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污水流量(liang)測量中流(liu)量計的特(te)點探究
發(fa)布日期：2025-12-01 浏(liu)覽次數：3244
上一(yi)篇：我國儀(yi)器儀表行(hang)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(he)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(jie)式、節流式(shi)等幾種㊙️流(liu)量計的♍選(xuǎn)型設計，結(jie)合水處理(lǐ)工藝，從🛀理(lǐ)論和實踐(jian)兩方面闡(chan)✊述各自的(de)特點。
國外(wài)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(nan)的粘性摩(mó)擦作用，還(hai)會産生不(bú)穩定的旋(xuán)渦和二次(ci)流等複雜(za)流動現象(xiang)。測量儀表(biao)本身受到(dao)衆多因素(su)，如：管道、口(kǒu)徑大⚽小、形(xing)狀（圓形、矩(jǔ)形）、邊界條(tiao)件、介質的(de)物性（溫度(du)、壓力、密度(dù)、粘度、髒污(wu)性、腐蝕性(xìng)等）、流體的(de)流動狀态(tai)（紊流狀态(tai)、速度分布(bu)等）以⛱️及安(an)裝條件與(yǔ)🏃水平的影(ying)響。面對國(guó)内外十幾(ji)類、上🙇🏻百個(gè)品種⭕的流(liu)量❓儀表（先(xiān)🈲後發展起(qi)來的容積(ji)式、差壓式(shi)、渦輪式、面(mian)積式、電磁(ci)式、超聲波(bo)式和熱式(shì)流量計等(děng)類型），如何(hé)根據流量(liang)、流态📞、安裝(zhuāng)要求與環(huan)境條件、經(jīng)濟性等因(yīn)素♻️合理選(xuǎn)😍型，是應用(yong)好流☀️量儀(yí)表的前提(tí)和基礎。除(chú)了儀表自(zì)身質量要(yào)得到保證(zheng)，工藝📱數據(jù)的提供和(he)儀表的安(ān)😍裝、使用、維(wei)護是否合(hé)理也相當(dang)重要。本文(wén)介紹電磁(cí)式、渦街式(shì)、節流式等(děng)幾種流量(liang)計的選型(xíng)設計。
1、電磁(ci)流量計選(xuǎn)型設計
電(diàn)磁流量計(ji)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(zuò)原理是基(jī)于法拉第(di)電磁感應(yīng)定律，即❤️被(bèi)測介質垂(chui)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(zhi)的方向上(shàng)産生一感(gan)應電動勢(shi)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(yīn)素的影響(xiang)，測量管内(nei)部無收縮(suo)或凸出部(bù)分的壓力(li)損失，另外(wài)，流量元件(jiàn)檢測出的(de)zui初信号，是(shì)一個與流(liu)體平均🙇♀️流(liú)速成線性(xing)變化的電(diàn)壓，它與♊流(liu)體的其他(ta)性質無關(guan)，具有很大(da)的*性。
根據(jù)污水具有(yǒu)流量變化(huà)大、含雜質(zhì)、腐蝕性小(xiǎo)、有一定的(de)🐅導電能力(lì)等特性，測(cè)量污水的(de)流量，電磁(cí)流量計是(shi)一個💛很好(hǎo)的選擇。它(ta)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(neng)化設計，整(zhěng)體密封加(jiā)強，能在較(jiao)惡劣的環(huan)境下正常(chang)工作。可選(xuǎn)用氯🌈丁橡(xiàng)膠襯裏，含(hán)钼不鏽鋼(gang)🔴電極的電(diàn)磁流量計(ji)，即可🚩滿足(zu)污水流量(liang)測量的要(yào)求。
某冶煉(lian)廠在生産(chan)中，由于生(shēng)産工藝的(de)需要，會産(chan)生大量的(de)工業污水(shuǐ)，污水處理(lǐ)分廠必須(xū)對污水的(de)流量進行(háng)監💁控。在以(yi)往的設⛹🏻♀️計(ji)中，流量儀(yí)表不少都(dou)選用旋渦(wō)流量計和(he)孔闆流量(liàng)計。而實際(jì)應用中發(fa)現測量的(de)流量顯示(shi)值🙇🏻與實際(jì)流量偏差(chà)較大，而改(gai)用電磁流(liú)量計偏差(chà)大大減小(xiǎo)。
2、渦街流量(liang)計選型設(she)計
渦街流(liu)量計作爲(wei)一種新型(xing)流量計，80年(nian)代中期以(yǐ)來發展較(jiào)快🏃，它在流(liu)量測量方(fang)面有着諸(zhu)多的優點(diǎn)和❄️長處👌，在(zài)現代流🔞量(liàng)測量中應(ying)用越來越(yuè)廣泛。在國(guo)内使用渦(wo)🤩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(zhǔ)知識産權(quan)的✨産品系(xì)列。渦街流(liu)量計是👨❤️👨基(jī)于流體振(zhen)動發展起(qǐ)來的，根據(jù)旋渦的不(bu)同，檢測方(fāng)式從熱絲(si)式、熱敏式(shì)逐📞漸發展(zhǎn)了應力式(shì)、磁敏式及(ji)差動開關(guan)電容式、超(chāo)聲波式等(deng)。渦街流量(liang)計幾乎可(kě)用于一切(qiē)可形成旋(xuan)渦🔞列的場(chang)合❓，不僅可(kě)用于封閉(bì)的管道，還(hái)可用于開(kāi)放的溝槽(cao)。與渦輪流(liu)💘量計相比(bǐ)，渦街流量(liàng)計沒有可(ke)動的機械(xie)部件，維護(hù)工作量小(xiǎo)，儀表常數(shu)穩定；與孔(kong)闆式流量(liang)計相比，渦(wō)街流量計(jì)測量😍範圍(wei)大，壓力損(sǔn)失🙇♀️小，準确(què)度🌈高，安裝(zhuāng)與維護簡(jiǎn)單。但渦街(jiē)流量計的(de)環境相關(guan)參數較多(duo)，容易在使(shi)用現場被(bei)忽略而影(yǐng)⭐響流量計(jì)性能的正(zhèng)确發揮。
渦(wō)街流量計(ji)的原理是(shì)在流量計(ji)管道中，設(shè)置一滞🍓流(liu)件，當流體(ti)流經滞流(liú)件時，由于(yu)滞流件表(biao)面的滞🈲流(liú)作用等原(yuán)因，在其下(xià)遊會産生(shēng)兩列不對(duì)稱的旋渦(wō)，這些旋渦(wō)在☀️滞流件(jian)的側後🌍方(fang)分開，形成(chéng)所謂的卡(ka)門（Karman）旋渦列(lie)，兩列旋渦(wō)的旋轉方(fāng)向是相反(fǎn)的，卡門🌈從(cong)理論上證(zhèng)明了當h/L=0.281（h爲(wei)兩旋渦列(liè)之間⛷️的寬(kuān)度，L爲兩個(gè)相鄰旋渦(wo)間的距離(li)）時，旋渦列(lie)是穩定的(de)雷諾數Re是(shì)表征粘性(xìng)流體流動(dòng)特性的一(yi)個㊙️無量綱(gang)數，其物理(li)意義是流(liu)體流動💘的(de)慣性力與(yǔ)粘滞力的(de)比值。因此(ci)，流體的流(liu)動狀态對(duì)渦街流量(liàng)計的使用(yong)也有一定(ding)的影響。如(rú)果環境參(cān)數🍓對流體(ti)流動狀态(tai)有影響也(ye)會影響到(dao)🐪渦街流量(liang)計的使用(yong)性能。
經過(guo)實踐，如下(xià)幾個方面(miàn)對渦街流(liú)量計的使(shǐ)用都有✏️影(yǐng)響，應對這(zhè)些問題進(jin)行分析。
（1）渦(wō)街流量計(ji)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(xian)☀️制：Re＞10000是渦街(jiē)流量計工(gong)作的zui基本(běn)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(dù)、旋🔞轉速度(dù)也低，難以(yi)引起傳感(gan)元件産生(shēng)響應信号(hao)，旋渦頻🈲率(lǜ)f也小，還會(huì)使信号處(chù)理發生😘困(kùn)難。測量上(shàng)限則受傳(chuan)感器的頻(pín)率響應（如(rú)磁敏式‼️一(yī)般不超過(guò)400Hz）和電路的(de)頻率限制(zhi)，因此設計(ji)時一定要(yao)對流速範(fan)圍進行計(jì)算、核算，根(gēn)據流體的(de)流速進行(háng)選擇。使用(yong)現場環境(jing)條件複雜(zá)，選型❄️時除(chu)注意環境(jing)溫度、濕度(du)、氣氛等條(tiáo)件外，還🌈要(yao)考慮電磁(ci)幹擾。在強(qiang)幹擾如高(gāo)壓輸電電(dian)站、大型整(zhěng)流所等場(chǎng)合，磁敏式(shì)、壓電應力(li)式等儀表(biao)不能正常(chang)工作或不(bú)能準确測(ce)量。
（2）振動也(ye)是該類儀(yí)表的一大(da)勁敵。因此(ci)在使用時(shí)注意📱避免(mian)機械振動(dòng)，尤其是管(guǎn)道的橫向(xiang)振動（垂直(zhí)于管道軸(zhou)線💚又垂直(zhí)旋渦發生(shēng)體軸線的(de)振動），這種(zhǒng)影響在流(liú)量計結構(gou)設計🚩上是(shì)無法抑制(zhì)和消除的(de)。由🌈于渦街(jie)信号對流(liú)場影響同(tong)樣敏感，故(gù)直管段長(zhang)度⭐不能保(bǎo)證穩定渦(wo)街所必要(yao)的流動條(tiao)件時，是不(bú)宜選用的(de)。即使是抗(kang)振性較強(qiáng)的電容式(shi)、超聲波式(shì)，保證流體(tǐ)爲充分發(fā)展的單向(xiàng)流，也是不(bú)可忽略的(de)。
（3）介質溫度(dù)對渦街流(liú)量計的使(shǐ)用性能也(yě)有很大的(de)📱影💃響。如壓(yā)力應力式(shì)渦街流量(liàng)計不能長(zhǎng)期使用在(zài)🐇300℃狀态🔱下，因(yin)✂️其絕緣阻(zǔ)抗會由常(cháng)溫下的10MΩ～100MΩ急(ji)降至1MΩ～10KΩ，輸出(chu)信号也變(bian)小，導緻測(ce)量特性惡(è)化，對此✨宜(yí)選用磁敏(min)🈚式或電容(róng)👉式結構。在(zài)測量系統(tǒng)中，傳感器(qì)與轉換器(qì)💃宜采用分(fen)離安裝方(fāng)式，以🐕免長(zhang)期高溫影(yǐng)響儀表可(kě)靠性和使(shi)用壽命。
渦(wo)街流量計(ji)是一種比(bi)較新型的(de)流量計，處(chù)于發展♉階(jie)段🛀🏻，還不很(hěn)成熟，如果(guo)選擇不當(dang)，性能也不(bú)能很好🔴發(fā)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(ren)真定期維(wei)護，不斷📧積(jī)累經驗，提(tí)高對系統(tǒng)故障的😄預(yu)見性以及(ji)判斷、處理(li)問題的能(néng)力，從而達(dá)到令人滿(man)意的效果(guo)。
3、節流式流(liu)量計選型(xíng)設計
節流(liú)式流量計(ji)是早期大(dà)量使用的(de)一種測量(liàng)流量♍的🔴計(ji)量裝置，其(qí)曆史zui長，用(yòng)量zui多。現在(zài)常見的爲(wèi)圓孔闆型(xíng)和錐形入(rù)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(cè)出節流件(jiàn)上、下遊的(de)壓差，根據(jù)所測的壓(yā)差經🧡過計(ji)算即得出(chū)流量的瞬(shun)時值。由于(yu)導壓管内(nèi)水的不流(liú)動性，在較(jiao)⛹🏻♀️寒冷地區(qu)，冬天室外(wai)安裝的孔(kǒng)闆取壓管(guǎn)容易凍裂(liè)（凍🔞住），使差(chà)壓儀器無(wu)法正常工(gōng)作。測量較(jiao)髒的污水(shui)時，孔📧闆需(xu)經常清洗(xǐ)。如清洗不(bú)及時，測量(liang)精度降低(di)，取壓管經(jīng)常被污物(wu)堵死，儀表(biao)無法😍使用(yong)。用孔闆的(de)方式測流(liu)量時還有(you)壓力損失(shī)大、維🐆護量(liàng)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(jiǎn)少孔闆污(wū)物的影響(xiang)。
4、結語
以上(shang)幾種污水(shui)流量測量(liang)流量計中(zhong)，電磁流量(liang)計性能㊙️較(jiao)好，節流流(liú)量計應用(yong)範圍廣，而(ér)渦街流量(liàng)計比較新(xīn)型，并正在(zài)不斷發展(zhan)。隻有了解(jiě)這幾種流(liú)量計各自(zi)的性能，才(cái)能對流量(liàng)計選型設(shè)計好，使污(wu)水流量的(de)測量和控(kong)制達到度(dù)和可靠性(xìng)要求。
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