在流體力學(xué)理論中,伯努利方程占有非常重要的地位,它說明了流體流線上各點之間的能量關(guān)系。
以測量流體流速來得到流量的流量計稱為速度式流量計,該流量計較為常用,種類較多,發(fā)展也較快。
比較典型的速度式流量計有電磁流量計、渦街流量計、渦輪流量計、超聲波流量計和熱導(dǎo)式流量計等。
各種流量計的特點
(1)電磁流量計測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。
電磁流量計要求被測流體的電導(dǎo)率不能過低,因此目前只能測量水和一些酸、堿、鹽溶液等,對氣體和絕大多數(shù)油類都不適用。
電磁流量計有2個顯著特點:
一是響應(yīng)速度快,幾乎沒有滯后,非常適用于測量流體瞬時流量的變化;二是無阻礙流體流動的部件,對流體幾乎無阻力。
對于管內(nèi)穩(wěn)定的流體,嚴格軸對稱速度分布流體進行測量,檢測到的感生電動勢可以很好地反映管內(nèi)流體的平均流速。
但是電磁流量計對于外界的電磁干擾非常敏感,在使用時需要采取一定的抗干擾措施,注意良好接地,以屏蔽外界的電磁場。
(2)渦街流量計是在流體中安放一個非流線型旋渦發(fā)生體,使流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離,釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的旋渦,且在一定范圍內(nèi)旋渦分離頻率與流量成正比的流量計。
渦街流量計主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力,無需溫度壓力補償即可直接測量蒸汽、氣體、液體的工況體積流量;
并配備溫度、壓力傳感器來測量標況體積流量和質(zhì)量流量,是節(jié)流式流量計的理想替代產(chǎn)品。
渦街流量計有很多優(yōu)點,如壓力損失小,量程范圍寬,準確度高;
在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響等;
并且無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。
(3)渦輪流量計是利用流動的流體來推動葉輪轉(zhuǎn)動,流體流速和葉輪轉(zhuǎn)速成正比,通過測量葉輪轉(zhuǎn)速得到流體流速,進而得到流量值。
當被測流體流過傳感器時,在流體作用下葉輪受力旋轉(zhuǎn);
其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比,葉輪的轉(zhuǎn)動將周期性地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值,檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性的變化;
并產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電動勢,即電脈沖信號,經(jīng)放大器放大后,送至顯示儀表顯示。
(4)超聲波流量計是近年來發(fā)展較快的流量計。
超聲波在液體、固體中衰減很小,因而穿透能力很強,尤其是在不透明的固體中,超聲波可穿透幾十米的長度。
利用超聲波可以穿透物體的特性,在流體管道外設(shè)置超聲波發(fā)送裝置,以測量管內(nèi)流體的流速。
(5)熱導(dǎo)式流量計是一種直接式質(zhì)量流量計,它可以用來測量質(zhì)量流量。
當流體靜止時,管道內(nèi)加熱元件的上下游溫度對稱分布,元件指示溫度相等;當介質(zhì)流動時,下游溫度比上游溫度高。
隨著流速的增加,溫差增大,當流速增加到某一界限值后,兩元件的溫差將隨流速的增加而逐漸減小。
為了得到儀表的單值性,一般用溫差增大的特性測量小流量,用溫差減小的特性測量大流量。
在停機即不使用的時候,我們要對采取科學(xué)合理的維護和保養(yǎng)方法。
在給用戶進行電磁流量計技術(shù)服務(wù)中,常遇到用戶在購買電磁流量計使用一段時間以后,再次使用發(fā)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的不準確。
其實這不是本身存在的質(zhì)量問題。因為用戶沒有根據(jù)說明書中的用后保養(yǎng)和維護方法。
一、維護之定期檢查傳感器電性能:
首先,粗略地測量電極間電阻。斷開傳感器與轉(zhuǎn)換器間信號連線,傳感器內(nèi)充滿液體,用萬用表測量兩電極與接地端的電阻值,是否在制造廠規(guī)定值范圍內(nèi),且所測得兩值大體相同。
記錄下首次測量的電阻值,此值對以后判斷傳感器故障原因(如沉積層是導(dǎo)電的還是絕緣的)是有用的。
其次,將傳感器放空液體,擦凈內(nèi)壁,待完全干燥后用兆歐計測量兩電極和接地端子間的電阻。
最后,檢查激磁線圈絕緣電阻,卸下傳感器激磁線圈,將端子與轉(zhuǎn)換器間接線,用兆歐計測量線圈的絕緣電阻
二、維護之零點檢查和調(diào)整:
電磁流量計投入運行前,通電后必須在電磁流量傳感器充滿液體靜止狀態(tài)下調(diào)整零點。投入運行后亦要針對使用條件定期停流作零點檢查;尤其對沉淀、易污染電極,含有固相的非清潔液,在運行初期應(yīng)多作檢查,以獲得經(jīng)驗確定正常檢查周期。交流激磁方式的電磁流量計與矩形波激比,更易產(chǎn)生零點漂移,因此更要注意檢查和調(diào)整。
舉兩個個沉積層產(chǎn)生故障的應(yīng)用失誤的例子。一個是石油鉆探固井工程中,灌注水泥漿的流總量是重要工藝參數(shù),經(jīng)常用高壓電磁流量計。儀表間歇使用,用畢后以清水沖洗傳感器測量管,其余時間是空管。由于清洗不徹底,測量管內(nèi)壁殘留水泥漿固化成薄層,近二個月積聚形成絕緣層,包覆了整個電極表面,導(dǎo)致運行不正常到最終不能工作。