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2.1 流量传感器与仪表

2.1.1 流量计量的概念

1.流量计量的重要性

流量计量与国民经济、国防建设、科学研究有着密切的关系,做好这一工作对保证产品质量、提高生产效率、科学发展都具有重要的作用。特别是在工业生产自动化程度越来越高的今天,流量计量在国民经济中的地位与作用更加明显。

流量的定义是流经管道界面的流体数量与该流体数量通过该界面所花费的时间之商,通常用质量流量和体积流量来表示。质量流量是指流体数量用质量来表示的流量,而体积流量则是流体数量用体积来表示的流量。

流量计量的应用非常广泛,如热工流量计量是应用在热工行业的任何一个环节,否则将无法保证正常生产和贸易交往。比如在化工行业,流量计量不准确会造成化学成分分配比例失调,无法保证产品质量,严重的还会发生生产安全事故;而在电力行业中对液体、气体、蒸气等介质流量的测量和调解占有重要地位,流量的准确与否不仅对保证发电厂在最佳参数下运行具有很大的经济意义,而巨随着高温、高压、大容量机组的发展,流量测量已成为保证发电厂安全运行的重要环节……这些都要求热工流量测量装置不仅要做到准确计量,而巨还要及时地发出报警信号。

2.流量计的种类

流量计是测量流量的传感器与仪表,它是测量管道或明沟中液体、气体或蒸气等流体流量的工业自动化仪表,是工业测量中重要的仪表之一。随着工业生产的发展,对流量测量的准确度和范围的要求越来越高,流量测量技术日新月异。为了适应各种用途,各种类型的流量计相继问世。目前,已投入使用的流量计已超过100种。

从不同的角度出发,流量计有不同的分类方法。常用的分类方法有两种:一是按流量计的结构原理进行分类;二是按流量计采用的测量原理进行归纳分类。

(1)按流量计结构原理分类 按当前流量计产品的实际情况,根据流量计的结构原理,大致上可归纳为以下几种类型。

1)容积式流量计:容积式流量计相当于一个标准容积的容器,它接连不断地对流动介质进行度量。流量越大,度量的次数越多,输出的频率越高。容积式流量计的原理比较简单,适于测量高轴度、低雷诺数的流体。根据回转体形状的不同,目前生产的产品分为:适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计;适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转筒流量计等(见图2-1)。

图2-1 容积式流量计

a)腰轮流量计 b)椭圆齿轮流量计 c)内凸轮叶片流量计

2)叶轮式流量计:叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中,受流体流动的冲击而旋转,以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计,其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。

图2-2所示为主要由法兰、前导向架、叶轮、后导向架、压紧圈和带放大器的磁电感应转换器等组成的蜗轮流量计。当被测流体流经传感器时,传感器内的叶轮借助于流体的动能而产生旋转,叶轮即周期性地改变磁电感应系统中的磁电阻,使通过线圈的磁通量周期性地发生变化而产生电脉冲信号,经放大器放大后传送至相应的流量积算仪表,进行流量或总量的测量。

3)差压式流量计(变压降式流量计):如图2-3所示的差压式流量计由一次装置和二次装置组成,一次装置称为流量测量元件,它安装在被测流体的管道中,产生与流量(流速)成比例的压力差,供二次装置进行流量显示;二次装置称为显示仪表,它接收测量元件产生的差压信号,并将其转换为相应的流量进行显示。差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表。差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量皇二次方根关系,故流量显示仪表都配有开二次方装置,以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量计算装置,以显示累积流量,以便经济核算。发电厂主蒸气、给水、凝结水等的流量测量都采用这种传感器。

图2-2 蜗轮流量计

图2-3 差压式流量计

图2-4 转子流量计

4)变面积式流量计(等压降式流量计):放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体作用力而移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量减去它所受流体的浮力)相平衡时,浮子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异,而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等,因此该种流量计称为变面积式流量计或等压降式流量计。这种流量计的典型仪表如图2-4所示的转子(浮子)流量计。

5)动量式流量计:利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称为动量式流量计。这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。

6)冲量式流量计:利用冲量定理测量流量的流量计称为冲量式流量计,多用于测量颗粒状固体介质的流量,还用来测量泥浆、结晶型液体和研磨料等的流量。流量测量范围从每小时几公斤到近万吨。

7)电磁流量计:图2-5所示的电磁流量计是根据导电体在磁场中运动产生感应电动势,而感应电动势又和流量大小成正比,通过测量电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用电磁流量计来测量水、矿浆等介质的流量,其可测最大管径达2m,巨压损极小。

图2-5 电磁流量计

8)超声波流量计:超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它是由测量流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在1970年才出现,但由于它可以制成非接触形式,并可与超声波水位计联动进行开口流量测量,对流体又不产生扰动和阻力,所以很受欢迎,是一种很有发展前途的流量计。

图2-6所示的超声波流量计是利用时差法进行工作的,具体计算公式为

式中, C 0 为零流量时声速; V 为流速; L 为换能器之间的距离。

图2-6 超声波流量计

图2-7 涡街流量计

9)流体振荡式流量计:流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡,巨振荡的频率与流速成比例这一原理设计的。当通流截面一定时,流速与流量成正比。因此,测量振荡频率即可测得流量。这种流量计是1970年开发和发展起来的,由于它兼有无转动部件和脉冲数宇输出的优点,很有发展前途。目前,典型的产品有涡街流量计(见图2-7)、旋进旋涡流量计。

10)质量流量计:由于流体的容积受温度、压力等参数的影响,用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数。在介质参数不断变化的情况下,往往难以达到这一要求,而造成仪表显示值失真。因此,质量流量计就得到广泛的应用和重视。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量,目前常用的有量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式、科里奥利力式和动量矩式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的。

图2-8所示为动量矩式质量流量计,仪表壳体内的两个叶轮分别装在两短轴上,中间有一隔离盘,在两叶轮的轮缘上有若干直叶片作为流体的通道。电动机以恒定角速度驱动主动叶轮,使流体具有与主动叶轮相同的角速度,并产生与质量流量成比例的动量矩,作用在从动叶轮上。从动叶轮因被弹簧限制不能旋转而吸收动量矩。因此,测出弹簧的制动力矩就可知道动量矩的变化,也即测得质量流量。

除了上述常用结构原理的流量计外,其他各种结构的流量计还有很多,如适用于明渠测流的各种堰式流量计、槽式流量计;适于大口径测流的插入式流量计;测量层流流量的层流流量计;适于二相流测量的相关法流量计;激光法、核磁共振法流量计以及多种示踪法、稀释法流量计等。随着科技的发展和实际应用需要,新型流量计将不断涌现,流量计的类型将更为齐全。

图2-8 质量流量计

(2)按测量原理分类

1)力学原理:属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式;利用动量定理的冲量式、可动管式;利用牛顿第二定律的直接质量式;利用流体动量原理的靶式;利用角动量定理的蜗轮式;利用流体振荡原理的旋涡式和涡街式;利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等。

2)电学原理:用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式和应变电阻式等。

3)声学原理:利用声学原理进行流量测量的有超声波式和声学式(冲击波式)等。

4)热学原理:利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式和间接量热式等。

5)光学原理:激光式和光电式等是属于此类原理的仪表。

6)物理原理:核磁共振式和核辐射式等是属于此类原理的仪表。

7)其他原理:有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。

2.1.2 电磁流量计的工作原理、选型与安装

1.工作原理

电磁流量计的工作原理基于法拉第电磁感应定律。当一个导体在磁场内运动时,在与磁场方向、运动方向相互垂直方向的导体两端,会有感应电动势产生。电动势的大小与导体运动速度和磁感应强度大小成正比。

在图2-9中,当导电流体以平均流速 υ (m/s)通过装有一对测量电极的一根内径为 D (m)的绝缘管子流动时,并巨该管子处于一个均匀的磁感应强度为 B (T)的磁场中,那么在一对电极上就会感应出垂直于磁场方向和流动方向的电动势 E (V)。由电磁感应定律可得

E BDυ (2-2)

通常,体积流量 q v (m 3 /s)可以写作

由式(2-2)和式(2-3)可得

因此电动势可表示为

B 是个常数时,式(2-4)中令 ,式(2-4)改写为

q v kE (2-6)

可见,流量 q v 与电动势 E 成正比。

图2-9 电磁流量计工作原理

电磁流量转换器一方面向电磁流量传感器励磁线圈提供稳定的励磁电流,以达到图2-9中的B是个常量;同时把传感器感应的电动势放大、转换成标准的电流信号或频率信号,便于流量的显示、控制与调节。图2-10所示为转换器电路结构。

图2-10 转换器电路结构

电磁流量转换器与不同型号的电磁流量传感器配套组成电磁流量计系统,用来测量封闭管道中导电流体的体积流量。它广泛地适用于石油化工、钢铁冶金、给水排水、水利灌溉、水处理、环保污水总量控制、造纸、医药、食品等工、农业部门的生产工艺过程流量测量和控制;适用于导电液体的总量计量。

2.电磁流量计的选型

据有关资料表明,流量计仪表在实际应用中有2/3的故障是由于错误的选型和错误的安装而造成的,因此需要在选型时特别注意。

以下是电磁流量计的选型步骤:

第一步:收集数据。

1)被测流体名称;

2)最大流量和最小流量;

3)最高工作压力;

4)最高温度和最低温度。

其中最大流量和最小流量必须符合表2-1。

表2-1 流量计的最大流量与最小流量

流量计算公式为

Q D /2) 2 (2-7)

式中, Q 为液体流量(m 3 /h);V为液体流速(m/s),(流速范围一般为0.1~15m/s); D 为管道内径(mm)。

在收集数据中必须注意以下几点:

1)实际最高工作压力必须小于流量计的额定工作压力。

2)最高工作温度和最低工作温度必须符合流量计规定的温度要求。

3)确定是否有负压情况存在。

4)用户可以根据流量范围表中的流量选择相应的电磁流量计,若所选择的电磁流量计的内径与现在工艺管道的内径不符,应进行缩管或扩管。若管道进行缩管,应考虑由于缩管引起的压力损失是否会影响工艺流程。

5)从产品价格上考虑,可以选择较小口径的电磁流量计,相对减少投资。

6)测量洁净水时,经济流速是1.5~3m/s;测量易结晶的溶液时,应适当地提高流速,3~4m/s为宜,起到自清扫、防止粘附沉积等作用;测量矿浆等磨耗性流体时,应适当降低流速,1.0~2m/s为宜,以降低对内衬和电极的磨损。

第二步:电极材料的选择。

应根据被测流体的腐蚀性来选择电极的材料(见表2-2),也可以查有关腐蚀手册,而对于特殊流体应做实验。

表2-2 电极材料及其耐腐蚀性能

第三步:衬里材料选择。

应根据被测介质的腐蚀性、磨损性和温度来选择衬里材料(见表2-3)。

表2-3 衬里材料选择

第四步:防护等级的选择。

电磁流量计的防护等级一般有以下三种:

IP65:防喷水型,允许水龙头从任何方向对传感器喷水,喷水压力为30kPa,出水量为12.5L/s,距离为3m,外壳进水量不致达有害程度,仪表不受影响。

IP67:防短时间浸水型,传感器浸入水中,短时间内外壳进水量不致达有害程度,仪表不受影响。

IP68:潜水型,传感器浸入水中1m,持续潜水后,外壳进水量不致达有害程度,仪表不受影响。

3.电磁流量计的机械与电气安装

正确地选择安装点和正确安装电磁流量计都是非常重要的环节,若在安装环节失误,轻者影响测量准确度,重者会影响电磁流量计的使用寿命,甚至会损坏电磁流量计。

(1)机械安装 选择安装位置时需特别注意:

1)测量电极的轴线必须近似于水平方向,测量管道内必须完全充满液体,流量计前方最少要有5 D D 为流量计内径)长度的直管段,后方最少要有3 D D 为流量计内径)长度的直管段(见图2-11)。

图2-11 电磁流量计的机械安装

2)流体的流动方向和流量计的箭头方向一致;如果管道内要有真空,会损坏流量计的内衬,需特别注意;在流量计附近应无强电磁场;在流量计附近应有充裕的空间,以便安装和维护;安装聚四氟乙烯内衬的流量计时,连接两法兰的螺栓应注意均匀拧紧,否则容易压坏聚四氟乙烯内衬,最好用力矩扳手。

3)应安装在水平管道较低处和垂直向上处(见图2-12),避免安装在管道的最高点和垂直向下处(见图2-13);应安装在管道的上升处(见图2-14)。

图2-12 安装在水平管道较低处

图2-13 避免安装在管道的最高点和垂直向下处

图2-14 安装在管道的上升处

在开口排放管道安装时,应安装在管道的较低处。

4)若管道落差超过5m,在传感器的下游安装排气阀(见图2-15);应在传感器的下游安装控制阀和切断阀,而不应安装在传感器上游(见图2-16);传感器绝对不能安装在泵的进口处,应安装在泵的出口处(见图2-17)。

图2-15 在传感器的下游安装排气阀

图2-16 传感器的下游安装控制阀和切断阀

图2-17 传感器与泵的安装位置

5)测量井内安装流量计的方式如图2-18所示。

(2)电气接地 如图2-19所示,为了很好地防止外界干扰,电磁流量计要求被测介质、用户管道和仪表外壳三者必须处于一个同电位即接“地”,仪表必须接至一个独立的接地点,其他电气设备不允许连接到同一接地线上,接地电阻应小于10Ω。接地方式分外接地和内接地两种,所谓外接地是采用接地环,所谓内接地是采用多电极中的接地电极。

图2-18 测量井内安装流量计的方式

1—入口 2—溢流管 3—入口栅 4—清洗孔 5—流量计 6—短管 7—出口 8—排放阀 9—排污阀

图2-19 流量计的接地

1—测量接地 2—接地导线(16mm 2 铜线)

1)仪表安装在内部无漆或没有衬里的金属管道上时,可将接地导线接到两个管道法兰上,因而形成管道与液体的可靠接触。

2)仪表安装在塑料管道或内壁绝缘的管道上时,在传感器的出口和入口要安装接地环,或采用内部接地电极使测量接地与液体接通。

3)仪表安装在阴极保护管道上,带有电蚀保护的管道通常里外绝缘,以使液体对地无导电性接地。安装时必须注意以下几点:传感器的两端面要装配合适的接地环,它是依靠密封件与管道法兰的传感器法兰绝缘的;接地环必须由截面积为16mm 2 的铜线连接到传感器和测量接地线上(见图2-20);与仪表连接的两管道法兰必须用一根截面积为16mm 2 的铜导线连接起来(见图2-21);采用绝缘材料的轴套和垫圈,使法兰连接螺栓与法兰绝缘。

图2-20 接地环

1—测量接地 2—接地导线(16mm 2 铜线) 3—接地环

图2-21 连接导线

1—测量接地 2—接地导线(16mm 2 铜线) 3—接地环 4—连接导线(16mm 2 铜线)

(3)电气接线 若采用分体式安装,连接的信号电缆采用定制的专用电缆线,电缆线越短越好;励磁电缆可选用YZ中型橡套电缆,其长度与信号电缆一样;信号电缆和动力电源电缆必须严格分开,不能敷设在同一根管子内,不能平行敷设,不能绞合在一起,应分别单独穿在钢管内;信号电缆和励磁电缆尽可能短,不能将多余的电缆卷在一起,应将多余电缆剪掉,并重新焊好接头,电缆进入传感器电气接口时,在端口处做成U型,这样可以防止雨水渗透到传感器中。

2.1.3 弯管流量计在小流量计量中的应用

弯管流量计与传统的孔板流量计一样同属于差压式流量计的范畴,只是弯管流量计产生差压的方式与孔板流量计不同,孔板是利用流体的缩放原理产生差压的,而弯管传感器是利用流体的惯性原理产生差压的。

小流量计量是所有流量计共同的难题。但是在工业现场由于设计、工艺等环节的问题,小流量计量的出现又是会经常发生的。

弯管流量计在低于流量测量下限的小流量中工作时会发生:①测量精度低;②流量时有时无(小信号切除大和差压变送器零点偏低);③管道阀门关闭后会依然有流量显示(小信号切除小和差压变送器零点偏高)等现象发生。

究其原因是由于弯管传感器管径选择阶段对小流量运行工况估计不足,而选择流量计管径偏大造成的。在新建工程中由于考虑扩容(如供热的热水和蒸气管道)和在压损要求很严的场合(如钢铁厂的煤气管道),往往选择大的管道管径,流体流速低,而弯管传感器的管径按照管道的相同管径选择,这样就造成了流速低于弯管流量计允许使用的下限流速(通常液体为0.3m/s和气体为7m/s)。

方法一:局部缩颈。根据流体介质类别、最小流量、工作温度、工作压力和弯管流量计最小流速要求,来确定弯管传感器管径。如果确定的传感器管径显著小于工艺管道的管径,则应局部做缩径处理,如图2-22所示。

例如:某公司现场,测量介质为煤气,原管道管径为DN600,工艺最小流速为2.71m/s;局部缩颈后弯管传感器管径为DN350,最小流速为7.95m/s,缩径处理后既可以满足弯管流量计测量要求,同时经计算也满足工艺压损要求。

方法二:双套差压配置(见图2-23)。有些工艺管道的实际需求是,流量大小变化频繁,巨没有固定的规律。最大流量和最小流量的比值远远大于10(最大流量时,压损大,但工艺允许)。这种情况下可采用双差压变送器技术,即一台弯管传感器配接两台差压变送器,其中一台量程大,另外一台量程小,流量大时采用大量程的,流量小时采用小量程的,两台差压变送器同时在线测量,二次表根据采集结果自动判断当前差压值,这样既可以发挥弯管传感器大量程的优点,又可以避免由于差压变送器测量误差造成系统超差的现象。

方法三:双套传感器配置。最大流量和最小流量的比值远远大于10,但大流量和小流量分时段运行,有固定的规律(采用既照顾大流量又照顾小流量的折中方案不是最优方案)。例如:某企业是热电厂的热用户,蒸汽管道夏季时只满足生产需要,冬季时既满足生产需要,同时还要满足供暖需要。这种情况下可以采用双弯管传感器技术(见图2-24),大流量测量时,打开3、5,关断4、6,相应的在二次表中设定弯管传感器管径为大口径值,此时大口径弯管传感器投入计量使用;小流量测量时,操作相反。在经济允许的情况下,可以配置两台差压变送器,同时进入二次表中,减少二次表参数的更改以及弯管传感器一次阀的开和关等操作;再进一步,如果管道阀门为电动阀,二次表控制,系统可实现全自动计量。

图2-22 弯管传感器缩径安装示意图

1—缩径管(渐缩管) 2—前直管段, L =5D 3—弯管传感器 4—后直管段, L =2D 5—扩径管(渐扩管)

图2-23 双套差压配置

图2-24 双弯管传感器安装示意图

1—大口径弯管传感器 2—小口径弯管传感器 3—大口径弯管传感器一次阀 4—小口径弯管传感器一次阀 5—大口径管道阀门 6—小口径管道阀门 7—差压变送器

2.1.4 玻璃转子流量计的选型与刻度修正

1.玻璃转子流量计的品种及选用

图2-25所示为玻璃转子流量计。根据它的用途和适应范围可分为普通型、带筋维管型、微小流量及小外形型、耐腐型、实验室型、保温型、报警型和耐高压型8个系列。按照国家制订的仪表系列型谱,不论哪个系列,最多包括从1~100mm共12个口径数,可测量的流量范围是:液体(水)为0.1mL/min~40m 3 /h,气体(空气)为1mL/min~1000m 3 /h。用于环保仪器配套的玻璃转子流量计一般口径不超过10mm,测量的流量属小流量范围。

玻璃转子流量计的选用可从以下几个方面考虑。

1)测量的对象,即测量介质种类、压力大小、化学性质。如液体介质、气体介质,对具腐蚀性的介质则应选择耐腐流量计。

2)流量计本身性能。上述条件确定后一般讲,若价格没有大的变化,可优先选用针阀置于流量计上部的;有较大流通孔的,是直接流量刻度的;结构简单的;外部尺寸较小的等。如是小流量范围,则可选用球浮子式,因为它测量时稳定、不易积尘、精度较高、互换性好。

图2-25 玻璃转子流量计

3)根据价格选用。一般讲,精度高的价格高。要根据测量目的选用仪表精度等级,如只需控制测量介质通过量,经试运行调整,以后需始终稳定这个通过量,那么精度就是次要的。

2.玻璃转子流量计的刻度修正

玻璃转子流量计的刻度,是生产厂在该厂条件下用近于理想流体的水和干燥空气作介质标定得到的。但在流量计的使用现场,有两种情形不能直接使用它的刻度值:一是测量介质不是水和空气;二是测量介质虽为水和空气,但其状态(温度和压力)与刻度状态有别。这样,在使用流量计时,为获得正确的测量结果,就出现了需要把刻度值进行修正的问题。因而,解决好玻璃转子流量计的刻度修正,是用好这种仪表的关键。

这里以气体介质测量时的密度修正进行讨论,由于气体介质的轴度很小,故而讨论时略去轴度影响。实践证明,这不影响修正后的精度。

下面是转子流量计流量一般表达式

式中, a 为流量系数,无量纲;Δ A 为由锥管内壁与浮子读数边间构成的环隙面积,随浮子高度而变(m 2 ); V f 为浮子体积(m 3 ); A f 为浮子最大截面积(m 2 ); ρ f 为浮子密度(kg/m 3 ); ρ 为被测介质密度(kg/m 3 ); g 为重力加速度(9.81m/s 2 ——海平面)。

式(2-8)是不考虑介质轴度影响的计算式。从式(2-8)可明显得出:当一台流量计浮子位置高度确定后,被测介质密度 ρ 是唯一的变数,如果被测介质密度不同,则介质通过流量计的流量也不同。因此,刻度修正实际上也就是流量修正。

如果两种不同密度 ρ 1 ρ 2 的介质分别通过同台转子流量计时,若浮子平衡在同一位置上,由式(2-8)得转子流量计密度换算的基本公式为

对气体而言,因为 ρ f >> ρ 1 ρ 2 ,所以式(2-9)可简化为

利用理想气体定律,式(2-10)可转化为

式中, ρ 1 T 1 ρ 2 T 2 是同一介质的两种状态,分别用压力和温度两个参数表示。可见,对同种气体介质而言,其密度换算完全可以转化为不同状态下的温度、压力换算。这样,对于测量同种气体介质流量的刻度修正,最终变成了温度、压力的状态修正(实质上是密度修正),显而易见,这是一般使用人员极易实现的修正方法。

3.在使用现场从流量计刻度读数如何求取实际流量值

现场使用流量计的目的只有一个:即检测被测介质的实际流量。但是,不少用户忽略了现场状态与流量计刻度状态(即标准状态)的不同,直接以流量计刻度读数作为被测介质的实际流量值,十分明显,这个实际流量是不真实的,它会给流量计的测量带来误差,从而给配套仪器最后的检测结果造成谬误。

在现场,从流量计刻度读数求取实际流量值,实质上是将流量计标准状态下的流量值换算成现场工况下的流量值。假设现场工况有关参数代号分别为实际流量 Q ,介质压力 p 和温度 T ;转子流量计刻度的有关参数代号分别为流量 Q ,标准状态的压力 p o 和温度 T o ,根据式(2-11)有

利用式(2-12),可以很方便地在现场由流量计读数求得被测介质的实际流量值。需要特别指出,用式(2-12)计算时, p p o T T o 都应代入绝对值,而 p 是表前压,应在流量计上游侧、并紧靠流量计的管路部位测取。

实例2-1 】使用某空气采样仪,运行时,采样仪上转子流量计读数为500mL/min,测表前压为-100mmH 2 O(因使用抽气泵,所以是负压,1mmH 2 O=9.80665Pa),现场温度为30℃,求此时空气的实际流量值。

:根据测定的数据,有

于是

这里,因为p。用毫米汞柱作单位(1mmHg=133.322Pa),所以毫米水柱必须化成毫米汞柱,计算时,只需将毫米水柱除以13.6即可。

从上例结果看出,尽管现场状态与标准状态相差不大,但对测量结果却产生了22mL/min(为标准值的4.4%)的差值。换句话说,如果不修正,则流量值会产生4.4%的误差!

4.用户根据实际使用流量,如何选购合适的转子流量计

这个问题恰是上述问题的逆过程,只需把式(2-12)反过来即可:

这里, Q 是实际使用流量; p T p o T o 都为已知,用式(2-13)导算出的 Q N 即为将要选购的转子流量计的刻度流量值。注意, Q 应是常用流量。为保证流量计使用时有足够精度和余量,选购玻璃转子流量计的上限应为 Q N 的1.5倍。

这里需要强调此条的重要性,如果当被测介质压力较大时,它是绝对不可忽略的。例如,若被测介质压力为3kg/cm 2 ,并假定温度与标准温度相差无几,则 p =(3+1)kg/cm 2 (绝对单位, p o =1kg/cm 2 ),代入式(2-13)后将得到 Q N =2 Q 。就是说,若常用流量为Q,则流量计上限应为1.5×2 Q =3 Q ,如此时仍按 Q 选购流量计,势必将满足不了使用要求而贻误生产。 4vXj6RJXSGs+NEEwGSt7vt8luJzcOx9xSkRCQEZ4nsNFJEK6/dfULYAu2/tQAfMk

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