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液體電磁流量計的測量介(jiè)質的流體特性
點擊次數:2368 發布時間:2021-01-01 13:46:48
在流量測量中由於各種流(liú)量(liàng)計總會受到流(liú)體(tǐ)物性中某一種或幾種參量的影響,所以流體的物性很大程度上會影響流(liú)量計的選型。因此,所選擇的測量方法和流量計不僅要適應被測流(liú)體的性質,還要考慮測量過程中(zhōng)流(liú)體物性某一參量變化對另一參量的(de)影(yǐng)響(xiǎng)。比如,溫度變化對(duì)液體粘度的影(yǐng)響。
流體物性方麵常見的有密度、粘度、蒸汽壓力和其他參量。這些參量一般可以從手冊中查到,評估使用條件下流體各參量和選擇流量計(jì)的適應性。但也會有些物性是無法查到。比如腐蝕性、結垢、堵(dǔ)塞、相變和混相狀(zhuàng)態等。
(1)流體的溫度和壓力
仔細的分(fèn)析流量計內流體的工作(zuò)壓力和溫度,尤其是測(cè)量氣體時溫度壓力變(biàn)化造成過大的密度變(biàn)化,可能要改變所選擇的測量方(fāng)法。比(bǐ)如,溫度和壓力影響流量(liàng)測量準確度等性能時,要作溫度或壓(yā)力修正。另外,流量計外(wài)殼的結構強度設計和材質也取決於流體的溫度(dù)和壓力。因此,必須確切地知道溫度和壓力的*大值和*小值。當溫度和壓力變動很大時更應仔細選擇。
還應注意在(zài)測量氣體時要確認其體積流量值是在工況(kuàng)狀態下的溫度(dù)和壓力還是在標準狀態下的溫度和壓力(lì)。
(2)流體的密度
對於液體(tǐ),在大部分應用場合下其密度(dù)相(xiàng)對恒定,除非溫度變(biàn)化很大而引起較大變化,一般可不進行密度修正。在(zài)氣體應用場合,流(liú)量計的範圍度和線性度,取決於氣體密度,,一般(bān)要知道(dào)在標準狀態下和工況狀態下(xià)的值,以便選用(yòng)。也有將流動狀(zhuàng)態的值(zhí)換算到某些公認(rèn)的參比值,這種方法在石油儲運方麵應用普遍。低密度氣體對(duì)某些測量方法,特別(bié)是利用氣體動量推動檢測傳感器的儀表(biǎo)(比如渦輪流量計)會比較困難。
(3)粘度
各種(zhǒng)液體之間粘度差別很大,且因溫度變化(huà)有顯著變(biàn)化(huà)。而(ér)氣體則(zé)不同,各種氣體之間粘度差別較小,其值一般較(jiào)低。且(qiě)不會因溫度和壓力(lì)變化而有顯著變化。因為液體的粘度比氣(qì)體高得多。比如在20℃和100kPa下,水的動力粘度為 Pa·s,而空(kōng)氣的動力粘度則為(wéi) Pa·s,所以液體一定要考慮粘度(dù)的影響,而氣體的(de)粘度(dù)就不如液體那樣重要。
粘度對各類流量計的影響程度不一樣,比如,對於液(yè)體電磁流量計(jì)、超聲流量計和科裏奧利式(shì)質量流量(liàng)計的流量值(zhí)是在很寬粘度(dù)範圍內,可以認(rèn)為不(bú)受液體粘度的影響;容積式流量計的誤差特性和粘度有關,可能會略受影響;而浮(fú)子流量計、渦輪流量計和渦街流量計,當粘度超過某值時則影響較大以致不能使用。
有些流量計(jì)的(de)特性用管道雷諾數作(zuò)為參變量進行描述的,而管道雷諾數是流體粘度、密度以及管道流速的函數。因此,粘度對儀表特性還是有(yǒu)影(yǐng)響的。
粘度也是判別牛頓流體或非牛頓流體的一個參數(shù),大多數流量測量方法和流量計僅適用於牛(niú)頓流體。所有氣體都是牛頓流體。大多數(shù)液體以及含有少(shǎo)量球形微粒的液體也是牛頓流體。隻適用於牛頓流體的測(cè)量方法和流量計(jì),如果應用於非牛頓流體時(shí)將給測量帶來影響。所以,牛頓流體是流(liú)體流量測量正常使用的重要條件。
粘度對不同類型的(de)流量計範圍度的影響趨勢各異,一(yī)般容積式流量(liàng)計粘度增加,範圍度擴(kuò)大。而渦輪流量計和(hé)渦街流量(liàng)計則相反,粘度增加,範圍度縮小。因此(cǐ),在評估流量計的適應性時(shí),應(yīng)該要掌握液體的溫度—粘度特(tè)性。
某些非牛頓流體(如(rú)鑽井泥漿(jiāng)、紙漿、巧(qiǎo)克力、油漆)性質的液體,它們的流動狀態複雜,不易(yì)判斷其屬性,當選擇流量計時必須謹慎。
(4)化學腐蝕和結垢
①化(huà)學腐蝕問題
流體(tǐ)的化學腐蝕問題有時會成為我們選擇測量方法和使(shǐ)用流(liú)量計的決定(dìng)因素。比如,某些流體會使流量計接觸零件腐蝕,表麵結垢或積澱析出晶體,金屬零件表麵產生電解化學作用,這(zhè)些現象的產生會降低流量計的性能和(hé)使用壽命。因此,為了解決化學腐蝕和結垢問題,製造廠采取了許(xǔ)多方法,如(rú)選用抗腐蝕材料或在流量計的結構(gòu)上(shàng)采取防腐蝕措施,比如,節流裝置孔板用陶瓷材料製造,金屬浮子流量計內襯耐腐蝕的工程(chéng)塑料。但是對於結構較複雜的流(liú)量計,如容積式(shì)流量計和渦輪流(liú)量計等就無法對具有腐蝕性流體進行測量了。有一些流量計是從原理結構上就具有(yǒu)耐(nài)腐蝕性或(huò)易於作耐腐蝕的措施(shī)。超聲流量計的換能器探頭安裝在管道外壁不與被(bèi)測流體接觸,本質上就(jiù)是防腐蝕的。液體電磁流量計隻有測量管襯裏和一對形狀簡單的電*與液體接觸,近年有些設計將電*也不與液(yè)體接觸,也是(shì)一種防腐蝕的措施。
② 結垢
由於流量計腔體和流量傳感器上結垢或析出結(jié)晶會減少(shǎo)流量計內活動部件的間隙,降低流量(liàng)計內(nèi)敏感元件的(de)靈敏度(dù)或測量性能。比如(rú)在超聲流量計應用上結垢層會阻礙超聲波發射。在液體電(diàn)磁流量計應用上不導電結垢層(céng)絕緣了電*表麵,會使(shǐ)流量(liàng)計無法工作。所以(yǐ)有(yǒu)些流量(liàng)計常采用在流量傳(chuán)感器外界加溫防止析出結晶或(huò)加裝裝置除垢器。
化學腐蝕和結(jié)垢的結果是(shì)改變試驗管道內壁粗糙度,而(ér)粗糙度會影響(xiǎng)流(liú)體的流速分(fèn)布,因此,建議使(shǐ)用者應注意這個問題,比如多年使用的(de)管道應進行清洗和除垢工作。
腐蝕和結(jié)垢影響流量測量值的變化會因流量計的類型而不同。下麵(miàn)以超聲流量計和(hé)液體電磁流量計為(wéi)例來說明由於管道結垢影響的結果,比如,內徑(jìng)為50mm的管(guǎn)道(dào),內壁結垢或沉積0.1~0.2mm,會使測量管道麵積縮小0.4%~0.6%,所產(chǎn)生(shēng)的誤差對於0.5~1.0級的流量計將是不容忽視的偏差。
(5)壓縮係數
氣體壓縮係數z為一定質量的氣體,在相同溫度、壓力下,其實際比體積與“理想比體積”之比(bǐ)。一般地說,對於理想氣體z=0;實際氣體z可能大於1或小於1。z偏離1的數值大小表(biǎo)示實際氣體偏於理想氣體的程度。氣體壓縮係數z值取決於種類或組分、溫度(dù)、壓力。因此,氣體測(cè)量(liàng)一定要通過壓縮係數求取工作狀態下(xià)的(de)流體密(mì)度。如果組分固定的流體通過溫(wēn)度、壓力和壓縮係數計(jì)算密(mì)度。如果流體為多組分(比如對天然氣的計量)並工作在接近(或在)超臨界區,就需要配備在線密(mì)度計在線對(duì)密度(dù)進行測量。
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流體物性方麵常見的有密度、粘度、蒸汽壓力和其他參量。這些參量一般可以從手冊中查到,評估使用條件下流體各參量和選擇流量計(jì)的適應性。但也會有些物性是無法查到。比如腐蝕性、結垢、堵(dǔ)塞、相變和混相狀(zhuàng)態等。
(1)流體的溫度和壓力
仔細的分(fèn)析流量計內流體的工作(zuò)壓力和溫度,尤其是測(cè)量氣體時溫度壓力變(biàn)化造成過大的密度變(biàn)化,可能要改變所選擇的測量方(fāng)法。比(bǐ)如,溫度和壓力影響流量(liàng)測量準確度等性能時,要作溫度或壓(yā)力修正。另外,流量計外(wài)殼的結構強度設計和材質也取決於流體的溫度(dù)和壓力。因此,必須確切地知道溫度和壓力的*大值和*小值。當溫度和壓力變動很大時更應仔細選擇。
還應注意在(zài)測量氣體時要確認其體積流量值是在工況(kuàng)狀態下的溫度(dù)和壓力還是在標準狀態下的溫度和壓力(lì)。
(2)流體的密度
對於液體(tǐ),在大部分應用場合下其密度(dù)相(xiàng)對恒定,除非溫度變(biàn)化很大而引起較大變化,一般可不進行密度修正。在(zài)氣體應用場合,流(liú)量計的範圍度和線性度,取決於氣體密度,,一般(bān)要知道(dào)在標準狀態下和工況狀態下(xià)的值,以便選用(yòng)。也有將流動狀(zhuàng)態的值(zhí)換算到某些公認(rèn)的參比值,這種方法在石油儲運方麵應用普遍。低密度氣體對(duì)某些測量方法,特別(bié)是利用氣體動量推動檢測傳感器的儀表(biǎo)(比如渦輪流量計)會比較困難。
(3)粘度
各種(zhǒng)液體之間粘度差別很大,且因溫度變化(huà)有顯著變(biàn)化(huà)。而(ér)氣體則(zé)不同,各種氣體之間粘度差別較小,其值一般較(jiào)低。且(qiě)不會因溫度和壓力(lì)變化而有顯著變化。因為液體的粘度比氣(qì)體高得多。比如在20℃和100kPa下,水的動力粘度為 Pa·s,而空(kōng)氣的動力粘度則為(wéi) Pa·s,所以液體一定要考慮粘度(dù)的影響,而氣體的(de)粘度(dù)就不如液體那樣重要。
粘度對各類流量計的影響程度不一樣,比如,對於液(yè)體電磁流量計(jì)、超聲流量計和科裏奧利式(shì)質量流量(liàng)計的流量值(zhí)是在很寬粘度(dù)範圍內,可以認(rèn)為不(bú)受液體粘度的影響;容積式流量計的誤差特性和粘度有關,可能會略受影響;而浮(fú)子流量計、渦輪流量計和渦街流量計,當粘度超過某值時則影響較大以致不能使用。
有些流量計(jì)的(de)特性用管道雷諾數作(zuò)為參變量進行描述的,而管道雷諾數是流體粘度、密度以及管道流速的函數。因此,粘度對儀表特性還是有(yǒu)影(yǐng)響的。
粘度也是判別牛頓流體或非牛頓流體的一個參數(shù),大多數流量測量方法和流量計僅適用於牛(niú)頓流體。所有氣體都是牛頓流體。大多數(shù)液體以及含有少(shǎo)量球形微粒的液體也是牛頓流體。隻適用於牛頓流體的測(cè)量方法和流量計(jì),如果應用於非牛頓流體時(shí)將給測量帶來影響。所以,牛頓流體是流(liú)體流量測量正常使用的重要條件。
粘度對不同類型的(de)流量計範圍度的影響趨勢各異,一(yī)般容積式流量(liàng)計粘度增加,範圍度擴(kuò)大。而渦輪流量計和(hé)渦街流量(liàng)計則相反,粘度增加,範圍度縮小。因此(cǐ),在評估流量計的適應性時(shí),應(yīng)該要掌握液體的溫度—粘度特(tè)性。
某些非牛頓流體(如(rú)鑽井泥漿(jiāng)、紙漿、巧(qiǎo)克力、油漆)性質的液體,它們的流動狀態複雜,不易(yì)判斷其屬性,當選擇流量計時必須謹慎。
(4)化學腐蝕和結垢
①化(huà)學腐蝕問題
流體(tǐ)的化學腐蝕問題有時會成為我們選擇測量方法和使(shǐ)用流(liú)量計的決定(dìng)因素。比如,某些流體會使流量計接觸零件腐蝕,表麵結垢或積澱析出晶體,金屬零件表麵產生電解化學作用,這(zhè)些現象的產生會降低流量計的性能和(hé)使用壽命。因此,為了解決化學腐蝕和結垢問題,製造廠采取了許(xǔ)多方法,如(rú)選用抗腐蝕材料或在流量計的結構(gòu)上(shàng)采取防腐蝕措施,比如,節流裝置孔板用陶瓷材料製造,金屬浮子流量計內襯耐腐蝕的工程(chéng)塑料。但是對於結構較複雜的流(liú)量計,如容積式(shì)流量計和渦輪流(liú)量計等就無法對具有腐蝕性流體進行測量了。有一些流量計是從原理結構上就具有(yǒu)耐(nài)腐蝕性或(huò)易於作耐腐蝕的措施(shī)。超聲流量計的換能器探頭安裝在管道外壁不與被(bèi)測流體接觸,本質上就(jiù)是防腐蝕的。液體電磁流量計隻有測量管襯裏和一對形狀簡單的電*與液體接觸,近年有些設計將電*也不與液(yè)體接觸,也是(shì)一種防腐蝕的措施。
② 結垢
由於流量計腔體和流量傳感器上結垢或析出結(jié)晶會減少(shǎo)流量計內活動部件的間隙,降低流量(liàng)計內(nèi)敏感元件的(de)靈敏度(dù)或測量性能。比如(rú)在超聲流量計應用上結垢層會阻礙超聲波發射。在液體電(diàn)磁流量計應用上不導電結垢層(céng)絕緣了電*表麵,會使(shǐ)流量(liàng)計無法工作。所以(yǐ)有(yǒu)些流量(liàng)計常采用在流量傳(chuán)感器外界加溫防止析出結晶或(huò)加裝裝置除垢器。
化學腐蝕和結(jié)垢的結果是(shì)改變試驗管道內壁粗糙度,而(ér)粗糙度會影響(xiǎng)流(liú)體的流速分(fèn)布,因此,建議使(shǐ)用者應注意這個問題,比如多年使用的(de)管道應進行清洗和除垢工作。
腐蝕和結(jié)垢影響流量測量值的變化會因流量計的類型而不同。下麵(miàn)以超聲流量計和(hé)液體電磁流量計為(wéi)例來說明由於管道結垢影響的結果,比如,內徑(jìng)為50mm的管(guǎn)道(dào),內壁結垢或沉積0.1~0.2mm,會使測量管道麵積縮小0.4%~0.6%,所產(chǎn)生(shēng)的誤差對於0.5~1.0級的流量計將是不容忽視的偏差。
(5)壓縮係數
氣體壓縮係數z為一定質量的氣體,在相同溫度、壓力下,其實際比體積與“理想比體積”之比(bǐ)。一般地說,對於理想氣體z=0;實際氣體z可能大於1或小於1。z偏離1的數值大小表(biǎo)示實際氣體偏於理想氣體的程度。氣體壓縮係數z值取決於種類或組分、溫度(dù)、壓力。因此,氣體測(cè)量(liàng)一定要通過壓縮係數求取工作狀態下(xià)的(de)流體密(mì)度。如果組分固定的流體通過溫(wēn)度、壓力和壓縮係數計(jì)算密(mì)度。如果流體為多組分(比如對天然氣的計量)並工作在接近(或在)超臨界區,就需要配備在線密(mì)度計在線對(duì)密度(dù)進行測量。
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