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工控(kòng)摘要：
環(huan)保産業(yè)對污水(shuǐ)流量的(de)測量和(he)控制的(de)度、可靠(kao)性💔要求(qiú)已越來(lai)越高，文(wén)章介紹(shào)了電磁(cí)式、渦街(jiē)式、節流(liú)式等幾(ji)種流量(liang)計的選(xuǎn)型設計(ji)，結合水(shuǐ)處理工(gōng)藝，從理(lǐ)論和實(shi)踐兩⁉️方(fāng)面闡💞述(shù)各自的(de)特點㊙️。
國(guo)外一位(wèi)流量專(zhuan)家F.C.Kinghoro曾說(shuō)過，流量(liàng)計是少(shao)數幾種(zhong)使用🙇♀️比(bǐ)制造✂️艱(jian)難的粘(zhān)性摩擦(cā)作用，還(hai)會産生(shēng)不穩定(ding)的旋渦(wō)和二次(ci)流等複(fu)雜流動(dong)現象。測(cè)量儀表(biǎo)本身受(shou)到衆多(duo)因素，如(ru)：管道、口(kǒu)徑大小(xiǎo)、形狀（圓(yuan)形、矩形(xing)）、邊界條(tiao)件、介質(zhì)的物性(xing)（溫度、壓(ya)力🐅、密度(du)、粘度、髒(zang)污性、腐(fǔ)蝕性等(deng)）、流體的(de)流動狀(zhuàng)态（紊流(liú)狀态、速(sù)度分布(bu)等）以及(jí)安裝條(tiao)件與水(shuǐ)平的影(yǐng)響。面對(dui)國内外(wai)十幾類(lei)、上百個(gè)品種的(de)流量儀(yi)表（先✉️後(hòu)發展起(qǐ)來的容(rong)積式、差(cha)壓式、渦(wo)輪式、面(mian)積式❌、電(dian)磁式、超(chao)聲波式(shì)和熱式(shì)流量💞計(ji)等類型(xíng)），如何根(gen)據流量(liàng)、流态、安(an)裝要求(qiú)與環境(jing)條件、經(jīng)濟性等(deng)因素合(hé)理選型(xing)，是應用(yòng)好流量(liàng)儀表的(de)😄前提和(he)基礎。除(chú)了儀表(biǎo)自身質(zhì)量要得(de)到保證(zheng)，工藝🔞數(shù)據的提(tí)供和儀(yi)表的安(ān)裝、使用(yòng)🧑🏾🤝🧑🏼、維護是(shi)否合理(lǐ)也相當(dāng)重要🌈。本(běn)文介紹(shào)電磁式(shì)、渦街式(shi)、節流式(shi)等幾種(zhǒng)流量計(ji)的選型(xíng)設計。
1、電(dian)磁流量(liàng)計選型(xing)設計
電(diàn)磁流量(liang)計自20世(shi)紀50年代(dai)末國内(nei)工業應(yīng)用以來(lai)，七八十(shí)年代⭐在(zai)流量測(ce)量中運(yùn)用和發(fā)展很快(kuài)。電磁流(liú)量計的(de)工作原(yuan)理是基(jī)于法拉(la)第電磁(ci)感應定(ding)律，即被(bei)測介質(zhì)垂直于(yú)磁力線(xiàn)方向流(liu)動，因而(er)在與介(jiè)質㊙️流動(dong)和磁力(li)線都垂(chui)直的方(fāng)向上産(chǎn)生一感(gǎn)應電動(dòng)勢EX感應(ying)電動勢(shì)EX與被測(cè)介質流(liú)量（流速(su)）成正比(bi)，電磁流(liu)量計不(bú)受溫度(dù)、壓力、粘(zhan)度、重🚶度(du)等外界(jiè)因素的(de)影響，測(ce)量管内(nei)部無收(shou)縮或凸(tu)出部分(fèn)的壓力(lì)損失，另(lìng)🙇🏻外，流量(liang)元件檢(jiǎn)測出💰的(de)zui初信号(hào)，是一個(ge)與流體(tǐ)平均流(liu)速成線(xiàn)性變化(hua)的電壓(ya)，它與流(liu)體的其(qí)他性質(zhì)無♻️關，具(ju)有很大(da)的*性。
根(gen)據污水(shui)具有流(liu)量變化(hua)大、含雜(za)質、腐蝕(shi)性小、有(you)一定的(de)♌導電✌️能(neng)💋力等特(tè)性，測量(liàng)污水的(de)流量，電(dian)磁流量(liàng)計是一(yi)個很好(hao)的選擇(ze)。它結構(gou)緊湊、體(tǐ)積小，安(an)裝、操作(zuo)、維護方(fang)便，如測(ce)量系統(tong)采用🔞智(zhi)能化設(shè)計，整體(tǐ)密封加(jiā)強，能在(zài)較惡劣(lie)💞的環境(jing)下⭐正常(cháng)工作。可(ke)選用氯(lǜ)丁橡膠(jiao)襯裏，含(hán)钼不鏽(xiu)鋼⛹🏻♀️電極(ji)的電磁(ci)流量計(jì)，即可滿(mǎn)足污水(shuǐ)流量測(cè)量的要(yào)求。
某冶(ye)煉廠在(zài)生産中(zhong)，由于生(shēng)産工藝(yì)的需要(yào)，會産生(sheng)大量🔴的(de)工業污(wū)水，污水(shui)處理分(fen)廠必須(xu)對污水(shuǐ)的流㊙️量(liang)進🧑🏾🤝🧑🏼行監(jiān)控。在以(yǐ)往的設(she)計中，流(liú)量儀表(biao)不少都(dou)選⛹🏻♀️用旋(xuan)渦流量(liàng)計和孔(kong)闆流量(liàng)計。而實(shi)際應用(yòng)中發現(xian)測量的(de)流量顯(xiǎn)示值與(yǔ)實際流(liu)🐆量偏差(chà)較大，而(ér)改用電(diàn)磁流量(liang)計偏差(cha)大大減(jian)小。
2、渦街(jie)流量計(ji)選型設(shè)計
渦街(jiē)流量計(jì)作爲一(yi)種新型(xing)流量計(ji)，80年代中(zhōng)期以來(lái)發展較(jiao)快✊，它在(zài)流量測(ce)量方面(mian)有着諸(zhu)多的優(yōu)點和⭐長(zhang)處，在現(xian)代流量(liàng)測量中(zhong)🔴應用越(yue)來越廣(guang)泛。在國(guo)内使用(yòng)渦街流(liu)量計進(jìn)行流量(liàng)測😍量也(yě)愈來愈(yu)得到重(zhòng)視，目前(qián)我國已(yi)有性能(neng)優良并(bìng)有自主(zhu)知識産(chǎn)權的産(chan)品系列(liè)。渦街流(liú)量計是(shì)☀️基于流(liu)體振動(dòng)發展起(qi)來的，根(gen)據旋渦(wō)的🈲不同(tong)，檢測方(fang)式⛷️從熱(rè)絲式、熱(rè)敏式逐(zhu)❤️漸發展(zhǎn)了應力(lì)式💰、磁敏(min)式👣及差(chà)動開關(guān)電容式(shi)、超聲波(bo)式等。渦(wo)街流量(liàng)計😘幾乎(hū)可用于(yú)一切可(kě)形成旋(xuán)渦列的(de)場合🔞，不(bú)僅可用(yong)于封閉(bi)的管道(dào)，還可用(yong)于開放(fang)👣的溝槽(cao)。與渦輪(lun)流量計(ji)相比，渦(wō)街流量(liàng)計沒有(yǒu)可動♌的(de)機械部(bù)件，維護(hu)工作量(liàng)小，儀表(biao)常數穩(wěn)定；與孔(kǒng)闆式流(liú)量計相(xiàng)比，渦街(jie)流量計(ji)測量範(fan)圍大，壓(ya)力損失(shi)小，準确(què)度高，安(ān)裝與維(wei)護簡單(dan)。但渦街(jiē)流👌量計(ji)的環境(jìng)相關參(can)數較多(duō)，容💃🏻易在(zai)使用現(xian)場被忽(hu)略而影(yǐng)響👅流量(liang)計性能(néng)的正确(què)發揮。
渦(wo)街流量(liàng)計的原(yuan)理是在(zài)流量計(ji)管道中(zhong)，設置一(yī)滞流件(jian)🥵，當㊙️流體(ti)流經滞(zhi)流件時(shi)，由于滞(zhi)流件表(biao)面的滞(zhi)流作用(yong)等原因(yīn)，在其下(xia)遊會産(chan)生兩列(lie)不對稱(chēng)的旋渦(wo)，這些💰旋(xuan)渦在滞(zhì)流件的(de)側後方(fang)分開，形(xing)成所謂(wèi)的卡門(men)（Karman）旋渦列(lie)，兩列旋(xuán)🐅渦的旋(xuán)轉方向(xiàng)是相反(fan)的，卡門(men)從理論(lun)上證明(míng)了當h/L=0.281（h爲(wèi)兩旋渦(wō)列之間(jiān)的寬度(du)，L爲兩個(gè)相鄰旋(xuán)渦間的(de)距離）時(shi)，旋渦列(lie)是穩定(dìng)的雷諾(nuo)數Re是表(biǎo)征粘性(xìng)流體流(liú)動特性(xìng)的一個(gè)無量綱(gang)數，其物(wù)理意義(yì)是流體(ti)流動⛱️的(de)慣性力(li)與粘滞(zhi)力的比(bǐ)值。因🌈此(ci)，流體的(de)流動狀(zhuàng)态對渦(wo)街流❄️量(liang)計的使(shi)用也有(you)一定的(de)影響。如(ru)果環境(jing)參數對(dui)流體流(liu)動狀态(tai)有影響(xiang)也會影(ying)響到渦(wō)街流量(liàng)計的✉️使(shǐ)用性能(néng)。
經過實(shí)踐，如下(xià)幾個方(fāng)面對渦(wō)街流量(liàng)計的使(shǐ)用都有(yǒu)🔱影響，應(yīng)💞對這些(xiē)問題進(jìn)行分析(xī)。
（1）渦街流(liu)量計的(de)測量範(fàn)圍較大(da)，一般10：1，但(dàn)測量下(xia)限受許(xu)多♉因素(su)限制：Re＞10000是(shi)渦街流(liu)量計工(gong)作的zui基(ji)本條件(jian)，除此以(yǐ)外，它還(hai)受旋渦(wō)能量的(de)限制，介(jie)質流速(sù)較低，則(zé)旋渦的(de)強度、旋(xuán)轉速度(dù)也低，難(nán)以引起(qi)傳感元(yuán)件産生(shēng)響應信(xìn)号，旋渦(wo)頻率f也(yě)小，還會(huì)使信号(hào)😄處理發(fa)生困難(nán)。測量上(shang)❌限則受(shou)傳感🧑🏽🤝🧑🏻器(qi)的頻率(lǜ)響應（如(rú)磁敏式(shì)🐅一般不(bú)超過400Hz）和(hé)電路的(de)頻率限(xiàn)制，因此(ci)設計時(shí)一定要(yao)對流速(sù)範圍進(jin)行計算(suàn)、核算，根(gēn)據💛流體(ti)的流速(su)進行選(xuan)擇。使用(yòng)現場環(huan)💚境條件(jiàn)複雜，選(xuǎn)型🤩時除(chú)注意環(huán)境溫度(du)、濕度、氣(qì)氛等條(tiáo)件外，還(hái)要考慮(lü)電磁幹(gàn)🤞擾。在強(qiang)幹擾如(rú)高壓輸(shū)🔴電電站(zhàn)、大型整(zhěng)流所等(deng)場合，磁(ci)敏式、壓(ya)電應力(li)式等儀(yí)表不能(néng)正常工(gong)作或不(bú)能準确(què)🚶測量。
（2）振(zhèn)動也是(shì)該類儀(yí)表的一(yī)大勁敵(di)。因此在(zài)使用時(shí)注意避(bì)免機械(xiè)振動，尤(you)其是管(guan)道的橫(heng)向振動(dòng)（垂直于(yu)管道軸(zhóu)線又垂(chui)直旋渦(wō)發生體(tǐ)軸線的(de)振動），這(zhe)種影響(xiang)在流量(liàng)計結構(gòu)設計上(shang)是無法(fa)抑制和(he)消除的(de)。由🤩于渦(wō)街信号(hào)對流場(chǎng)影響同(tong)樣❗敏感(gǎn)，故直管(guǎn)段長度(dù)不能保(bǎo)證穩定(dìng)渦街所(suo)必要的(de)流動條(tiao)㊙️件時，是(shi)不宜選(xuǎn)用的。即(ji)使是抗(kang)振性較(jiao)強的🍉電(dian)容式、超(chāo)聲波式(shì)，保證流(liú)體爲充(chong)分發展(zhan)的單向(xiàng)流，也是(shì)不可忽(hu)略的。
（3）介(jiè)質溫度(du)對渦街(jiē)流量計(ji)的使用(yòng)性能也(yě)有很大(da)的影響(xiǎng)。如🌍壓力(li)應力式(shì)渦街流(liú)量計不(bú)能長期(qi)使用在(zài)300℃狀态下(xia)，因🍓其絕(jue)緣阻🌈抗(kang)會由常(cháng)溫下的(de)10MΩ～100MΩ急降至(zhi)1MΩ～10KΩ，輸出信(xin)号也⭐變(bian)小，導緻(zhì)測量特(tè)性惡化(hua)，對此宜(yí)選用磁(ci)敏式或(huo)電容式(shì)結構。在(zài)測量系(xì)統中，傳(chuán)感器與(yǔ)轉換器(qi)🔴宜采用(yong)分離安(an)裝方式(shi)，以🐅免長(zhang)期高溫(wen)影響儀(yí)表可靠(kao)性和使(shǐ)用壽命(ming)。
渦街流(liu)量計是(shi)一種比(bǐ)較新型(xing)的流量(liang)計，處于(yu)發展階(jiē)段，還不(bú)很成熟(shú)，如果選(xuǎn)擇不當(dāng)，性能也(yě)不能很(hen)好發揮(huī)。隻有經(jing)過🔴合理(li)選型、正(zheng)确安裝(zhuāng)後，還需(xū)要在使(shǐ)用過程(cheng)中認真(zhēn)定期維(wéi)護，不斷(duàn)積累經(jīng)⚽驗，提高(gao)對系👣統(tong)故障的(de)💔預見性(xing)以🍓及判(pan)斷、處理(li)問題的(de)能力，從(cóng)而🈲達到(dao)令人滿(man)意的效(xiào)果。
3、節流(liu)式流量(liàng)計選型(xíng)設計
節(jiē)流式流(liu)量計是(shi)早期大(dà)量使用(yong)的一種(zhong)測量流(liú)量的計(jì)量裝置(zhì)，其曆史(shi)zui長，用量(liang)zui多。現在(zai)常見的(de)爲圓孔(kong)闆型👉和(he)錐🏃♀️形入(ru)口闆型(xing)，其✉️工作(zuo)原理是(shi)在流體(ti)管道🚶中(zhong)加入😘一(yī)孔闆節(jiē)流件🌈，通(tōng)過導🔴壓(yā)管引🏃入(rù)壓差變(biàn)送器測(ce)出節流(liú)件上、下(xià)遊的壓(ya)差，根據(jù)所測的(de)壓差經(jīng)過計算(suàn)即得出(chū)流量的(de)瞬時值(zhí)。由于導(dǎo)壓管内(nei)水的不(bú)流動性(xìng)，在🈲較寒(han)冷地區(qū)，冬天室(shi)外安裝(zhuāng)的孔闆(pan)取壓管(guǎn)容易🐕凍(dong)裂（凍住(zhù)），使差🌈壓(ya)儀器無(wu)法正常(chang)工作。測(ce)量較髒(zang)的污水(shuǐ)時，孔闆(pǎn)需經常(cháng)清洗。如(ru)清洗不(bu)及時🔱，測(ce)量精度(dù)降低，取(qǔ)壓管經(jing)常被污(wu)物堵死(sǐ)，儀表無(wu)法💁使用(yong)。用孔闆(pan)的方式(shì)測流👈量(liang)時還有(yǒu)壓力損(sun)失大、維(wéi)護量大(dà)等缺點(dian)。因此改(gai)變取⭐壓(yā)方式，例(li)如用徑(jìng)距取💋壓(yā)法，就可(kě)以減少(shǎo)孔闆污(wu)物的影(ying)響。
4、結語(yu)
以上幾(ji)種污水(shuǐ)流量測(cè)量流量(liàng)計中，電(dian)磁流量(liang)計性能(neng)😘較好，節(jiē)流流量(liàng)計應用(yòng)範圍廣(guang)，而渦街(jiē)流量計(ji)比較新(xin)型，并正(zhèng)在不斷(duàn)發展。隻(zhi)有了解(jie)這幾種(zhǒng)流量計(ji)各自的(de)性能，才(cái)能對流(liu)🈚量計選(xuan)型設計(jì)👉好，使污(wu)水流量(liang)的測量(liàng)和控制(zhi)達✨到度(dù)和可靠(kào)性要求(qiú)。
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