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水流量的測(cè)量

  (1)水流量測(cè)量的特點(diǎn)水流量的測(cè)量難度并不高，不同原理的流量計(jì)大多數(shù)都可用來(lái)測(cè)量水的流量，但也不是隨便裝一臺(tái)就肯定能用得好的。這是因?yàn)橥瑯邮撬髁繙y(cè)量命題，由于水的潔凈程度不同，流體工況條件各異，流量測(cè)量范圍懸殊，可靠性要求差異，測(cè)量精確度要求有高有低以及費(fèi)用承受能力不一樣，儀表的選型也不一樣。嚴(yán)格地說(shuō)，在可供選擇的種類眾多的儀表中選定一種既好又省的儀表不是一件容易的事。這不僅要求工程師們對(duì)各種流量計(jì)的特性有充分的認(rèn)識(shí)，對(duì)其價(jià)格有充分的調(diào)查研究，更重要的是對(duì)測(cè)量對(duì)象的具體要求，工況參數(shù)和使用環(huán)境有足夠的了解。

居民用水表可以使用幾年甚至十幾年不出故障，但是工業(yè)生產(chǎn)中使用的相同原理的水表，故障多，壽命也不長(zhǎng)。這是因?yàn)榫用窦彝ビ盟情g歇的，水質(zhì)也較好，而工業(yè)生產(chǎn)中的用水一般是連續(xù)的，而且水質(zhì)也可能要差一些。在儀表選型時(shí)不能忽視這些差異，不能片面認(rèn)為普通水表既然在家庭使用可以長(zhǎng)命百歲，換到工廠使用也應(yīng)可長(zhǎng)命百歲。

另外，水中的雜物易將儀表卡滯、堵塞，水中的泥沙易在儀表測(cè)量管內(nèi)壁沉積，易將排污閥堵死，這也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予注意的。

(2)儀表選型

①用于貿(mào)易結(jié)算的測(cè)量對(duì)象。用于貿(mào)易結(jié)算的測(cè)量對(duì)象包括自來(lái)水流量、原水流量和企業(yè)內(nèi)部自制水流量，計(jì)量精確度應(yīng)達(dá)到士2.5%R。若流體為自來(lái)水，由于比較潔凈，適用的儀表種類很多，但最便宜的應(yīng)數(shù)旋翼式水表;DN>200后，選用電磁流量計(jì)是適宜的，其計(jì)量精確度可達(dá)士(0.3~1)%R。可根據(jù)費(fèi)用的額度選擇合適的型號(hào)，一般來(lái)說(shuō)，精確度越高價(jià)格越貴。

旋翼式水表有的型號(hào)帶遠(yuǎn)傳發(fā)訊器，所發(fā)出的脈沖信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換器或二次表也可顯示瞬時(shí)流量，或與 DCS、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，但這樣的配置在使用現(xiàn)場(chǎng)并不多見(jiàn)，這一方面是因旋翼式水表靠旋翼和齒輪系不停地旋轉(zhuǎn)來(lái)計(jì)量，在連續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合壽命并不長(zhǎng)，另一方面是因其耐壓等級(jí)和溫度等級(jí)都有一定的局限性。

對(duì)于水質(zhì)不夠潔凈的測(cè)量對(duì)象，選用旋翼式水表、容積式儀表和渦輪之類靠旋轉(zhuǎn)部件不停地轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)計(jì)量的儀表都是不適宜的，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)部分易堵易卡。此類流體有時(shí)還難免夾帶一些長(zhǎng)纖維之類的物體，如麻絲、聚四氟乙烯生料帶等，長(zhǎng)纖維易掛在渦街流量計(jì)的旋渦發(fā)生體上，導(dǎo)致儀表失準(zhǔn)。這時(shí)選用渦街流量計(jì)應(yīng)謹(jǐn)慎。

②用于過(guò)程監(jiān)視與控制的測(cè)量對(duì)象。過(guò)程監(jiān)視與控制用的水流量?jī)x表，對(duì)測(cè)量精確度要求一般不像貿(mào)易結(jié)算用的那樣高，主要考慮的是可靠性、價(jià)格和輸出信號(hào)的種類等。在工礦企業(yè)的老裝置上，使用最多的仍然是節(jié)流式差壓流量計(jì)。新建裝置中，人們更喜歡使用渦街流量計(jì)，這是因?yàn)楣?jié)流式差壓流量計(jì)安裝復(fù)雜，維護(hù)工作量大，壓力損失大，露天安裝的儀表還需考慮防凍等，而渦街流量計(jì)安裝和維護(hù)都非常簡(jiǎn)單，因而節(jié)流式差壓流量計(jì)在水流量測(cè)量中大有被擠出市場(chǎng)之勢(shì)。但是渦街流量計(jì)只能解決部分水流量測(cè)量問(wèn)題，因?yàn)榭趶捷^大的渦街流量計(jì)價(jià)格比同口徑的電磁流量計(jì)貴，而且口徑最大的渦街流量計(jì)也只能做到 DN300~DN400。最小口徑的渦街流量計(jì)現(xiàn)在是做到DN15，其最小可測(cè)水流量為0.32m3/h，而電磁流量計(jì)的口徑從DN2.5~DN3000，可測(cè)流量從0.0053~305000m3/h,因而覆蓋范圍比渦街流量計(jì)寬得多。在能夠測(cè)量的最低流速方面渦街只能達(dá)到約0.4m/s，而電磁流量計(jì)在0.1m/s時(shí)已能正常測(cè)量。

大口徑電磁流量計(jì)價(jià)格也很貴，節(jié)約的方案是選用插入式流量計(jì)，其中常用的有均速管、插入式渦街流量計(jì)和插入式電磁流量計(jì)等，插入式渦街流量計(jì)可測(cè)流速下限為0.32m/s,而電磁流量探頭可測(cè)流量下限無(wú)限制，只是誤差略大些，約為±(0.2%R+1mm/s)

③泥沙含量較高的測(cè)量對(duì)象。泥沙含量較高的水流量測(cè)量對(duì)象常見(jiàn)于原水,如果選用的是節(jié)流式差壓流量計(jì)或均速管差壓流量計(jì)，取壓閥和排污閥常被泥沙堵死，影響使用，相比之下，插入式渦街流量計(jì)和插入式電磁流量計(jì)不會(huì)出現(xiàn)此類情況。

大口徑水流量計(jì)往往流速較低，水中泥沙易在測(cè)量管內(nèi)壁沉積而使流通截面積減小，導(dǎo)致流量示值偏高，所以應(yīng)定期清理。

④去離子水的流量測(cè)量。去離子水和高純蒸餾水是純度極高的水，其電導(dǎo)率約比通用型電磁流量計(jì)能夠測(cè)量的電導(dǎo)率小3個(gè)數(shù)量級(jí)，因此不能用電磁流量計(jì)測(cè)量。

⑤污水流量的測(cè)量。污水的特點(diǎn)是臟污，有些還有一定的腐蝕性。以管道輸送的污水可用電磁流量計(jì)測(cè)量，通過(guò)明渠排放的污水，適合用明渠流量計(jì)測(cè)量。

⑥處于氣液相平衡狀態(tài)的測(cè)量對(duì)象。處于氣液相平衡狀態(tài)的水，例如鍋爐除氧器水箱出口水，若要測(cè)其流量，流量計(jì)應(yīng)安裝在增壓泵之后，如果安裝在增壓泵之前，由于流體流過(guò)流量計(jì)總是有一定的壓損，處于氣液相平衡狀態(tài)的水由于壓力降低而導(dǎo)致部分液體汽化，引起流量計(jì)示值偏高。

(3)電磁流量計(jì)的安裝

①直管段長(zhǎng)度要求。電磁流量傳感器的直管段要求比大部分其他流量計(jì)的直管段要求低。90°彎頭、T形管、同心異徑管、全開(kāi)閘閥后通常認(rèn)為只要離電極中心線(不是傳感器進(jìn)口端連接面)5倍直徑(5D)長(zhǎng)度的直管段，不同開(kāi)度的閥則需10D；下游直管段為(2~3)D或無(wú)要求；但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測(cè)量管內(nèi)。

如果閥不能全開(kāi)使用，應(yīng)按閥截流方向和電極軸成45°角度安裝，附加誤差可大為減小。

②安裝位置和流動(dòng)方向。傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限制。但測(cè)量固液兩相流體最好垂直安裝，自下而上流動(dòng)，這樣能避免水平安裝時(shí)襯里下半部局部磨損嚴(yán)重，低流速時(shí)固相沉淀等缺點(diǎn)。

水平安裝時(shí)要使電極軸線平行于地平線，不要處于垂直于地平線，因?yàn)樘幱诘撞康碾姌O易被沉積物覆蓋，頂部電極易被液體中可能存在的氣泡擦過(guò)，遮住電極表面，使輸出信號(hào)波動(dòng)。圖3.28所示管系中，c、d為適宜位置;a、b、e為不宜位置。b處可能會(huì)出現(xiàn)液體不充滿的情況，a、e處易積聚氣體，且e處傳感器后管段也有可能不充滿，排放口最好適當(dāng)翻高。對(duì)于固液兩相流c處也不適宜。

圖3.28的要求不僅適用于電磁流量計(jì)，也適用于測(cè)量液體流量的其他流量計(jì)。

轉(zhuǎn)換器安裝和連接電纜。分體式電磁流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器應(yīng)安裝在傳感器附近便于讀數(shù)和維修的地點(diǎn)，也可安裝在儀表室，其環(huán)境條件可比傳感器好得多。

轉(zhuǎn)換器和傳感器之間的距離受制于被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率和信號(hào)電纜型號(hào)，即電纜的分布電容、導(dǎo)線截面和屏蔽層數(shù)等。要用制造廠隨儀表所附(或規(guī)定型號(hào))的信號(hào)電纜。電導(dǎo)率較低的液體和傳輸距離較長(zhǎng)時(shí)，也有規(guī)定用三層屏蔽電纜的。一般儀表“使用說(shuō)明書(shū)”對(duì)不同電導(dǎo)率液體給出相應(yīng)傳輸距離范圍。單層屏蔽電纜用于工業(yè)用水或酸堿液體時(shí)，通?？蓚魉?/span>距離為100m。

為了避免信號(hào)受干擾，信號(hào)電纜必須單獨(dú)穿在經(jīng)良好接地的鋼質(zhì)保護(hù)管內(nèi)，絕對(duì)不能將信號(hào)電纜與電源線穿在同一根鋼管內(nèi)。