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电磁流量计的原理及结构和涡街流量计的安装使用

文字:[大][中][小] 发布时间:2017-5-9  浏览次数:1079
利用某些流体的导电性质,根据电磁感应原理制成的测量流量的装置,称为电磁流量 计。电磁流量计应用范围广,可以测量酸、碱、盐溶液等腐蚀性介质,也可以测量那些带有 悬浮颗粒的导电浆液。 1.电磁流量计的原理及结构 (1)电磁流量计的测量原理电磁流量计基于电磁感应原理,导电流体在磁场中垂直 于磁力线方向流过,在流通管道两侧的电极上将产生感应电动势,感应电动势的大小与流体 的流速有关,通过测量此电动势可求得流体流量-。感应电动势£与流速的 关系E = CBDu式中,C为常数;B为磁感应强度;D为管道内径;u为流体平均速度。 当仪表结构参数确定之后,感应电动势与流速r成对应关系,则可求得流体体积流量, 其流量方程式可写为式中,K为仪表常数,对于固定的电磁流量计,K为定值。 电磁流量计中的直流电动势S会对导电液产生电解作用,从而破坏流体并使测量产生 误差。为了克服电解极化现象,电磁流量计的磁场B都采用交变磁场_ 采用交变磁场,不仅消除了介质电解极化所造成的影响,而且也便于输出信号的放大。 但是,采用交变磁场却增加了感应误差。 (2)电磁流量计的结构电磁流量计的测量主体由磁路系统、测量导管、电极和调整 转换装置等组成。电磁流量计的结构如图4-22所示|由非导磁性材料制成的导管、测量电 极嵌在管壁上,若导管为导电材料,则其内壁和电极之间必须绝缘,通常在整个测量导管内 壁装有绝缘衬里。导管外围的励磁线圈用来产生交变磁场;在导管和线圈外还装有磁轭,以 便形成均匀磁场和具有较大磁通量。 电磁流量计转换部分的输出电流/。与平均流速成正比。 2.电磁流量计的特点 电磁流量计的测量导管中无阻力件,压力损失极小;其流速测量范围宽,为0.5~10m/s; 范围度可达10:1;流量计的口径可从几毫米到几米以上;流量计的精度为0.5 ~1_5级;仪 表反应快,流动状态对示值的影响小,可以测量脉动流和两相流,如泥浆和纸浆的流量。被 测液体的电导率下限由转换器的输人阻抗决定。如果输入阻抗为100MX1,则被测液体的电 导率不得低于10[iil/cm。 电磁流量计对直管段要求不高,仪表前直管段的长度为5D~10Z)。安装地点应尽量避 免剧烈振动和交直流强磁场。在垂直安装时,流体要自下而上流过仪表,水平安装时两个电 极要在同一平面上。要确保流体、外壳和管道间的良好接地。 电磁流量计的选择要根据被测流体的情况确定合适的衬里和电极材料。其测量精确度受 导管的内壁,特别是电极附近结垢的影响,应注意维护清洗。 涡街流量计 涡街流量计属旋涡流量计类型,它是利用流体振荡的原理进行流量测量的。当流体流过 非流线型阻力件时会产生稳定的旋涡列,旋涡的产生频率与流体流速有着确定的对应关系, 测量频率的变化,就可以得到流体的流量。 1.涡街流量计的组成及流量方程式 涡街流量计的测量主体是旋涡发生体。旋涡发生体是一个具有非流线型截面的柱体垂直 插于流通截面内。当流体流过旋涡发生体 时,在发生体两侧会交替地产生旋涡,并在 它的下游形成两列不对称的旋涡列。当每两. 个旋涡之间的纵向距离^和旋涡列之间的横 向距离I满足一定的关系,即/i/Z = 0.281 时,这两个旋涡列将是稳定的,称之为 “卡门涡街”, 大量实验证明,在一定的雷诺数范围内,稳定的旋涡产生频率/与旋涡发生体处的流速 v有确定的关系:式中,d为旋涡发生体的特征尺寸;足称为斯特罗哈尔数。 与旋涡发生体的形状及流体的雷诺数有关,在一定的雷诺数范围内,St数值基本不 变9旋涡发生体的形状有圆柱、三角柱、矩形柱、T形柱以及由上述简单柱体组合而成的组 合柱体,不同柱体的\不同,如圆柱体St =0.21,角柱体St =0. 16。其中三角柱体的旋 涡强度较大,稳定性较好,压力损失适中,故应用较多。 当旋涡发生体的形状和尺寸确定后,可以通过测量旋涡产生频率来测量流体的流量,其 流量方程式中,K为仪表系数,一般通过实验测得。 旋涡频率的检出有多种方式,可以分为^体式和分体式两类。^体式检测元件放在旋涡 发生体内,如热丝式、膜片式和热敏电阻式; 分体式检测元件则装在旋涡发生体的下游,如 压电式、摆旗式、超声式。以上均为利用旋涡 产生时引起的波动进行测量的。图4-24所示 为三角柱体涡街流量计的原理示意图,旋涡频 率采用热敏电阻检测方式,在P角柱体的迎流 面对称地嵌人两个热敏电阻,通人恒定电流加 热电阻,使其温度稍高于流体,在交替产生的 旋涡作用下,两个电阻被周期地冷却,使其阻值改变,阻值的变化由桥路测出,即可测得旋涡的产生频率,从而测知流量。 2.涡街流量计的优缺点及安装使用 (1) 涡街流量计的优点 1) 涡街流量计适用于气体、液体和蒸气介质的流量测量.其测量几乎不受流体参数 (温度、压力、密度和粘度)变化的影响。在一定的雷诺数范围内,仪表系数仅与旋涡发生 体及管道的形状、尺寸有关。 2) 涡街流量计在仪表内部无可动部件,使用寿命长。 3) 结构简单、牢固、安装维修方便。无需导压管和三阀组,减少泄漏、堵塞和冻结等。 4) 压力损失小。 5) 输出为频率信号,有较宽的范围度(30:1)。 6) 测量精确度也比较高.为±0_5%?±1%0 (2) 涡街流量计的局限性 1) 对管道的机械振动较敏感,不宜用于强振动场所。 2) 口径越大,分辨率越低。 3) 液体温度太高时,传感器误差较大 4) 当流体有压力脉动或流量脉动时,示值大幅度偏高,影响较大,因此不适用于脉动流。 (3) 涡街流量计的安装使用涡街流量计可以水平安装,也可以垂直安装。在垂直安 装时,流体必须自下而上通过,使流体充满管道。在仪表上、下游要求有一定的直管段,下 游长度为5D,上游长度根据阻力件形式而定,约15D~40D,且上游不应设流量调节阀。 超声流量计 1.超声流量计的工作原理 超声流量计利用超声波在流体中的传播特性实现流量测量。超声波在流体中传播时,将 受到流体速度的影响,检测接收到的超声波信号可以测知流速,从而求得流体流量。 超声波测量流量有多种方法,按作用原理有传播速度差法、多普勒效应、声束偏移法及 相关法等,在工业应用中以传播速度差法最普遍。 传播速度差法利用超声波在流体中顺流传播与逆流传播的速度变化来测量流体流速。测 量方法有时间差法、相差法和频差法:9.传播速度差法的测量原理如图4-25所示,在管道壁上,从上、下游两个发射换能器1\、T2发出超声 波,各自到达下游和上游接收超声换能器I、 流体静止时超声波声速为C,流体流动时顺流 和逆流的声速将不同。两个传播时间与流速之间 的关系可写式中,h为顺流传播时间;为逆流传播时间;i为两探头间距离;®为流体平均流速I 一般情况下C》?;,则时间差与流速的关系为所以,测得时间差A«就可知流速。 采用频差法时,列出频率与流速的关系式为 采用频差法测量可以不受声速的影响,所以不必考虑流体温度变化对声速的影响。
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