消防水管道流量計選型的安裝條件對于測量效果影響的研究

國民生產(chǎn)中各類(lèi)流體物資的測算與貿易結算離不開(kāi)科學(xué)的計量方法和設備，流量計是我們最常見(jiàn)計量?jì)x表之一，我們常見(jiàn)的各類(lèi)的管道內介質(zhì)的測量，比如供水供氣，加油站，污水處理這些與我們日常生活密切相關(guān)的各個(gè)方面。以及各類(lèi)化學(xué)工業(yè)，石油、制藥等工業(yè)等都離不開(kāi)流量計。消防水管道流量計選型是我們所見(jiàn)的最常用的流量計之一，被大量應用于天然氣流量，供水行業(yè)流量測量中，其對于現場(chǎng)的安裝要求較低，產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)也十分的突出，具有結構簡(jiǎn)單、無(wú)截流阻流部件，不存在壓力損失和流體堵塞現象且不受介質(zhì)密度、粘度、溫度等影響，穩定性好等特點(diǎn)，不過(guò)如果選型不合理、現場(chǎng)安裝不妥、使用不當，都將會(huì )引起誤差的增大，示值不穩定，甚至表體損壞。對于流量計常發(fā)生測量不準，甚至不能正常運行的狀況，給生產(chǎn)帶來(lái)了一定的影響，必須找出解決的辦法并加以改進(jìn)。本文介紹了消防水管道流量計選型的研究現狀，在此基礎上，對消防水管道流量計選型的工作原理進(jìn)行了分析。
1消防水管道流量計選型
消防水管道流量計選型（ElectromagenticFlowmeter，簡(jiǎn)稱(chēng)EMF）基于法拉第電磁感應定律制成的一種用于測量導電液體體積流量的速度式流量計。由于其突出的優(yōu)點(diǎn)和明顯的優(yōu)勢，目前已被廣泛地應用于各種測量工況中，測量工業(yè)過(guò)程中各種具有導電特性的液體的體積流量，如各種鹽、酸、堿等腐蝕性介質(zhì)；各種易燃易爆介質(zhì)；污水處理及化工、食品、醫藥等工業(yè)中各種漿液流量測量，應用領(lǐng)域廣泛且獨特。
消防水管道流量計選型的構造相對較簡(jiǎn)單，傳感器的測量管內幾乎無(wú)可移動(dòng)的部件，阻礙或干擾流體流動(dòng)的節流部件也不存在。因而，當流體流經(jīng)流量計時(shí)，壓力損失基本為零。因為其特殊的構造形式，阻礙流體流動(dòng)的結構部件，在儀表測量管內不存在，僅僅只有測量管內襯以及電極與被測流體進(jìn)行接觸，因此內襯和電極的材料如何選擇，完全取決于被測量流體介質(zhì)的性質(zhì)。例如測量磨損較大的礦漿、帶固體顆粒、水泥漿等液固兩相流以及各種帶纖維液體和紙漿等懸濁液體，比較適合采用耐磨橡膠做內襯；而測量各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)，則特別適合用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做內襯。
2安裝條件的影響流場(chǎng)分布
2.1對消防水管道流量計選型測量的影響
流體在管道中流動(dòng)時(shí)，一般有兩種流動(dòng)狀態(tài)，即層流流動(dòng)和湍流流動(dòng)。層流流動(dòng)時(shí)，管內流體分層流動(dòng)，各流層之間相互不混雜而平行于管道軸線(xiàn)流動(dòng)，流層間沒(méi)有流體質(zhì)點(diǎn)的相互交換，流體通過(guò)一段管道的壓力降與流量成正比。而湍流流動(dòng)時(shí)，管內流體不再分層流動(dòng)，流體質(zhì)點(diǎn)除了沿管道軸線(xiàn)方向運動(dòng)外，還有劇烈的徑向運動(dòng)，流體通過(guò)一段管道的壓力降與流量的平方成正比。
在實(shí)際應用中，出于工藝流程的需要，往往需要在管道中加上彎頭、閥門(mén)、減縮管、漸擴管等阻流件，流體流經(jīng)這些阻流件之后，流場(chǎng)會(huì )發(fā)生較大的變化。為了較好的觀(guān)察流體流經(jīng)阻流件之后的流場(chǎng)速度分布，選取90°彎頭和漸縮管為研究對象，90°彎頭的模型和網(wǎng)格劃分如圖1所示。管道直徑為100mm，彎頭處的曲率半徑為200mm。為了保證流體經(jīng)過(guò)彎頭時(shí)已充分發(fā)展，彎頭上游有10D直管段，并且彎頭下游有70D直管段。

消防水管道流量計選型對流場(chǎng)的分布沒(méi)有嚴格的要求，因此相比于超聲流量計，消防水管道流量計選型對于上游直管段的要求不需要太長(cháng)。流體在通過(guò)彎頭時(shí)流場(chǎng)會(huì )發(fā)生一定的改變，通過(guò)彎頭之后還需要經(jīng)過(guò)一定的直管段流場(chǎng)才能重新恢復。同樣，流體在通過(guò)其他上游阻流件如漸縮管、漸擴管、閥門(mén)等同樣也會(huì )發(fā)生流場(chǎng)的畸變，需要經(jīng)過(guò)一定的直管段之后，流場(chǎng)才能重新恢復，達到消防水管道流量計選型測量對流場(chǎng)分布的要求。儀表上游阻流件的影響導致流場(chǎng)的畸變，需要經(jīng)過(guò)一定的直管段才能得到恢復。制造廠(chǎng)也通過(guò)不斷的優(yōu)化消防水管道流量計選型的結構以減小其對流場(chǎng)的依賴(lài)，經(jīng)過(guò)不斷的努力，現在使用的消防水管道流量計選型需要一定的前直管段，但也無(wú)需太長(cháng)。大量的實(shí)驗表明，一般消防水管道流量計選型上游仍然要有5到10倍管徑的直管段。
2.2消防水管道流量計選型安裝位置的影響
傳感器安裝位置的選擇是保證消防水管道流量計選型正常運行的關(guān)鍵，所以在選擇安裝位置時(shí)應考慮下列因素：
（1）根據消防水管道流量計選型的測量原理可知，被測流體的流速必須軸對稱(chēng)分布才能保證流量計正常運行，否則容易引起流量計指示不穩，所以安裝位置的選擇必須使介質(zhì)滿(mǎn)管且保證直管段的要求（一般前5D后3D）。
（2）為避免氣泡的影響，安裝位置不宜選擇在易積聚氣體的流體管道的最高點(diǎn)，垂直安裝時(shí)，應選擇流體由下而上的位置。當流體出口為放空狀態(tài)時(shí)，傳感器不應安裝在管道放空之處，應安裝在較低處，并使流體滿(mǎn)管。
（3）消防水管道流量計選型的測量原理就決定了其易受外界電磁干擾的影響，為避免電磁場(chǎng)干擾，安裝位置應盡可能地遠離有強電磁場(chǎng)的大功率用電設備如大機電、大變壓器等。另外，安裝時(shí)流量計應很好的接地，信號線(xiàn)選用屏蔽線(xiàn)并穿管進(jìn)行保護。
（4）為避免負壓及管道的震動(dòng)對流量計的影響，安裝位置不宜選擇在泵的進(jìn)口或地面有強烈的震動(dòng)處。如管道振動(dòng)大，在傳感器兩邊應加裝固定管道的支架，以減少震動(dòng)的影響。（5）被測介質(zhì)中含有固體顆粒時(shí)，水平安裝會(huì )使襯里和電極過(guò)分磨蝕，也會(huì )使測量管內徑被磨變大，從而產(chǎn)生較大的測量誤差，此時(shí)應該選擇垂直安裝。
2.3阻流件的影響在前直管段為20D、10D、5D的各工況中，幾乎所有工況對流量計的測量性能影響都在允許的0.5%誤差范圍內；當前直管段小于5D時(shí)，各工況表現出對流量計測量性能影響的差異不同，其中阻流件為DN100球閥+不在同一平面45°雙彎頭、DN100球閥+DN100單彎頭、DN150球閥+90°單彎頭+DN150變DN100漸縮管+90°單彎頭時(shí)，對消防水管道流量計選型測量性能影響較大?？傮w來(lái)看，消防水管道流量計選型在復雜工況下所需的前直管段比較短，保守估計，前直管段為10D時(shí)均能滿(mǎn)足所有工況時(shí)的測量精度。
總之，如果流量計在現場(chǎng)使用時(shí)沒(méi)有正確安裝，例如直管段長(cháng)度不夠、管徑內液體不是理想液體、環(huán)境溫度超出流量計正常使用范圍，都有可能對流量計的測量結果造成極大的影響，可是現場(chǎng)條件未必能像實(shí)驗室的安裝條件一樣理想，這就需要使用單位對流量計的性能作必要的了解和對現場(chǎng)安裝條件的嚴格把關(guān)。

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