充满,排放口最好适当

翻高。对于固液两相流c处也不适宜。

   3.26的要求不仅适用于电磁流量计,也适用于测量液体流量的其他流量计。

hspace=0

3.26传感器安装位置abe-不良;cd-良好

转换器安装和连接电缆。分体式电磁流量计的转换器应安装在传感器附近便于读数的维修的地点,也可安装在仪表室,其环境条件可比传感器好得多。

   转换器和传感器之间的距离受至于被测介质电导率和信号电缆型号,即电缆的分布电容、导线截面和屏蔽层数等。要用规定厂随仪表所附(或规定型号)的信号电缆。电导率较低的液体和传输距离较长时,也有规定用三层屏蔽电缆的。一般仪表使用说明书对不同电导率液体给出相应传输距离范围。单层屏蔽电缆用于工业用水或酸碱液体时,通常可传送距离为100mm

为了避免信号受干扰,信号电缆必须单独穿在经良好接地的钢质保护管内,绝对不能将信号电缆与电源线穿在同一根钢管内。

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