有效提高一體式汙水管道流量計測量準確性的工程實施方法

如何對（duì）一體式汙水管道流（liú）量計進行精確的測量，解決現場測（cè）量的常見的“測不準”的現象。針對於這個（gè）情況，本文分（fèn）析（xī）了被測介（jiè）質電（diàn）導率、流速分布與直管段、電*結垢與附著層、安裝條件和運行環境5方麵工程因素對一體式汙水管道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。從而保證一體式汙水管道流（liú）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（wéi）流量檢測提供可靠的測量數據。在確保一體式汙水（shuǐ）管道流量計（jì）本身計量檢定合格的基礎上,分析了工程上影響一體式汙水管道流量計測量準確性的因素,提出了提高一體（tǐ）式汙（wū）水管道流量計測量準確（què）性的工程實施方（fāng）法.
1、影（yǐng）響一體式汙水管道流量計準確測量因素
一體式汙水管道流（liú）量計是根（gēn）據法拉*電（diàn）磁感應（yīng）定律來工作的,即導電流體以平（píng）均速度v流過垂直於（yú）流動方向的磁場,其感應電勢E通過與（yǔ）流體直接接觸（chù）的電*(又稱（chēng）傳感器)檢測出來（lái）.
E=KBvD　,(1)
式（shì）中:K為儀表常（cháng）數;B為磁（cí）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確定下來後,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（liú）量公式:
Q=1/4πD2v　,(2)
Q是v的正（zhèng）比函數,代入公式(1),那麽E也是Q的正比函數,由此,測出了感應電（diàn）壓E也即測出了介（jiè）質的體積流量Q.

一體式汙水（shuǐ）管道流量計工（gōng）作原理圖
一體式汙水管道流量計由流量傳感器和轉（zhuǎn）換器兩（liǎng）大部分組（zǔ）成.傳感器（qì）測出的感應電（diàn）壓E由電纜送（sòng）至轉換（huàn）器,通過智能化處理,然後（hòu）LCD顯示,或轉換成（chéng）標準信號4～20mA輸出.根據以上測量原理,實際（jì）使用中,影響一體式汙水管道（dào）流量計準（zhǔn）確測量（liàng）的工程因素主要有以下5個方麵:
(1)被測介質（zhì）電導率的影響（xiǎng）.被測流（liú）體的電導率決定了轉換器所需的輸入阻抗大小（xiǎo）,流體電導率降低,電*的輸出阻抗將（jiāng）增加,並且由轉換器（qì）輸（shū）入阻抗引起負載效應而產生誤（wù）差.因此,一體式汙水管道流量計應用中規定了流體的電導率的（de）下限.理論上,把（bǎ）電*看作點電*,忽略其大（dà）小,實際上,電（diàn）*有一定（dìng）尺寸,當直徑為d的圓形電*與電導率為ρ的半無限展（zhǎn）寬的流體接觸時,其展寬電（diàn）阻（zǔ）為1/(2ρd),因此,如果管道直徑Dd,則（zé）電*的輸出阻抗為兩個展寬電阻之和,即等於1/(ρd).一般測量的流體（tǐ）電導率ρ的下限為5～10μs/cm,所以,若（ruò）電*直徑（jìng）d為1cm,則電*的輸（shū）出阻抗就（jiù）為1/(ρd)=100～200kΩ,為使輸出（chū）阻抗（kàng）的（de）影響限製在0.1%以下（xià）,轉換器的輸入阻抗應為200MΩ左右.對於一體式汙水管道流量計,選型時必須考慮流體電導率要大於5μs/cm的閾值(即下限值)要求（qiú）.
(2)流速分布與直管段的（de）影響.根據公式(1)知,如（rú）果流速以中心軸為對稱流動,感（gǎn）應電勢與（yǔ）流速分布無關,僅正比於平均流（liú）速.若流速為非中心軸對稱分（fèn）布,圖（tú）2表示90°彎頭與（yǔ）突擴管的流線（xiàn）分布與速度剖麵,每個流動（dòng）質點相對（duì）於電*幾何位置（zhì）不（bú）同,對電*產（chǎn）生的感應（yīng）電動勢（shì）大小也不（bú）同,越靠近電*,速度大的質點所產生的感應電（diàn）動勢越（yuè）大（dà）,容易（yì）引起誤差,因此,必須保證流體流速為中心（xīn）軸對稱.工程上,正確（què）的安裝可以減小此類誤差。
一（yī）體式汙水管（guǎn）道流量計彎頭及突變管的流速分布圖
盡管一體式汙水管道（dào）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（de）彎管（guǎn）、閥門等都會引起流動畸變、二次流或漩渦,破壞（huài）了原有充分均（jun1）勻的流速分布狀況.隻有經過相當長的（de）直管段,才能讓流體恢複其軸（zhóu）對稱的流速分布.若實際工藝管道上下遊直管（guǎn）段不足,可以（yǐ）通過安裝流動調整器來調整.
（3）電*結垢和附著層的（de）影響（xiǎng）.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,但零點變化和電*汙（wū）染程度（dù）兩者的關係,很難進行定量分析比較,根據經驗,電*直（zhí）徑越（yuè）小,所（suǒ）受的影響越少,在使用（yòng）中,應注意電*的清汙（wū）,以防止附著.
設在襯裏上附著沉澱物時產生的誤（wù）差Δε,如果附著的厚度（dù）是一樣,則可由式(3)計算（suàn）:
Δε=1-2/[1+(kω/kf)+(1-kω/kf)*(1-2t/D)2]　,(3)
式中:kω、kf分（fèn）別為附著物和測（cè）量（liàng）流體的電導率;t為附著物厚（hòu）度;D為直徑.
若式(3)中kω和、kf相等,則誤差為零,附著物的電導率較低時（shí）,上式（shì）仍（réng）然成立,但會增（zēng）加電*的輸出阻抗,因此受（shòu）到限（xiàn）製,如絕緣性沉澱物浸（jìn）在流體中就是這種情況.相反,如附著（zhe）金屬粉末等,因高電導率的附著（zhe）層,使感（gǎn）應電（diàn）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時,可通過合理選擇傳感器內襯（chèn）材料等方法減少測量誤差,除了選擇如玻璃或聚四氯乙烯等難以附著沉澱的襯裏外,還應增加其流速,流體快速流動的同時能夠（gòu）起到衝刷電*、清潔電*的作用,減少（shǎo）誤差（chà）.
(4)安裝條件（jiàn）的影響（xiǎng）.一體式汙水管道（dào）流量計要求滿管測量、流速分布軸對稱、可靠的接地等,否則可（kě）能現（xiàn）輸出晃（huǎng）動、示值不準等（děng）現象.這可通過（guò）規範安裝操作以使測（cè）量準確性得到（dào）提高.
(5)運行環境的影響.一體式汙水管道流量計（jì）因輸出信號較（jiào）弱,對機械振動比較敏感,測量結（jié）果易受幹擾（rǎo）,運行時,不允許管道（dào）振動和周圍有大的電器如電焊機等（děng）.
2、提高電磁流量測量準確性的工程對策
2.1正確選（xuǎn）型
一體式（shì）汙水管道流量計的選型考慮因素很多,有儀表（biǎo）性能、流體特性、安裝條件、環境條件和經濟等方（fāng）麵（miàn）的因素,從（cóng）測量準確性的角（jiǎo）度,可從下麵兩方麵考慮.
(1)傳感器口徑選擇.傳感器口徑的選擇關係到流體在管（guǎn）道中的流速大小,影響到輸出電勢（shì）值.因此,傳感器口徑不一（yī）定與連（lián）接的工藝管道口（kǒu）徑相同,應根據實際使用流（liú）量而定.當管（guǎn）道內流體的流速在1.5～3m/s,選擇傳感器口徑的（de）與（yǔ）工藝管道口徑相同即可,且安裝方便;當管內流體流速（sù）較低,低於0.5m/s時,儀表（biǎo）口徑（jìng）應改為小於管徑,以異徑管連（lián）接管道（dào）.
(2)襯（chèn）裏、電*材（cái）料的選擇（zé）要點.電*是一體式（shì）汙水管道流量計拾取流量信號的部件（jiàn）,在測量過程中,隻有（yǒu）它和接地環、接地電*與被測介質（zhì）接觸,因此,為了適應不同介質的測量條件,比如流體介質的溫度、壓力、腐蝕性、磨損性等的要求,要選用不同的內襯、電*材料.
一體式汙水管道流量計的內（nèi）襯材料有（yǒu）耐腐蝕性中等、耐（nài）一般低濃度的（de）酸、堿、鹽的氯丁橡（xiàng）膠材料,耐磨損性強而耐腐蝕性能一般的聚（jù）氨脂橡膠,耐腐蝕性能強和適於溫度高的聚四氟乙烯,化學性質等同於聚四氟乙烯（xī）的抗拉（lā）、抗（kàng）壓聚全氟乙（yǐ）丙烯,耐稀酸、堿、鹽的溫度<60℃的聚乙（yǐ）烯和溫度（dù）<100℃的聚（jù）苯硫醚等.
一體式汙水管（guǎn）道流量計電（diàn）*的材料有耐鹽和小於50%濃（nóng）度堿溶液的鈦(Ti)電*,耐酸（suān）和鹽的鉭(Ta)電*,耐腐（fǔ）蝕能力強的（de）貴金屬鉑電*,不適於鹽酸的（de）哈氏合金C電*和不適（shì）於硝酸的哈氏合（hé）金B電*,耐腐蝕能力一般、但價格低廉的不鏽鋼316L等.電*材料裝於傳（chuán）感（gǎn）器測量管內壁,與被測介質直接接觸,故應根據被測（cè）介質的腐蝕性（xìng）選定.
2.2　正確安裝
(1)對安裝管路的（de）要求.實際工程上,電*平麵處的流速分布已同初校時有較大的差別,傳感器上遊（yóu）管道連接件的配置是引起特殊的流速分布的因素之一,使用中就（jiù）有可（kě）能出（chū）現量值偏移.對傳感器前後（hòu）直管段的要（yào）求（qiú）是保證流速以中心軸為對稱分布,獲得儀表測量精確度的必要條件之一,國標（biāo）GB/T18659-2002等列舉了對漸縮管、上遊閥、圓弧彎頭*小直（zhí）管段長度的要（yào）求(見表1).

另外,測量（liàng）管內導電流體電導（dǎo）率不均勻,也會（huì）影響（xiǎng）一（yī）體式汙水管道流量計的測量,因此,若工藝（yì）要求在管道中（zhōng）加入其他介質,則應在流量計下遊進行.如果必須（xū）在上遊進行（háng）,應在流（liú）量計上遊較遠處注入,建議（yì）在大（dà）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.
(2)安裝要保證流體充滿測量管.一（yī）體式（shì）汙水管道流量計測量的（de）流量是電（diàn）*平麵的平均流速與電*斷麵的麵積的乘積.隻有流體充滿（mǎn）測量管測量才準確.也就是說,在（zài）水平安裝（zhuāng）時,流量計處於*低部位置的正確安（ān）裝方法才能保證（zhèng）流體充滿管道.對於固（gù）-液（yè）、氣-液兩相混相流體（tǐ）,傳感器應以（yǐ）垂直或傾斜姿勢安裝,且流體應自下而上流動（dòng）,防止當傳感器水平安（ān）裝時,固體容易沉澱到管道（dào）下部、混相中的氣體分離到上部而造成測量誤差.
(3)接液與接地.因傳感器輸出信號是電*間的電壓差,因此要有一個零電位基準點.接液是使用一體式汙水管道流量（liàng）計*重要（yào）的條件之一,即以導電液（yè）體接地作為信號的（de）基準電位點.接地是防止進入幹擾和安全保護的有（yǒu）效措施,傳感器接地*與流體(信號基準零電平)間容易由地回路引入各種共模幹擾電壓,影響流量計的使用可（kě）靠性和測量精度.通過接地能夠屏蔽靜電感應與電磁感應引起（qǐ）的噪聲電壓;減小接地電阻可以降（jiàng）低地回路雜散電流的壓降,減低共模幹擾電壓,提高測量精（jīng）度.在連接傳感器的管道內若塗有絕緣層或是非金屬管道時,傳感器兩側應裝有接地環.金屬管道一體式汙水管道流量計接地連(跨)接方法如圖3.當被測流體電導率比較高、工（gōng）藝管（guǎn）線比較長時,被測（cè）流體的體電阻幾乎為零,使用接液（yè）電*能夠穩定地取得信號的基準電位.當測量比較低的電導率流體時,被測（cè）流體的體電（diàn）阻比較高,若利用接液環或接（jiē）液電*接觸麵太小,易產（chǎn）生信號的不（bú）穩定（dìng）.為此應使用接液（yè）短管,加大與流體的接觸麵積,減小流體體電阻.

一體式汙水管道流量（liàng）計傳感器接地圖示
(4)盡量避開振動源、磁（cí）源.由於一體式汙水管道流量計（jì）的測量感（gǎn）應電壓很小,電（diàn）壓較（jiào）低易受外界電磁噪聲的影響,故在安裝（zhuāng）時應盡可能避開振動源、磁源,並進行（háng）可靠的（de）接地連接.一般情況要求接地電阻小於100Ω.對於防爆產（chǎn）品和防雷擊要求的安裝情況,接地電阻應小於10Ω.同時應注意不（bú）能將流量計的接地接在大的電器設備,如變壓器、發電機、變頻電源的外殼接地上.
3、本（běn）文結語
一體式汙水管道流量計在投運前,應對（duì）管道及流量計進行徹底檢查,包括（kuò）管道雜物等清理,電*處（chù）幹燥處理（lǐ）.還（hái）包括（kuò）電氣線路的檢查,*先應對線路的接（jiē）地（dì）進行檢測,確（què）保接（jiē）地可靠後,還需進行絕（jué）緣電阻及接地電阻測試.
長期運行時,測量管壁易附著和沉澱物質,若附著是比液體電導率高的導電物質,信號（hào）電（diàn）勢將被短路而不能工作,若（ruò）是（shì）非導電層（céng）則*先應注意電*汙染,譬如選用不易附著尖形或半球形突出電*、可更換（huàn）式電*、刮刀式清垢電*等.非接觸型電*一體式汙水管（guǎn）道流（liú）量計附著非導電（diàn）膜（mó）層,儀表仍能工作,但若為（wéi）高導電層則不能工作.
由於一體（tǐ）式汙水管道流量計運行環境較為複雜（zá）,影響其正常工作的工程因素眾（zhòng）多,調（diào）試技術需要不（bú）斷總結和更新.總之（zhī）,隻要合理選用、正確安裝一體式汙水管道（dào）流量計,並采取有效的措施（shī）加以維護（hù）,就能從工程上（shàng）降低誤差,提高測量的準（zhǔn）確性,規範的使用儀表（biǎo）,還能（néng）延（yán）長儀表的使用壽命,為（wéi）生產提供準確可靠（kào）的計量數據（jù）.

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