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電磁流量計在低流速大口徑新鮮水計量中的選型分析

來源:作者:發表時間:2017-09-11 10:25:46

 摘要:根據洛陽市吉利區自來水公司輸送洛陽石化化纖系統新鮮水的工藝條件及設施情況,分析了大口徑低流速條件下新鮮水計量中超聲波流量計、渦街流量計和電磁流量計各自的原理和特點,通過比較,確定管道式電磁流量計更加適合該項目的新鮮水計量,同時針對生產實際和現場情況,對電磁流量計的使用提出相應的建議。

 
        洛陽石化分公司化纖系統的工業和生活用新鮮水由洛陽市吉利區自來水公司輸送,該流量為貿易結算用計量數據,其計量精準與否直接影響到洛陽石化和自來水公司的經濟效益。自來水公司輸送洛陽石化的新鮮水管線管徑為DN800,輸送量因洛陽石化生產調整或自來水公司的調整會造成流量的波動,原有的流量計在上一周期的運行中因故障較多準備換新。因此,需要選擇一臺能滿足大口徑低流速寬量程的流量計,作為新鮮水計量交接的依據。
 
1、選型條件
1、1新鮮水計量的特點
        新鮮水作為重要的工業生產物資和日常生活物資,已經深人到人們生活和工作的方方面面,由于新鮮水的特殊性,在計量方面有不同于其他介質的特點。一是為了降低新鮮水在輸送過程中的功耗,一般選用大管徑低流速的輸送方案,這就要求新鮮水流量計能夠滿足較低流速下的準確計量。二是新鮮水流量在使用過程中存在一定的不確定性,洛陽石化除化學水裝置是穩定用水外,其他如循環水的補水、消防補水和生活用水等都不是連續用水,造成新鮮水流量變化范圍較寬,這就要求新鮮水流量計能夠滿足在較寬的流量范圍內能夠準確計量。三是新鮮水計量介質干凈,有利于流量計的長周期穩定運行。
 
1.2自來水公司輸送洛陽石化新鮮水的工藝條件
        自來水公司輸送洛陽石化新鮮水的工藝條件見表10
來水公司輸送新鮮水的工藝條件
2、流里計選型與分析
2.1超聲波流量計
        超聲波流量計是體積流量計,在工業生產中應用廣泛。
        2.1.1組成和工作原理。超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統三部分組成(見圖1),其工作原理是利用超聲波在流體中的順流和逆流的時間差測量出流體的流動速度,從而得到流量。
    超聲波流量計工作原理
        超聲脈沖通過流體時就象渡小船渡過河流一樣,順著河流方向時過河速度會比靜止的水流快;而逆流過河時,速度又會比靜止的水流慢。根據順流過河的時間to和逆流時的時間t。計算出流體的流速,從而求得流體的流量。
        2.1.2超聲波流量計的優點。超聲流量計具有準確度高、非接觸流體、使用方便、易于數字化管理、測量范圍寬、無流阻部件造成的壓力損失、可雙向測量流量、能測量穩態以及低頻脈動流體的流量,適用于各種不同管道直徑,并能通過流量計算機對管道中流體溫度和壓力的變化進行有效的修正等特點。
        2.1.3超聲波流量計的不足。一是抗干擾能力差,其他干擾源會對測量的精度造成無法估計的影響,干擾嚴重時誤差會很大;二是對直管段的要求比較嚴格,不能滿足前20D和后5D的要求時,會又椒l量精度造成不可估計的影響;三是超聲波流量計的精度等級一般為1.0一1.5級。
 
2.2渦街流量計
        渦街流量計屬于體積流量計,其外部結構如圖2所示。
        2.2.1渦街流量計的原理。渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的(見圖3),流體在管道中經過旋渦發生體后會產生正比于流速的旋渦,由此何算出流體的流量。流量與旋渦頻率的關系,可用下式表示V=flk。式中,f為旋渦的個數,K為儀表系數;V為流過流體的體積。
渦街流量計結構渦街流量計工作原理
        2.2.2渦街流量計用于新鮮水計量的主要優點。一是結構簡單而牢固無可動部件,可靠性高,長期運行十分可靠;二是安裝簡單,維修十分方便;三是輸出是與流量成正比的脈沖信號,無零點漂移,精度高;四是壓力損失較小,運行費用低,節能;五是測量范圍寬,量程比可達1:10;六是應用范圍廣,蒸汽、氣體、液體的流量均可測量。
        2.2.3渦街流量計用于新鮮水計量的不足。一是要求被測量介質的流動雷諾數下限較高,流體流速一般應大于4m/s,流速過低時會造成測量精度降低甚至小流量不計量;二是對振動較敏感,在強烈振動的環境下工作,會影響測量精度;三是對被測量介質的潔凈度要求較高,不適宜測量對頻率信號檢測器造成嚴重污染的臟污流體。
 三種流量計特性比較
2.3電磁流量計
        2.3.1電磁流量計結構和工作原理。電磁流量計是應用電磁感應原理,根據導電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導電流體流量的流量計,其結構主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和轉換器等部分組成(見圖4)
        2.3.2電磁流量計用于新鮮水計量的優點。一是測量管道內無可動部件,傳感器壽命極長;二是零點穩定;三是流量范圍度寬,可達150:1;四是測量精度高,測量不受流體密度、R度、溫度、壓力和電導率變化的影響,而且測量信號與流體流速呈線性關系;五是測量裝置無阻流件,壓力損失小;六是所需直管段短,傳感器所需的長度僅為5D;七是輸出信號方式比較靈活,有脈沖、電流、頻率等方式。
電磁流量計結構
        2.3.3電磁流量計用于新鮮水計量的不足。一是只能用來測量導電液體體積的流量。適用于測量鹽水、鹽酸、堿液等導電介質的流量;二是安裝要求高,應保證測量管內液體為充滿狀態,以確保測量準確;三是管徑DN800以上的管線大多選用插人式電磁流量計,準確度在計量器具中處于中等水平,低于管道式電磁流量計。四是要求介質潔凈,介質臟污造成電極表面被污層覆蓋會影響準確測量。
 
2.4流量計的選型分析
        根據3種流量計的特點,從測量精確度、測量范圍、低流速適應性、壓力損失及運行維護等方面進行比較,如表2所示。
 
        由于被測介質管徑較大(DN800 ),而流速又較低,渦街流量計在低流速時保證測量的準確性方面差一些,會造成一定的測量誤差,超聲波流量計在整體準確性上又劣于電磁流量計,電磁流量計在準確性和低流速方面都能滿足新鮮水輸送的計量要求,尤其管道式電磁流量計比插人式電磁流量計測量性能更好。因此,確定該新鮮水計量采用的流量計為開封儀表廠生產的管道式電磁流量計。
        根據以上分析及自來水公司輸送新鮮水的工藝條件及設施情況,于2015年11月上旬將該新鮮水流量計更新為開封儀表廠生產的管道式電磁流量計,目前運行良好,滿足了洛陽市吉利區自來水公司和洛陽分公司對新鮮水計量的貿易結算需求。表3為2016年3月15日洛陽石化分公司計量管理中心標準站對自來水公司供化纖系統新鮮水總表進行比對的結果。
供化纖總表與標準表比對情況
        根據電磁流量計的特點,在安裝運行的過程中要注意:①安裝位置應保證流量計處于滿管狀態,非滿管狀態會影響測量的準確性;②保證被測量介質潔凈,如有臟污情況應擇機檢查清理測量電極,以保證測量的準確性。
 
3結語
        通過對自來水公司新鮮水使用流量計的選型與分析,可以確定管道式電磁流量計在大口徑低流速新鮮水的計量中有著明顯的優勢,為新鮮水貿易交接計量提供較好的計量方案,但在具體的計量中,需要注意該流量計應保證滿管工況和介質的潔凈,如有臟污情況,擇機清理電極,以保證新鮮水貿易計量的準確可靠。