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礦漿專用電磁流量計安裝中如何有效減少彎管對測(cè)量的影響
點擊次數:1819 發布時間:2020-08-13 05:30:10
1、撰文背景
我們知道,幾乎(hū)所有的流量計在(zài)安裝時都必須注意到管道直管段的要求,以及彎管對於測量精度的影響。因為當流(liú)體流經彎管之後,下遊會產生流速分布的畸變。如果兩個鄰(lín)近相鄰的不同平麵的彎管(guǎn),不僅流速分布畸變外(wài)還有產生漩渦。這些現象要影響裝在下遊的大部分類(lèi)型(xíng)流量儀表(除(chú)容積式等少數類型(xíng)外)的測(cè)量值,因此通常要求在流量儀(yí)表安裝點之前(qián)有一定長度直(zhí)管段,改善進入儀表的流動狀況。礦漿專用電(diàn)磁流量計受彎管(guǎn)影響較小,直管(guǎn)長度要求也遠低於節流差壓式、渦街式等其他流量儀表。但是因(yīn)為礦漿專用電磁流量計對於測(cè)量值的精度要求較高,對於外(wài)部安裝情況的變化,可能對於測量值也會產生較大的影響,因此有效地改善彎管對於測量影(yǐng)響具有很重(chóng)要意義。
為了降低彎管對於測(cè)量(liàng)流體的影響,除了增加儀表前(qián)直管(guǎn)段之外,用(yòng)戶還(hái)可以從安裝方(fāng)式上設法降低影(yǐng)響的方法。文獻曾報道電磁流量傳(chuán)感器電*軸線與鄰近(jìn)彎管(guǎn)平麵成45°傾(qīng)斜安裝可以減少彎管影響。日本工業標準B7554“解說部分”列有電*軸線與彎管平(píng)麵垂(chuí)直、平行、成45°三種安裝方式,在不同長度直管下(xià)的測量誤差(chà)範(fàn)圍(wéi),也說明這(zhè)一效果。
2000年上海原水公司擬在已(yǐ)建成的某泵站加(jiā)裝DN2200礦漿專用電磁流量計(jì),但彎管下遊安裝位置的前直管長度明顯不(bú)符合規定中(zhōng)5D10D(D為管徑,下同)的要求,此時,影響測量誤差(chà)有多大呢?由於受條件限(xiàn)製無(wú)法在現場用經典的測(cè)量方法(如流速計流速麵積法)作比(bǐ)對試驗,以(yǐ)估計彎管影響附加誤差值。並且使用方必須在訂購之(zhī)前就要知道附加誤差(chà)估計(jì)值(zhí),以決定(dìng)設(shè)計方案。筆者按相似原理以較小口徑礦漿專用電(diàn)磁流(liú)量計在實驗室模擬現場條(tiáo)件作試驗。試驗證明45°安裝可減小彎管影響,並求得該個案安裝條件下傳統安裝方式的影響值。
2、彎管(guǎn)下遊流速分布影響
流體流過彎管由於離心(xīn)力作用,靠外壁產生(shēng)擴散效應,內壁產生(shēng)收縮效應,由此產生橫向流(liú)動的二(èr)次流,引起下(xià)遊產生速度分布畸變,如圖1所示。圖1中,右邊垂直剖麵彎管外緣流速較快(kuài),水平剖麵呈雙峰值流速分布。隨著液流離開彎管距離增加,畸變會趨於緩和。
當前絕大部分電磁流量傳感器是非均勻磁場分布結構設計。非均勻磁場理論認為包含電*的測(cè)量管橫截平麵區域內,各微(wēi)小液體體積(jī)元切割磁力線對電*間信號(hào)“所起作用”各異,因此不是均勻地而是按“所起(qǐ)作用”非均勻地設計各點磁場強度,使在理想條件下流速(sù)分布畸變不會影響流量測量值。然而實際儀表還是受到一些影響。
圖2所示是日本工業(yè)標準所附彎管下遊(yóu)三種安裝方式不同直管長度的(de)誤差範圍(wéi)。

3、實驗實流
實驗是在上海光華·愛(ài)而美特儀(yí)器(qì)有限公司稱重法水流量標準裝置上進行。裝置的不確定度為0 011%,試驗儀表是DN100的IFM4080K型,按現場幾何(hé)尺寸比例縮(suō)小設置(zhì)管道,如圖3所示夾裝到流量標準裝置上校驗。試驗結果如圖4所示。圖中(zhōng)“正常安裝”即按前置直管段長度大(dà)於等於10D,後置直(zhí)管段長度大於等於5D安裝,其試驗數據即為參比值。礦漿專用電磁流量(liàng)計滿(mǎn)度流量為150m3/h,實驗流速範(fàn)圍0 325 3m/s,共做了(le)5個流量點。

圖3 安裝尺寸和電*位置

圖4 各種安(ān)裝誤差

4、結論
1)在本試驗安裝條件下,流量傳感器電*軸在A=90°位(wèi)置時*大誤(wù)差為(wéi)-1 2%,A=0°位(wèi)置時為+1 6%,A=45°位置時為0 5%;與正常安(ān)裝條件即參比值相比,*大附加誤差在(zài)A=90°時為-1 2%,A=0°時為+1 65%,A=45°時為+0 65%。
2)實驗證明電(diàn)*軸線45°安裝比(bǐ)傳(chuán)統水平安裝(A=0°)受彎管流動擾(rǎo)動影響有很大改善。
3)礦漿專用電磁流量計的傳感器在彎管下遊即使有足夠長(5D)的直管段,亦(yì)應按“45°安裝”,作為(wéi)減小彎管撓流影響,降低附加誤差的措施(shī)。
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我們知道,幾乎(hū)所有的流量計在(zài)安裝時都必須注意到管道直管段的要求,以及彎管對於測量精度的影響。因為當流(liú)體流經彎管之後,下遊會產生流速分布的畸變。如果兩個鄰(lín)近相鄰的不同平麵的彎管(guǎn),不僅流速分布畸變外(wài)還有產生漩渦。這些現象要影響裝在下遊的大部分類(lèi)型(xíng)流量儀表(除(chú)容積式等少數類型(xíng)外)的測(cè)量值,因此通常要求在流量儀(yí)表安裝點之前(qián)有一定長度直(zhí)管段,改善進入儀表的流動狀況。礦漿專用電(diàn)磁流量計受彎管(guǎn)影響較小,直管(guǎn)長度要求也遠低於節流差壓式、渦街式等其他流量儀表。但是因(yīn)為礦漿專用電磁流量計對於測(cè)量值的精度要求較高,對於外(wài)部安裝情況的變化,可能對於測量值也會產生較大的影響,因此有效地改善彎管對於測量影(yǐng)響具有很重(chóng)要意義。
為了降低彎管對於測(cè)量(liàng)流體的影響,除了增加儀表前(qián)直管(guǎn)段之外,用(yòng)戶還(hái)可以從安裝方(fāng)式上設法降低影(yǐng)響的方法。文獻曾報道電磁流量傳(chuán)感器電*軸線與鄰近(jìn)彎管(guǎn)平麵成45°傾(qīng)斜安裝可以減少彎管影響。日本工業標準B7554“解說部分”列有電*軸線與彎管平(píng)麵垂(chuí)直、平行、成45°三種安裝方式,在不同長度直管下(xià)的測量誤差(chà)範(fàn)圍(wéi),也說明這(zhè)一效果。
2000年上海原水公司擬在已(yǐ)建成的某泵站加(jiā)裝DN2200礦漿專用電磁流量計(jì),但彎管下遊安裝位置的前直管長度明顯不(bú)符合規定中(zhōng)5D10D(D為管徑,下同)的要求,此時,影響測量誤差(chà)有多大呢?由於受條件限(xiàn)製無(wú)法在現場用經典的測(cè)量方法(如流速計流速麵積法)作比(bǐ)對試驗,以(yǐ)估計彎管影響附加誤差值。並且使用方必須在訂購之(zhī)前就要知道附加誤差(chà)估計(jì)值(zhí),以決定(dìng)設(shè)計方案。筆者按相似原理以較小口徑礦漿專用電(diàn)磁流(liú)量計在實驗室模擬現場條(tiáo)件作試驗。試驗證明45°安裝可減小彎管影響,並求得該個案安裝條件下傳統安裝方式的影響值。
2、彎管(guǎn)下遊流速分布影響
流體流過彎管由於離心(xīn)力作用,靠外壁產生(shēng)擴散效應,內壁產生(shēng)收縮效應,由此產生橫向流(liú)動的二(èr)次流,引起下(xià)遊產生速度分布畸變,如圖1所示。圖1中,右邊垂直剖麵彎管外緣流速較快(kuài),水平剖麵呈雙峰值流速分布。隨著液流離開彎管距離增加,畸變會趨於緩和。
當前絕大部分電磁流量傳感器是非均勻磁場分布結構設計。非均勻磁場理論認為包含電*的測(cè)量管橫截平麵區域內,各微(wēi)小液體體積(jī)元切割磁力線對電*間信號(hào)“所起作用”各異,因此不是均勻地而是按“所起(qǐ)作用”非均勻地設計各點磁場強度,使在理想條件下流速(sù)分布畸變不會影響流量測量值。然而實際儀表還是受到一些影響。
圖2所示是日本工業(yè)標準所附彎管下遊(yóu)三種安裝方式不同直管長度的(de)誤差範圍(wéi)。

3、實驗實流
實驗是在上海光華·愛(ài)而美特儀(yí)器(qì)有限公司稱重法水流量標準裝置上進行。裝置的不確定度為0 011%,試驗儀表是DN100的IFM4080K型,按現場幾何(hé)尺寸比例縮(suō)小設置(zhì)管道,如圖3所示夾裝到流量標準裝置上校驗。試驗結果如圖4所示。圖中(zhōng)“正常安裝”即按前置直管段長度大(dà)於等於10D,後置直(zhí)管段長度大於等於5D安裝,其試驗數據即為參比值。礦漿專用電磁流量(liàng)計滿(mǎn)度流量為150m3/h,實驗流速範(fàn)圍0 325 3m/s,共做了(le)5個流量點。

圖3 安裝尺寸和電*位置

圖4 各種安(ān)裝誤差

4、結論
1)在本試驗安裝條件下,流量傳感器電*軸在A=90°位(wèi)置時*大誤(wù)差為(wéi)-1 2%,A=0°位(wèi)置時為+1 6%,A=45°位置時為0 5%;與正常安(ān)裝條件即參比值相比,*大附加誤差在(zài)A=90°時為-1 2%,A=0°時為+1 65%,A=45°時為+0 65%。
2)實驗證明電(diàn)*軸線45°安裝比(bǐ)傳(chuán)統水平安裝(A=0°)受彎管流動擾(rǎo)動影響有很大改善。
3)礦漿專用電磁流量計的傳感器在彎管下遊即使有足夠長(5D)的直管段,亦(yì)應按“45°安裝”,作為(wéi)減小彎管撓流影響,降低附加誤差的措施(shī)。
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