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污水流量(liang)測量中流量計(ji)的特點探究
發(fā)布日期：2025-12-01 浏覽次(ci)數：3244
工控摘要：
環(huán)保産業對污水(shuǐ)流量的測量和(he)控制的度、可靠(kào)性📧要求已越來(lai)🤟越高，文章介紹(shao)了電磁式、渦街(jiē)式、節流式等💞幾(jǐ)種流量計的🌂選(xuan)型🐆設計，結合水(shui)處理工藝，從理(lǐ)論和實踐兩方(fang)面闡述各自♻️的(de)特點。
國外一位(wèi)流量專家F.C.Kinghoro曾說(shuō)過，流量計是少(shǎo)數幾種使用比(bǐ)制造💞艱難的粘(zhān)性摩擦作用，還(hái)會産生不穩定(dìng)的旋渦和二次(ci)流等複雜流動(dong)現象。測量儀表(biǎo)本身受到衆多(duō)因素🥰，如：管道、口(kou)徑大小、形狀（圓(yuán)形、矩形）、邊界條(tiao)件、介質的物性(xìng)（溫度、壓力📱、密度(dù)、粘度、髒污性、腐(fǔ)蝕性等）、流體❌的(de)流動狀态（紊流(liu)狀态、速度分布(bù)等）以🙇♀️及安裝條(tiáo)件🔴與水平的影(ying)響。面對國内外(wài)十幾♻️類、上🤞百個(ge)品種🤟的流量儀(yi)表（先後發展起(qi)來的容積式、差(cha)壓📧式、渦輪式、面(miàn)積式、電磁式、超(chao)聲波式和熱式(shi)流量計等類型(xíng)），如何根據流量(liang)、流态、安裝要求(qiu)與環境條件、經(jing)濟性等因素合(hé)理選型，是應用(yòng)好流量儀表的(de)♋前提和基礎。除(chú)了儀表自身質(zhì)量要得到保證(zhèng)，工藝數據的提(tí)供和儀表的安(ān)裝、使用、維護是(shì)否合理也相當(dang)重要👌。本文介紹(shao)電磁式、渦街式(shi)、節💘流式等幾種(zhong)流量計的選型(xíng)♻️設計。
1、電磁流量(liàng)計選型設計
電(dian)磁流量計自20世(shi)紀50年代末國内(nei)工業應用以來(lai)，七‼️八十年代在(zài)流量測量中運(yùn)用和發展很快(kuài)。電磁流量計的(de)工💛作原理是🐅基(jī)于法拉第電磁(cí)感應定律，即被(bèi)測介質垂直于(yú)磁力線方向流(liu)動，因而在與介(jie)質流動和磁力(li)線都垂直的方(fang)向上産生一感(gǎn)應電動❄️勢EX感應(yīng)電動勢EX與被測(ce)介質流量（流速(sù)）成正比，電磁💋流(liu)量計不受溫度(dù)、壓力、粘度、重度(du)等外界因素的(de)影響，測量管内(nèi)部無收縮或凸(tū)出部分的壓力(li)損失，另外，流量(liang)元件檢測出的(de)zui初信号，是一個(gè)與流體平均流(liú)速成線性變化(huà)的電壓，它與流(liú)體的其他性🈲質(zhì)無關，具有很大(da)的*性。
根據污水(shui)具有流量變化(hua)大、含雜質、腐蝕(shi)性小、有一定的(de)導電能☔力等特(tè)性，測量污水的(de)流量，電磁流量(liàng)計是一個很好(hǎo)的選🐪擇。它結構(gou)緊湊、體積小，安(an)裝、操作、維護方(fāng)便，如測量系統(tong)采用智能化設(shè)計，整體密封加(jiā)強，能在較惡劣(lie)🈲的環境下正常(chang)工作🏃♂️。可選用氯(lü)丁橡膠襯裏，含(hán)钼不鏽鋼🥰電極(ji)的電磁流量計(jì)，即可滿足污水(shui)流量測量的要(yao)求。
某冶煉廠在(zai)生産中，由于生(shēng)産工藝的需要(yao)，會産生大量的(de)工💜業♊污水，污水(shui)處理分廠必須(xū)對污水的流量(liàng)進行監控。在以(yi)往的設計中，流(liu)量儀表不少都(dou)選用旋渦流量(liang)計和孔闆流量(liang)計。而實際應用(yòng)中發現測量的(de)流⁉️量顯示值🔆與(yǔ)實際流量偏差(chà)較大，而改用♉電(diàn)磁流量計偏差(cha)大大減小。
2、渦街(jie)流量計選型設(shè)計
渦街流量計(ji)作爲一種新型(xing)流量計，80年代中(zhōng)期以來發⛱️展👨❤️👨較(jiào)快，它在流量測(cè)量方面有着諸(zhū)多的優點和📧長(zhang)處，在現代流量(liàng)測量中應用越(yue)來越廣泛。在國(guó)内使用渦街流(liú)量計進行流量(liang)測量也愈來愈(yù)得到重視，目前(qian)我國已有性能(neng)優良并🙇🏻有自主(zhǔ)知識産權的🈲産(chan)品系列。渦街流(liú)量計是⛱️基于流(liú)體振🏒動發展起(qǐ)來的，根據旋渦(wō)的不同，檢測方(fang)式從熱絲式、熱(re)敏式逐漸發展(zhan)了✉️應力式、磁敏(mǐn)式及差動開關(guan)電容式、超聲💋波(bō)式等。渦街流量(liang)計‼️幾乎可用于(yú)一切可形成旋(xuan)渦列的場合，不(bú)僅可用于📞封閉(bi)的管道，還可用(yong)于🈚開放的溝槽(cao)。與渦輪流量計(jì)相比，渦街流量(liang)計沒有可動💋的(de)機械部件，維護(hu)工作量小💃，儀表(biǎo)常數穩定；與孔(kǒng)闆式流量計相(xiang)比，渦街流量㊙️計(ji)測🈚量範圍大，壓(yā)力損失🏃小，準确(que)度🈲高，安裝與維(wéi)護簡單。但渦街(jiē)流量計的環境(jìng)相關參數較多(duō)，容易在使用現(xian)場被忽略而影(ying)響流量計性能(néng)的正确發揮。
渦(wō)街流量計的原(yuan)理是在流量計(ji)管道中，設置一(yi)滞流件，當☔流體(tǐ)流經滞流件時(shí)，由于滞流件表(biao)面的滞流作用(yong)等原因，在其下(xia)遊會産生兩列(lie)不對稱的旋渦(wō)，這些旋渦在滞(zhi)流件的側後方(fang)分開，形成所謂(wei)的卡門（Karman）旋渦列(lie)，兩列旋渦的旋(xuán)轉方向是相反(fǎn)的，卡門🌂從理論(lùn)上證明了當h/L=0.281（h爲(wei)兩‼️旋渦列之間(jiān)☔的寬度，L爲兩個(ge)相鄰旋渦間的(de)距離）時，旋渦列(lie)是穩定的雷諾(nuo)數Re是表征粘性(xing)流體流動特性(xìng)的一個無量綱(gang)數，其物理意義(yì)是流體流動的(de)慣性力與粘滞(zhi)力‼️的比值。因此(ci)，流體的流動狀(zhuàng)态對渦街流量(liang)計的使用也有(you)一📱定的影響。如(rú)果環境參數⛱️對(dui)流體流動狀态(tài)有影響也會影(ying)響到渦街流量(liang)計㊙️的使用性能(néng)。
經過實踐，如下(xia)幾個方面對渦(wō)街流量計的使(shi)用都有影響，應(ying)❤️對這些問題進(jin)行分析。
（1）渦街流(liú)量計的測量範(fan)圍較大，一般10：1，但(dan)測量下限受許(xǔ)多㊙️因🈲素限制：Re＞10000是(shi)渦街流量計工(gōng)作的zui基本條件(jiàn)，除此以外，它還(hai)受👄旋渦能量的(de)限制，介質流速(su)較低，則旋渦的(de)強度、旋轉速度(du)也低，難以引起(qi)傳感元件産生(shēng)響應信🏃号，旋渦(wo)頻率f也小，還會(hui)使信号處理發(fā)生困難。測量上(shang)限則受傳感器(qi)的頻率響應（如(rú)磁敏式一般不(bú)超過400Hz）和🛀電路的(de)頻率限制，因此(ci)設計時一定要(yào)對流速範圍進(jìn)行計算、核算，根(gen)據流體的流速(su)進行選擇。使用(yong)現場環境條件(jian)複雜，選型時除(chu)注意環境溫度(du)、濕度、氣氛等條(tiao)件外，還要考慮(lǜ)電磁幹擾。在💰強(qiang)幹擾如高壓輸(shū)電電站、大型整(zheng)流所等場合，磁(ci)敏式、壓電應力(li)式等儀表不能(neng)正常工作或不(bú)能準确測量。
（2）振(zhen)動也是該類儀(yí)表的一大勁敵(di)。因此在使用時(shi)注意避🈲免機械(xiè)振動，尤其是管(guan)道的橫向振動(dong)（垂直于管道軸(zhou)線🔞又垂直旋渦(wo)發生體軸線的(de)振動），這種影響(xiǎng)在流量計結構(gòu)設計上是無法(fa)抑制和消除的(de)。由于渦街信号(hao)對流場影響同(tong)樣敏感，故直管(guan)段長度👣不能保(bao)證穩定渦街所(suǒ)必要的流動條(tiao)件時，是不宜選(xuǎn)用的。即使是抗(kang)振性較強的☎️電(diàn)容式、超聲波式(shì)，保證流體爲充(chong)分發🔴展的單向(xiang)流，也是不可忽(hū)略的。
（3）介質溫度(du)對渦街流量計(ji)的使用性能也(ye)有很大的影✨響(xiang)♻️。如壓力應力式(shì)渦街流量計不(bu)能長期使用在(zài)300℃狀态下，因🔞其絕(jué)緣阻抗會由常(chang)溫下的10MΩ～100MΩ急降至(zhì)1MΩ～10KΩ，輸出信号也變(bian)小，導緻測量特(te)性惡化，對此宜(yí)選用磁敏式或(huo)電容式結構。在(zai)測量系統中，傳(chuán)感器與轉換器(qì)☎️宜采用分離安(ān)裝方式，以免長(zhǎng)期高溫影響儀(yi)表可靠性和使(shi)用壽命。
渦街流(liu)量計是一種比(bi)較新型的流量(liang)計，處于發展階(jiē)段，還不很成熟(shu)，如果選擇不當(dāng)，性能也不能很(hen)好發揮。隻有經(jing)過合理選型、正(zhèng)确安裝後，還需(xu)要在使用過程(cheng)💜中認真‼️定期維(wei)🔅護，不斷🍉積累經(jīng)驗，提高對系統(tǒng)故障的預見性(xing)以✏️及判斷、處🏃理(li)問題的能力，從(cóng)而達到令人滿(mǎn)意的效果。
3、節流(liú)式流量計選型(xing)設計
節流式流(liú)量計是早期大(dà)量使用的一種(zhong)測量流量的計(ji)🌍量裝置🥰，其曆史(shǐ)zui長，用量zui多。現在(zai)常見的爲圓孔(kong)闆型和錐形入(rù)口闆型，其工作(zuò)原理是在流體(tǐ)管道♉中加入一(yi)孔闆節流件，通(tong)過導壓管引入(ru)壓差變送器測(cè)出節流件上、下(xià)🏃🏻♂️遊的壓差，根據(ju)所測的壓差經(jing)過計算即得出(chu)流量的瞬時值(zhí)。由于導壓管内(nei)水的不流動性(xìng)，在較寒冷地區(qu)，冬天室外安裝(zhuāng)的孔闆取壓管(guan)容易🤩凍裂（凍住(zhù)），使差壓儀器無(wú)法正常工作。測(cè)量較髒的污水(shuǐ)時，孔👌闆需經常(chang)清洗。如清洗不(bu)及時，測量精度(dù)降低，取壓管經(jing)常被污物堵死(sǐ)，儀表無法使用(yong)。用孔闆的方式(shì)測流量時還有(you)壓力損失大、維(wei)👣護量大等缺👣點(dian)。因此改變取壓(yā)方式，例如用徑(jìng)距取💰壓法，就可(ke)以減少孔闆污(wu)物的影響。
4、結語(yu)
以上幾種污水(shuǐ)流量測量流量(liang)計中，電磁流量(liàng)計性能較好，節(jie)流流量計應用(yòng)範圍廣，而渦街(jiē)流量計比較新(xin)型，并正在不斷(duàn)♋發展。隻有了解(jie)這幾種流量計(jì)各自的性能，才(cai)能對流量計選(xuan)型設計好，使污(wū)水流量的測量(liàng)和控制達到度(dù)和可💃🏻靠性要求(qiú)🏃🏻♂️。
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