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污水流量(liàng)測量中流(liú)量計的特(tè)點探究
發(fā)布日期：2025-12-01 浏(liu)覽次數：3244
上一(yi)篇：我國儀(yí)器儀表行(háng)業未來研(yan)發方向
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工(gōng)控摘要：
環(huán)保産業對(dui)污水流量(liang)的測量和(hé)控制的度(du)、可靠性要(yào)求已越來(lái)越高，文章(zhāng)介紹了電(diàn)磁式、渦街(jiē)式、節流式(shì)等幾種流(liu)量計的選(xuan)型設計，結(jié)合水處理(lǐ)工藝，從理(lǐ)論和實踐(jiàn)兩方面闡(chǎn)述各自😘的(de)特點🙇🏻。
國外(wai)一位流量(liang)專家F.C.Kinghoro曾說(shuo)過，流量計(ji)是少數幾(jǐ)種使🔅用比(bi)制造艱難(nán)的粘性摩(mo)擦作用，還(hai)會産生不(bu)穩定的旋(xuán)渦和二次(ci)流等複雜(za)流動現象(xiàng)。測量儀表(biǎo)本身🏃♂️受到(dao)衆多因素(sù)，如：管道、口(kou)徑大小、形(xíng)狀⚽（圓形、矩(jǔ)形）、邊界條(tiáo)件、介🚩質的(de)物性（溫度(dù)、壓力🙇🏻、密度(dù)、粘度、髒污(wū)性、腐蝕性(xing)等）、流體的(de)流動狀态(tai)（紊流狀态(tài)、速度分布(bù)等）以及安(an)裝條件與(yǔ)水平的影(yǐng)響。面對國(guó)内外十幾(jǐ)類、上百個(gè)品種的流(liu)量儀表（先(xian)✔️後發展起(qǐ)來的容積(jī)式、差壓🤩式(shì)、渦輪式、面(mian)積式、電磁(ci)式、超聲波(bo)式和熱式(shi)流量計等(deng)類型），如何(he)根據流量(liàng)、流态、安裝(zhuāng)要求與環(huan)境條件、經(jīng)濟性等因(yin)素合理選(xuan)型，是應用(yong)好流量儀(yí)表的前提(tí)和基礎。除(chu)了儀表自(zi)身💰質量要(yào)得到保證(zhèng)，工藝數據(jù)的提供和(hé)儀表的安(an)🔱裝、使用、維(wei)護是否合(hé)理也相當(dāng)重要。本文(wén)介紹電磁(cí)式、渦街式(shì)、節流式等(děng)幾種流量(liàng)計的選型(xíng)設計。
1、電磁(cí)流量計選(xuan)型設計
電(diàn)磁流量計(jì)自20世紀50年(nian)代末國内(nei)工業應用(yong)以來，七八(bā)十年代在(zài)💚流量測量(liang)中運用和(he)發展很快(kuài)。電磁流量(liàng)計的工作(zuo)原理是基(jī)于法拉第(di)電磁感應(yīng)定律，即被(bèi)測介質垂(chuí)直于磁力(lì)🈚線方向流(liu)動，因而在(zai)與介質流(liú)動和磁力(li)線都垂🌍直(zhí)的方向上(shàng)産生一感(gan)應電動勢(shì)EX感應電動(dòng)💜勢EX與被測(cè)介質流量(liang)（流速）成正(zhèng)比，電磁🤟流(liú)量計不受(shou)溫度、壓力(li)、粘度、重度(du)等外界因(yin)素的影響(xiang)，測量管内(nèi)部無收縮(suō)或凸出部(bù)分的壓力(li)損失，另外(wai)，流量元件(jiàn)檢測出的(de)zui初信号，是(shì)一個與流(liú)體平均流(liú)速成線性(xing)變化的電(dian)壓，它與♍流(liú)體的其他(ta)性質無關(guān)，具有很大(da)的*性。
根據(ju)污水具有(you)流量變化(huà)大、含雜質(zhi)、腐蝕性小(xiao)、有一🌈定的(de)導電能力(lì)等特性，測(ce)量污水的(de)流量，電磁(cí)流量計是(shì)一個很好(hǎo)的選擇。它(tā)💘結構緊湊(còu)、體積小，安(ān)裝、操作、維(wéi)護方便，如(ru)測量系統(tǒng)采用智能(néng)化設計，整(zheng)體密封加(jia)強，能😄在較(jiào)惡劣的環(huan)境下🈚正常(cháng)工作。可選(xuǎn)用氯丁橡(xiàng)膠襯裏，含(hán)钼不鏽鋼(gāng)電極的電(diàn)磁流量計(jì)，即可⛷️滿足(zú)污水流量(liang)測量的要(yào)求。
某冶煉(liàn)廠在生産(chan)中，由于生(sheng)産工藝的(de)需要，會産(chǎn)生🤩大量的(de)工業污水(shui)，污水處理(lǐ)分廠必須(xū)對污水的(de)流量進🌈行(hang)監♋控。在以(yǐ)往的設計(jì)中，流量儀(yi)表不少都(dōu)選用旋渦(wō)流量計和(he)孔闆流量(liang)計。而實際(ji)應用中發(fa)現測量的(de)流🏃♀️量顯示(shi)值🈲與實際(jì)流☎️量偏差(cha)較大，而改(gǎi)用電磁流(liú)量計偏差(chà)大大減♌小(xiǎo)。
2、渦街流量(liàng)計選型設(shè)計
渦街流(liu)量計作爲(wèi)一種新型(xíng)流量計，80年(nian)代中期以(yi)來發展較(jiào)快，它在流(liú)量測量方(fang)面有着諸(zhū)多的優點(diǎn)和長處，在(zài)現代流量(liang)測🍉量中應(yīng)用越來越(yue)廣泛。在國(guó)内使用渦(wō)🔅街流量計(jì)進行流量(liang)測量也愈(yu)來愈得到(dao)重視，目前(qian)我國已有(yǒu)性❌能優良(liáng)并有自主(zhu)知識産權(quán)的産品系(xì)列。渦✉️街流(liu)量計是基(ji)于流體振(zhèn)🌈動發展起(qǐ)來的，根據(jù)旋渦的😍不(bu)同，檢測方(fang)式從熱絲(sī)式、熱敏式(shi)逐漸發展(zhǎn)了應力式(shì)、磁敏式及(ji)差動開關(guan)電容式、超(chao)聲波式等(děng)。渦街流量(liàng)計⁉️幾乎可(ke)用于一切(qiē)可形成旋(xuan)渦列的場(chǎng)合✨，不僅可(ke)用于封閉(bi)的管道，還(hái)可用于開(kai)放的溝槽(cáo)。與渦輪流(liú)量計相比(bǐ)，渦街流量(liang)計沒有可(kě)動🔞的機械(xie)部件，維護(hù)工作量小(xiǎo)，儀表常數(shu)穩定；與孔(kǒng)闆式流量(liàng)計相比，渦(wo)街流量計(jì)測量範圍(wéi)大，壓力損(sǔn)失小，準确(què)度高，安裝(zhuāng)與維護簡(jian)單。但渦街(jie)流量計的(de)環境相關(guān)參數較多(duo)，容易在使(shi)用現場被(bèi)忽略而影(ying)響流量計(ji)性能的正(zhèng)确發揮。
渦(wō)街流量計(jì)的原理是(shi)在流量計(jì)管道中，設(shè)置一滞流(liú)件，當流體(tǐ)流經滞流(liú)件時，由于(yu)滞流件表(biao)面的滞流(liu)作用等原(yuan)因，在其下(xia)遊會産生(shēng)兩列不對(dui)稱的旋渦(wo)，這些旋渦(wo)在滞流件(jiàn)的側後方(fang)分開，形成(chéng)所謂的卡(kǎ)門（Karman）旋渦✔️列(lie)，兩列旋渦(wō)的旋轉📞方(fāng)向是相反(fan)的，卡門🌂從(cóng)理論上證(zhèng)明了當h/L=0.281（h爲(wèi)兩🙇🏻旋渦列(liè)之間的寬(kuān)度，L爲兩🐪個(gè)相鄰旋渦(wō)間的距離(lí)）時，旋渦列(liè)是穩定的(de)雷諾數Re是(shì)表征粘性(xìng)流體流動(dong)特性的一(yi)個無量綱(gāng)數，其物理(li)意義是流(liú)體流動🔴的(de)慣性力與(yu)粘滞🌈力的(de)比值。因此(ci)，流體的流(liú)動狀态對(dui)渦街流量(liang)計的使用(yong)也有一定(ding)的影響。如(rú)果環❓境參(can)數對流體(ti)流動狀态(tài)有影響也(yě)會影響到(dào)渦街流量(liàng)計的使用(yòng)性能。
經過(guò)實踐，如下(xia)幾個方面(mian)對渦街流(liu)量計的使(shi)用都有影(yǐng)響，應對這(zhè)些問題進(jìn)行分析。
（1）渦(wo)街流量計(jì)的測量範(fàn)圍較大，一(yi)般10：1，但測量(liang)下限受許(xǔ)多因素限(xiàn)制：Re＞10000是渦街(jiē)流量計工(gong)作的zui基本(ben)條件，除此(ci)以外，它🤩還(hai)受旋渦能(néng)量的限制(zhì)，介質流速(su)較低，則旋(xuán)渦的強度(du)、旋轉速度(du)也低，難以(yi)引起傳感(gǎn)元件産生(sheng)響應信号(hao)，旋渦頻率(lǜ)f也小，還會(huì)使信号㊙️處(chu)理發生困(kun)難。測量上(shang)限則受傳(chuán)感器的頻(pín)率響應（如(rú)磁敏式🏃♂️一(yī)般不超過(guo)400Hz）和電路的(de)頻率限制(zhì)，因此設計(jì)時一定要(yao)對流速範(fan)圍進行計(jì)算、核算，根(gen)據流體的(de)流速進🐆行(hang)選擇。使用(yong)現場環境(jìng)條件複雜(zá)，選型時除(chu)注意環境(jìng)溫度、濕度(du)、氣氛等條(tiáo)件外，還要(yao)考慮電磁(cí)幹擾。在強(qiáng)幹擾如高(gao)壓輸電電(diàn)站、大型整(zheng)流所等場(chang)合，磁敏式(shi)、壓電應力(li)式等儀表(biǎo)不能正常(cháng)工作或不(bu)能準确測(ce)量。
（2）振動也(ye)是該類儀(yí)表的一大(dà)勁敵。因此(cǐ)在使用時(shi)注意🎯避免(miǎn)機械振動(dòng)，尤其是管(guan)道的橫向(xiang)振動（垂直(zhi)于🤞管道軸(zhóu)線又垂直(zhí)旋渦發🥰生(shēng)體軸線的(de)振動），這種(zhong)影響在流(liu)量計結構(gou)設計上是(shi)無法抑制(zhì)和消除的(de)。由于渦街(jie)信号對流(liú)場影響同(tóng)樣敏感，故(gù)直管段長(zhang)度不能保(bǎo)證穩定渦(wō)街所必⛱️要(yào)的流動條(tiao)件時，是不(bú)宜✔️選用的(de)。即使是抗(kang)振性較強(qiang)的📞電容式(shi)、超聲波式(shì)，保證流體(tǐ)爲🏃🏻充分發(fa)展的單向(xiang)流，也是🔞不(bu)可忽略的(de)。
（3）介質溫度(du)對渦街流(liú)量計的使(shi)用性能也(ye)有很大的(de)影響🍓。如壓(ya)力應力式(shì)渦街流量(liang)計不能長(zhǎng)期使用在(zài)300℃狀态下，因(yīn)其絕緣阻(zu)抗會🈲由常(cháng)溫下的10MΩ～100MΩ急(ji)降至1MΩ～10KΩ，輸出(chu)信号也變(biàn)小，導緻測(cè)量特性惡(e)化，對此☎️宜(yi)選用磁敏(min)式或電容(róng)式結構。在(zài)測量系統(tong)🙇🏻中，傳感器(qì)與轉換器(qì)宜采用分(fèn)離安裝方(fāng)式，以❌免長(zhǎng)期高溫影(ying)響儀表可(ke)☀️靠性和使(shǐ)用🤟壽命。
渦(wō)街流量計(jì)是一種比(bǐ)較新型的(de)流量計，處(chù)于發展☀️階(jiē)段，還不⛷️很(hěn)成熟，如果(guo)選擇不當(dāng)，性能也不(bu)能很好發(fa)揮。隻有經(jing)過合理選(xuǎn)型、正确安(an)裝後，還需(xu)要在使用(yòng)過程中認(rèn)真定期維(wei)護，不斷積(jī)累經驗，提(ti)高對系統(tǒng)故障的預(yù)見性以及(ji)判斷、處理(li)問題的能(néng)力，從而☔達(dá)到令人滿(mǎn)意的效果(guǒ)。
3、節流式流(liú)量計選型(xing)設計
節流(liu)式流量計(jì)是早期大(da)量使用的(de)一種測量(liàng)流量的計(jì)量裝置💋，其(qi)曆史zui長，用(yòng)量zui多。現在(zài)常見的爲(wèi)圓孔闆型(xing)和錐🙇🏻形入(ru)口闆型，其(qi)工作原理(li)是在流體(ti)管道中加(jia)入一孔闆(pǎn)節流件👌，通(tōng)過導壓管(guan)引♊入壓差(chà)變送器測(ce)出節流件(jian)上、下遊的(de)壓差，根據(ju)所測的壓(ya)差經過計(jì)算即得🔴出(chu)流量的瞬(shùn)時值。由于(yú)導壓管内(nèi)水的不流(liu)動性，在較(jiào)寒冷地區(qu)，冬天室外(wài)安裝的孔(kǒng)闆取🔴壓管(guan)容易凍裂(lie)（凍👈住），使差(cha)壓儀器無(wú)法正常工(gōng)作。測量較(jiao)髒的污水(shui)時，孔🔞闆需(xu)經常清洗(xi)。如清洗不(bú)及時，測量(liang)精度降低(di)，取壓管🆚經(jing)常被污物(wù)堵死，儀表(biǎo)🎯無法✂️使用(yong)。用孔闆的(de)方式測流(liú)🥵量時還有(yǒu)壓力損失(shi)大、維護量(liang)大等缺點(dian)。因此改變(biàn)取壓方式(shì)，例如用徑(jìng)距取✨壓法(fǎ)，就可以減(jian)少孔闆污(wu)💞物的💃影響(xiang)。
4、結語
以上(shàng)幾種污水(shui)流量測量(liàng)流量計中(zhōng)，電磁流量(liang)計性能較(jiao)好，節流流(liú)量計應用(yòng)範圍廣，而(ér)渦街流量(liang)計比較新(xin)㊙️型，并正在(zai)不斷發展(zhan)♍。隻有了解(jiě)這幾種流(liu)量計💚各自(zi)的性能，才(cai)能對流量(liang)計選型設(shè)計🌈好，使污(wū)水流量的(de)測量和控(kòng)制達🧑🏽🤝🧑🏻到度(du)和可靠性(xing)要求🏃♂️。
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