兩電極電磁流量計(jì)降低流速分布影響 發(fā)布時(shí)間:2021-6-15 08:39:21
一前言 除容積式、科里奧利式等少數(shù)流量?jī)x表外,大部分流量?jī)x表實(shí)流校準(zhǔn)要求在充分發(fā)展素流條件下進(jìn)行,這種流動(dòng)狀態(tài)符合電磁流量計(jì)要求流速以管中心軸對(duì)稱(chēng)的工作條件。流體流經(jīng)彎管、閥門(mén)等擾流件后,流速分布產(chǎn)生畸變,但在經(jīng)過(guò)一定長(zhǎng)度直管后又漸漸恢復(fù)為充分發(fā)展?fàn)顟B(tài)。因此,節(jié)流差壓式、超聲式、渦輪式、渦街式等流量?jī)x表的上游,需要較長(zhǎng)直管段(15~ 50倍管徑D的長(zhǎng)度);電磁流量計(jì)的要求則相對(duì)低些。雖然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18659-2002《電磁流量計(jì)的性能評(píng)定方法》中規(guī)定流量傳感器“安裝在離任何.上流擾動(dòng)至少10倍公通徑”的參比條件下校準(zhǔn),但當(dāng)前各制造廠的使用說(shuō)明書(shū)中大部分卻規(guī)定前置直管長(zhǎng)度為5D因此流量測(cè)量值與參比條件校準(zhǔn)值相比,受流速分布影響的誤差可能要偏大一些,F(xiàn)在通行電磁流量傳感器的電極設(shè)計(jì)是-對(duì)小面積點(diǎn)狀電極,然而改進(jìn)電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如中小口徑儀表采用大面積板狀電極和大口徑(2500mm)儀表采用兩對(duì)電極,也可降低流分布畸變影響的敏感度,可進(jìn)一步縮短前置直管的長(zhǎng)度。本文闡述在閘閥流速分布畸變流動(dòng)狀態(tài)下游,作兩對(duì)電極與-對(duì)電極儀表的實(shí)驗(yàn)比較,視察其改善程度。此前先說(shuō)明感應(yīng)電勢(shì)權(quán)重函數(shù)的概念。 二 感應(yīng)電勢(shì)權(quán)重函數(shù) 電磁流量計(jì)是按法拉第電磁感應(yīng)定律工作的,流體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí),在兩電極產(chǎn)生如下式所示的與平均流速`V`成正比的電動(dòng)勢(shì)E,式中k為系數(shù),B為磁感應(yīng)強(qiáng)度D為測(cè)量管內(nèi)徑。 E = kBD`V 這是宏觀地闡明電磁流量計(jì)的工作原理,假設(shè)磁通密度B是均勻分布的,流速是處處相等的。實(shí)際上并非如此,且管道內(nèi)不同位置微流元產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)不會(huì)等同地全部貢獻(xiàn)給兩電極間流量信號(hào)。這是由于不同位置介質(zhì)的短路效應(yīng)形成的衰減不同,使電極附近微流元貢獻(xiàn)大,遠(yuǎn)離電極微流元貢獻(xiàn)小。引入權(quán)重函數(shù)w描述此現(xiàn)象,即微流元dτ產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)在電極上的電壓dE = BVwdτ。傳統(tǒng)點(diǎn)電極電磁流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)分布如圖1所示,所繪等權(quán)重函數(shù)線近電極w=2,遠(yuǎn)離電極w=0.65。 兩對(duì)電極電磁流量計(jì)的權(quán)重函數(shù)分布如圖2所示,其權(quán)重函數(shù)0.85~1.2范圍的陰影線部分比圖1所示陰影線部分面積擴(kuò)大,權(quán)重函數(shù)越近1的區(qū)域流速分布畸變影響的敏感度越小,減少了流速分布影響。中小口徑儀表所采用板狀電極,其權(quán)重函數(shù)分布如圖3,與兩對(duì)電極儀表相似,只是制造比較復(fù)雜,現(xiàn)在市場(chǎng)上已少見(jiàn)此類(lèi)定型產(chǎn)品。 三試驗(yàn)與效果 橫河電機(jī)(日)以流速分布畸變顯著的各種開(kāi)度閘閥為擾流件,置于流量傳感器上游3D處,以電極軸與閘閥開(kāi)啟方向平行和垂直兩種姿勢(shì)(見(jiàn)圖4),4種閘閥開(kāi)度,即25%、50%、75% .和全開(kāi),作流速1m/s的實(shí)流實(shí)驗(yàn)。結(jié)果如圖5所示,閘閥開(kāi)度在(25~ 75)%范圍,兩對(duì)電極儀表比一對(duì)電極儀表誤差可減小一半以上,從而可縮短前置直管長(zhǎng)度。 橫河電機(jī)規(guī)定兩對(duì)電極電磁流量計(jì)前置直管長(zhǎng)度要求,與一對(duì)電極比較如表所示。 四 結(jié)語(yǔ) 供水行業(yè)為加強(qiáng)出廠水計(jì)量工作,建議流量變化較大的場(chǎng)所采用"單泵一表制", 因此較多水廠出廠水泵房每臺(tái)泵后裝有一臺(tái)電磁流量計(jì)。然而水廠管系布置常受場(chǎng)地制約,沒(méi)有足夠直管長(zhǎng)度位置,此時(shí)可選用兩對(duì)電極電磁流量計(jì)。
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