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电磁流量计和超声波流量计用于水流量测量时的优缺点及注意事项
发布日期:2017-10-9 8:25:35
从测量原理上阐述电磁流量计和超声波流量计用于水流量测量时的优缺点及注意事项。
       1体积流量及其测量
        流体在任何形状、一定面积的截面内流动,流过该截面的体积或质量对时间的比值称为流量。用流过的体积与时间的比值来表示流量时,称为体积流量(或容积流量)。用流过的质量与时间的比值来表示流量时,称为质量流量。流量的测量对象是管路、渠道和河流中的流体。所谓流体流量,就是指流过一定截面的管路、渠道或河流的流量。
        体积流量是过水断面的平均流速与断面积的乘积得到。当流体的过水断面一定时,如何测得过水断面的平均流速是关键。测量流速的方法很多,用它们来表示平均流速有一定差别。譬如比托管、多普勒超声波流量计、插入电磁、插入涡轮、插入涡街流量计等,测量的过水断面中某一点流速来代表断面的平均流速;时差法超声波流量计、热线风速仪等是测量过水断面中某一条或几条线的流速来代表断面的平均流速;电磁流量计、节流装置等则可以直接测量过水断面的平均流速。从几何角度看,真正能正确地测量体积流量的是测量面的平均流速,线流速和点流速的测量只能是近似测量。也就是说,用一个质点代表体积,误差;用一条直线代表体积误差比较大;用一个面积去量度体积,误差较小;用容积去量度体积,为准确。这就是说,在体积流量测量中,容积式流量计 —刮板流量计、罗茨流量计、标准体积管等测量精度。可惜的是,容积式流量计的体积大,沉重,压力损失大。一般只能在油品等贵重的流体计量和贸易交接中使用。于是,在水流量测量中广泛地使用者电磁流量计和超声波流量计。这里,就电磁流量计和超声波流量计测量原理上的差别作以比较。
        通过研究可看出,电磁流量计在工作磁场有效区域内,测量管中电位积分产生的两电极间流量信号受流速分布的影响并不像其它流速式流量仪表那样敏感。这就是电磁流量计比其它如涡轮、涡街、超声、节流装置等流量仪表的优越之处。
        实际上影响测量精度的主要因素是:被测介质电导率,必须是大于 10-3Ω·cm的导电液体;电磁和工作电源波动;电磁流量计的转换器元件特性不稳定;振动源。
        理论上影响测量精度的因素主要是测量管内径的变化。如果由于测量管内壁的磨损、附着、结垢、结疤等使得内径变化 1%,对于测量的影响也是 1%。从原理上,电磁流量计测量不受流体温度、粘度、压力以及电导率变化的影响。为流速式流量计对于测量管路内的流速分布要求较高。因此,在具有弯头、阀门、收缩管、扩大管等容易改变流速分布及其对称性的管路中安装流量计,不可避免地要提出前后直线段的问题。因为是面平均流速测量,且有权重函数的位置关系,在速度式流量仪表中,电磁流量计的直线段要求低。电磁流量计的直管段要求是前 5DN后 2DN。 
        2超声波流量计的优缺点
        超声波流量计和电磁流量计一样是无阻式流量计。它没有活动部件,没有压力损失,不改变管道的流体流动状态。而且不受介质的导电率大小的限制,是电磁流量计一种弥补。在一定条件下,超声波流量计安装可以夹持在管道外部,成为非接触式流量计。常用以对其它流量计的测量作在线参照检查。
        超声波流量计也具有测量流量范围宽、测量精度高。能够进行正、反方向流量测量的优点。但是,超声波流量计较电磁流量计比较起来,其的弱点在于电磁流量计测量原理告诉我们,电极上测量的流量信号是电极过水断面平均流速,在一定部位,流速的变化对信号的产生不敏感。而传播速度差法超声波流量计所测量的是线平均流速,要求流量测量必需对流速进行高斯积分。这就是说,事实上超声波流量计是间接测量管道的平均流速进而测量流量。这样,就存在原理上的误差。对于多普勒法超声波流量计误差就更大了,因为这种流量计测得的是断面的点流速,要计算流量还需进行面积分。
        被测管道直径的变化 (直径测量误差,内壁结垢等 )会对测量造成三倍的误差,这比电磁流量计要大 3倍。对于一些随机变化的影响量就更难以解决了。
        如果要高精度测量,必须要用多声道测量,以达到尽量接近面平均流速的测量。但成本要大幅度增加,安装起来比起电磁流量计要复杂得多。夹持安装型超声波流量计的换能器与管道外壁的偶合很重要,长时间的暴露在大气中,偶合剂失效降低,降低信号的灵敏度和可靠性,所以,需要定期维护,以免造成测量精度的降低。
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