德國(guó)VSEAR400流量計(jì)廠家批發(fā)同時(shí)我們還經(jīng)營(yíng)： 渦街流量計(jì)與流體密度無關(guān),在測(cè)流量時(shí),考慮氣體或蒸汽溫度、壓力變化對(duì)密度的影響,需不需要進(jìn)行密度、溫度壓力補(bǔ)償,從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探討。(1)測(cè)量介質(zhì)為液體,且流量以質(zhì)量流量表示。由于測(cè)液體流量時(shí),流量指示一般為質(zhì)量或重量流量,漩渦流量計(jì)由漩渦頻率-流速-體流量X密度=質(zhì)量流量,當(dāng)指示值以質(zhì)量流量表示時(shí),刻度系數(shù)中包含密度的因素,所以密度變化對(duì)指示值有影響,必須進(jìn)行密度修正。(2)測(cè)量介質(zhì)為氣體,且以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積表.示。 氣體流量一般習(xí)慣均以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積表示,刻度為Nm³/h,但工作時(shí)由漩渦頻率→流速→工作狀態(tài)體積再折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積。作為一臺(tái)漩渦流量計(jì),一旦折算系數(shù)確定了,那么流體只有處在一個(gè)工作壓力、溫度下流量指示值才準(zhǔn)確,這個(gè)溫度就是設(shè)計(jì)溫度，這個(gè)壓力就是設(shè)計(jì)壓力。一旦工作條件偏離了設(shè)計(jì)值也會(huì)帶來誤差,所以必須考慮溫度、壓力補(bǔ)償,但不考慮密度補(bǔ)償。(3)測(cè)量介質(zhì)為氣體,且以質(zhì)量流量表示。 對(duì)漩渦流量計(jì),由漩渦頻率→疏速→工作狀態(tài)體積流量→設(shè)計(jì)狀態(tài)體積流量→標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量,再乘以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的密度而得到質(zhì)量流量。 顯然,以質(zhì)量流量表示的漩渦流量計(jì),必須進(jìn)行氣體組成變化帶來的密度變化的修正,同時(shí)工況變化，又增加一個(gè)由工作狀態(tài)折算到設(shè)計(jì)狀態(tài)的折算系數(shù)。這個(gè)折算系數(shù)是動(dòng)態(tài)的,也就是溫度、壓力補(bǔ)償問題。經(jīng)過以上分析得出以下結(jié)論:(1)無論測(cè)氣體或液體，若渦街流量計(jì)流量以工作狀態(tài)體積流量表示時(shí),沒有密度及溫度、壓力補(bǔ)償問題。(2)無論測(cè)氣體、蒸汽或液體流量,以質(zhì)量流量表示時(shí),液體一般溫度變化范圍大,流體密度變化均需進(jìn)行密度修正,對(duì)氣體過熱蒸汽還需進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償。(3)以標(biāo)準(zhǔn)體積流量表示時(shí),流量計(jì)必須進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償,無需進(jìn)行氣體密度補(bǔ)償。1、根據(jù)工藝設(shè)計(jì)資料和實(shí)際情況確認(rèn)使用流量范圍，在計(jì)算基礎(chǔ)上確定流量計(jì)的口徑。若渦街流量計(jì)選型過大，管道內(nèi)介質(zhì)的流速低于流量計(jì)工作的下限值,就會(huì)產(chǎn)生小流量時(shí)輸出信號(hào)不穩(wěn)定,大流量時(shí)輸出信號(hào)穩(wěn)定。2、流量計(jì)附近有大功率的電機(jī)或強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),容易引起干擾信號(hào),有可能管道內(nèi)無介質(zhì)流通,但僅表有流量顯示。動(dòng)力線同流量計(jì)信號(hào)輸出線并排走向靠近時(shí),有可能使流量計(jì)輸出信號(hào)偏小。管道內(nèi)有正常流量,但傳感器輸出頻率偏小很多。33流量計(jì)應(yīng)單獨(dú)接地,若接地不良,或管道振動(dòng).大,而引入干擾信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生管道內(nèi)無流量,但傳感器有輸出信號(hào)。3、流量計(jì)應(yīng)單獨(dú)接地,若接地不良,或管道振動(dòng).大,而引入干擾信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生管道內(nèi)無流量,但傳感器有輸出信號(hào)。4、流量計(jì)調(diào)節(jié)閥門應(yīng)裝在流量計(jì)下游，若閥門裝在流量計(jì)上游,在小流量時(shí)產(chǎn)生射流,會(huì)引起流量值的偏差和穩(wěn)定性。5、介質(zhì)溫度小于150℃時(shí)選一體型,高于150℃時(shí)或環(huán)境溫度、溫度都比較高時(shí),應(yīng)選用分體型。6、渦街流量計(jì)投用前,對(duì)管道應(yīng)進(jìn)行清洗,以沖掉管道內(nèi)的鐵銹、焊渣等雜物,防止擊壞儀表。電磁流量計(jì)中通常采用兩類基本的勵(lì)磁波形，一種是方波，另一種是正弦波。在正弦波勵(lì)磁模式下，可以有效的降低流體介質(zhì)對(duì)電極的極化作用，能直接波。在正弦波勵(lì)磁模式下，可以有效的降低流體介質(zhì)對(duì)電極的極化作用，能直接測(cè)量管道產(chǎn)生巨大的渦流損耗和磁滯損耗，同時(shí)也給測(cè)量帶來由電磁感應(yīng)引起的同相和正交干擾。在方波勵(lì)磁模式下，由于電極會(huì)出現(xiàn)極化現(xiàn)象，導(dǎo)致采集的感應(yīng)電壓信號(hào)不夠準(zhǔn)確。方波勵(lì)磁模式中，在測(cè)量非導(dǎo)電液體時(shí)，相對(duì)較高的勵(lì)磁頻率，比如10Hz到200Hz，可以用來獲得好的動(dòng)態(tài)特性或者獲得合理的信噪比，但是這種勵(lì)磁方式有一個(gè)嚴(yán)重的問題，其變壓器效應(yīng)會(huì)引起流量計(jì)的零點(diǎn)漂移并影響測(cè)量精度。 為了避免以上極化現(xiàn)象和變壓器效應(yīng)，減少干擾，本文研究中采用了一種三值方波勵(lì)磁方式，如圖4-5所示，線圈的勵(lì)磁信號(hào)有正、零和負(fù)三種值。 本文采用固態(tài)繼電器和直流電源的方式產(chǎn)生三值方波勵(lì)磁電壓，其結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。 在該電磁流量計(jì)勵(lì)磁方案中，使用LabJackU12控制輸出三值方波的模擬量電壓信號(hào)，通過4個(gè)固態(tài)繼電器組成的開關(guān)系統(tǒng)，直接作用到勵(lì)磁線圈上。卡裝式渦輪流量計(jì)高精確度，一般可達(dá)±1%R、±0.5%R，高精度型可達(dá)±0.2%R重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復(fù)性，如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可得到極高的精確度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì)輸出脈沖頻率信號(hào)，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)可獲得很高的頻率信號(hào)（3-4kHz），信號(hào)分辨力強(qiáng)范圍度寬，中大口徑可達(dá)1:20，小口徑為1:10結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大適用高壓測(cè)量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表渦輪流量計(jì)傳感器類型多，可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計(jì)為各類型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂型等可制成插入型，適用于大口徑測(cè)量，壓力損失小，價(jià)格低，可不斷流取出，安裝維護(hù)方便1.測(cè)量液體 孔板流量計(jì)測(cè)量液體流量時(shí)工藝管道水平安裝,差壓變送器的位置處于節(jié)流裝置下方時(shí),取壓口應(yīng)在節(jié)流裝置的水平中心軸線下偏 45°角引出,這可以消樣除由流體傳放出的氣體進(jìn)入導(dǎo)壓管和差壓變送器(如圖8).若差壓變送器處于節(jié)流裝置的上方時(shí),除取壓口下偏≤45°角 然后向上引導(dǎo)壓管外,應(yīng)在導(dǎo)壓管的最高點(diǎn)裝置集器或排氣閥.(如圖9）2.測(cè)量水蒸汽 測(cè)量蒸汽流量時(shí),安裝方式一般為差壓變送器低于,高于節(jié)流裝置兩種.(如圖 12)取壓口位置應(yīng)附合上述安裝要求,并在導(dǎo)壓管制高點(diǎn)處裝上放氣閥和氣體收集器。3.測(cè)量氣體 測(cè)量介質(zhì)為清潔的氣體流量時(shí),安裝方式一般為差壓變送器高于,低于節(jié)流裝置兩種c如圖11.12)取壓口位置應(yīng)符合上述安裝要求,當(dāng)差壓變送器低于節(jié)流裝置時(shí),導(dǎo)壓管必須向下彎至差壓變送器,并在最低處裝置放水閥和沉積器。4.測(cè)量腐蝕性液體和氣體 測(cè)量腐蝕性的液體和氣體流量時(shí),取壓口應(yīng)附合上述安裝要求,不論管道是水平安裝或垂直安裝,差壓變送器高于或低節(jié)流裝置③.測(cè)量氣體測(cè)量介質(zhì)為清潔的氣體流量時(shí),安裝方式一般為差壓變送器高于、低于節(jié)流裝置兩種(如圖11.12)取壓口位置應(yīng)符合上述安裝要求,當(dāng)差壓變送器低于節(jié)流裝置時(shí),導(dǎo)壓管必須向下彎至差壓變送器,并在最低處裝置放水閥和沉積器。為保證超聲波流量計(jì)流量測(cè)量精度，選擇測(cè)量點(diǎn)時(shí)要求選擇流體流場(chǎng)均勻的部分，一般應(yīng)遵循下列原則：1、被測(cè)管道內(nèi)流體必須是滿管。2、選擇被測(cè)管道的材質(zhì)應(yīng)均勻質(zhì)密，易于超聲波傳播，如垂直管段（流體由下向上）或水平管段（整個(gè)管路中最低處為好）。3、安裝距離應(yīng)選擇上游大于10倍直管徑，下游大于5倍直管徑（注：不同儀器要求的距離會(huì)有所不同，具體距離以使用的儀器說明書為準(zhǔn)）以內(nèi)無任何閥門、彎頭、變徑等均勻的直管段，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)充分遠(yuǎn)離閥門、泵、高壓電、變頻器等干擾源。4、充分考慮管內(nèi)結(jié)垢狀況，盡量選擇無結(jié)垢的管段進(jìn)行測(cè)量。外夾式流量計(jì)傳感器安裝要點(diǎn) 時(shí)差式超聲波傳感器安裝方式有三種，分別是V法、Z法和W法，如圖3所示。 測(cè)量時(shí)采用何種安裝方式，儀器說明書均有規(guī)定，但在邊界范圍一般比較模糊。如TFX1020P時(shí)差式超聲波流量計(jì)：V型安裝法適用測(cè)量管徑25～400 ㎜，Z型安裝法適用測(cè)量管徑100～2540㎜，W型安裝法適用測(cè)量管徑65㎜以下小管。V型與Z型、V型與W型在適用測(cè)量管徑均有部分重疊，如遇此情況 則按下列原則選擇最佳安裝方式：V型安裝一般情況下是標(biāo)準(zhǔn)安裝方式，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確。當(dāng)被測(cè)管道很粗或由于被測(cè)流體濁度高、管道內(nèi)壁有襯里或結(jié)垢太 厚，造成V型安裝信號(hào)弱，儀表不能正常工作時(shí)，選用Z型安裝。原因是使用Z型安裝時(shí)，超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信號(hào)衰耗小。W型安裝適于小管， 通過延長(zhǎng)超聲波傳輸距離的辦法來提高小管測(cè)量精度，如圖3（c），使用W型安裝時(shí)，超聲波束在管內(nèi)折射三次，穿過流體四次。 流量傳感器安裝方式有兩種，分別是對(duì)稱安裝和同側(cè)安裝。對(duì)稱安裝適用于中小管徑（通常小于600㎜）管道和含懸浮顆粒或氣泡較少的液體；同側(cè)安裝適用于各種管徑的管道和含懸浮顆粒或氣泡較多的液體。外夾式超聲波流量計(jì)傳感器安裝要求1、剝凈測(cè)量點(diǎn)處附近保溫層和保護(hù)層，使用角磨砂輪機(jī)、銼、砂紙等工具將管道打磨至光亮平滑無蝕坑。要求：漆銹層磨凈，凸出物修平，避免局部凹 陷，光澤均勻，手感光滑圓潤(rùn)。需要特別注意，打磨點(diǎn)要求與原管道有同樣的弧度，切忌將安裝點(diǎn)打磨成平面，用酒精或汽油等將此范圍擦凈，以利于傳感器粘接。2、在水平管段上，兩個(gè)傳感器必須安裝在管道軸面的水平方向上，并且在軸線水平位置±45°的范圍內(nèi)安裝，以防止管內(nèi)上部流體不滿、有氣泡或下部有沉淀等現(xiàn)象影響正常測(cè)量，如圖5所示。3、傳感器安裝處和管壁反射處必須避開接口和焊縫，如圖6所示。4、傳感器工作面與管壁之間保持有足夠的耦合劑，不能有空氣和固體顆粒，以保證耦合良好。電磁流量計(jì)在結(jié)構(gòu)上由傳感器和轉(zhuǎn)換器組成，其中傳感器部分是檢測(cè)出感應(yīng)電壓信號(hào)，也即是流量信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)傳輸線送給轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換器部分主要起到處理流量信號(hào)，轉(zhuǎn)換成可供顯示儀、記錄儀、計(jì)算機(jī)等處理的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-1所示。 電磁流量計(jì)傳感器通過兩端法蘭，將它與被測(cè)流體所在的管道連接，安裝在測(cè)量管道上。它是電磁流量計(jì)流量測(cè)量部分，在設(shè)計(jì)過程中，它應(yīng)滿足如下作用：（1）能夠?qū)⒘髁啃盘?hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；（2）通過對(duì)轉(zhuǎn)換器合理的設(shè)計(jì)，使無可避免的干擾所帶來的不利影響減少到最小程度，最大程度的提高流量信號(hào)的信噪比；（3）在選擇材料方面，盡量能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求，包括工業(yè)環(huán)境和電氣屬性等等。 電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器不僅僅給電磁流量計(jì)提供勵(lì)磁電流，而且能夠接收傳感器測(cè)量的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，將該信號(hào)濾波、放大并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流電壓信號(hào)，以能夠在顯示儀表、控制儀表和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的遠(yuǎn)距離調(diào)控、監(jiān)測(cè)、計(jì)算。 電磁流量計(jì)原型樣機(jī)由10種元件組成，表4-1羅列出原型樣機(jī)的元件清單，給出元件的參數(shù)，在裝配圖中標(biāo)注出每一個(gè)元件的編號(hào)與位置，如圖4-2所示，并作出了測(cè)量管道的三視圖。權(quán)函數(shù)求解系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要對(duì)管道、電極、勵(lì)磁線圈進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@三個(gè)方面的選材與設(shè)計(jì)直接決定了電磁流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的精確度，影響到權(quán)函數(shù)的實(shí)驗(yàn)求解結(jié)果，同時(shí)在對(duì)管道、電極和勵(lì)磁線圈設(shè)計(jì)時(shí)，要和COMSOL Multiphysics仿真模型中三者的尺寸和位置相一致，以達(dá)到權(quán)函數(shù)實(shí)驗(yàn)求解驗(yàn)證仿真求解的目的。 高流速時(shí),電磁流量計(jì)中的流體為湍流,且雷諾數(shù)越大，流體小尺寸結(jié)構(gòu)越小。但流體整體向前的流速不會(huì)因?yàn)橥牧鞫鴾p小,這樣的情況下可知電磁流量計(jì)流體中的非導(dǎo)電物體的尺寸更小。當(dāng)含水率不變,非導(dǎo)電物體物質(zhì)半徑變小后對(duì)電磁流量計(jì)的整體流速分布不變、對(duì)流量計(jì)的磁場(chǎng)分布影響較小。根據(jù)式(1)可知，電磁流量計(jì)中非導(dǎo)電物質(zhì)的半徑大小對(duì)流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)是有影響的。 當(dāng)電磁流量計(jì)中心橫截面內(nèi)含有M(M=0,1,2.,-.)個(gè)油泡時(shí)傳感器的權(quán)重函數(shù)分布情況,本文算例設(shè)定M=3權(quán)重函數(shù)分布情況計(jì)算方式。圖1為電磁流量計(jì)傳感器截面內(nèi)存在3個(gè)球形油泡時(shí)的結(jié)構(gòu)模型圖。其中,x軸與y軸與圖1描述--致,圖1中只顯示了測(cè)量區(qū)域部分,測(cè)量區(qū)域流體中存在3個(gè)油泡。y正半軸、負(fù)半軸與管壁的交點(diǎn)是流量計(jì)的電極位置。 圖1中3個(gè)油泡相互不重疊,此時(shí)傳感器內(nèi)部感應(yīng)電勢(shì)仍滿足Laplace方程。為了對(duì)該問題進(jìn)行求解,需建立2種坐標(biāo)系,一種是以傳感器中心為原點(diǎn)建立的二維直角坐標(biāo)系(x,y),另一種是以各個(gè)油泡中心為原點(diǎn)建立的M個(gè)二維極坐標(biāo)系(ri,θi)。首先在二維直角坐標(biāo)系下對(duì)該問題進(jìn)行求解(本例M=3),求解感應(yīng)電勢(shì)方程時(shí)需借用一個(gè)輔助的格林函數(shù)G,G滿足Laplace方程且邊界條件 式中,R為電磁流量計(jì)半徑的長(zhǎng)度值;მG/an為電勢(shì)在半徑方向上的導(dǎo)數(shù);δ(θ)為電勢(shì)G在流量計(jì)管壁處所滿足的條件,其值僅在電極表面處不為0。當(dāng)流體中存在油泡時(shí),G表達(dá)式為 式中,R為測(cè)量管的半徑;x與y分別表示測(cè)量區(qū)域中的位置。 當(dāng)電磁流量計(jì)流體中存在3個(gè)油泡時(shí),G=G+G1+G2+G3圖2顯示了流量計(jì)流體截面中存在3個(gè)不重疊的油泡時(shí),流量計(jì)截面內(nèi)部權(quán)重函數(shù)wy分布圖;從式(2)以及仿真圖中可以發(fā)現(xiàn)油泡所在位置權(quán)重函數(shù)值是0。當(dāng)然，存在多個(gè)油泡分布在不同位置流體中時(shí)權(quán)重函數(shù)分布情況也可以用上述方法計(jì)算。 仿真實(shí)驗(yàn)中,設(shè)定不同大小的非導(dǎo)電物質(zhì)對(duì)電磁流量計(jì)權(quán)重函數(shù)進(jìn)行仿真,如圖3所示為不同大小非導(dǎo)電物質(zhì)對(duì)電磁流量計(jì)權(quán)重函數(shù)的影響。圖3中左邊的分別為權(quán)重函數(shù)分布圖，右邊分別為權(quán)重函數(shù)等勢(shì)圖,其中R單位為cm。從圖3中可見,當(dāng)電磁流量計(jì)中的非導(dǎo)電物質(zhì)半徑越來越小，對(duì)電磁流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)的影響就越小。 為了更清楚地揭示電磁流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)與流量計(jì)中非導(dǎo)電物質(zhì)半徑之間的關(guān)系,定義c為非導(dǎo)電物質(zhì)對(duì)流量計(jì)權(quán)重函數(shù)的影響的評(píng)價(jià)指標(biāo)式中,Wxy為含有油泡等非導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)電磁流量計(jì)在測(cè)量區(qū)域坐標(biāo)(x,y)的權(quán)重函數(shù);Wxy0為電磁流量計(jì)不含非導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)測(cè)量區(qū)域坐標(biāo)(x,y)的權(quán)重函數(shù);A為權(quán)重函數(shù)區(qū)域(測(cè)量區(qū)域)。 圖4為不同大小非導(dǎo)電物質(zhì)對(duì)流量計(jì)權(quán)重函數(shù)的影響分析圖。圖4中橫軸為非導(dǎo)電物質(zhì)半徑,縱軸為權(quán)重函數(shù)的影響因子c。從仿真結(jié)果可以看出流體中的非導(dǎo)電物質(zhì)半徑較小時(shí),對(duì)電磁流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)影響越小。在本例中，當(dāng)流體中非導(dǎo)電物質(zhì)小于0.02R時(shí),對(duì)電磁流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)分布幾乎沒有影響。熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是利用傳熱原理,即流動(dòng)中的流體與熱源(流體中加熱的物質(zhì)或測(cè)量管外加熱體)之間熱量交換關(guān)系來測(cè)量流量的儀表，目前主要用于測(cè)量氣體。熱式流量?jī)x表用得最多有兩類，一是利用流動(dòng)流體傳遞熱量改變測(cè)量管壁溫度分布的熱傳導(dǎo)分布效應(yīng)的熱分布式流量計(jì)，曾稱量熱式TMF;另外--類是利用熱消散(冷卻)效應(yīng)的金氏定律TMF又由于結(jié)構(gòu)上檢測(cè)元件伸入測(cè)量管內(nèi),也稱插入型或侵入型。插入型的工作原理及流量計(jì)算如下: 如圖所示，插入式熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)由兩個(gè)電阻溫度計(jì)組成傳感器，一個(gè)測(cè)溫探頭，感受流體溫度T2另一個(gè)電阻溫度計(jì)由電路加熱到溫度T1用來測(cè)量流體帶走的熱量變化，亦稱測(cè)速探頭。T1高于T2。并保持△T恒定,即△T=T1-T2。當(dāng)流體流經(jīng)傳感器時(shí)，由于測(cè)速探頭的自身溫度T1高于測(cè)溫探頭感受的溫度即流體溫度T2,流體便帶走了測(cè)速探頭上的一部分熱量(高溫向低溫傳遞)，使T1下降。電路為保持△T恒定，便增加對(duì)測(cè)速探頭的加熱功率，使△T=T1-T2恒定。流體帶走測(cè)速探頭.上多少熱量，電路便增加相應(yīng)數(shù)量的電功率，兩者之間存在著一個(gè)函數(shù)關(guān)系"。設(shè)對(duì)測(cè)速探頭的加熱功率為P1，流體的質(zhì)量流量為Q,則根據(jù)流體流過測(cè)速探頭時(shí)所帶走的熱量與對(duì)測(cè)速探頭的加熱功率相對(duì)應(yīng)的原理，得到下列關(guān)系式: 式(1)中，PocQ 因此，可以通過測(cè)量加熱功率P,來測(cè)量帶走這部分熱量的流體的質(zhì)量流量。由于帶走著部分熱量的是流體的分子，所以，測(cè)速探頭直接測(cè)量的是流體的質(zhì)量流速pv,此時(shí)，只要乘上管道的橫截面積，就可以得到流體的質(zhì)量流量了。由于氣體流過探頭時(shí)帶走熱量和氣體的質(zhì)量流量成比例關(guān)系,也和探頭間溫差有關(guān)，流量越大，兩探頭之間溫差越小，氣體質(zhì)量流量與溫差之間的聯(lián)系通過質(zhì)量流速ρv建立"。 式中:Qm-質(zhì)量流量，kg/s; Kv-測(cè)量頭儀表系數(shù); a-速度分布系數(shù); B一阻塞系數(shù); x-干擾系數(shù); A-儀表表體(測(cè)量管道)的內(nèi)橫截面積，m² ρv一質(zhì)量流速，kg/(m²·S)。 基于_上述原理，對(duì)于大管徑的流量測(cè)量來說,雖無相應(yīng)的大管徑標(biāo)定裝置來對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，但只要在標(biāo)準(zhǔn)口徑的標(biāo)定裝置.上測(cè)定相應(yīng)的質(zhì)量流速，也就可方便地測(cè)量出大管徑中流體的質(zhì)量流量了。 由熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)中于兩個(gè)傳感器都是用性能穩(wěn)定的金屬鉑材料通過特殊工藝密封在316L不銹鋼管或抗酸、堿腐蝕的K2760哈氏合金或鉑套管中制成，因此極為堅(jiān)固,并不會(huì)污染被測(cè)流體或受被測(cè)流體污染，且其抗腐蝕性能相當(dāng)好。蒸汽流量測(cè)量從測(cè)量技術(shù)上分為兩類:一類為過熱蒸汽和高干度(干度x=0.9以上)的飽和蒸汽;另一類為低干度飽和蒸汽.前一類可以作為單相流體處理,而后一類則為兩相流。由于目前所有的流量計(jì)只適用于單相流體,因此,低干度飽和蒸汽尚需進(jìn)行深入研究。 常用的流量計(jì)有： 差壓式流量計(jì)。該流量計(jì)目 前仍是測(cè)量蒸汽流量的主要儀表,為適應(yīng)需要在技術(shù)上也有了新的發(fā)展.比如把節(jié)流裝置. 差壓變送器及三閥組組成一體式節(jié)流流量計(jì)，該流量計(jì)解決了差壓信號(hào)管路易出故障的缺點(diǎn).還有采用定值節(jié)流件,用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴代替標(biāo)準(zhǔn)孔板,因?yàn)閲娮旌涂装逑啾容^,噴嘴的流出系數(shù)穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)檫吘変J角變鈍使流出系數(shù)發(fā)生變化,壓損也比孔板低,一般在同樣流量及值(孔板孔徑與管道直徑之比)時(shí),壓損為孔板的 30%～50%。 渦街流量計(jì)測(cè)量中溫,即 200℃以下應(yīng)用于蒸汽測(cè)量已趨于成熟,是目 前用于蒸汽測(cè)量的常規(guī)流量計(jì).但是,應(yīng)注意低干度介質(zhì)將使其儀表系數(shù)偏離檢測(cè)值而增大測(cè)量誤差。 均速管流量計(jì).分流旋翼式流量計(jì)一般在準(zhǔn)確度要求不太高的內(nèi)部管理分配上應(yīng)用,主要是因?yàn)槭褂梅奖?價(jià)格便宜.通常適用于中小流量蒸汽的測(cè)量。 應(yīng)變式新型靶式流量計(jì),其結(jié)構(gòu)由測(cè)量管.靶板.力傳感器. 信號(hào)處理單元組成.力傳感器為應(yīng)變計(jì)式傳感器,信號(hào)處理顯示可以就地直讀顯示或輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào).力傳感器由筒式彈性體和力應(yīng)變片組成,可以是內(nèi)貼式和外貼式兩種.當(dāng)彈性體在力作用下發(fā)生形變時(shí),它破壞了由力應(yīng)變片組成的電橋的平衡,產(chǎn)生與流量成平方關(guān)系的電信號(hào).其工作原理是在恒定截面直管段中設(shè)置—個(gè)與流束方向相垂直的靶板,流體沿靶板周圍通過時(shí),靶板受到推力的作用,推力的大小與流體的動(dòng)能和靶板的面積成正比。在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi),流過流量計(jì)的流量與靶板受到的力成正比.靶板所受的力由力傳感器檢出。 靶板受力經(jīng)力轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)(4～20)mA或氣壓信號(hào)(20~100)kPa輸出,輸出信號(hào)與流量的關(guān)系可根據(jù)計(jì)算公式確定.這種應(yīng)變式新型靶式流量計(jì)在蒸汽測(cè)量中具有比較優(yōu)越的應(yīng)用前景,適用于中小流量蒸汽的測(cè)量。熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是流量計(jì)發(fā)展歷史的一次重大變革,使流量測(cè)量直接轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量流量的測(cè)量.根據(jù)測(cè)量時(shí)熱式質(zhì)量流量計(jì)所使用的流量測(cè)量元件的加工工藝的不同,常用的傳感器探頭可以分為：熱線熱式流量傳感器、熱敏電阻式傳感器、半導(dǎo)體集成電路式傳感器等. 熱式流量傳感器探頭對(duì)流體運(yùn)動(dòng)形態(tài)的影響較小,測(cè)量范圍大,響應(yīng)性能也很好,但是,這種類型的傳感器探頭對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求較高、在傳感器材料選擇上受到較大的限制；同時(shí),加熱溫度僅能達(dá)到400~500℃.此外,由于流體中的微小顆粒容易粘附到熱線上,抗污染腐蝕能力較差,易損壞使熱線的特性發(fā)生不穩(wěn)定性變化,熱線一致性差,難以進(jìn)行批量生產(chǎn). 半導(dǎo)體式傳感器探頭是以單晶硅為基體,使用硅微機(jī)械加工而成的微橋結(jié)構(gòu).半導(dǎo)體式傳感器探頭多用于0～25mL/min 的小流量氣體的測(cè)量,在本課題中所需要測(cè)量的流量范圍較大,不能滿足使用要求.圖2-2是典型的半導(dǎo)體式傳感器探頭結(jié)構(gòu). 熱電阻式傳感器主要有兩個(gè)探頭：一個(gè)流量探頭(Rp),一個(gè)溫度探頭(Rtc).目前,市場(chǎng)上所使用的大部分熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)傳感器探頭主要是基準(zhǔn)鉑電阻.工作的時(shí)候,兩個(gè)探頭以一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)固定于管道中,可以通過熱源探頭上電壓信號(hào)量或者加熱功率的改變來衡量流量的變化.工作中要求兩個(gè)傳感器探頭對(duì)流量的響應(yīng)盡可能的快,且要保證散熱同步,傳感器探頭的靈敏度最高,這為傳感器探頭的設(shè)計(jì)增添了一定的難度. 如圖2-3鉑電阻的典型結(jié)構(gòu)所示,鉑電阻在在管道內(nèi)與流體進(jìn)行熱交換的過程中,鉑電阻的表面和內(nèi)部鉑絲之間存在熱阻,阻礙熱量的交換.因此,必須從鉑電阻元件的選擇和傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì),盡量減小鉑電阻內(nèi)部和表面的熱阻.如果熱阻較大,熱敏電阻表面和內(nèi)部就會(huì)存在很高的溫度差高,出現(xiàn)流量探頭和溫度探頭已經(jīng)達(dá)到恒定溫差的假象,會(huì)嚴(yán)重影響控制電路正常工作,使測(cè)量的結(jié)果與管道流量的實(shí)際狀況出現(xiàn)較大偏差,所以減小探頭的熱阻是設(shè)計(jì)熱電阻式傳感器的關(guān)鍵.德國(guó)VSEAR400流量計(jì)廠家批發(fā)根據(jù)SH/T3104－2000《石油化工儀表安裝設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定渦街流量計(jì)的安裝要求如下:(1)測(cè)量液體時(shí)渦街流量計(jì)應(yīng)安裝于被測(cè)介質(zhì)完全充滿的管道上。(2)渦街流量計(jì)在水平敷設(shè)的管道上安裝時(shí)，應(yīng)充分考慮介質(zhì)溫度對(duì)變送器的影響。(3)渦街流量計(jì)在垂直管道上安裝時(shí)，應(yīng)符合以下規(guī)定:①測(cè)量氣體時(shí)，流體可取任意流向②測(cè)量液體時(shí)，液體應(yīng)自下而向上流動(dòng)。(4)渦街流量計(jì)下游應(yīng)具有不小于5D(流量計(jì)直徑)的直管段長(zhǎng)度，渦街流量計(jì)上游直管段長(zhǎng)度應(yīng)符合以下規(guī)定:①當(dāng)工藝管道直徑大于儀表直徑(D)需縮徑時(shí)，不小于15D;②當(dāng)工藝管道直徑小于儀表直徑(D)需擴(kuò)徑時(shí)，不小于18D;③流量計(jì)前具有一個(gè)90°彎頭或三通時(shí)，不小于20D;④流量計(jì)前具有在同一平面內(nèi)的連續(xù)兩個(gè)90°彎頭時(shí)，不小于40D;⑤流量計(jì)前具有不同平面內(nèi)的連接兩個(gè)90°彎頭時(shí)，不小于40D;⑥流量計(jì)裝于調(diào)節(jié)閥下游時(shí)，不小于50D;⑦流量計(jì)前裝有不小于2D長(zhǎng)度的整流器，整流器前應(yīng)有2D，整流器后應(yīng)有不小于8D的直管段長(zhǎng)度。(5)被測(cè)液體中可能出現(xiàn)氣體時(shí)，應(yīng)安裝除氣器。(6)渦街流量計(jì)應(yīng)安裝于不會(huì)引起液體產(chǎn)生氣化的位置。(7)渦街流量計(jì)前后直管段內(nèi)徑與流量計(jì)內(nèi)徑的偏差應(yīng)不大于3%。(8)對(duì)有可能損壞檢測(cè)元件(旋渦發(fā)生體)的場(chǎng)所，管道安裝的渦街流量計(jì)應(yīng)加前后截止閥和旁路閥，插入式渦街流量計(jì)應(yīng)安裝切斷球閥。(9)渦街流量計(jì)不宜安裝在有震動(dòng)的場(chǎng)所。智能電磁流量計(jì)離不開良好的顯示界面。我們采用128*64的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊來顯示累積流量、瞬時(shí)流量等數(shù)據(jù)信息。液晶顯示模塊(LCM)，是將液晶顯示器件、驅(qū)動(dòng)及控制電路、以及溫度補(bǔ)償、驅(qū)動(dòng)電源、背光等輔助電路組合在一起的一種相對(duì)獨(dú)立的顯示器件和設(shè)備。通常液晶顯示器件本身引線眾多，而且要將這些引線與驅(qū)動(dòng)、控制等電路連接才能用于顯示信息，因此生產(chǎn)廠家在制造液晶顯示器件的同時(shí)，也將與之對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)、控制等電路做成PCB板，然后用壓框和導(dǎo)帶或?qū)щ娤鹉z將液晶顯示器件固定在PCB板上，從而組合形成液晶顯示模塊。圖3.10是我們采用的MSC．G12864DYSY-1W型液晶模塊的外部尺寸圖。 圖3.11MSC．G12864DYSY-1W型液晶模塊的結(jié)構(gòu)圖，由圖中可以看出電磁流量計(jì)液晶模塊集成了兩個(gè)KS0108B顯示驅(qū)動(dòng)控制器和一個(gè)KS0107B顯示驅(qū)動(dòng)器，兩個(gè)KS0108B分別控制左右兩個(gè)半屏(64x64)像素點(diǎn)的顯示，KS0107B作為64行的行驅(qū)動(dòng)控制。電磁流量計(jì)傳感器兩電極、被測(cè)液體、放大器內(nèi)阻構(gòu)成一個(gè)閉合回路如下圖2．9，這相當(dāng)與一個(gè)一匝的變壓器次級(jí)繞組，勵(lì)磁線圈相當(dāng)與初級(jí)線圈，閉合回路相當(dāng)與次級(jí)線圈。由于閉合回路不可能完全平行與磁場(chǎng)，總有部分磁力線穿過，這樣即使流速為零，也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這就是“變壓器效應(yīng)"。根據(jù)楞次定律得到干擾電動(dòng)勢(shì)：可見ew與勵(lì)磁頻率相關(guān)，與被測(cè)液體流量無關(guān)。干擾信號(hào)比電磁流量計(jì)流量信號(hào)相位要滯后90°，所以把干擾電動(dòng)勢(shì)稱為正交干擾，由于正交干擾是磁感應(yīng)強(qiáng)度B對(duì)時(shí)間t的微分，它又叫做微分干擾。渦街流量計(jì)是依據(jù)流體力學(xué)振動(dòng)現(xiàn)象中振動(dòng)頻率與流速的對(duì)應(yīng)關(guān)系工作。它對(duì)管道流速分布畸變、流動(dòng)脈動(dòng)及旋轉(zhuǎn)流十分敏感，同時(shí)由于其感.測(cè)元件為壓電晶體，各種機(jī)械振動(dòng)對(duì)輸出信號(hào)干擾較大,僅表抗振性差。因此現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求較高。 為了達(dá)到測(cè)量精度，渦街流量計(jì)必須保證一定的前后直管段,并盡量避免在靠近調(diào)節(jié)閥、半開閥和.截止閥后安裝流量計(jì);測(cè)壓點(diǎn)和測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)分別在下游側(cè)距流量計(jì)中心線3.5D~5.5D和6D-8D;。 渦街流量計(jì)的表體安裝不良，如接管偏大、偏小、偏移有臺(tái)階)或墊片突入管道都會(huì)引起測(cè)量誤差。配管內(nèi)徑一般應(yīng)等于或略大于流量計(jì)的內(nèi)徑。如配管的實(shí)際內(nèi)徑略小于流量計(jì)的內(nèi)徑5%以內(nèi)),雖不會(huì)影響僅表的固有K系數(shù)，但因流通面積突變引起表觀流速變化而產(chǎn)生附加測(cè)量誤差，這可以通過修正K系數(shù)來補(bǔ)償。修正后的儀表系數(shù)為K"=K（D2/D1）2式中:Dt-儀表實(shí)際內(nèi)徑;D2-配管實(shí)際內(nèi)徑。 當(dāng)測(cè)量容易汽化的液體或工作條件接近臨界狀態(tài)的液體時(shí),為防止氣穴現(xiàn)象出現(xiàn)，設(shè)計(jì)安裝時(shí)必須確認(rèn)管道內(nèi)的最低壓力P'，這樣才能保證渦街流量計(jì)正常工作。p由下式計(jì)算:p≥2.7△p+1.3po△p≈1.1x10-6ρv2 式中:p-管道內(nèi)流體絕對(duì)壓力，MPa;△p-流體在.發(fā)生體前后的壓差，MPa;po-在工作溫度下流體的飽和蒸汽壓，MPa;ρ--工作條件下流體的密度，kg/m³，V-流動(dòng)流體的流速,m/s.儀表使用中還要注意以下問題:①安裝渦街流量計(jì)的位置要遠(yuǎn)離動(dòng)力設(shè)備和變化頻繁的閥門，如管線振動(dòng)較大，應(yīng)在流量計(jì)前、后2D處加裝固定支架以咸振;②如管道流體的流速不穩(wěn)，可考慮在管線上增加穩(wěn)壓裝置或整流器來消除流速分布的不均勻現(xiàn)象;③由于壓電晶體的靈敏度隨溫度升高而大幅度下降，應(yīng)避免在測(cè)量高溫介質(zhì)（≤250℃),特別是高低溫頻繁變化的介質(zhì)中使用;④流量計(jì)的安裝位置應(yīng)避開較強(qiáng)的熱源、電場(chǎng)及磁場(chǎng),盡量選擇較好的工作環(huán)境出現(xiàn)孔板流量計(jì)反向安裝這種情況的原因有二：1.操作人員未進(jìn)行崗前培訓(xùn),技術(shù)不熟練,不熟悉工藝流程走向；2.由于操作人員在更換孔板,清洗檢查節(jié)流裝置,進(jìn)行工藝改造安裝時(shí),或在進(jìn)行訓(xùn)練的過程中,粗心大意，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督,檢驗(yàn)不到位等.出現(xiàn)此情況時(shí),孔板下游銳角邊經(jīng)緣朝向上游,其結(jié)果將直接影響計(jì)量偏低,反映在現(xiàn)場(chǎng)是差壓下降一個(gè)臺(tái)階,而由于現(xiàn)場(chǎng)原因未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正.其引起流量偏低的影響率,據(jù)國(guó)外實(shí)驗(yàn)研究資料數(shù)據(jù)為-12%~-17%,一般情況下,雷諾數(shù)不變時(shí),高β值與低β值之間的流量偏差值為±2%,管徑雷諾數(shù)越低,其流量偏差越大。 此外,在更換孔板以后,其配套產(chǎn)量計(jì)算參數(shù)必須同步更換,否則會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)大的正負(fù)偏差,若由小孔徑換大孔徑,參數(shù)未更換,則流量計(jì)量將偏高;反之,流量計(jì)量將偏低,在日輸氣量大的用戶計(jì)量中,造成的損失將是很大,甚至是難以彌補(bǔ)的。 從以上分析,我們不難看出,孔板流量計(jì)反向安裝,參數(shù)的錯(cuò)誤是可以通過操作人員認(rèn)真仔細(xì)的操作,培訓(xùn)來杜絕的,在天然氣商品貿(mào)易結(jié)算中,是絕對(duì)不允許有此現(xiàn)象發(fā)生的,所以制定一套科學(xué)的嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量監(jiān)督制度是很有必要且很重要的。德國(guó)VSEAR400流量計(jì)廠家批發(fā)1)電磁流量計(jì):電磁流量計(jì)工作原理基于電磁感應(yīng)定律。當(dāng)具有一定導(dǎo)電率的液體在磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。國(guó)內(nèi)外使用這類流量計(jì)較多，它具有準(zhǔn)確度高量程較大、無水頭損失、直管段要求短等優(yōu)點(diǎn)。但造價(jià)隨著管徑增大而成倍增加。2)插入式渦輪流量計(jì):插入式渦輪流量計(jì)是將旋轉(zhuǎn)葉輪的渦輪頭與不銹鋼桿連接插入管中的裝置。當(dāng)流體流動(dòng)沖擊渦輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用測(cè)量渦輪的轉(zhuǎn)速來反映流體流量。它只能測(cè)知管內(nèi)某點(diǎn)的流速靠?jī)x表系數(shù)來推算平均流速。分切向式渦輪頭和軸向式渦輪頭兩種，安裝或維護(hù)時(shí)可以不斷水;造價(jià)相對(duì)較低。3)超聲波流量計(jì):超聲波流量計(jì)近年來在國(guó)內(nèi)外給水行業(yè)大口徑水管上用得較多。它具有準(zhǔn)確度高量程大、無水頭損失、安裝方便等優(yōu)點(diǎn):其造價(jià)不因管徑增大而增加，適用于較大管徑場(chǎng)合。此類儀表從原理到結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜，故障排除較困難。4)渦街流量計(jì):渦街流量計(jì)是利用管內(nèi)水流遇障礙物(擋體)產(chǎn)生震蕩運(yùn)動(dòng)的規(guī)律制成的震蕩現(xiàn)象稱卡門渦街。由于沒有可動(dòng)部件和感壓孔，所以不宜受水中雜質(zhì)影響，也不宜磨損或發(fā)生障礙，但管中流速不宜太低。5)均速管、文丘利流量計(jì):均速管是一種多孔采集斷面流速即能測(cè)知平均流速的裝置其優(yōu)點(diǎn)是便于安裝水頭損失小造價(jià)較低;缺點(diǎn)是流速低時(shí)，壓差較小，準(zhǔn)確度低。文丘利流量計(jì)是-種比較可靠穩(wěn)定性好的流量計(jì)，但造價(jià)較高。1、電磁流量計(jì)傳感器外殼未接地出現(xiàn)的誤差。一般情況下，傳感器都是在金屬管道上進(jìn)行安裝，并且金屬管道都是在地下，很多人因此認(rèn)為對(duì)于儀表的外殼就不需要再做接地處理了。但是，這么操作卻是忽略了兩個(gè)重要問題:一方面是金屬管道都做了防腐蝕處理，金屬管道與地不能大面積接觸;二是傳感器一般都由膠皮墊連接著法蘭而與金屬管道分隔開，所以造成了傳感器的接地電阻大大增加，影響了流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果，進(jìn)而形成了誤差。另外，由于電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)一般均為幾毫伏左右，這也容易造成雜散電流對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。 2、干擾環(huán)境下的輸出信號(hào)誤差分析。對(duì)于一般的電磁流量計(jì)來說，傳感器即電極與轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜應(yīng)做到盡可能短。因?yàn)閭魉托盘?hào)的電纜過長(zhǎng)，電纜本身的分布電容造成的負(fù)載效應(yīng)就會(huì)引起較大的測(cè)量誤差，同時(shí)也對(duì)信號(hào)受到干擾的幾率大大增加。在測(cè)量時(shí)，還要注意到走線方面，務(wù)必做到信號(hào)線與電源線分開走線，這樣就能防止產(chǎn)生“寄生電容”的干擾。目前很多場(chǎng)合已經(jīng)用上了數(shù)字輸出儀表，以求獲得最為準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。 3、強(qiáng)電、強(qiáng)磁環(huán)境下的誤差分析。流量計(jì)工作環(huán)境方面，要注意盡可能地與強(qiáng)電、強(qiáng)磁等設(shè)備的距離遠(yuǎn)一些。由于電磁流量計(jì)在接地后，其周邊的附近如果也有一些其他的強(qiáng)電、強(qiáng)磁等設(shè)備也在接地，會(huì)造成流量計(jì)產(chǎn)生接地壓降，使電磁流量計(jì)接地電位變化，進(jìn)而對(duì)測(cè)量結(jié)果形成誤差。另外，流量計(jì)如果是在非常強(qiáng)的磁場(chǎng)下工作，比如變壓器等強(qiáng)電磁設(shè)備附近使用，周邊磁場(chǎng)環(huán)境的強(qiáng)度超過電磁流量計(jì)電磁兼容的幅度時(shí)，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性造成很大的影響。
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