流量計在硬水流量測量中出現的問題及選型
加入技術交流群
2.2 測量原理和結構
渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的流體在管道中經過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發生體后上下交替產生正比于流速的兩列旋渦，如圖2所示[2]，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋渦發生體特征寬度有關，可用數學公式表示：
當雷諾數Re在102~105范圍內，St值約為0.2，因此，在測量中，要盡量滿足流體的雷諾數在102~105，旋渦頻率f＝0.2V/d。
由此可知，通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發生體的流體平均速度υ，再由式q=υA可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發生體的截面積。
當旋渦在滯流元件兩側產生時，利用壓電傳感器測出與流體流向垂直的交變升力變化，將升力的變化轉換為電的頻率信號，再將頻率信號進行放大和整形，輸出到二次儀表，進行累積、顯示。
圖2 流量檢測示意圖
由于檢測元件——壓電傳感器安裝在滯流元件中，當水垢結在滯流元件上會造成以下后果：
1）造成滯流元件的寬度d增大，由公式（3）可知，檢測元件接收到渦旋列產生的頻率減小，輸出電壓信號減小，因此測量指示值比真實值偏低。
2）使檢測元件接收到渦旋列產生的頻率信號減弱，影響了測量信號的穩定性和連續性，因此出現了測量值不穩定的現象。
3）隨著水垢厚度的不斷增加，當達到一定程度后，使檢測元件接受不到渦旋列產生的頻率信號，導致測量值為零。
3 探討和選型
FIC1101在采用靶式和渦街式流量計測量硬水流量的過程中，出現測量不準確的現象，從以上分析故障原因可知，是由水質結垢引起的，所以要提高FIC1101在測量過程中的穩定性和準確性，有以下兩種選擇：
1）更換流量計的類型，選擇適合測量硬水流量的流量計；
2）更換被測介質，電脫鹽注水由硬水改為純凈水。
因節能減排和生產實際，只能考慮流量計的選型，什么樣的流量計在測量硬水流量時，不受結垢的影響或受其的影響較小呢？要從以下3方面分析：
1）硬水在流量計中不結垢；
2）硬水與測量元件之間隔離；
3）硬水結垢對流量計在測量的過程中影響較小。
根據各種類型流量計的結構、測量方式和特點，符合條件1）和2）件的有：差壓孔板流量計、超聲波流量計和電磁流量計。如果FIC1101采用差壓孔板流量計，差壓變送器的測壓室與被介質被引壓管內的引壓液隔離[5]，符合條件2）。但是孔板的表面要求光潔度極高，當水垢結在孔板上，將影響到孔板兩側的壓差，造成測量不準確；另外，FIC1101距地面50cm，不利于鋪設引壓管。所以，FIC1101采用差壓孔板流量計測量硬水流量的效果不佳。因超聲波流量計和電磁流量計的價格昂貴，投資費用高，不易采用。從條件3）考慮，FIC1101采用了國內近階段出現測量流量的一個新品種——彎管式流量計。
4 彎管式流量計
4.1 測量原理和結構
彎管式流量計與傳統的孔板流量計一樣同屬于差壓式流量計的范疇，只是它們產生差壓的方式不同，孔板是利用流體的縮放原理產生的差壓，而彎管傳感器是利用流體的慣性原理產生的差壓。當流體通過彎管時，受到彎管的約束，流體被迫作類似的圓周運動。當流體在作圓周運動時，產生的離心力F作用在彎管的內外兩側，使彎管傳感器內外兩側之間產生一個壓力差，此壓力差（也就是壓差值）的大小與流體的密度有關，與流體的平均流速有關，與流體作圓周運動的曲率半徑有關。它們之間遵循作圓周運動物體都必須遵循的牛頓運動定律：
通過對上述公式進行整合、積分處理之后，可得公式：
這個公式描述了介質在彎管傳感器中流動時，介質對彎管施加的離心力與介質的密度，介質的平均流速以及彎管的彎徑比之間的關系。另外，只要介質在彎管傳感器中流動的最小雷諾數達到一個極低值以上，彎管流量計的流量系數α就是一個定值。用引壓管把彎管內外兩側的壓差ΔP引出，傳遞給差壓變送器，如圖3所示，再通過公式（5），即可得到流經彎管內的流體速度υ。
圖3 取壓示意圖
1）測壓室與被測介質被引壓管內的介質隔離，使測壓室內不易結垢；
2）引壓管內的介質水相對穩定，并與管道內的被測介質進行鈣離子交換的速度慢，并且交換量極小，所以在引壓管和測壓室內結垢的速度極小，不會影響引壓和測壓效果；
3）引壓管在測壓室與取壓口之間有一段距離，易于散熱，降低了引壓管內鈣離子的熱運動和結垢的速度。
5 結束語
FIC1101在采用彎管式流量計測量電脫鹽注水的過程中，表現出運行穩定，測量準確，反映靈敏的效果。FIC1101的維修次數由過去每周的二三次，變為每年維修一次，主要是清理取壓彎管和測壓室內的水垢，并且投用后偏移量小，運行正常。
因此在選用流量計時，要考慮的因素很多：準確度、可靠性、費用、流體特性及其它因素。要嚴格分析流量計的工作性能，被測流體的物理和化學特性，結合現場環境因素、安裝條件和設備的性價比等情況，選擇合適的流量計，避免因選型不當產生不穩定的安全生產因素和造成不必要的經濟損失。(end)
評論