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涡街流量计

污水流量测量中流量计的选型及其探讨

摘要:环保产业对污水流量的测量和控制的精确度、可靠性要求已越来越高,文章介绍了电磁式、涡街式、节流式等几种流量计的选型设计,结合水处理工艺,从理论和实践两方面阐述各自的特点。 
    主题词:流量计 测量 污水选型 
    国外一位流量专家F.C.Kinghoro曾说过,流量计是少数几种使用比制造艰难的粘性摩擦作用,还会产生不稳定的旋涡和二次流等复杂流动现象。测量仪表本身受到众多因素,如:管道、口径大小、形状(圆形、矩形)、边界条件、介质的物性(温度、压力、密度、粘度、脏污性、腐蚀性等)、流体的流动状态(紊流状态、速度分布等)以及安装条件与水平的影响。面对国内外十几类、上百个品种的流量仪表(先后发展起来的容积式、差压式、涡轮式、面积式、电磁式、超声波式和热式流量计等类型),如何根据流量、流态、安装要求与环境条件、经济性等因素合理选型,是应用好流量仪表的前提和基础。除了仪表自身质量要得到保证,工艺数据的提供和仪表的安装、使用、维护是否合理也相当重要。本文介绍电磁式、涡街式、节流式等几种流量计的选型设计。 
    1.电磁流量计选型设计 
    电磁流量计自20世纪50年代末国内首次工业应用以来,七八十年代在流量测量中运用和发展很快。电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律,即被测介质垂直于磁力线方向流动,因而在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一感应电动势EX感应电动势EX与被测介质流量(流速)成正比,电磁流量计不受温度、压力、粘度、重度等外界因素的影响,测量管内部无收缩或凸出部分的压力损失,另外,流量元件检测出的最初信号,是一个与流体平均流速成精确线性变化的电压,它与流体的其他性质无关,具有很大的优越性。 
    根据污水具有流量变化大、含杂质、腐蚀性小、有一定的导电能力等特性,测量污水的流量,电磁流量计是一个很好的选择。它结构紧凑、体积小,安装、操作、维护方便,如测量系统采用智能化设计,整体密封加强,能在较恶劣的环境下正常工作。可选用氯丁橡胶衬里,含钼不锈钢(OCrI8Ni12Mo2Ti)电极的电磁流量计,即可满足污水流量测量的要求。 
    某冶炼厂在生产中,由于生产工艺的需要,会产生大量的工业污水,污水处理分厂必须对污水的流量进行监控。在以往的设计中,流量仪表不少都选用旋涡流量计和孔板流量计。而实际应用中发现测量的流量显示值与实际流量偏差较大,而改用电磁流量计偏差大大减小。 
    2.涡街流量计选型设计 
    涡街流量计作为一种新型流量计,80年代中期以来发展较快,它在流量测量方面有着诸多的优点和长处,在现代流量测量中应用越来越广泛。在国内使用涡街流量计进行流量测量也愈来愈得到重视,目前我国已有性能优良并有自主知识产权的产品系列。涡街流量计是基于流体振动发展起来的,根据旋涡的不同,检测方式从热丝式、热敏式逐渐发展了应力式、磁敏式及差动开关电容式、超声波式等。涡街流量计几乎可用于一切可形成旋涡列的场合,不仅可用于封闭的管道,还可用于开放的沟槽。与涡轮流量计相比,涡街流量计没有可动的机械部件,维护工作量小,仪表常数稳定;与孔板式流量计相比,涡街流量计测量范围大,压力损失小,准确度高,安装与维护简单。但涡街流量计的环境相关参数较多,容易在使用现场被忽略而影响流量计性能的正确发挥。 
    涡街流量计的原理是在流量计管道中,设置一滞流件,当流体流经滞流件时,由于滞流件表面的滞流作用等原因,在其下游会产生两列不对称的旋涡,这些旋涡在滞流件的侧后方分开,形成所谓的卡门(Karman)旋涡列,两列旋涡的旋转方向是相反的,卡门从理论上证明了当h/L=0.281(h为两旋涡列之间的宽度,L为两个相邻旋涡间的距离)时,旋涡列是稳定的雷诺数Re是表征粘性流体流动特性的一个无量纲数,其物理意义是流体流动的惯性力与粘滞力的比值。因此,流体的流动状态对涡街流量计的使用也有一定的影响。如果环境参数对流体流动状态有影响也会影响到涡街流量计的使用性能。 
    经过实践,如下几个方面对涡街流量计的使用都有影响,应对这些问题进行分析。 
    (1)涡街流量计的测量范围较大,一般10:1,但测量下限受许多因素限制:Re>10000是涡街流量计工作的最基本条件,除此以外,它还受旋涡能量的限制,介质流速较低,则<