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插人式流量計(jì)在供水大口徑管道中的應(yīng)用
1 流量計(jì)的工作原理及性能
1.1 工作原理
流量計(jì)是通過測量在流體中順流和逆流傳播的時(shí)間差測量流量。流量和傳播時(shí)間差具有以下關(guān)系,
Q=K△t/T2
Q ——流量 K ——標(biāo)定常數(shù) △t — 時(shí)間差 T ——平均傳送時(shí)間
頻率約為1MHz。
1.2 流量計(jì)的構(gòu)成
流量計(jì)由換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為能量,并將其發(fā)射到被測流體中,接收器接收到的信號(hào),經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號(hào)供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。實(shí)現(xiàn)流量的檢測和顯示。
1.3 插入式流量計(jì)的特點(diǎn)
測量管內(nèi)無活動(dòng)部件和阻流元件,無附加壓力損失;測量過程與液體的溫度、密度、壓力及導(dǎo)電無關(guān);可采用不停水深入管壁內(nèi)安裝方式不接觸流量測量儀表,測量過程傳感器元件不接觸被測流體,不阻流,無腐蝕,壽命長。不受雜散點(diǎn)信號(hào)干擾;檢定周期為三年,其它流量計(jì)一般為半年或一年。插入式傳感器流量計(jì),主要技術(shù)特點(diǎn)是不使用耦合劑,被測管道內(nèi)壁垢對測量無影響,測量準(zhǔn)確度達(dá)到1.0級(jí),安裝是將聲頭插入被測管道內(nèi)部,從內(nèi)壁看大約露出5mm左右,不阻流,不增加管道的壓力損失。聲頭帶有防護(hù)罩,用于能量轉(zhuǎn)換(電聲相互轉(zhuǎn)換)的壓電陶瓷通過該報(bào)護(hù)罩向被測液體發(fā)射和接收聲波信號(hào),該報(bào)護(hù)罩起到了抗沖擊、防腐、耐磨作用,并具有良好的透聲性能。
2 流量計(jì)的選型
在黃山水廠進(jìn)水總管(800mm)、雙河水廠進(jìn)廠水總管(700mm)、井樓大口徑出水管(426mm),水質(zhì)較好,流量穩(wěn)定,因此選用不帶測量管在原有管道上直接安裝,選用球閥切斷式插入探頭,轉(zhuǎn)換器安裝形式分體式結(jié)構(gòu)。
3 現(xiàn)場安裝
3.1 Z法探頭安裝
插入式流量計(jì)選用傳播速度差法,探頭采用Z法(透過法),探頭安裝選用Z法,在管道中直接傳輸,沒有折射,信號(hào)衰耗小,可測管井范圍為50mm-6000mm:Z法安裝如圖1。
圖1 Z法探頭安裝圖
3.2 插入式傳感器的安裝方式
插入式傳感器的安裝方式主要W型、Z型、N型、V型四種。W型安裝方式適用于DN50~300毫米的管道,采用該方式可以延長聲路的長度,提高測量精度。Z型安裝方式適用于DN300mm以上的大口徑管道,兩傳感器之間為直線傳播路徑,信號(hào)損失少,對流體的穩(wěn)定性要求較W 型要高。
4 波流量計(jì)安裝條件
(1)測量管內(nèi)必須始終充滿被測液體。
(2)傳感器探頭軸線處于水平位置,插入式傳感器安裝時(shí)應(yīng)盡可能在管道側(cè)面的正側(cè)線上,以避開上端的氣泡或底部的沉淀物。一般應(yīng)安裝在水平、傾斜或垂直的管道中,垂直管道應(yīng)選擇流動(dòng)自下而上的管段,以防止測量點(diǎn)出現(xiàn)非滿管流情況。
(3)測量管前后要有一定距離的直管段,上游側(cè)大于10D(D為管道直徑),下游側(cè)3~5D。
(4)流量計(jì)遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場。
(5)傳感器和轉(zhuǎn)換器接地電阻小于10歐。
(6)被測管道的內(nèi)壁不應(yīng)有嚴(yán)重的結(jié)垢、銹蝕。結(jié)垢、銹蝕層表面粗糙,影響管道內(nèi)徑的確定尺寸,這一尺寸變化1%,將引起體積流量2%的誤差。選擇無結(jié)垢、無銹蝕管段作為測量點(diǎn),是儀表測量精度的保證。
(7)被測流體為紊流狀態(tài)。流量計(jì)量測量。流量計(jì)量測量的流速范圍在0~15m/s,從層流到紊流儀表系數(shù)有較大的變化,規(guī)定儀表的低流速,以保證儀表性能的正常發(fā)揮。
5 結(jié)論
(1)節(jié)約能源。儀表安裝后,不國產(chǎn)生壓力損失,也不會(huì)干擾流體, 是一種理想的節(jié)能儀表,尤其是在大流量計(jì)量時(shí),節(jié)能效果更加顯著。
(2)適用性強(qiáng)。大多數(shù)流量計(jì)都有口徑相配用的要求,口徑變化時(shí)必須更換相應(yīng)口徑儀表。而插入式流量計(jì)對不同管徑不同流量范圍都可以適用。
(3)性價(jià)比高。該種流量計(jì)的價(jià)格基本上不隨被測管徑增大而增加,管徑越大其性價(jià)比越高。
(4)安裝維護(hù)方便。僅需在管道上開出與傳感器相對應(yīng)的孔和焊接上安裝座即可以安裝,并且能帶壓裝入和拆出,方便維護(hù)。
(5)解決大口徑計(jì)量難題。其它流量計(jì)目前大口徑在1~3m,更大口徑計(jì)量尚無儀表可選。而插入式流量計(jì)可計(jì)量口徑達(dá)5~10m,是大口徑計(jì)量的選擇。
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