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电磁流量计与漩涡流量计的原理及应用

发布时间:2017-10-30
 

摘要:工业生产中工艺参数的采集根据被测变量的不同一般分为温度、压力、流量、物位和分析仪表。本文就流量的测量进行分析。
1 引言
流量数据在工业生产中是重要的工艺参数,流量测量仪表被广泛应用。随着科学技术的不断发展,不断有新型流量仪表出现,漩涡流量计和电磁流量计就是其中的两种。这两种流量计在流量测量中占有较大比重,发挥着重要作用。但是,由于各自工作原理和结构不同,如果选择、使用不当,这两种流量计在实际使用过程中,也会出现一些问题。下面从工作原理和使用两个方面对这两种流量计进行分析、比较。
2 两种流量计的工作原理
2.1 电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律来测量管内流体流量的测量装置。当流体在管道中流动时,相当于一根具有一定电导率的导体的切割磁力线,在电极两端产生感应电动势,它的大小与流量成正比,并通过电极将此信号引至变送器。
Ex=BDV式中:Ex-感应电动势;B―磁感应强度;D-流量计公称通径;V-被测介质在磁场中的运动速度。管道直径D和磁感应强度B不变时,感应电势Ex和流速间成正比。但上式是在均匀直流磁场条件下导出的,由于直流磁场易使管道中的导电介质发生极化,会影响测量精度,因此工业上常采用交流磁场。
感应电势Ex与被测量介质的体积流量Q成正比。但变送器输出的Ex是一个微弱的交流信号,其中包含有各种干扰成分,而且信号内阻变化高达几万欧姆,因此,要求转换器是一个高输入阻抗,且能抑制各种干扰成分的交流毫伏转换器,将感应电动势转换成4~20mADC的统一信号,以供显示、调节和控制。
电磁流量计的特点是无压损,无机械惯性,反应十分灵敏,测量范围宽,量程比宽,可测量含有固体颗粒、悬浮物或酸、碱、盐溶液等具有一定电导率的液体体积流量,也可进行双向测量。
2.2 漩涡流量计又称涡街流量计,它可以用来测量各种管道中的液体、气体、蒸汽的流量,是目前工业控制、能源计量及节能管理中常用的新型流量仪表。
漩涡流量计是利用有规则的漩涡剥离现象来测量流体流量的仪表。在流体中垂直插入一个非流线形的柱状物(圆柱或三角柱)作为漩涡发生体。当雷诺数达到一定数值时,会在柱状物的下游处产生两列不对称但有规律的交替漩涡,该漩涡涡列通常是不稳定的。当两漩涡列之间的距离h和同列的两漩涡之间的距离L之比能满足h/l=0.281时,所产生的非对称漩涡列才能达到稳定,像这样的漩涡涡列称为卡门涡列。
由圆柱漩涡发生体形成的卡门漩涡,其单列漩涡产生的频率为
式中:f-单列漩涡产生的频率,Hz;u-流体平均流速,m/s;d-圆柱直径,m;St-斯特劳哈尔系数(当雷诺数Re=5×102~1.5×1.5,St=0.2)。
当St近似为常数时,漩涡产生的频率f与流体的平均流速成正比,测得f即可求得体积流量Q。
漩涡流量计的特点是精确度高、测量范围宽、没有运动部件、无机械磨损、维护方便、压力损失小、节能效果明显。缺点是其中的漩涡频率检测传感器容易受周围其他振源的影响,产生误差。
3 两种流量计应用情况
实例一,某化工厂使用涡街流量计测量二异丙基醚流量,流量显示经常出现时有时无的现象,经检查在涡街流量计的发声体上粘有二异丙基醚结晶物,造成发声体不能起振出现测量误差,清除结晶物后流量计工作正常,此例可以看出旋涡流量计的发声体容易附着结晶物,在设计安装过程中应注意考虑结晶问题,或者采取措施减少结晶物的析出,或者考虑采用其他形式的流量计。
实例二,某化工厂使用电磁流量计测量加热后的冷却水流量,两条生产线同一位置流量计先后出现无流量显示故障,经拆解检查分析为高温介质将电磁流量计衬里烫伤,导致电极短路,测量失准。
实例三,某化工厂使用电磁流量计测量循环水流量,在循环水流量较低的场合经常出现指示不准的现象,多次经仪表人员确定也没有发现故障所在,后经拆除连接管后发现电磁流量计由于水平安装,小流量时管道里没有充满液体这才导致电磁流量计指示不准。
4 结束语
通过以上的分析对两种流量计的选择总结如下:
4.1 对于介质温度较高的场合(不超过120℃),不宜选用电磁流量计。
4.2 在易产生负压情况的管段不宜选用电磁流量计。
4.3 对于被测介质中杂质较多,易结晶的不宜选用涡街流量计。
4.4 对于管路振动较严重的场合,应尽可能避免使用漩涡流量计。
4.5 电磁流量计对前后直管段有要求,并且要满管测量。