泥漿(jiāng)流量計的安(ān)裝條件對於測量效果影響的研究
點擊次數:1853 發(fā)布時間:2020-08-12 15:54:37
國民生產中各類(lèi)流體物(wù)資的(de)測算與貿易結算離不開科學的計量(liàng)方法和設(shè)備,流(liú)量計是我們*常見計量儀表之一,我們常見的各類的管道內介質的測量,比如供水供氣,加油站,汙(wū)水處理這些與我們日常生活密切相關的各個方麵。以及各類(lèi)化學工業,石油、製藥等工業等都離(lí)不開流量計。泥漿流(liú)量(liàng)計是我們所見的*常用的(de)流(liú)量計之一,被大量應用於天然氣流量,供水行業流量測量中,其對於現場的安裝要求較低,產品的優點也十分的突出,具有結構簡(jiǎn)單、無截流阻流部件,不存在壓力損失和流體堵塞現象且不受介質密度、粘度、溫度等影響,穩定性好等特點,不過如果(guǒ)選型不合理、現場安(ān)裝(zhuāng)不妥、使用不當,都將會(huì)引起誤差的(de)增大(dà),示值不穩定,甚至表體損壞。對於流量計常發生測量不準,甚至不能正常運行的狀況,給生產帶來了一定的影(yǐng)響,必須找出解決的辦法並加以(yǐ)改進。本文介紹(shào)了泥漿流量計的研究現狀,在此基(jī)礎上(shàng),對泥漿(jiāng)流量計的工作原理進行了分析。
1泥(ní)漿流量計
泥漿流量(liàng)計(ElectromagenticFlowmeter,簡稱EMF)基於法拉*電磁感應定律製成的(de)一種(zhǒng)用於測量導電液體(tǐ)體積(jī)流量的(de)速度式流量計。由(yóu)於其突出的優點和(hé)明顯的優勢,目前(qián)已被廣泛地應用於各種(zhǒng)測量工況中(zhōng),測(cè)量工(gōng)業過程(chéng)中各種具有導電特性(xìng)的液體的體(tǐ)積(jī)流(liú)量,如各種鹽、酸、堿(jiǎn)等腐蝕性介(jiè)質;各種易燃(rán)易爆介質;汙(wū)水處理(lǐ)及化工、食品、醫藥等工業(yè)中各種漿液流量測量,應用領域廣泛且獨特。
泥漿流量計的構造相對較簡單,傳感器的測量管內(nèi)幾乎無可移動的部件(jiàn),阻礙或幹擾流體流動的節流部件也不存在。因而,當流體流經流量計(jì)時,壓力損(sǔn)失基本為零。因為其特殊的構造(zào)形式,阻礙(ài)流體流動的結構部件(jiàn),在儀表測量管內不存(cún)在,僅僅隻有測量管內襯以及電*與被測流體進行(háng)接觸,因此內(nèi)襯和電*的材料如(rú)何選擇,完全取決於被測量流體介質(zhì)的性質。例如測量磨損較大的礦漿、帶固體(tǐ)顆粒、水泥漿等液固兩相流(liú)以及各種帶(dài)纖維液體和紙漿(jiāng)等懸濁液體(tǐ),比較適合采用耐(nài)磨橡(xiàng)膠做內襯;而測量各種酸、堿、鹽等腐(fǔ)蝕性介質(zhì),則特別適合用聚(jù)三氟乙烯或聚四氟乙烯做(zuò)內襯。
2安裝條件的(de)影響流場分(fèn)布
2.1對泥漿流(liú)量計(jì)測量的影響
流體在管道中(zhōng)流動(dòng)時,一般有兩種流動狀態,即層流流動和湍流流動。層流(liú)流動時,管內流體分層流動,各流層之間相互不混(hún)雜而平(píng)行於管道軸線流動,流(liú)層間沒有流體(tǐ)質點的相互交換,流體(tǐ)通過一段管道的壓力降與流量成正比。而湍流流動時,管(guǎn)內流體不再分層流動,流體(tǐ)質點除了沿管道軸線方向(xiàng)運動外,還有劇烈的徑向運動,流體通(tōng)過一段管道的壓力降與流量的平方(fāng)成正比。
在實際應用中,出於工藝流(liú)程的(de)需要,往往需要在管道中加(jiā)上彎頭、閥門、減縮管、漸擴管等阻流(liú)件,流體流經這些阻流件之後(hòu),流場會發生較大的變化。為了較好的(de)觀察流(liú)體流(liú)經阻流件之後的流場速度分(fèn)布,選取(qǔ)90°彎頭和(hé)漸縮管為(wéi)研究對象,90°彎頭的模型和網格劃分如圖1所示。管道(dào)直徑為100mm,彎頭處的曲率(lǜ)半徑為200mm。為了保證流體經過彎頭時已充分發展,彎頭上遊有10D直管段,並且彎頭下遊有70D直管段。

泥漿流量(liàng)計對流場(chǎng)的分布沒有嚴格的要求,因此相比(bǐ)於超聲流(liú)量計,泥漿流量計對於上遊直(zhí)管段的(de)要求不需要太長。流體在通過彎(wān)頭時流(liú)場會發(fā)生一定(dìng)的改變(biàn),通過彎頭之後還需要經過一定(dìng)的直管段流場才能重新恢複。同樣(yàng),流(liú)體在通過其他上遊阻流(liú)件如漸縮管、漸擴管、閥門等同樣也會發生流場的畸變,需要經過一定的(de)直管段之後,流場才能重(chóng)新恢複,達(dá)到泥漿流量計測量對流場分布的要求。儀表上遊阻流件的影響導致(zhì)流場的畸變,需要經過一定的直管段才能得到恢複。製(zhì)造廠也通過不斷的優化(huà)泥漿流(liú)量計的結構以減小其對流場的依賴,經過不斷的努力,現在(zài)使用的泥(ní)漿流量計需要一定的前直管(guǎn)段,但也無需(xū)太長。大量的實驗表明,一般泥漿流量計(jì)上遊仍然要有5到10倍管徑的直管段。
2.2泥(ní)漿流量計安裝(zhuāng)位置的影響
傳感器安裝位置的選擇是保證泥漿流量計正常運(yùn)行的關鍵,所以在選擇(zé)安裝位(wèi)置時(shí)應考慮下列因素(sù):
(1)根據泥漿流量計的(de)測量原理可知,被測流體的流速必須軸對稱分(fèn)布才能保證流量計正常運行,否則容易引起流量計指示不穩,所(suǒ)以安裝位置的選擇必須使介質滿管且保證直管段的要求(一般前5D後3D)。
(2)為避免氣泡的影響,安裝位置不宜選擇(zé)在易積聚(jù)氣體的流體管道的*高點,垂直安裝時,應選(xuǎn)擇流體由下(xià)而(ér)上的位置。當流體出口為放空狀態時,傳感器不(bú)應安裝在管道放空之處,應安裝在較低處,並(bìng)使流體(tǐ)滿管。
(3)泥(ní)漿流量計的測量原理就決定了其易(yì)受外界電磁幹擾的影響,為避免電磁場幹擾,安裝位(wèi)置應(yīng)盡可能地(dì)遠離有強電磁場的大功率用電設備如大機電、大變(biàn)壓器等。另外,安裝時流量計應很好的接地(dì),信號線選用屏蔽線並穿管進行保護。
(4)為避免負壓及管道(dào)的震動對流量計的影響,安裝位置不宜(yí)選擇在泵的進口或地麵有強烈的(de)震動處。如(rú)管道振動大,在(zài)傳感器兩邊應加裝固定管(guǎn)道的支架(jià),以減(jiǎn)少震(zhèn)動的影響。(5)被測介質中(zhōng)含有固體顆(kē)粒時(shí),水平安裝(zhuāng)會使襯裏和電(diàn)*過分磨蝕,也會使測量管內徑(jìng)被磨變大(dà),從而產生較大的測量(liàng)誤差,此(cǐ)時應該選擇垂直安裝。
2.3阻流件(jiàn)的影響在前直管段為20D、10D、5D的各工況中(zhōng),幾乎所有(yǒu)工況對流量計的測量性能影響都在允許的0.5%誤差範圍內;當前直管段小(xiǎo)於5D時,各工況表現出對流量計測量性能影響(xiǎng)的差異不同,其(qí)中(zhōng)阻流件為DN100球閥+不在同一平麵45°雙彎頭、DN100球閥+DN100單彎頭、DN150球閥+90°單彎頭+DN150變DN100漸縮管+90°單彎頭時,對泥漿流量計測量性能影響較大。總體(tǐ)來看,泥漿(jiāng)流量計在複雜工況下所需的前直管段比較短,保守估(gū)計,前直管段為10D時均能滿足所(suǒ)有工況時的(de)測量精(jīng)度。
總之,如(rú)果流量計在現場使用時沒有正確安裝,例(lì)如直管段長度不夠、管徑內(nèi)液體不是理想液體(tǐ)、環境溫度超(chāo)出流量計正常使用範圍,都有可能對流量(liàng)計的測量結果造成*大(dà)的影響,可是現場條件未必能(néng)像實驗室的安裝條件(jiàn)一樣理想,這就需要使用(yòng)單位對流量計的性能作必要的了(le)解和對現場安裝條件的(de)嚴格把關。
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1泥(ní)漿流量計
泥漿流量(liàng)計(ElectromagenticFlowmeter,簡稱EMF)基於法拉*電磁感應定律製成的(de)一種(zhǒng)用於測量導電液體(tǐ)體積(jī)流量的(de)速度式流量計。由(yóu)於其突出的優點和(hé)明顯的優勢,目前(qián)已被廣泛地應用於各種(zhǒng)測量工況中(zhōng),測(cè)量工(gōng)業過程(chéng)中各種具有導電特性(xìng)的液體的體(tǐ)積(jī)流(liú)量,如各種鹽、酸、堿(jiǎn)等腐蝕性介(jiè)質;各種易燃(rán)易爆介質;汙(wū)水處理(lǐ)及化工、食品、醫藥等工業(yè)中各種漿液流量測量,應用領域廣泛且獨特。
泥漿流量計的構造相對較簡單,傳感器的測量管內(nèi)幾乎無可移動的部件(jiàn),阻礙或幹擾流體流動的節流部件也不存在。因而,當流體流經流量計(jì)時,壓力損(sǔn)失基本為零。因為其特殊的構造(zào)形式,阻礙(ài)流體流動的結構部件(jiàn),在儀表測量管內不存(cún)在,僅僅隻有測量管內襯以及電*與被測流體進行(háng)接觸,因此內(nèi)襯和電*的材料如(rú)何選擇,完全取決於被測量流體介質(zhì)的性質。例如測量磨損較大的礦漿、帶固體(tǐ)顆粒、水泥漿等液固兩相流(liú)以及各種帶(dài)纖維液體和紙漿(jiāng)等懸濁液體(tǐ),比較適合采用耐(nài)磨橡(xiàng)膠做內襯;而測量各種酸、堿、鹽等腐(fǔ)蝕性介質(zhì),則特別適合用聚(jù)三氟乙烯或聚四氟乙烯做(zuò)內襯。
2安裝條件的(de)影響流場分(fèn)布
2.1對泥漿流(liú)量計(jì)測量的影響
流體在管道中(zhōng)流動(dòng)時,一般有兩種流動狀態,即層流流動和湍流流動。層流(liú)流動時,管內流體分層流動,各流層之間相互不混(hún)雜而平(píng)行於管道軸線流動,流(liú)層間沒有流體(tǐ)質點的相互交換,流體(tǐ)通過一段管道的壓力降與流量成正比。而湍流流動時,管(guǎn)內流體不再分層流動,流體(tǐ)質點除了沿管道軸線方向(xiàng)運動外,還有劇烈的徑向運動,流體通(tōng)過一段管道的壓力降與流量的平方(fāng)成正比。
在實際應用中,出於工藝流(liú)程的(de)需要,往往需要在管道中加(jiā)上彎頭、閥門、減縮管、漸擴管等阻流(liú)件,流體流經這些阻流件之後(hòu),流場會發生較大的變化。為了較好的(de)觀察流(liú)體流(liú)經阻流件之後的流場速度分(fèn)布,選取(qǔ)90°彎頭和(hé)漸縮管為(wéi)研究對象,90°彎頭的模型和網格劃分如圖1所示。管道(dào)直徑為100mm,彎頭處的曲率(lǜ)半徑為200mm。為了保證流體經過彎頭時已充分發展,彎頭上遊有10D直管段,並且彎頭下遊有70D直管段。

泥漿流量(liàng)計對流場(chǎng)的分布沒有嚴格的要求,因此相比(bǐ)於超聲流(liú)量計,泥漿流量計對於上遊直(zhí)管段的(de)要求不需要太長。流體在通過彎(wān)頭時流(liú)場會發(fā)生一定(dìng)的改變(biàn),通過彎頭之後還需要經過一定(dìng)的直管段流場才能重新恢複。同樣(yàng),流(liú)體在通過其他上遊阻流(liú)件如漸縮管、漸擴管、閥門等同樣也會發生流場的畸變,需要經過一定的(de)直管段之後,流場才能重(chóng)新恢複,達(dá)到泥漿流量計測量對流場分布的要求。儀表上遊阻流件的影響導致(zhì)流場的畸變,需要經過一定的直管段才能得到恢複。製(zhì)造廠也通過不斷的優化(huà)泥漿流(liú)量計的結構以減小其對流場的依賴,經過不斷的努力,現在(zài)使用的泥(ní)漿流量計需要一定的前直管(guǎn)段,但也無需(xū)太長。大量的實驗表明,一般泥漿流量計(jì)上遊仍然要有5到10倍管徑的直管段。
2.2泥(ní)漿流量計安裝(zhuāng)位置的影響
傳感器安裝位置的選擇是保證泥漿流量計正常運(yùn)行的關鍵,所以在選擇(zé)安裝位(wèi)置時(shí)應考慮下列因素(sù):
(1)根據泥漿流量計的(de)測量原理可知,被測流體的流速必須軸對稱分(fèn)布才能保證流量計正常運行,否則容易引起流量計指示不穩,所(suǒ)以安裝位置的選擇必須使介質滿管且保證直管段的要求(一般前5D後3D)。
(2)為避免氣泡的影響,安裝位置不宜選擇(zé)在易積聚(jù)氣體的流體管道的*高點,垂直安裝時,應選(xuǎn)擇流體由下(xià)而(ér)上的位置。當流體出口為放空狀態時,傳感器不(bú)應安裝在管道放空之處,應安裝在較低處,並(bìng)使流體(tǐ)滿管。
(3)泥(ní)漿流量計的測量原理就決定了其易(yì)受外界電磁幹擾的影響,為避免電磁場幹擾,安裝位(wèi)置應(yīng)盡可能地(dì)遠離有強電磁場的大功率用電設備如大機電、大變(biàn)壓器等。另外,安裝時流量計應很好的接地(dì),信號線選用屏蔽線並穿管進行保護。
(4)為避免負壓及管道(dào)的震動對流量計的影響,安裝位置不宜(yí)選擇在泵的進口或地麵有強烈的(de)震動處。如(rú)管道振動大,在(zài)傳感器兩邊應加裝固定管(guǎn)道的支架(jià),以減(jiǎn)少震(zhèn)動的影響。(5)被測介質中(zhōng)含有固體顆(kē)粒時(shí),水平安裝(zhuāng)會使襯裏和電(diàn)*過分磨蝕,也會使測量管內徑(jìng)被磨變大(dà),從而產生較大的測量(liàng)誤差,此(cǐ)時應該選擇垂直安裝。
2.3阻流件(jiàn)的影響在前直管段為20D、10D、5D的各工況中(zhōng),幾乎所有(yǒu)工況對流量計的測量性能影響都在允許的0.5%誤差範圍內;當前直管段小(xiǎo)於5D時,各工況表現出對流量計測量性能影響(xiǎng)的差異不同,其(qí)中(zhōng)阻流件為DN100球閥+不在同一平麵45°雙彎頭、DN100球閥+DN100單彎頭、DN150球閥+90°單彎頭+DN150變DN100漸縮管+90°單彎頭時,對泥漿流量計測量性能影響較大。總體(tǐ)來看,泥漿(jiāng)流量計在複雜工況下所需的前直管段比較短,保守估(gū)計,前直管段為10D時均能滿足所(suǒ)有工況時的(de)測量精(jīng)度。
總之,如(rú)果流量計在現場使用時沒有正確安裝,例(lì)如直管段長度不夠、管徑內(nèi)液體不是理想液體(tǐ)、環境溫度超(chāo)出流量計正常使用範圍,都有可能對流量(liàng)計的測量結果造成*大(dà)的影響,可是現場條件未必能(néng)像實驗室的安裝條件(jiàn)一樣理想,這就需要使用(yòng)單位對流量計的性能作必要的了(le)解和對現場安裝條件的(de)嚴格把關。
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