法蘭式電磁流量計(jì)的安裝條件對(duì)于測(cè)量效果影響的研究

國(guó)民生產(chǎn)中各類流體物資的測(cè)算與貿(mào)易結(jié)算離不開科學(xué)的計(jì)量方法和設(shè)備，流量計(jì)是我們*常見計(jì)量?jī)x表之一，我們常見的各類的管道內(nèi)介質(zhì)的測(cè)量，比如供水供氣，加油站，污水處理這些與我們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的各個(gè)方面。以及各類化學(xué)工業(yè)，石油、制藥等工業(yè)等都離不開流量計(jì)。法蘭式電磁流量計(jì)是我們所見的*常用的流量計(jì)之一，被大量應(yīng)用于天然氣流量，供水行業(yè)流量測(cè)量中，其對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的安裝要求較低，產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)也十分的突出，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無截流阻流部件，不存在壓力損失和流體堵塞現(xiàn)象且不受介質(zhì)密度、粘度、溫度等影響，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，不過如果選型不合理、現(xiàn)場(chǎng)安裝不妥、使用不當(dāng)，都將會(huì)引起誤差的增大，示值不穩(wěn)定，甚至表體損壞。對(duì)于流量計(jì)常發(fā)生測(cè)量不準(zhǔn)，甚至不能正常運(yùn)行的狀況，給生產(chǎn)帶來了一定的影響，必須找出解決的辦法并加以改進(jìn)。本文介紹了法蘭式電磁流量計(jì)的研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，對(duì)法蘭式電磁流量計(jì)的工作原理進(jìn)行了分析。
1法蘭式電磁流量計(jì)
法蘭式電磁流量計(jì)（ElectromagenticFlowmeter，簡(jiǎn)稱EMF）基于法拉*電磁感應(yīng)定律制成的一種用于測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的速度式流量計(jì)。由于其突出的優(yōu)點(diǎn)和明顯的優(yōu)勢(shì)，目前已被廣泛地應(yīng)用于各種測(cè)量工況中，測(cè)量工業(yè)過程中各種具有導(dǎo)電特性的液體的體積流量，如各種鹽、酸、堿等腐蝕性介質(zhì)；各種易燃易爆介質(zhì)；污水處理及化工、食品、醫(yī)藥等工業(yè)中各種漿液流量測(cè)量，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛且獨(dú)特。
法蘭式電磁流量計(jì)的構(gòu)造相對(duì)較簡(jiǎn)單，傳感器的測(cè)量管內(nèi)幾乎無可移動(dòng)的部件，阻礙或干擾流體流動(dòng)的節(jié)流部件也不存在。因而，當(dāng)流體流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，壓力損失基本為零。因?yàn)槠涮厥獾臉?gòu)造形式，阻礙流體流動(dòng)的結(jié)構(gòu)部件，在儀表測(cè)量管內(nèi)不存在，僅僅只有測(cè)量管內(nèi)襯以及電*與被測(cè)流體進(jìn)行接觸，因此內(nèi)襯和電*的材料如何選擇，完全取決于被測(cè)量流體介質(zhì)的性質(zhì)。例如測(cè)量磨損較大的礦漿、帶固體顆粒、水泥漿等液固兩相流以及各種帶纖維液體和紙漿等懸濁液體，比較適合采用耐磨橡膠做內(nèi)襯；而測(cè)量各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)，則特別適合用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做內(nèi)襯。
2安裝條件的影響流場(chǎng)分布
2.1對(duì)法蘭式電磁流量計(jì)測(cè)量的影響
流體在管道中流動(dòng)時(shí)，一般有兩種流動(dòng)狀態(tài)，即層流流動(dòng)和湍流流動(dòng)。層流流動(dòng)時(shí)，管內(nèi)流體分層流動(dòng)，各流層之間相互不混雜而平行于管道軸線流動(dòng)，流層間沒有流體質(zhì)點(diǎn)的相互交換，流體通過一段管道的壓力降與流量成正比。而湍流流動(dòng)時(shí)，管內(nèi)流體不再分層流動(dòng)，流體質(zhì)點(diǎn)除了沿管道軸線方向運(yùn)動(dòng)外，還有劇烈的徑向運(yùn)動(dòng)，流體通過一段管道的壓力降與流量的平方成正比。
在實(shí)際應(yīng)用中，出于工藝流程的需要，往往需要在管道中加上彎頭、閥門、減縮管、漸擴(kuò)管等阻流件，流體流經(jīng)這些阻流件之后，流場(chǎng)會(huì)發(fā)生較大的變化。為了較好的觀察流體流經(jīng)阻流件之后的流場(chǎng)速度分布，選取90°彎頭和漸縮管為研究對(duì)象，90°彎頭的模型和網(wǎng)格劃分如圖1所示。管道直徑為100mm，彎頭處的曲率半徑為200mm。為了保證流體經(jīng)過彎頭時(shí)已充分發(fā)展，彎頭上游有10D直管段，并且彎頭下游有70D直管段。

法蘭式電磁流量計(jì)對(duì)流場(chǎng)的分布沒有嚴(yán)格的要求，因此相比于超聲流量計(jì)，法蘭式電磁流量計(jì)對(duì)于上游直管段的要求不需要太長(zhǎng)。流體在通過彎頭時(shí)流場(chǎng)會(huì)發(fā)生一定的改變，通過彎頭之后還需要經(jīng)過一定的直管段流場(chǎng)才能重新恢復(fù)。同樣，流體在通過其他上游阻流件如漸縮管、漸擴(kuò)管、閥門等同樣也會(huì)發(fā)生流場(chǎng)的畸變，需要經(jīng)過一定的直管段之后，流場(chǎng)才能重新恢復(fù)，達(dá)到法蘭式電磁流量計(jì)測(cè)量對(duì)流場(chǎng)分布的要求。儀表上游阻流件的影響導(dǎo)致流場(chǎng)的畸變，需要經(jīng)過一定的直管段才能得到恢復(fù)。制造廠也通過不斷的優(yōu)化法蘭式電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)以減小其對(duì)流場(chǎng)的依賴，經(jīng)過不斷的努力，現(xiàn)在使用的法蘭式電磁流量計(jì)需要一定的前直管段，但也無需太長(zhǎng)。大量的實(shí)驗(yàn)表明，一般法蘭式電磁流量計(jì)上游仍然要有5到10倍管徑的直管段。
2.2法蘭式電磁流量計(jì)安裝位置的影響
傳感器安裝位置的選擇是保證法蘭式電磁流量計(jì)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，所以在選擇安裝位置時(shí)應(yīng)考慮下列因素：
（1）根據(jù)法蘭式電磁流量計(jì)的測(cè)量原理可知，被測(cè)流體的流速必須軸對(duì)稱分布才能保證流量計(jì)正常運(yùn)行，否則容易引起流量計(jì)指示不穩(wěn)，所以安裝位置的選擇必須使介質(zhì)滿管且保證直管段的要求（一般前5D后3D）。
（2）為避免氣泡的影響，安裝位置不宜選擇在易積聚氣體的流體管道的*高點(diǎn)，垂直安裝時(shí)，應(yīng)選擇流體由下而上的位置。當(dāng)流體出口為放空狀態(tài)時(shí)，傳感器不應(yīng)安裝在管道放空之處，應(yīng)安裝在較低處，并使流體滿管。
（3）法蘭式電磁流量計(jì)的測(cè)量原理就決定了其易受外界電磁干擾的影響，為避免電磁場(chǎng)干擾，安裝位置應(yīng)盡可能地遠(yuǎn)離有強(qiáng)電磁場(chǎng)的大功率用電設(shè)備如大機(jī)電、大變壓器等。另外，安裝時(shí)流量計(jì)應(yīng)很好的接地，信號(hào)線選用屏蔽線并穿管進(jìn)行保護(hù)。
（4）為避免負(fù)壓及管道的震動(dòng)對(duì)流量計(jì)的影響，安裝位置不宜選擇在泵的進(jìn)口或地面有強(qiáng)烈的震動(dòng)處。如管道振動(dòng)大，在傳感器兩邊應(yīng)加裝固定管道的支架，以減少震動(dòng)的影響。（5）被測(cè)介質(zhì)中含有固體顆粒時(shí)，水平安裝會(huì)使襯里和電*過分磨蝕，也會(huì)使測(cè)量管內(nèi)徑被磨變大，從而產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，此時(shí)應(yīng)該選擇垂直安裝。
2.3阻流件的影響在前直管段為20D、10D、5D的各工況中，幾乎所有工況對(duì)流量計(jì)的測(cè)量性能影響都在允許的0.5%誤差范圍內(nèi)；當(dāng)前直管段小于5D時(shí)，各工況表現(xiàn)出對(duì)流量計(jì)測(cè)量性能影響的差異不同，其中阻流件為DN100球閥+不在同一平面45°雙彎頭、DN100球閥+DN100單彎頭、DN150球閥+90°單彎頭+DN150變DN100漸縮管+90°單彎頭時(shí)，對(duì)法蘭式電磁流量計(jì)測(cè)量性能影響較大。總體來看，法蘭式電磁流量計(jì)在復(fù)雜工況下所需的前直管段比較短，保守估計(jì)，前直管段為10D時(shí)均能滿足所有工況時(shí)的測(cè)量精度。
總之，如果流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)沒有正確安裝，例如直管段長(zhǎng)度不夠、管徑內(nèi)液體不是理想液體、環(huán)境溫度超出流量計(jì)正常使用范圍，都有可能對(duì)流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果造成*大的影響，可是現(xiàn)場(chǎng)條件未必能像實(shí)驗(yàn)室的安裝條件一樣理想，這就需要使用單位對(duì)流量計(jì)的性能作必要的了解和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的嚴(yán)格把關(guān)。