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电磁流量计

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电磁流量计在低流速大口径新鲜水计量中的选型分析

来源:作者:发表时间:2017-09-11 10:25:46

 摘要:根据洛阳市吉利区自来水公司输送洛阳石化化纤系统新鲜水的工艺条件及设施情况,分析了大口径低流速条件下新鲜水计量中超声波流量计、涡街流量计和电磁流量计各自的原理和特点,通过比较,确定管道式电磁流量计更加适合该项目的新鲜水计量,同时针对生产实际和现场情况,对电磁流量计的使用提出相应的建议。

 
        洛阳石化分公司化纤系统的工业和生活用新鲜水由洛阳市吉利区自来水公司输送,该流量为贸易结算用计量数据,其计量精准与否直接影响到洛阳石化和自来水公司的经济效益。自来水公司输送洛阳石化的新鲜水管线管径为DN800,输送量因洛阳石化生产调整或自来水公司的调整会造成流量的波动,原有的流量计在上一周期的运行中因故障较多准备换新。因此,需要选择一台能满足大口径低流速宽量程的流量计,作为新鲜水计量交接的依据。
 
1、选型条件
1、1新鲜水计量的特点
        新鲜水作为重要的工业生产物资和日常生活物资,已经深人到人们生活和工作的方方面面,由于新鲜水的特殊性,在计量方面有不同于其他介质的特点。一是为了降低新鲜水在输送过程中的功耗,一般选用大管径低流速的输送方案,这就要求新鲜水流量计能够满足较低流速下的准确计量。二是新鲜水流量在使用过程中存在一定的不确定性,洛阳石化除化学水装置是稳定用水外,其他如循环水的补水、消防补水和生活用水等都不是连续用水,造成新鲜水流量变化范围较宽,这就要求新鲜水流量计能够满足在较宽的流量范围内能够准确计量。三是新鲜水计量介质干净,有利于流量计的长周期稳定运行。
 
1.2自来水公司输送洛阳石化新鲜水的工艺条件
        自来水公司输送洛阳石化新鲜水的工艺条件见表10
来水公司输送新鲜水的工艺条件
2、流里计选型与分析
2.1超声波流量计
        超声波流量计是体积流量计,在工业生产中应用广泛。
        2.1.1组成和工作原理。超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成(见图1),其工作原理是利用超声波在流体中的顺流和逆流的时间差测量出流体的流动速度,从而得到流量。
    超声波流量计工作原理
        超声脉冲通过流体时就象渡小船渡过河流一样,顺着河流方向时过河速度会比静止的水流快;而逆流过河时,速度又会比静止的水流慢。根据顺流过河的时间to和逆流时的时间t。计算出流体的流速,从而求得流体的流量。
        2.1.2超声波流量计的优点。超声流量计具有准确度高、非接触流体、使用方便、易于数字化管理、测量范围宽、无流阻部件造成的压力损失、可双向测量流量、能测量稳态以及低频脉动流体的流量,适用于各种不同管道直径,并能通过流量计算机对管道中流体温度和压力的变化进行有效的修正等特点。
        2.1.3超声波流量计的不足。一是抗干扰能力差,其他干扰源会对测量的精度造成无法估计的影响,干扰严重时误差会很大;二是对直管段的要求比较严格,不能满足前20D和后5D的要求时,会又椒l量精度造成不可估计的影响;三是超声波流量计的精度等级一般为1.0一1.5级。
 
2.2涡街流量计
        涡街流量计属于体积流量计,其外部结构如图2所示。
        2.2.1涡街流量计的原理。涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的(见图3),流体在管道中经过旋涡发生体后会产生正比于流速的旋涡,由此何算出流体的流量。流量与旋涡频率的关系,可用下式表示V=flk。式中,f为旋涡的个数,K为仪表系数;V为流过流体的体积。
涡街流量计结构涡街流量计工作原理
        2.2.2涡街流量计用于新鲜水计量的主要优点。一是结构简单而牢固无可动部件,可靠性高,长期运行十分可靠;二是安装简单,维修十分方便;三是输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度高;四是压力损失较小,运行费用低,节能;五是测量范围宽,量程比可达1:10;六是应用范围广,蒸汽、气体、液体的流量均可测量。
        2.2.3涡街流量计用于新鲜水计量的不足。一是要求被测量介质的流动雷诺数下限较高,流体流速一般应大于4m/s,流速过低时会造成测量精度降低甚至小流量不计量;二是对振动较敏感,在强烈振动的环境下工作,会影响测量精度;三是对被测量介质的洁净度要求较高,不适宜测量对频率信号检测器造成严重污染的脏污流体。
 三种流量计特性比较
2.3电磁流量计
        2.3.1电磁流量计结构和工作原理。电磁流量计是应用电磁感应原理,根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的流量计,其结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成(见图4)
        2.3.2电磁流量计用于新鲜水计量的优点。一是测量管道内无可动部件,传感器寿命极长;二是零点稳定;三是流量范围度宽,可达150:1;四是测量精度高,测量不受流体密度、R度、温度、压力和电导率变化的影响,而且测量信号与流体流速呈线性关系;五是测量装置无阻流件,压力损失小;六是所需直管段短,传感器所需的长度仅为5D;七是输出信号方式比较灵活,有脉冲、电流、频率等方式。
电磁流量计结构
        2.3.3电磁流量计用于新鲜水计量的不足。一是只能用来测量导电液体体积的流量。适用于测量盐水、盐酸、碱液等导电介质的流量;二是安装要求高,应保证测量管内液体为充满状态,以确保测量准确;三是管径DN800以上的管线大多选用插人式电磁流量计,准确度在计量器具中处于中等水平,低于管道式电磁流量计。四是要求介质洁净,介质脏污造成电极表面被污层覆盖会影响准确测量。
 
2.4流量计的选型分析
        根据3种流量计的特点,从测量精确度、测量范围、低流速适应性、压力损失及运行维护等方面进行比较,如表2所示。
 
        由于被测介质管径较大(DN800 ),而流速又较低,涡街流量计在低流速时保证测量的准确性方面差一些,会造成一定的测量误差,超声波流量计在整体准确性上又劣于电磁流量计,电磁流量计在准确性和低流速方面都能满足新鲜水输送的计量要求,尤其管道式电磁流量计比插人式电磁流量计测量性能更好。因此,确定该新鲜水计量采用的流量计为开封仪表厂生产的管道式电磁流量计。
        根据以上分析及自来水公司输送新鲜水的工艺条件及设施情况,于2015年11月上旬将该新鲜水流量计更新为开封仪表厂生产的管道式电磁流量计,目前运行良好,满足了洛阳市吉利区自来水公司和洛阳分公司对新鲜水计量的贸易结算需求。表3为2016年3月15日洛阳石化分公司计量管理中心标准站对自来水公司供化纤系统新鲜水总表进行比对的结果。
供化纤总表与标准表比对情况
        根据电磁流量计的特点,在安装运行的过程中要注意:①安装位置应保证流量计处于满管状态,非满管状态会影响测量的准确性;②保证被测量介质洁净,如有脏污情况应择机检查清理测量电极,以保证测量的准确性。
 
3结语
        通过对自来水公司新鲜水使用流量计的选型与分析,可以确定管道式电磁流量计在大口径低流速新鲜水的计量中有着明显的优势,为新鲜水贸易交接计量提供较好的计量方案,但在具体的计量中,需要注意该流量计应保证满管工况和介质的洁净,如有脏污情况,择机清理电极,以保证新鲜水贸易计量的准确可靠。