流量計的歷史
流量測量的發展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統。古羅馬凱撒時代已采用孔板測量居民的飲用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法測量尼羅河的流量。我國著名的都江堰水利工程應用寶瓶口的水位觀測水量大小等等。17世紀托里拆利奠定差壓式流量計的理論基礎,這是流量測量的里程碑。自那以后,18、19世紀流量測量的許多類型儀表的雛形開始形成,如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪及靶式流量計等。20世紀由于過程工業、能量計量、城市公用事業對流量測量的需求急劇增長,才促使儀表迅速發展,微電子技術和計算機技術的飛躍發展極大地推動儀表更新換代,新型流量計如雨后春筍般涌現出來。至今,據稱已有上百種流量計投向市場,現場使用中許多棘手的難題可望獲得解決。我國開展近代流量測量技術的工作比較晚,早期所需的流量儀表均從國外進口。
1.電磁流量計
電磁流量計的測量原理不依賴流量的特性,如果管路內有一定的湍流與漩渦產生在非測量區內則與測量無關。
安裝要點
A、安裝地點不能有大的振動源,并應采取加固措施來穩定儀表附近的管道;
B、不能安裝在大型變壓器、電動機、機泵等產生較大磁場的設備附近,以免受到電磁場的干擾;
C、傳感器與管道連接時應保證滿管運行,最好垂直安裝;
D、變送器外殼接地與就近接地網連接即可;屏蔽電纜(分體式)按說明書連接,信號電纜(至系統)進行屏蔽層系統處單端接地;測量傳感器與管道連接的短路環需要接地,接地電阻應小于10歐姆,不能與電氣接地共用;
E、流量計傳感器上游也應該有一定的直管段,一般在5D~10D。
安裝詳解如下:
如果在測量區內有穩態的渦流則會影響測量的穩定性和測量的精度,這時可以增加前后直管段的長度、采用一個流量穩定器或減少測量點的截面以穩定流速分布。
流量計可以水平和垂直安裝,但是應該確保避免沉積物和氣泡對測量電極的影響,電極軸向保持水平為好。垂直安裝時,流體應自下而上流動。
傳感器不能安裝在管道的最高位置,這個位置容易積聚氣泡。
確保流量傳感器在測量時,管道中充滿被測流體,不能出現非滿管狀態。
如管道存在非滿管或是出口有放空狀態,傳感器應安裝在一根虹吸管上。
電磁流量計的常規直管段要求是前10D后5D,在有彎管、閥門的情況分別有不同的要求。
電磁流量計接地原理:電磁流量計內的測量電極處于一個直流或交流電場內,如果其環境不能有效地被屏蔽于一個無干擾的條件下,對測量有嚴重干擾。傳感器外殼接地與否,直接關系到測量的精度和穩定性,接地導線必須不傳任何干擾電壓,因此電磁流量計要求有非??煽康慕拥?,要做好接地屏蔽,否則就會產生干擾電流
電磁流量計接地的好處:若連接流量計的管道是(相對于被測介質)絕緣的則要用接地環,它的材質應根據被測介質的腐蝕性選用。
若連接流量計的管道是(相對于被測介質)絕緣的則要用接地環,它的材質應根據被測介質的腐蝕性選用。
如果是聚四氟乙烯內襯的測量傳感器,為了保測量傳感器能正常工作,要選用接地環。
2.超聲波流量計
超聲波流量計也是比較常見的流量計,它的安裝在所有流量計的安裝中是最簡單便捷的,只要選擇一個合適的測量點,把測量點處的管道參數輸入到流量計中,然后把探頭固定在管道上即可。
安裝要點
1、選擇充滿流體的材質均勻質密、易于超聲波傳輸的管段,如垂直管段或水平管段。
2、安裝距離應選擇上游大于10倍直管徑、下游大于5倍直管徑以內無任何閥門、彎頭、變徑等均勻的直管段,安裝點應充分遠離閥門、泵、高壓電和變頻器等干擾源。
3.免安裝在管道系統的最高點或帶有自由出口的豎直管道上。
4.對于開口或半滿管的管道,流量計應安裝在U型管段處。
3.渦街流量計
渦街流量計主要安裝要求是對于直管段的要求及管道振動要求,渦街流量傳感器的上游側和下游側應有較長的直管段;管道不能有振動,如有振動,則需對流量計兩側加固定裝置。
安裝要點
對于渦街流量計來說,測量氣體流量時,若被測氣體含有少量的液體,流量計應安裝在管線的較高處。
測量液體時,若被測液體中含有少量的氣體,流量計應安裝在管線的較低處。
測壓孔和測溫孔:
需要測壓時,須將測壓孔設置在流量計下游2~7D的地方。需要測溫時,將溫度傳感器設置在離測壓點下游的1~2D之間處
管道支撐:
盡量將流量計安裝在振動加速度小于20m/s2的地方。當管道振動過強時,應對管道安裝加固支撐。
封墊片:
切不可將密封墊片突出到管道中,否則將導致無法接受的誤差
4.渦輪流量計
渦輪流量計可水平、垂直安裝,垂直安裝時流體方向必須向上。液體應充滿管道,不得有氣泡。
安裝時,液體流動方向應與傳感器外殼上指示流向的箭頭方向一致。安裝時必須使管道內流體滿管,才能保證測量精準。
流量計上游端至少應有10倍公稱通徑長度的直管段,下游端應不少于5倍公稱通徑的直管段,其內壁應光滑清潔,無凹痕、積垢和起皮等缺陷。
傳感器的管道軸心應與相鄰管道軸心對準,連接密封用的墊圈不得深入管道內腔。不同情況下的直管段要求如下圖。
同時在安裝時應避免管道內產生氣泡,否則會影響測量的精度。
5孔板流量計
安裝要點:1、孔板在安裝前應檢查節流裝置編號和尺寸是否符合管道安裝位置的要求。
2、新裝管路系統,必須在管道沖洗和掃線后再進行孔板的安裝。
3、注意孔板安裝方向“+”號應該向著流束。
4、孔板中心應該和管道中心線相重合,同心度誤差不得超過0.015(1/β -1)的數值。
5、孔板在管道中安裝時應保證其端面與管道軸線垂直、垂直度誤差不得超過±1°。
6、夾緊孔板用的密封墊片(包括環室與法蘭、環室與孔板間),在夾緊后,不得突入管道內壁。
7、孔板安裝處必須嚴密,不允許有泄漏現象存在。因此,安裝工作必須在管道試壓前進行。
8、導壓管應垂直或傾斜敷設,其傾度不得小于1:12。粘度較高的流體,其傾斜度還應增大。當差壓訊號傳送距離大于3米時,導壓管應分段傾斜,并在各高點和低點分別裝設集氣器和沉降器。
9、為了避免差壓訊號傳送失真,正負導壓管應盡量靠近敷設,嚴寒地區還應采取防凍措施??刹捎秒姛峄蛘魵獗?,但要防止被測介質過熱汽化和在導壓管中產生氣體造成假差壓。
10、孔板安裝在垂直主管道上時,取壓口位置,可在取壓裝置的平面上任意選擇??装灏惭b在水平或傾斜的主管道內,取壓口位置如圖四所示。
11、導壓管按被測介質的性質而選擇耐壓、耐腐蝕的材料制造,其內徑不得小于6毫米,長度好在16米之內。