選用管道水流量計需考慮的主要因素及影響測量精度的因素

1、管道水流量計的原理和分類(lèi)
管道水流量計的設計是根據法拉第電磁感應定律，導管中導電的流體被看作導體，管道的內徑可看作道導體的長(cháng)，原理圖如圖1所示，兩電極裝到與管道的中心軸和磁場(chǎng)方向組成的平面相垂直，拾取液體產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢。感應電動(dòng)勢為：
由上式看出瞬時(shí)流量只和感應電動(dòng)勢成線(xiàn)性關(guān)系，與其他物理量無(wú)關(guān)，這是管道水流量計的優(yōu)點(diǎn)之一。
管道水流量計按照激磁電流的方式不同分為：直流激磁、交流激磁、低頻矩形波激磁和雙頻激磁。直流激磁適用于測量金屬液體的流量，如高溫下的鈉、汞等。交流激磁可以避免在電磁表面極化，但容易形成零點(diǎn)漂移。低頻矩形波激磁功耗小，受電極污染后影響小，沒(méi)有零漂，很快被人們所接受，成為主要的激磁方式。雙頻激磁是在低頻矩形波激磁基礎上疊加高頻波，改善了低頻矩形波激磁的流動(dòng)噪聲和漿液噪聲。
管道水流量計由于其無(wú)法比擬的一些優(yōu)點(diǎn)使其市場(chǎng)占有率一直持高。其結構簡(jiǎn)單，流體流過(guò)流量計不會(huì )產(chǎn)生壓力損耗；可以測量骯臟介質(zhì)、渾濁介質(zhì)以及腐蝕介質(zhì)液固兩相流量；測量過(guò)程不易受液體的密度、溫度、粘度影響；測速范圍比較寬。雖然管道水流量計在不斷完善，但仍存在一些不足：不能測蒸汽、氣體和氣液兩相介質(zhì)；容易受到外界磁場(chǎng)干擾影響；對于導電率較低的介質(zhì)不能測量，如有機溶劑或者奶制品等。
2、選用管道水流量計要考慮的主要因素
2.1 液體導電率
管道水流量計使用的前提必須導電，不能低于閾值，常規流量計閾值一般在10-4～10-6s/m，應該根據型號定。有機溶劑和石油制品的導電率較低，因此不能用管道水流量計來(lái)測量。根據經(jīng)驗，被測液體的導電率應該比儀表廠(chǎng)商所規定的閾值的數量級要至少要大一個(gè)數量級。否則容易引起晃動(dòng)。
2.2 精度等級
管道水流量計精度高的誤差大約為±0.5%～±1%，精度低的流量計大約為±1.5%～±2.5%，價(jià)格也相差2倍左右。因此應該合理地選擇流量計，在精度要求不高的地方，選用價(jià)格較低的來(lái)減少花銷(xiāo)。有的流量計精度更高，但是安裝條件要求很高，如溫度20℃～22℃，甚至要做直流校準，減小影響。
2.3 流速和口徑的選擇
流量計的口徑可以不與管徑一致，應根據流量定。管道的液體經(jīng)濟流速一般為1.5～3m/s，在這種流速下，流量計的口徑和管徑一致即可。上線(xiàn)流速理論上是不限的，但是如果襯里不能承受流體沖涮建議不超過(guò)5m/s。容易沉積結垢的液體，應選用流速不小于2m/s。
3、影響電磁流量測量精度的因素
如果管道水流量計安裝和使用不當，就會(huì )導致誤差變大，甚至損壞。
3.1 接地環(huán)和電極材質(zhì)的選擇問(wèn)題
由于被測液體和電極或接地環(huán)不匹配引發(fā)故障，這種不匹配除了腐蝕問(wèn)題，還有電極的表面效應，主要包括：化學(xué)反應、極化現象、觸媒作用。接地環(huán)也同樣有這些問(wèn)題，不過(guò)影響程度小些。
3.2 管內液體不滿(mǎn)管
由于流量計安裝的位置不良或者背壓不足，導致液體不能充滿(mǎn)管道，致使測量值比真實(shí)值要小。如果不滿(mǎn)管比較嚴重，使電極漏出液面，就沒(méi)有辦法測量液體了。如果流動(dòng)是塞狀流或氣泡流，不僅會(huì )使測量值不準確，還會(huì )由于氣泡瞬間碰到電極表面而造成輸出晃動(dòng)。
3.3 液體中含固相
液體中如果含有顆粒，可能會(huì )造成的故障有：電極和襯里表面上覆蓋沉積層、襯里磨損、管道截面積變小。有些比較容易結晶的液體，當流體流經(jīng)流量計時(shí)引起內壁上掛有一層固體，由于使用其他類(lèi)型流量計也存在同樣的問(wèn)題，所以可以選用被測量管路非常短，且容易拆卸的流量計，在結晶后能方便拆卸來(lái)進(jìn)行維護。
3.4 安裝
安裝過(guò)程中，應該將流量計正負方向和流體流向一致。避免安裝在強磁場(chǎng)的地方。流量計不應安放到不容易積氣的管道最高點(diǎn)，或者自上而下垂直的管路，這樣容易產(chǎn)生排空。流量計后面不應該直接將液體排入大氣，而應該有背壓以防止管道不滿(mǎn)管。
4、管道水流量計的發(fā)展趨勢
近些年，管道水流量計發(fā)展迅速。為了適應各種工況需要，管道水流量計在導管形狀方面、勵磁方式方面、電極材料和結構都在不斷地進(jìn)行改善。目前，國內外主要有下述幾個(gè)發(fā)展方向：
一般管道水流量計在低速（0.2m/s以下）進(jìn)行測量時(shí)，穩定性和精度都很不理想，為了改善其不足，可以用等效截面法設計管道結構。避免漏磁干擾，可以采用矩形管道，因為這種結構將切割磁力線(xiàn)的流體的長(cháng)度L和流體的平均流速v的值提高了，使得感應電動(dòng)勢的值提高了。對于互相關(guān)算法對干擾進(jìn)行去除對低流速情況也非常有效。
管道水流量計在測量液體流量的時(shí)候，一般要求流體流經(jīng)管道的時(shí)候是滿(mǎn)管。否則影響其測量的準確性。目前非滿(mǎn)管的管道水流量計有很多測量方法?？梢圆捎么派炜s液位法、電容液位測量法、微壓計、多電極法等等。
管道水流量計目前普遍使用交流供電，功耗較大。主要從微處理器、電路設計、勵磁方式來(lái)考慮降低功耗。微處理器技術(shù)不斷地進(jìn)步，使其功能不斷擴展，增加了自動(dòng)報警、自檢定、故障診斷等新的功能，而且聯(lián)網(wǎng)易于現場(chǎng)監控。
管道水流量計由于測量原理限制其只能測量液體導電率不低于5μs/cm的情形。為了解決對低導電率的液體進(jìn)行測量，主要考慮電極的大小、形狀以及安裝的方式，信號傳輸和擬制共模干擾等方面?，F在管道水流量計測量液體的導電率比傳統低了2～3級，已經(jīng)實(shí)現對乙二醇和甘油這樣低導電率液體進(jìn)行測量。
5、結語(yǔ)
系列管道水流量計流量計因為結構簡(jiǎn)單，測量范圍廣，被廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域。目前國內管道水流量計的測量精度仍然普遍偏低，提高其測量精度具有重要的意義。另外，技術(shù)人員應該熟悉工藝流程，只有根據現場(chǎng)情況合理使用流量計，才能發(fā)揮其效用。

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