攪拌器葉片對冷熱水流量計(jì)流量測量精度的影響
點(diǎn)擊次數(shù)：2761 發(fā)布時(shí)間：2021-09-01 09:45:37
一、 冷熱水流量計(jì)原理及目前應(yīng)用現(xiàn)狀
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也直接推動(dòng)了測量技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新型的測量儀表應(yīng)運(yùn)而生，冷熱水流量計(jì)就是其有代表性的一類測量儀表，由于其自已的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，冷熱水流量計(jì)在測量液體；特別是污水、泥漿等成份比較復(fù)雜的流體上有著獨(dú)特的優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用在化工、電力、醫(yī)藥等行業(yè)。應(yīng)用的前提是被測液體必須是導(dǎo)體，它具有可靠性高、應(yīng)有范圍廣、無壓損、精度高等優(yōu)點(diǎn)。
冷熱水流量計(jì)是一種根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律來測量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表，管道內(nèi)的勵(lì)磁線圈產(chǎn)生磁場，被測介質(zhì)流過管道做切割磁力線，在兩個(gè)檢測電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其大小正比于流體的運(yùn)動(dòng)速度。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。其電壓信號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器處理后，再經(jīng)微處理器處理后，輸出與流量成線性關(guān)系的信號(hào)，供后位儀表供記錄、調(diào)節(jié)和控制使用，也可與上位機(jī)通訊（RS485）
二、冷熱水流量計(jì)測量精度
不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號(hào)與平均流速呈線性關(guān)系，因此測量精度高，一般為1%。
三、冷熱水流量計(jì)的特點(diǎn)
沒有可動(dòng)部件和凸出于流體中的零件，具有很高的可靠性，用來測各種酸、堿、鹽溶液，礦漿、糖漿、污水、啤酒、麥汁、等導(dǎo)電流體的流量等各種懸浮物、氣化汽和粘性物質(zhì)的流量。另外由于其密封性能好，還可用于自來水和地下水道系統(tǒng)。
四、冷熱水流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
測量管道內(nèi)無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內(nèi)無可動(dòng)部件，因此傳感器壽命極長。傳感器部分只有內(nèi)襯和電極與被測液體接觸，只要合理選擇電極和內(nèi)襯材料，即可耐腐蝕和耐磨損。
五、攪拌葉片對流量測量的影響
冷熱水流量計(jì)示值以固定的頻率上、下跳動(dòng)，我廠一段工藝流程如下圖所示：
母液經(jīng)冷熱水流量計(jì)從前一設(shè)備送向母液罐，儀表投運(yùn)后，流量示值以固定頻率上、下跳動(dòng)。DCS顯示屏上顯示的瞬時(shí)流量歷史曲線成一根很寬的帶子，現(xiàn)場檢查前后直管段長度及接地等安裝條件均符合要求，尚未查出原因。
一次偶然的機(jī)會(huì)，母液罐內(nèi)的攪拌器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)流量示值自己恢復(fù)穩(wěn)定，向操作者調(diào)查工藝操作上有何變化，才知母液罐內(nèi)的攪拌器停止轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此攪拌器是側(cè)壁安裝，而且其位置距安裝流量計(jì)的進(jìn)料管口僅一米左右，很明顯攪拌器槳葉以固定周期翻起波浪，使得進(jìn)料口處的阻力周期變化管內(nèi)流速脈動(dòng)。冷熱水流量計(jì)出口端到容器壁的距離L太近，大約1.5米，使流量計(jì)出口流速不穩(wěn)，流量計(jì)示值產(chǎn)生有規(guī)則的搖擺。然后將冷熱水流量計(jì)從A位置改到B位置，遠(yuǎn)離原安裝位置10米，流量計(jì)示值穩(wěn)定。
六、示值脈動(dòng)的危害
如上述流量脈動(dòng)對儀表積算總量影響不大，因?yàn)閿嚢杵鳂~引起脈動(dòng)頻率較低，其數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所選冷熱水流量計(jì)的激勵(lì)頻率，所以盡管流量示值大幅度周期擺動(dòng)，但其準(zhǔn)確度并無明顯變化，其影響僅僅是示值難以讀數(shù)和DCS中趨勢取現(xiàn)無法制作。
七、脈動(dòng)幅度過大時(shí)如何處理
脈動(dòng)劉德平均值如果離標(biāo)尺上線不遠(yuǎn)，則脈動(dòng)峰值很容易超過上限而進(jìn)入飽和區(qū)，導(dǎo)致儀表示值偏低，這時(shí)就須啟用冷熱水流量計(jì)的脈動(dòng)流測量功能。具有脈動(dòng)流測量能力的冷熱水流量計(jì)，當(dāng)它選用較高的激勵(lì)頻率時(shí)，能對脈動(dòng)流做出快速響應(yīng)，因此能對脈動(dòng)流量進(jìn)行測量，常用來測量往復(fù)泵。隔膜泵等的出口流量。
能用于脈動(dòng)流測量的冷熱水流量計(jì)，通常在下列3個(gè)方面須作特殊設(shè)計(jì)，并在投運(yùn)時(shí)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)試，即激勵(lì)頻率可調(diào)，流量計(jì)的模擬信號(hào)處理部分應(yīng)防止脈動(dòng)峰值到來時(shí)進(jìn)入飽和狀態(tài)，為了讀出流量平均值，應(yīng)對現(xiàn)實(shí)部分做平滑處理。
1、 激勵(lì)頻率的決定
以冷熱水流量計(jì)為例，該儀表的技術(shù)資料提出，當(dāng)脈動(dòng)頻率低于1.33時(shí)，可以采用穩(wěn)定流時(shí)的激勵(lì)頻率；當(dāng)脈動(dòng)頻率為1.33------3.33時(shí)激勵(lì)頻率應(yīng)取25Hz，顯然，激勵(lì)頻率要求雖然不很嚴(yán)格，但是必須與脈動(dòng)頻率相適應(yīng)，太高和太低都是不利的。
2、 流量信號(hào)輸入通道飽和問題
脈動(dòng)流的脈動(dòng)幅值有時(shí)高的出奇，如果峰值出現(xiàn)時(shí)儀表的流量信號(hào)輸入通道進(jìn)入飽和狀態(tài)，就如同峰值被消除，必將導(dǎo)致儀表示值偏低。
冷熱水流量計(jì)流量信號(hào)輸入通道的設(shè)計(jì)分兩檔，其中測量穩(wěn)定流時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器只允許輸入滿量程信號(hào)的150%，而測量脈動(dòng)流流量時(shí)，允許輸入滿量程信號(hào)的1000%。因此，在測量脈動(dòng)流流量時(shí)，編寫菜單應(yīng)指定流動(dòng)類型為“PULSATING（脈動(dòng)流）而不是”STEADY”（定常流）。
3、 時(shí)間常數(shù)的選擇
由于冷熱水流量計(jì)的測量部分能快速響應(yīng)脈動(dòng)流流量的變化，忠實(shí)地反映實(shí)際流量，但是顯示部分如果也如實(shí)地顯示流量值，勢必導(dǎo)致顯示值上、下大幅度跳動(dòng)，難以讀數(shù)，所以顯示應(yīng)取一段時(shí)間內(nèi)的平均值，其實(shí)現(xiàn)方法通常是串入一階慣性環(huán)節(jié)，選定合適的時(shí)間常數(shù)后，儀表就能穩(wěn)定顯示。但若時(shí)間常數(shù)選的太大，則在平均流量變化時(shí)，顯示部分應(yīng)遲鈍，為觀察者帶來錯(cuò)覺。 儀表資料提出了計(jì)算時(shí)間常數(shù)t（s）的經(jīng)驗(yàn)公式：t（s）=1000/N N-----每分鐘脈動(dòng)次數(shù)。
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冷熱水流量計(jì)是一種根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律來測量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表，管道內(nèi)的勵(lì)磁線圈產(chǎn)生磁場，被測介質(zhì)流過管道做切割磁力線，在兩個(gè)檢測電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其大小正比于流體的運(yùn)動(dòng)速度。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。其電壓信號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器處理后，再經(jīng)微處理器處理后，輸出與流量成線性關(guān)系的信號(hào)，供后位儀表供記錄、調(diào)節(jié)和控制使用，也可與上位機(jī)通訊（RS485）
二、冷熱水流量計(jì)測量精度
不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號(hào)與平均流速呈線性關(guān)系，因此測量精度高，一般為1%。
三、冷熱水流量計(jì)的特點(diǎn)
沒有可動(dòng)部件和凸出于流體中的零件，具有很高的可靠性，用來測各種酸、堿、鹽溶液，礦漿、糖漿、污水、啤酒、麥汁、等導(dǎo)電流體的流量等各種懸浮物、氣化汽和粘性物質(zhì)的流量。另外由于其密封性能好，還可用于自來水和地下水道系統(tǒng)。
四、冷熱水流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
測量管道內(nèi)無阻流件，因此沒有附加的壓力損失；測量管道內(nèi)無可動(dòng)部件，因此傳感器壽命極長。傳感器部分只有內(nèi)襯和電極與被測液體接觸，只要合理選擇電極和內(nèi)襯材料，即可耐腐蝕和耐磨損。
五、攪拌葉片對流量測量的影響
冷熱水流量計(jì)示值以固定的頻率上、下跳動(dòng)，我廠一段工藝流程如下圖所示：
母液經(jīng)冷熱水流量計(jì)從前一設(shè)備送向母液罐，儀表投運(yùn)后，流量示值以固定頻率上、下跳動(dòng)。DCS顯示屏上顯示的瞬時(shí)流量歷史曲線成一根很寬的帶子，現(xiàn)場檢查前后直管段長度及接地等安裝條件均符合要求，尚未查出原因。
一次偶然的機(jī)會(huì)，母液罐內(nèi)的攪拌器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)流量示值自己恢復(fù)穩(wěn)定，向操作者調(diào)查工藝操作上有何變化，才知母液罐內(nèi)的攪拌器停止轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此攪拌器是側(cè)壁安裝，而且其位置距安裝流量計(jì)的進(jìn)料管口僅一米左右，很明顯攪拌器槳葉以固定周期翻起波浪，使得進(jìn)料口處的阻力周期變化管內(nèi)流速脈動(dòng)。冷熱水流量計(jì)出口端到容器壁的距離L太近，大約1.5米，使流量計(jì)出口流速不穩(wěn)，流量計(jì)示值產(chǎn)生有規(guī)則的搖擺。然后將冷熱水流量計(jì)從A位置改到B位置，遠(yuǎn)離原安裝位置10米，流量計(jì)示值穩(wěn)定。
六、示值脈動(dòng)的危害
如上述流量脈動(dòng)對儀表積算總量影響不大，因?yàn)閿嚢杵鳂~引起脈動(dòng)頻率較低，其數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所選冷熱水流量計(jì)的激勵(lì)頻率，所以盡管流量示值大幅度周期擺動(dòng)，但其準(zhǔn)確度并無明顯變化，其影響僅僅是示值難以讀數(shù)和DCS中趨勢取現(xiàn)無法制作。
七、脈動(dòng)幅度過大時(shí)如何處理
脈動(dòng)劉德平均值如果離標(biāo)尺上線不遠(yuǎn)，則脈動(dòng)峰值很容易超過上限而進(jìn)入飽和區(qū)，導(dǎo)致儀表示值偏低，這時(shí)就須啟用冷熱水流量計(jì)的脈動(dòng)流測量功能。具有脈動(dòng)流測量能力的冷熱水流量計(jì)，當(dāng)它選用較高的激勵(lì)頻率時(shí)，能對脈動(dòng)流做出快速響應(yīng)，因此能對脈動(dòng)流量進(jìn)行測量，常用來測量往復(fù)泵。隔膜泵等的出口流量。
能用于脈動(dòng)流測量的冷熱水流量計(jì)，通常在下列3個(gè)方面須作特殊設(shè)計(jì)，并在投運(yùn)時(shí)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)試，即激勵(lì)頻率可調(diào)，流量計(jì)的模擬信號(hào)處理部分應(yīng)防止脈動(dòng)峰值到來時(shí)進(jìn)入飽和狀態(tài)，為了讀出流量平均值，應(yīng)對現(xiàn)實(shí)部分做平滑處理。
1、 激勵(lì)頻率的決定
以冷熱水流量計(jì)為例，該儀表的技術(shù)資料提出，當(dāng)脈動(dòng)頻率低于1.33時(shí)，可以采用穩(wěn)定流時(shí)的激勵(lì)頻率；當(dāng)脈動(dòng)頻率為1.33------3.33時(shí)激勵(lì)頻率應(yīng)取25Hz，顯然，激勵(lì)頻率要求雖然不很嚴(yán)格，但是必須與脈動(dòng)頻率相適應(yīng)，太高和太低都是不利的。
2、 流量信號(hào)輸入通道飽和問題
脈動(dòng)流的脈動(dòng)幅值有時(shí)高的出奇，如果峰值出現(xiàn)時(shí)儀表的流量信號(hào)輸入通道進(jìn)入飽和狀態(tài)，就如同峰值被消除，必將導(dǎo)致儀表示值偏低。
冷熱水流量計(jì)流量信號(hào)輸入通道的設(shè)計(jì)分兩檔，其中測量穩(wěn)定流時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器只允許輸入滿量程信號(hào)的150%，而測量脈動(dòng)流流量時(shí)，允許輸入滿量程信號(hào)的1000%。因此，在測量脈動(dòng)流流量時(shí)，編寫菜單應(yīng)指定流動(dòng)類型為“PULSATING（脈動(dòng)流）而不是”STEADY”（定常流）。
3、 時(shí)間常數(shù)的選擇
由于冷熱水流量計(jì)的測量部分能快速響應(yīng)脈動(dòng)流流量的變化，忠實(shí)地反映實(shí)際流量，但是顯示部分如果也如實(shí)地顯示流量值，勢必導(dǎo)致顯示值上、下大幅度跳動(dòng)，難以讀數(shù)，所以顯示應(yīng)取一段時(shí)間內(nèi)的平均值，其實(shí)現(xiàn)方法通常是串入一階慣性環(huán)節(jié)，選定合適的時(shí)間常數(shù)后，儀表就能穩(wěn)定顯示。但若時(shí)間常數(shù)選的太大，則在平均流量變化時(shí)，顯示部分應(yīng)遲鈍，為觀察者帶來錯(cuò)覺。 儀表資料提出了計(jì)算時(shí)間常數(shù)t（s）的經(jīng)驗(yàn)公式：t（s）=1000/N N-----每分鐘脈動(dòng)次數(shù)。
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