影響稀硝酸流（liú）量計選型測量精度因素及提高準確性的工程對策（cè）

在工農業生產、國（guó）防（fáng）建設、科學試驗、國（guó）內（nèi）外（wài）貿易等各個領域，對於流量測量的需求（qiú）是一項很普遍的（de）測量工作（zuò），因為流量的測量是測量的動態物（wù）理量，測量的介質也各不一樣，不同的介質的特性對於流量測量的要求各不一樣（yàng），測量現場的（de）條件也有差異，所以就導致了流量（liàng）測量的準確性與可靠（kào）性較難（nán）保證。針（zhēn）對於不一樣的工（gōng）況條件，目（mù）前市場上的儀表類型有速度式流量（liàng）計、容積流量計（jì）、動量式（shì）流量計、稀硝酸流量計選型、超聲波流量計（jì）等幾十種流（liú）量計。其中稀硝酸流量（liàng）計選型的應用特別廣泛（fàn），它以其優越的性（xìng）能,在諸（zhū）多領域被廣泛采用。
如何對稀硝酸流量計選型進行精確的測量，解決現場測（cè）量的常見的“測不準”的現象。針對於這個情況，本文分析了被測介質電導率、流速分布與直（zhí）管段、電*結垢與附著層、安裝條件和運行環境5方麵工（gōng）程因素對稀硝酸（suān）流量計選型準確測量的（de）影響,提出了（le）提高電磁流量測量準確性的工程對策。從而（ér）保證（zhèng）稀硝酸流量計選型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（kào）的測（cè）量數據。在確保稀（xī）硝酸流量計（jì）選型本身計量檢定合格（gé）的基礎上,分析了工程上影響（xiǎng）稀硝酸流量（liàng）計選型測（cè）量準確性的因素,提出了提高稀硝酸流量計選型測量準確性的工程實施方法.
1　影響（xiǎng）稀硝酸流量計選（xuǎn）型準確測量（liàng）因素（sù）
稀硝酸（suān）流量計選型是根據法拉*電磁感（gǎn）應定律來工作的,即導電流體以平均速度v流過垂直於流動方（fāng）向的磁場（chǎng）,其感應（yīng）電勢E通過與流體直（zhí）接（jiē）接觸的電*(又稱傳感器)檢測出來.
E=KBvD　,(1)
式中:K為儀表常數;B為磁感應強度(T);v為流體運（yùn）動平均速度(m/s);D為管道內徑(m).
當K、B、D確定下來後,E與v成正（zhèng）比.其工作原理和結構如圖1所（suǒ）示.根據（jù）流體的（de）體積流量公式:
Q=1/4πD2v　,(2)
Q是v的正比（bǐ）函數,代入公式(1),那麽E也是Q的正比函數（shù）,由此,測出了感應電壓E也（yě）即測出（chū）了介質的（de）體積流量Q.

稀硝酸流（liú）量計選型工作原理圖
稀硝酸流量計選（xuǎn）型由流量傳感（gǎn）器和轉換器兩大部分組（zǔ）成.傳感（gǎn）器測出的（de）感應電壓E由（yóu）電纜送至轉換器,通過智能化處（chù）理,然後LCD顯示（shì）,或轉（zhuǎn）換成標準信號4～20mA輸出（chū）.根據以上測量原理,實（shí）際（jì）使用中,影響稀硝酸流（liú）量（liàng）計選型準確測量的工程因素主要有（yǒu）以下5個方麵:
(1) 被（bèi）測（cè）介質電導率的影響.被測流體的電導率決定了轉換（huàn）器所需的輸（shū）入阻抗大小,流體電導（dǎo）率降低,電*的輸出阻抗將增加,並且由轉換器輸入阻抗引起負載效應而產生誤差.因此（cǐ）,稀硝酸流量計選型應用中規定了流體的電導率的下限.理論上,把電（diàn）*看作（zuò）點電*,忽（hū）略其大小,實（shí）際（jì）上（shàng）,電*有（yǒu）一定尺寸,當（dāng）直（zhí）徑為（wéi）d的圓形電*與電導率為ρ的（de）半無限展寬的流體接觸時,其展寬電（diàn）阻為1/(2ρd),因此（cǐ）,如果管道直徑Dd,則電*的輸出阻抗為兩個展寬電阻之和,即（jí）等於1/(ρd).一般測量的流體電導（dǎo）率ρ的下限為5～10μs/cm,所以,若電*直徑d為1cm,則電*的輸出阻抗就為1/(ρd)=100～200kΩ,為（wéi）使輸出阻抗的影響限製在0.1%以下（xià）,轉換器的輸（shū）入（rù）阻抗應為200MΩ左右.對於稀硝酸流量計選型,選型時必須考慮流體電導率要大於5μs/cm的閾值(即下限值)要（yào）求.
(2) 流（liú）速（sù）分布與直管段的影響.根據公式(1)知,如（rú）果流速以中（zhōng）心軸為對稱流動,感應電（diàn）勢與流速分布無（wú）關,僅正比於平（píng）均流速.若流速為非（fēi）中心軸對稱分布,圖2表示90°彎頭與突擴管的流線分布（bù）與速度剖麵,每個流（liú）動質點相對於電*幾何位置不（bú）同,對電*產生的感應電動勢大小也（yě）不同,越靠近電*,速度大的（de）質點所產生的感應電動勢越大,容易引起誤差,因此,必須保（bǎo）證流（liú）體流速為中心軸對稱.工程（chéng）上,正確的安裝（zhuāng）可以（yǐ）減小此類誤（wù）差。
稀硝酸（suān）流量計（jì）選型彎頭及突變（biàn）管的（de）流速分布圖
盡管稀硝酸流量計選型生產廠（chǎng）家不斷追求流量計本（běn）身（shēn）的精度,但實際工程中,工（gōng）藝管道（dào）中的彎管（guǎn）、閥門等都會引起流動畸變、二（èr）次流或漩渦,破壞了原有充分均（jun1）勻的流速分布狀（zhuàng）況.隻有經過相當長的直管（guǎn）段,才能（néng）讓流體恢複其軸對稱（chēng）的流速分布.若實際工藝管道上下遊直管段不（bú）足,可以通過安裝流動調整器來調整.
（3）電*結垢和附著層的影響.在測量如紙漿、汙水等非清潔流體時,電*表麵易受汙染,引起零點變動,但零點（diǎn）變化和電*汙染程度（dù）兩（liǎng）者的關係（xì）,很（hěn）難進行定量分析比較,根據經（jīng）驗,電*直徑（jìng）越小,所受的影響越少,在使用中,應注意電*的清汙,以防止附著.
設在（zài）襯裏上附著沉澱物（wù）時產生的誤差Δε,如果附著的厚度是一樣,則可（kě）由式(3)計（jì）算:
Δε=1-2/[1+(kω/kf)+(1-kω/kf)*(1-2t/D)2]　,(3)
式中:kω、kf分別為附著物和測量流體的電導率;t為附（fù）著物厚度;D為直徑.
若式(3)中kω和、kf相等,則誤差為零,附著物的電導率（lǜ）較低時,上式仍然成立,但會增（zēng）加電*的輸出阻抗（kàng）,因此受到限（xiàn）製,如絕緣性沉澱物（wù）浸在流體（tǐ）中就是這種情況.相反,如附著金屬粉（fěn）末等,因高電導率（lǜ）的附著層,使感應電勢短路,電*輸出偏低,造成負偏差.在測量具有沉澱附著物的流體（tǐ）時,可通過合理選（xuǎn）擇傳感器內襯材料等方法減少測量誤差,除了選擇如玻（bō）璃或聚四氯乙烯等難以附著沉澱的襯裏外,還應增加其流（liú）速,流體快速流動的同（tóng）時能夠起到衝刷電*、清潔電*的作（zuò）用,減少誤差.
(3) 安裝（zhuāng）條件的影響.稀硝酸流量計（jì）選型要求滿管測量、流速分（fèn）布軸對稱、可（kě）靠的接地等,否則可能現輸出晃動、示值不準等現象（xiàng）.這可通（tōng）過規範安裝操作以使測量準確性得到提高.
(4) 運行環境的影（yǐng）響（xiǎng）.稀硝酸流量計選型因輸出信號較弱,對機械振動比較敏感（gǎn）,測量結（jié）果易受幹擾,運行時,不允許管道振動和（hé）周圍有大的電（diàn）器如電焊機等.
2　提高電磁流（liú）量測量準確性的工程（chéng）對策
2.1正確選型
稀硝酸流量計選（xuǎn）型的選型考慮因（yīn）素很多,有（yǒu）儀表性能、流體特性、安裝條件、環境條件和經濟等（děng）方麵的因素,從測（cè）量準確性的角度（dù）,可（kě）從下麵兩方麵考慮.
(1) 傳感器（qì）口徑選擇.傳感器口徑的選擇關係到流體在管道中的流速大（dà）小,影響到輸出電勢值.因此,傳感器口徑不一定與連接的工藝管道口徑相（xiàng）同,應根據實際使用流量而定.當管道內流體（tǐ）的流速在1.5～3m/s,選擇傳感器口徑（jìng）的與（yǔ）工藝管道口徑相同即可,且安裝（zhuāng）方便;當管內流體流速較低,低於0.5m/s時,儀表口徑應改（gǎi）為（wéi）小於（yú）管徑,以異徑管連接管道.
(2) 襯裏、電*材料（liào）的選擇要點.電*是稀硝酸流量計選型拾取流量信號的（de）部件,在測量過程中（zhōng）,隻有它和接地環、接地電*與被測介質接觸,因此,為了適應（yīng）不同介質的測量條件,比如流體介質的溫度、壓力、腐蝕性（xìng）、磨損性等的要求,要選用不同的內襯、電（diàn）*材料.
稀硝酸流量計選型的內襯材料有耐腐蝕性中（zhōng）等（děng）、耐一般低濃度的酸、堿、鹽的氯丁橡膠材料（liào）,耐磨損性強而耐腐蝕性能一般的聚氨脂橡膠（jiāo）,耐腐蝕性（xìng）能強和適於溫度高的聚四氟乙烯,化學性（xìng）質等同於聚四氟乙烯的抗拉、抗壓聚全氟乙丙烯,耐稀酸、堿、鹽的（de）溫度60℃的聚乙烯和（hé）溫度100℃的聚苯硫醚等.
稀硝酸流量計選型電*的材料有耐鹽和小於50%濃（nóng）度堿溶液的鈦（tài）(Ti)電*,耐酸和鹽的鉭(Ta)電*,耐腐蝕能力強的貴金屬鉑電*,不適於鹽酸的哈（hā）氏合金C電*和不適（shì）於硝酸的哈氏（shì）合金B電*,耐腐蝕能力（lì）一（yī）般、但價格低廉的不鏽鋼316L等.電（diàn）*材料裝於（yú）傳感器測量管內壁（bì）,與被測介質直接接觸,故應根據被測介質的腐蝕性選定（dìng）.
2.2　正確安裝
(1)對安裝管路的要求.實際工程上,電*平麵處的流速分布已同（tóng）初校時有較大的差別,傳感器上遊管（guǎn）道連接件的配（pèi）置是引起特殊的流速分布的因素之一（yī）,使用中就（jiù）有可能出現量值偏移.對傳感器前後直管段的要求（qiú）是保證流速以中心軸（zhóu）為對稱分（fèn）布,獲得（dé）儀表測量精確度的必要條件之一,國標GB/T18659-2002等列舉了對漸縮管、上遊閥、圓弧彎（wān）頭*小直（zhí）管段長度的要求(見表1).

另外,測量管內（nèi）導電流體電導率不均勻,也會影響稀硝酸流量計選型的測量,因此（cǐ）,若工藝要求在管道中加入其他（tā）介質（zhì）,則應在流量計下遊進行.如果必須在（zài）上遊進行,應在流（liú）量計上遊較遠處注入,建議在大於50D以遠(D為測量管內徑),以保證流體流動均勻後進入流量計.
(3) 安裝要保證流體充（chōng）滿測量管.稀硝酸流量計選型（xíng）測量的流量是電*平麵的平均流速與電*斷麵的麵積的乘積.隻有（yǒu）流體充滿測量管測量（liàng）才準確.也就是說,在水平安裝時,流（liú）量計處於*低部位置的正確安裝方法才能保證流體充（chōng）滿管道.對於固-液、氣-液兩相混相流體,傳感器應（yīng）以垂直或傾斜姿勢安裝,且流體應自下而上（shàng）流動,防止當傳感器水平安裝時,固體容易沉澱到管（guǎn）道下部、混相中（zhōng）的氣體分離到上部而造成測（cè）量誤差.
(4) 接液與接地.因傳（chuán）感器輸出信號是電*間的電壓差,因此要有一個零電位基準點.接液是（shì）使用稀硝酸流量計（jì）選型*重要的條件之一,即以導電液體接地作為信號的基（jī）準電位點.接地是防止進入幹擾和安全保護的有效措施,傳感器接地（dì）*與流體(信號基準零電平)間容易由地回路引（yǐn）入各種共模幹擾電壓,影響流量計（jì）的使用可靠性和測量精度.通過接地（dì）能夠屏蔽靜電感應與電磁感應引起的噪聲電壓;減小接地電阻可以（yǐ）降低地（dì）回路雜散電流的壓降,減低共模幹擾電壓,提高測量（liàng）精度.在連接傳感器的管道內若塗有（yǒu）絕緣層或是非金屬管道時,傳感器兩側應裝有接地環.金屬管（guǎn）道稀硝酸流量計選型接地連(跨)接方法如圖3.當被測流體電導率比（bǐ）較高、工藝管線比較長（zhǎng）時,被測流體的體電阻幾乎為零,使用接液電*能夠穩定地取得信號（hào）的基準電位.當測量比較低的電導（dǎo）率流體時,被測流體的體電阻比（bǐ）較高,若利用接液環或接液電*接觸麵太小,易產生（shēng）信號的（de）不穩定.為此應使（shǐ）用（yòng）接液（yè）短管,加大與流體的接觸麵積,減小流體體電阻.

稀硝酸流量計選型傳感器接地圖示
(5) 盡量避開振動（dòng）源、磁源.由於（yú）稀硝酸流（liú）量計選型的測量感應（yīng）電（diàn）壓很小,電壓較低易受外界電磁噪聲的影響,故在安（ān）裝時應盡可能避開振動源、磁源,並進行可靠的接地連接.一般情況要求接地電阻小於100Ω.對於防爆產品和防雷擊要求的安裝情況,接地電阻應小於（yú）10Ω.同時應注意不能將流量（liàng）計的接地接在大的電器（qì）設備,如變壓器、發電機、變頻電源的外殼接地上.
3　本文結語（yǔ）
稀硝酸流量計選型在投運前（qián）,應對管道及流量計進行徹（chè）底檢查,包（bāo）括（kuò）管道（dào）雜物等清理,電*處幹燥處理.還包括電氣線路的檢查,*先應對線路的接地進行檢測,確保接地可靠後,還需進行絕（jué）緣電阻及接（jiē）地電阻測試.
長期運行時,測量管壁易（yì）附著和沉澱物質,若附著是比液體電（diàn）導率高的導電物質,信號電勢將被短（duǎn）路而不能（néng）工作,若是非導電層則*先應注意電（diàn）*汙染,譬如選用不（bú）易附著尖形或半球形突出電*、可更換式電*、刮刀（dāo）式清垢電*等.非（fēi）接觸型電*稀硝酸流量計選型附著非導電膜層,儀表仍能工作,但若為高導電（diàn）層則不能工作.
由於稀硝（xiāo）酸（suān）流量（liàng）計選（xuǎn）型運行環境較為複雜,影響其正常工作的工程因素眾多（duō）,調試技術（shù）需要不斷總結和更新.總（zǒng）之（zhī）,隻要合（hé）理選用、正確安裝稀硝酸流（liú）量（liàng）計選型,並采（cǎi）取（qǔ）有效的措施加以維（wéi）護,就能（néng）從工程上降低誤差,提高測量的準確性,規（guī）範的使用儀表,還能延長儀表的使用（yòng）壽命,為生（shēng）產提供準確可靠的計量數據.

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