流量測(cè)量應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)展
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時(shí)間：2013-09-30
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2． 非滿(mǎn)管電磁流量計(jì)[6]
非滿(mǎn)管電磁流量計(jì)的問(wèn)世，使非滿(mǎn)管圓形管的測(cè)量誤差從傳統(tǒng)槽式流量?jī)x表的3%~5%FS降低到1%～2%FS。自1992年Fischer+Porter公司首家向人們展示非滿(mǎn)管電磁流量計(jì)以來(lái)，迄今共有4家制造廠(chǎng)的4種型號(hào)儀表推向市場(chǎng)?？趶椒秶鸀?50～1000mm。
非滿(mǎn)管電磁流量計(jì)仍以法拉弟電磁感應(yīng)定律測(cè)量流速，再利用某種方法測(cè)量流通截面液位高度從而求得流通面積，兩者相乘獲得流量。上述4種型號(hào)儀表中有兩種型號(hào)產(chǎn)品是利用上下兩組激磁線(xiàn)圈串接激磁和單線(xiàn)圈激磁（或正向和反向串接激磁），產(chǎn)生兩種磁場(chǎng)分布和強(qiáng)度，測(cè)得兩個(gè)流量信號(hào)，兩者之間的比與液位高度有一定函數(shù)關(guān)系，間接求得液位高度。第3種型號(hào)的兩激磁線(xiàn)圓軸線(xiàn)處于水平線(xiàn)，磁力線(xiàn)與地平線(xiàn)平行，一個(gè)電極置于測(cè)量管底部，流量信號(hào)取其與測(cè)量管端部接地環(huán)間電位差，該電位差與液位高度、流速兩者均成比例，不需作液位高度與流速演算就可得流量，第4種型號(hào)液位高度的測(cè)量原理與電容式液位計(jì)相同。
由于國(guó)內(nèi)尚無(wú)非滿(mǎn)管電磁流量計(jì)生產(chǎn)，國(guó)外廠(chǎng)商及其代理要價(jià)甚高，為傳統(tǒng)儀表的二三倍以上。
除上述流量傳感器外形與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似的非滿(mǎn)管電磁流量計(jì)外，還有以電磁流速檢測(cè)元件和固態(tài)液位檢測(cè)元件組成一體的扁平型傳感器，置于安裝環(huán)的底部，安裝環(huán)放進(jìn)待測(cè)流量的非滿(mǎn)管管道內(nèi)。上海蘇州河污水治理工程曾嘗試用于測(cè)量污水流量。
3． 低電導(dǎo)率電磁流量計(jì)
低電導(dǎo)率電磁流量計(jì)的電極不與被測(cè)液體接觸，大面積電極緊貼襯里外壁，以電容耦合方式檢測(cè)流量信號(hào)，可測(cè)量比傳統(tǒng)儀表低2～3個(gè)數(shù)量級(jí)，即可測(cè)電導(dǎo)率≥5×10-8S/cm的液體，例如純水、液氨（不是氨水）、甘油、乙二醇等，以前不能測(cè)量或測(cè)量困難的液體，國(guó)外產(chǎn)品也有稱(chēng)之為無(wú)電極電磁流量計(jì)者。
這種儀表在襯里有絕緣層生成的情況下仍能工作，若用傳統(tǒng)接觸電極電磁流量計(jì)，電極表面將被絕緣層覆蓋使電路斷路而無(wú)法工作，這一優(yōu)點(diǎn)在擴(kuò)大應(yīng)用范圍所起的作用，更大于降低電導(dǎo)率所起作用。
四、 流量傳感器多參數(shù)測(cè)量
所謂多參數(shù)測(cè)量，即利用傳感元件從被測(cè)對(duì)象按不同物理現(xiàn)象感受到一個(gè)以上變量，使流量傳感（變送）器功能擴(kuò)展。例如科里奧利質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量振動(dòng)管頻率相位差，得到質(zhì)量流量；測(cè)振動(dòng)管諧振頻率得密度?；蛘咴诹髁總鞲衅骷恿硪粋鞲性ɑ騻鞲衅鳎y(cè)量另一個(gè)變量，擴(kuò)展功能或補(bǔ)償另一個(gè)變量受其他量的影響，提高測(cè)量精度等性能。
1． 差壓變送器
新穎的差壓變送器可同時(shí)測(cè)量差壓、靜壓和溫度，并經(jīng)計(jì)算單元作氣體壓力、溫度修正，或測(cè)氣體質(zhì)量流量。這已為人們所熟悉，減少了獨(dú)立的傳感器數(shù)量，簡(jiǎn)化管線(xiàn)工程，降低安裝費(fèi)用；減少管線(xiàn)開(kāi)孔，降低潛在泄露點(diǎn)，提高整體可靠性。
2． 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)利用測(cè)量管二半部分振動(dòng)頻率相位差正比于質(zhì)量流量以測(cè)流量，利用測(cè)量管諧振頻率與管中被測(cè)介質(zhì)密度間的函數(shù)關(guān)系求取密度?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)還從兩個(gè)基本參數(shù)質(zhì)量流量qm和密度ρ衍生得出體積流量qv；若被測(cè)液體是兩種有一定密度差的混合液體，還可經(jīng)密度演算得出一種液體在混合液中的濃度。
例如江蘇油田用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量井口出油經(jīng)氣液分離后的油水混合液的質(zhì)量流量，在測(cè)量的同時(shí)測(cè)出油含量濃度，經(jīng)演算獲得原油質(zhì)量流量，已有5年以上的使用經(jīng)驗(yàn)。又如在給水工業(yè)測(cè)量凝聚劑硫酸鋁（明礬）濃度，求取硫酸鋁貿(mào)易交接總量，防止僅測(cè)溶液質(zhì)量流量時(shí)供方有意稀釋的滲假行為。
在流程工業(yè)中還可利用密度測(cè)量控制容器內(nèi)混合配比或反應(yīng)過(guò)程是否達(dá)到期所需濃度；也可以判斷管道中所流液體類(lèi)別，指令分流到下游各自管系[10 22]。
3． 超聲流量計(jì)
超聲流量計(jì)利用超聲波在不同液體中傳播速度之間有差別的物性（例如石油聲速為1295m/s，水為1388m/s），在測(cè)量流量的同時(shí)鑒別管道中液體類(lèi)別。例如：歐洲在船舶卸油入庫(kù)常用超聲流量計(jì)測(cè)量入庫(kù)流量，同時(shí)判斷輸送的液體是石油還是油船的倉(cāng)底水。
英國(guó)Cranfield大學(xué)研究試圖用于航空業(yè)的超聲質(zhì)量流量計(jì)，它是在傳播時(shí)間法超聲體積流量計(jì)的基礎(chǔ)上，再利用超聲測(cè)得第二參量液體阻抗和密度，演算得質(zhì)量流量。原型樣機(jī)水油實(shí)驗(yàn)表明，流量1800kg/h范圍度50：1時(shí)可獲±1%的精度。
4． 渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)利用旋渦發(fā)生體產(chǎn)生的卡門(mén)旋渦頻率f和流速v成正比的原理求得體積流量qv=k1VA(其中k1為系數(shù)，A為流通面積)，再利用旋渦發(fā)生體受到的與ρv2成正比的振蕩升力F=K2ρv2(其中k1為系數(shù)，ρ為密度)，兩者相除得質(zhì)量流量qm=(k2ρv2/k1v)A=k3ρv(其中k3為系數(shù))。日本橫河電機(jī)已推出這類(lèi)渦街式質(zhì)量流量計(jì)。
我國(guó)重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所則利用旋渦發(fā)生體形成差壓（ΔP）與ρv2的關(guān)系，配以差壓變送器取得第二參數(shù)，作上述相似演算，求取質(zhì)量流量。該研究所已有LUHG型渦街差壓質(zhì)量流量計(jì)推向市場(chǎng)。
五、重視經(jīng)濟(jì)效益
流過(guò)流量?jī)x表的能源和物料都是昂貴的資源，人們重視應(yīng)用流量?jī)x表后的整體經(jīng)濟(jì)效益，選用流量?jī)x表經(jīng)濟(jì)因素常處下主導(dǎo)地位。流量?jī)x表的經(jīng)濟(jì)效益分為三個(gè)層次：第一層次是儀表測(cè)量誤差引起多付或少收的損失；第二層次是運(yùn)行費(fèi)用，包括泵送能耗費(fèi)，定期校準(zhǔn)費(fèi)和維修費(fèi)；第三層次是初裝費(fèi)用，包括儀表購(gòu)置費(fèi)、管線(xiàn)配件費(fèi)和工程調(diào)試費(fèi)等。
1． 減少儀表測(cè)量誤差引起的損失
對(duì)儲(chǔ)存交接、貿(mào)易結(jié)算等使用的儀表，用戶(hù)總是選擇測(cè)量精度最高的儀表。關(guān)鍵測(cè)量工作所使用的儀表即使其價(jià)格昂貴至數(shù)十萬(wàn)元仍愿采用，因?yàn)榕c所減少的損失相比，還是一個(gè)小數(shù)。
30年前相對(duì)高精度流量?jī)x表的基本誤差普遍為（1%～1.5%）FS，最高為0.5%R，到當(dāng)代則普遍為（0.5%～1%）R，最高為（0.1%～0.5%）R。但實(shí)際上應(yīng)綜合考慮測(cè)量系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的精度，例如非實(shí)流校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)孔板的不確定度為1%～1.5%，若選用0.1%差壓變送器的實(shí)際意義不大，配用0.5%者足矣！
輸送交接管線(xiàn)物料除選用高精度儀表外，還非常普遍實(shí)行發(fā)送方和接收方各裝一臺(tái)儀表的雙表制，相互核對(duì)。即使測(cè)量廢污水也常如此，因?yàn)槲鬯卫韱挝皇杖〉奈鬯幚碣M(fèi)常數(shù)倍甚至十余倍潔凈生活和工業(yè)用水的價(jià)格。
2． 降低運(yùn)行費(fèi)用
為降低流量傳感器因測(cè)量產(chǎn)生壓力損失的泵送能耗費(fèi)，有采有無(wú)壓損或低壓損儀表的趨勢(shì)，特別是大管徑水量輸送，無(wú)論水廠(chǎng)出廠(chǎng)水還是進(jìn)廠(chǎng)江河原水的財(cái)務(wù)結(jié)算交接計(jì)量，無(wú)不用無(wú)壓損的電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)；流程控制的流量測(cè)量則用低壓損的插入式儀表。筆者曾試算1m管徑文丘利管差壓流量計(jì)一年泵送能耗費(fèi)足夠購(gòu)置一臺(tái)中等價(jià)格的電磁流量計(jì)。
評(píng)論