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污水流量測量中流量計的特點探究
  • 發布(bù)日期：2013-03-26      浏覽次數：3244
      • 　　工控摘要： 環保(bǎo)産(chǎn)業對污水流量的(de)測量和控(kòng)制的度、可靠性要求已越來越高，文章介(jiè)紹了電磁式、渦街式、節流式等幾種流量計的選型設計，結合水處理工藝，從理論和實(shí)踐兩方面闡(chǎn)述(shù)各自的特點。
      　　
      　　國外一位流量專(zhuān)家F.C.Kinghoro曾說過，流量計是少數幾種使用比制造艱難的(de)粘性摩擦(cā)作用，還會産生不(bú)穩定的旋渦和二次流(liú)等複雜流動現象。測(cè)量儀表本身受到衆多因素，如：管道、口徑大小、形狀(zhuàng)（圓形、矩形）、邊界條件(jiàn)、介質的物性（溫度、壓(yā)力、密度、粘度、髒(zāng)污性、腐蝕性等）、流(liú)體的(de)流動狀态（紊流狀态、速度分(fèn)布等）以及安裝條件與水平的影響。面對國内外十幾類、上百個品種的流量儀表（先後(hòu)發展起來(lái)的容積式(shì)、差壓式、渦(wō)輪式、面積(jī)式、電磁式、超聲波(bō)式和熱式(shì)流量計(jì)等類型），如何根(gēn)據流量、流态、安裝要求與環境條件、經濟(jì)性等因素合理選型，是應用好流量儀表的前提和基礎。除了儀表自身質量要得(dé)到(dào)保證，工藝數據的提供和儀(yí)表的安裝、使用、維護是否合理(lǐ)也相當重要。本文介(jiè)紹電磁式、渦街式、節流式(shì)等幾種流量計(jì)的選型設計。
      　　
      　　1、電磁流(liú)量計選型設計
      　　
      　　電磁流量計自20世紀50年代(dài)末國内工業應(yīng)用(yòng)以來，七八十年代(dài)在(zài)流量測量中運用和發展很快。電磁流(liú)量計的工作原理是基于(yú)法拉第電磁感應定律，即被測介質垂直于磁力線(xiàn)方向流動(dòng)，因而在與介(jiè)質(zhì)流動(dòng)和磁力線都垂直的方向上産生(shēng)一感應電動勢EX感應電動勢(shì)EX與被(bèi)測介質流量（流速(sù)）成正比，電磁流量計不受溫(wēn)度、壓力、粘度、重度等(děng)外界因素的影響，測(cè)量管内部無收縮或(huò)凸出部分(fèn)的壓力損失，另外，流量元件檢測出的zui初信号，是一個與流體(tǐ)平均流速成線性變化的電壓，它與流體的其他性質(zhì)無關，具有很大的(de)*性。
      　　
      　　根據污(wū)水具有流量變化大、含雜質、腐蝕性小、有(yǒu)一定的導電能力等特性，測量(liàng)污水的(de)流量，電磁流量計是一個很好的選(xuǎn)擇。它結(jié)構緊湊、體積小，安裝、操作、維護方便，如測(cè)量系統采用智能化設(shè)計，整體密封加強(qiáng)，能在較惡劣的環境下正常工作。可(kě)選用氯丁橡膠襯裏，含(hán)钼不鏽鋼電極的電磁流量計，即可滿足污(wū)水流量測量的要求。
      　　
      　　某冶煉廠在生産中(zhōng)，由于生産工藝的需要，會産(chǎn)生(shēng)大量(liàng)的工(gōng)業污水，污水(shuǐ)處(chù)理分(fèn)廠必須對(duì)污水的流量進(jìn)行監控。在以(yǐ)往的設計中(zhōng)，流量儀表(biǎo)不少都選用旋(xuán)渦流(liú)量計和孔闆流量(liàng)計。而實際應用中發現測量的流量顯示值與實際流(liú)量偏差較大，而改用電磁(cí)流量計偏差大(dà)大減(jiǎn)小。
      　　
      　　2、渦街(jiē)流量計選型設計
      　　
      　　渦街流量計作爲一種新型流量計(jì)，80年代中期以來發展較快，它在流量測量方面有着諸多的優點和長處，在現代流量測量中應用越(yuè)來越廣(guǎng)泛。在國内使用渦街(jiē)流量計進行流量測量也愈來愈得到重(zhòng)視，目(mù)前我國已有性能(néng)優良并有自主知識(shí)産權的産品(pǐn)系列。渦街流量計是基于(yú)流體振動發展起來的，根據旋渦的不同，檢測方(fāng)式從熱絲式、熱敏式逐(zhú)漸發(fā)展了應力式、磁敏式及差動開關電容式、超聲波式(shì)等。渦街流量計幾乎可用于一切(qiē)可形成旋渦列的(de)場合，不僅可用于封閉的管道，還可(kě)用于開放的溝槽。與渦輪流量計(jì)相(xiàng)比，渦街流量計沒有可動的機械部件，維護工作量小，儀(yí)表常數穩定；與孔闆(pǎn)式流量計相比，渦街流量計測量範圍大，壓力損失小，準确度高，安裝與維護簡單。但渦街流量計的環境相(xiàng)關參數較多(duō)，容(róng)易在使用現場被(bèi)忽略而影響流(liú)量計性能的正确發揮。
      　　
      　　渦街流(liú)量計(jì)的原(yuán)理是在(zài)流量計管道中，設置一滞流件，當流體流經滞流件時，由于滞流件表面的滞(zhì)流作用等原因，在其下遊會産生兩列不對稱的旋渦(wō)，這(zhè)些旋渦在滞流件的側後方分開，形成所謂的卡門(mén)（Karman）旋渦列，兩列旋渦的(de)旋轉方向(xiàng)是(shì)相(xiàng)反的，卡門從理論上證明(míng)了當h/L=0.281（h爲兩旋渦列之間的寬度，L爲兩個相鄰旋渦間的距離）時，旋渦列是穩定的雷(léi)諾(nuò)數Re是表(biǎo)征粘性流體流動特性的(de)一個無量綱數，其物理意義是流體流動的慣性力與粘滞力的比(bǐ)值。因此，流體的(de)流動狀态對渦街流量計(jì)的使用也有一定的影響。如果環境參數對(duì)流體流動狀态有影響也會影響到渦街流量計的使用性能。
      　　
      　　經過實踐，如下幾(jǐ)個方面對渦街流量(liàng)計的使用都有影響(xiǎng)，應對這些(xiē)問題進行分析。
      　　
      　　（1）渦街流(liú)量計的測量(liàng)範圍較大，一般10：1，但測量(liàng)下限受許多因素限(xiàn)制：Re＞10000是渦街流量(liàng)計工作(zuò)的zui基本條(tiáo)件，除此以外，它還受旋渦能量的限(xiàn)制，介質流速較(jiào)低，則旋渦的強度、旋轉速度(dù)也低，難以引起傳感元件産生響應信号，旋渦頻率f也小，還會使信号處理發生困難。測量上限則受傳感器的頻率響(xiǎng)應（如磁敏式一般不超過400Hz）和電路的頻率限制，因此(cǐ)設計時一定要(yào)對流速範圍進行計算(suàn)、核算，根據流體的流(liú)速進行選擇。使(shǐ)用現場環(huán)境條件複雜，選(xuǎn)型時除注意環境溫(wēn)度、濕度、氣氛等條件外，還(hái)要考慮電磁幹擾。在強幹擾如(rú)高壓(yā)輸電電站、大型整(zhěng)流所等(děng)場合，磁敏(mǐn)式、壓電應力式等儀表不能正常工(gōng)作或不能準确測(cè)量。
      　　
      　　（2）振動也是該類儀表的一大勁(jìn)敵(dí)。因此在(zài)使用時注意避(bì)免機械振動，尤其是管道的橫向振動（垂直于管道軸線又垂直旋(xuán)渦發生體(tǐ)軸線的(de)振動），這種影響在流量計結構設計(jì)上是無(wú)法抑制和消除的。由于渦街(jiē)信号對流場(chǎng)影響同(tóng)樣敏感，故直管(guǎn)段長度(dù)不能保證穩定渦街所必要的(de)流動條件時，是不宜選用的。即(jí)使是抗振性較(jiào)強的電容式、超聲波式，保證流體爲充分發展的單向流，也是不可忽略的。
      　　
      　　（3）介質溫度對渦街流量計(jì)的使用(yòng)性能也有很大的(de)影響(xiǎng)。如壓力應力式(shì)渦街流量計不能長期使用在300℃狀态下，因其絕緣阻抗會由常溫(wēn)下的10MΩ～100MΩ急降至1MΩ～10KΩ，輸出信号也(yě)變小，導緻測量特性惡化，對此宜選用磁敏式或電容式結構。在(zài)測量系統中，傳感器與轉換器宜采用分離安裝方式(shì)，以免長期高溫影響儀表可靠性和使用壽命(mìng)。
      　　
      　　渦街流量計是一種比較新型的流量計(jì)，處于發展階段，還不很成熟，如果選擇不當，性能也(yě)不能(néng)很好發揮。隻有經過合理選型、正确安裝後，還需要在使用過程中認真定期維護(hù)，不斷積累經驗，提高對系統故障的預見性以及判斷(duàn)、處理問(wèn)題的能力，從而達到令人滿意的效果。
      　　
      　　3、節流式(shì)流(liú)量計選型設計
      　　
      　　節流式流量計是(shì)早期大量(liàng)使用的一(yī)種測量流量的計量裝置，其曆史(shǐ)zui長，用量zui多。現在常見的爲(wèi)圓孔闆型和錐形入口闆型，其工作原理是在流體管道中加入(rù)一孔闆節流件，通過導壓管引入壓(yā)差變(biàn)送器測(cè)出節流件上、下遊的壓差，根據所測的壓差經過計算即得出流量的瞬時值。由于導(dǎo)壓管(guǎn)内水(shuǐ)的不流動性，在較寒(hán)冷地區，冬天室外安裝的孔闆取(qǔ)壓(yā)管容易凍裂（凍(dòng)住），使差壓儀器無法正常工作(zuò)。測(cè)量較髒的污水時，孔闆(pǎn)需經常清洗。如(rú)清洗不及時，測量(liàng)精度降低，取壓管經常被污(wū)物堵死，儀(yí)表無法使用。用孔闆的方式測流量時還有壓(yā)力損(sǔn)失大、維護量大(dà)等缺點。因此改變取壓方式，例如用徑距取壓法，就可以減少(shǎo)孔闆污物的影響。
      　　
      　　4、結(jié)語
      　　
      　　以上(shàng)幾(jǐ)種污水流量測量流量計中，電磁流量計性能較好，節流流量計應用範圍廣，而渦街流量(liàng)計(jì)比較新型，并正在不斷發展。隻有了解這幾種流量計各自的(de)性能，才(cái)能對流量計選型設計好，使污水流量的測量和控制(zhì)達到度和(hé)可靠性要求。
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