影響酸浸硫酸流量計測量精度因素及提高（gāo）準確（què）性（xìng）的工程對策（cè）

在工農業生產、國防建設、科學試驗、國內（nèi）外（wài）貿（mào）易等各個領域，對於流量測量的需求是一項很普遍的測量工作，因為流量的測量（liàng）是測量的動態物理量（liàng），測量的介質也各不一樣，不同的介質的特性（xìng）對於流量測量的要求各不一（yī）樣，測量現場的條件也有差異，所以就導致了流量測量的準確性與可靠性較難保證。針對於不一樣的（de）工況條件，目前市場上的儀表（biǎo）類型（xíng）有速度式流（liú）量（liàng）計、容積流量計、動（dòng）量式流量（liàng）計、酸浸硫酸流量計（jì）、超聲波流量計等（děng）幾（jǐ）十種流量計。其中酸浸硫酸流量計的應用特別廣泛，它以（yǐ）其優越的性能,在諸多領（lǐng）域（yù）被廣泛采用。
如何對酸浸硫酸流量計進行精確的（de）測量，解決現場測量的常見（jiàn）的“測不準”的現象。針對於這個情況，本文分析了被測介（jiè）質電導率、流速分布與直管段、電*結垢與附著層、安裝條件（jiàn）和運行（háng）環境5方麵工程因素對酸浸硫酸流量計準（zhǔn）確測量的影響,提出了提高電磁流量測量準確性的工程對策（cè）。從而保證酸浸硫酸流量計（jì）在工程應用中能夠準確測量,使其充分發揮其計量作（zuò）用,為流量檢測提供可靠的測量數據。在確保酸浸硫酸流量計本身計量檢定合格的基礎（chǔ）上,分析了（le）工程（chéng）上影響酸浸（jìn）硫酸流量計測量準確性的因素,提出（chū）了提高酸浸硫酸（suān）流量計測量準確性的工程實施方法.
1　影響酸浸硫酸流量計準確測量因素
酸浸硫酸流量計是根據（jù）法拉*電磁感應定律來工作的,即導電流體（tǐ）以平（píng）均速度v流過垂直於流動方向的磁場,其感應電（diàn）勢E通過與流體（tǐ）直接接觸的電*(又稱傳感器)檢測出來.
E=KBvD　,(1)
式中:K為儀（yí）表（biǎo）常數;B為磁感應強度(T);v為流體運動平均速度(m/s);D為管道內（nèi）徑(m).
當K、B、D確定下來後,E與v成正比.其工作原理和結構如圖1所示.根據流體的體積（jī）流量公式:
Q=1/4πD2v　,(2)
Q是v的正比（bǐ）函數,代入公式(1),那麽（me）E也是Q的正比函數,由此,測出（chū）了感應電（diàn）壓E也即測出了（le）介質的體積流量Q.

酸浸硫酸流量計工（gōng）作原理圖
酸浸硫酸流量計由（yóu）流量傳感器和轉換器（qì）兩大部分組（zǔ）成.傳感器測出的感應電壓E由電纜送至轉換器,通過智能化處理,然後LCD顯示,或轉換成標準信號4～20mA輸出.根據以上測量（liàng）原理,實際使用（yòng）中,影響酸浸硫酸流量計準確測量的工程因素主要有以下5個方麵:
(1) 被測介質電導率的影響.被測流體的電導率決定了轉換器所需的輸入（rù）阻抗大小,流體電導率降低,電*的輸出阻抗（kàng）將增加,並且由轉換器輸入阻抗（kàng）引起（qǐ）負載效應而產生誤差.因此,酸（suān）浸硫酸流量計應用中（zhōng）規定了流體的（de）電導率的下限.理論（lùn）上,把電*看作（zuò）點電*,忽（hū）略其大小,實際上,電*有一定尺寸,當直（zhí）徑為（wéi）d的圓形（xíng）電*與（yǔ）電導率為ρ的半無限展（zhǎn）寬（kuān）的流體接觸時,其展寬電阻為1/(2ρd),因此,如果管道（dào）直徑Dd,則電*的輸出阻抗為兩個展寬電阻之和,即等於1/(ρd).一般測量的流體電導率ρ的下限為5～10μs/cm,所以（yǐ）,若電*直徑d為1cm,則電（diàn）*的輸出阻抗就為1/(ρd)=100～200kΩ,為使輸出阻抗的影響限製在0.1%以下,轉換器的輸入阻抗應為200MΩ左右.對於酸（suān）浸硫酸流（liú）量計,選型時必須考慮流體（tǐ）電導率要大於5μs/cm的閾值(即下限值)要求.
(2) 流速分布與直管段的影響.根據公式(1)知,如果流速以中心軸為對稱流動,感（gǎn）應電勢與流速分布無關,僅正比於平均流速.若流速為非中心（xīn）軸對稱分布,圖2表示90°彎頭與（yǔ）突擴（kuò）管的流線分（fèn）布與速度剖麵,每個流動質點相對於電*幾何位置不同,對電*產生的感應（yīng）電動勢大小也不同,越靠近電（diàn）*,速（sù）度大的質（zhì）點所產生的感應（yīng）電動勢越大,容易引起誤差,因此,必須保證流體流速為中心軸對稱.工（gōng）程上,正（zhèng）確的安裝可以減小此類誤差。
酸浸硫酸流量計彎（wān）頭及突（tū）變（biàn）管（guǎn）的流速分布圖
盡管酸浸硫酸流量計生產廠家不斷追（zhuī）求流量計本身的精度,但實際工程中,工藝管道中的彎（wān）管、閥門（mén）等都會引起流動畸變、二次流或漩渦,破（pò）壞了原有充分均勻的流速分布狀（zhuàng）況.隻有經過相當長的直管段,才能讓（ràng）流體恢複其軸對稱的流（liú）速分布.若實際工藝管道上下遊直管段不足,可以通過安裝流動調整器來調（diào）整.
（3）電*結垢和附著層的影響.在測量如紙漿、汙水等非清（qīng）潔流體時,電*表麵易受汙染,引起零（líng）點變動,但零點變化和（hé）電*汙（wū）染程度兩者的關係,很難（nán）進行定量分析比較,根據經驗,電*直徑越小,所受的影響越少（shǎo）,在使用中,應注意（yì）電*的（de）清（qīng）汙,以防止附著.
設在襯裏上附著沉澱物時產生的（de）誤差Δε,如果附著的厚度是一樣,則可由式(3)計算:
Δε=1-2/[1+(kω/kf)+(1-kω/kf)*(1-2t/D)2]　,(3)
式中:kω、kf分別為附著物和（hé）測（cè）量流體的電導率（lǜ）;t為附著物厚度;D為直徑.
若式(3)中kω和、kf相等,則誤差為零,附著物的（de）電導率較低時,上式仍然成立,但會增加電*的輸出阻抗,因此受（shòu）到（dào）限製,如絕緣性沉澱物浸在流體中就是這種情況.相反,如附著金（jīn）屬（shǔ）粉末等,因高電（diàn）導率的附著層,使感應電勢短路（lù）,電*輸出偏低,造成負偏差.在測量具有沉澱附（fù）著物的流體時,可通過合理選擇傳感器內襯材（cái）料等方法減少測量誤差,除了選擇如玻璃或聚四氯乙（yǐ）烯等難以附著沉澱（diàn）的襯裏外,還應增加其流（liú）速,流體快速流動（dòng）的同時能夠起到衝（chōng）刷電*、清潔電（diàn）*的作用,減少誤差.
(3) 安裝條件的影響.酸浸硫酸流量計要求滿管測量、流（liú）速分布軸對稱、可靠的接地等（děng）,否則可能現輸出晃動、示（shì）值不準等現象.這可通過規範安裝操作以使測（cè）量準確性得到提高.
(4) 運行環（huán）境的影響.酸浸硫酸流量計因輸出（chū）信（xìn）號較弱（ruò）,對機械振（zhèn）動比較敏感,測（cè）量結果（guǒ）易受幹擾,運行時,不允（yǔn）許管道振動和周圍有大的電器如電焊機等.
2　提高電磁流量測量準確性的工（gōng）程對（duì）策
2.1正確選型
酸浸硫酸流量計的選型考慮（lǜ）因素很多（duō）,有儀表性能（néng）、流體特性、安裝條件、環境條件和經濟等方麵的因素,從測量準確性的角度,可從下（xià）麵兩方麵考慮.
(1) 傳感器口徑選擇.傳（chuán）感器口徑（jìng）的選擇關係到流體在管道中的（de）流速大小,影響到輸出電勢值.因（yīn）此,傳（chuán）感器口徑不一定與連接的工藝管道口（kǒu）徑相同,應根據實際使用流量而定.當管道內流體的流速在1.5～3m/s,選擇傳感器口徑的與工藝（yì）管道（dào）口徑相同即可（kě）,且安裝方便;當管內流體流速較低,低於0.5m/s時,儀表（biǎo）口徑（jìng）應改為小於管徑,以異徑管連接管道.
(2) 襯裏、電*材料的選擇要點.電*是酸浸硫酸流量計拾取流量信號（hào）的部件,在測（cè）量過程中,隻有它和接地（dì）環、接地電*與被測介（jiè）質接觸,因此,為了適應不同介質的測量條件（jiàn）,比如流體介質的溫度、壓（yā）力、腐（fǔ）蝕性、磨損性（xìng）等的要求,要選用不同的內襯、電*材料.
酸浸硫酸流量計的內襯材料有耐腐蝕（shí）性中等、耐一般低濃度的酸、堿、鹽的氯丁（dīng）橡膠材料,耐磨損性（xìng）強而耐腐蝕性能一般的（de）聚氨脂橡膠,耐（nài）腐蝕性能（néng）強（qiáng）和適於（yú）溫（wēn）度（dù）高的聚四氟乙烯,化學性質等同於聚四氟乙烯（xī）的抗拉、抗壓（yā）聚全氟乙丙烯,耐稀酸、堿、鹽的溫度60℃的聚（jù）乙烯和溫度100℃的聚苯硫醚等.
酸浸硫酸流量計電*的材料有耐鹽和小於50%濃度堿溶液的鈦(Ti)電（diàn）*,耐酸和鹽的鉭（tǎn）(Ta)電*,耐腐蝕能力強的貴金屬鉑電*,不適於鹽酸的哈氏合金（jīn）C電*和不適於硝酸的哈氏合金B電*,耐腐蝕能力一般、但價格低廉的不（bú）鏽鋼316L等.電*材料裝於（yú）傳感器測量管內壁,與被測介（jiè）質直接接觸,故應根（gēn）據被測介質的腐蝕性選（xuǎn）定.
2.2　正（zhèng）確安裝
(1)對安裝管路的要求.實際工程上,電*平麵（miàn）處的流速分布（bù）已同初校時有較大的差別,傳感器上遊管道連接（jiē）件的配置是引起特（tè）殊的流速分布的因素之一,使用（yòng）中就有可能出現（xiàn）量值偏移.對傳感器前後直管段的要求（qiú）是（shì）保證流速（sù）以中心軸為對稱分布（bù）,獲（huò）得（dé）儀表測量精確度的必要條件之一,國標GB/T18659-2002等列舉了對漸（jiàn）縮管、上遊閥、圓弧（hú）彎頭*小直管段（duàn）長度的要求(見表1).

另外,測量管內導（dǎo）電流體電導率不均勻,也（yě）會影響酸浸硫酸流量計的（de）測量,因此,若工藝要求在管（guǎn）道中加（jiā）入其他介質,則應在流量計下遊進行.如果必須在上遊進（jìn）行,應在流量計上遊較遠處注入,建議在大於50D以遠(D為測量管內徑),以保證流體流動均勻後進入流量計（jì）.
(3) 安裝要保證流體充滿測量管.酸浸硫酸流量計測量的流量是電*平麵的平均流速與電*斷麵的麵積的乘積.隻有流體（tǐ）充（chōng）滿測量管測量才（cái）準確.也就是說,在水平安裝時,流量（liàng）計處於*低部位置的正確安裝（zhuāng）方法才能保證流體充（chōng）滿管道.對（duì）於（yú）固-液、氣-液兩相混（hún）相流體,傳感器應（yīng）以垂直或傾斜姿勢安裝（zhuāng）,且流（liú）體應自下而上流動,防止當傳感器（qì）水平安裝時,固體容易沉澱到管道下部、混相中的氣體分（fèn）離到（dào）上部（bù）而造成測量誤（wù）差.
(4) 接液與接（jiē）地.因傳感器輸出信號是電*間的電壓差（chà）,因此要有一個零電位基準點.接液是（shì）使用酸浸硫酸流（liú）量計*重要的條（tiáo）件之一,即以導電液體接地作（zuò）為信號的基準電位點.接地是防（fáng）止進入幹擾和安全保護的有效措施,傳（chuán）感器接地*與流（liú）體(信（xìn）號基（jī）準零電平)間容易由（yóu）地回路引（yǐn）入各種共模（mó）幹（gàn）擾電壓,影響流量計的使用可靠（kào）性（xìng）和測量精度（dù）.通過接地能夠屏蔽靜電感應與（yǔ）電磁感應引起（qǐ）的噪聲電壓;減小接地電（diàn）阻可以（yǐ）降低地（dì）回路雜散電流的壓降,減低共（gòng）模幹擾電壓,提（tí）高測量精度.在連接傳感器的管道內若塗（tú）有絕（jué）緣層或（huò）是（shì）非金屬（shǔ）管道時,傳感器兩側應裝（zhuāng）有接地環.金屬管道酸浸硫酸流量計接地連(跨)接（jiē）方法如圖3.當被測流體電導率比較高、工藝管線比較長時,被測流體的體電阻幾乎為零,使（shǐ）用接液電*能夠穩定地取（qǔ）得信號的基準電位.當測量比較低的電導率流體時,被（bèi）測流體的體電阻比較高,若利用接液環或接液電*接（jiē）觸麵太小,易產生信（xìn）號的不穩定.為此應使用接液短管,加大（dà）與流（liú）體的接觸麵積,減小流體體（tǐ）電阻（zǔ）.

酸浸（jìn）硫酸流量計傳感器接地圖示
(5) 盡量避開振動源、磁源.由於酸浸硫酸流量計的測量（liàng）感應電（diàn）壓很小（xiǎo）,電壓較低易受外界電磁噪聲的影響,故在安裝時應盡可能避（bì）開振動源、磁源（yuán）,並進行可靠的接地連接.一般情況要求接地電阻小於100Ω.對於防爆產品和防雷擊要求的安裝情（qíng）況,接地電阻應（yīng）小於10Ω.同時應注意不能將流量計的接地接在大的電器設備,如變壓器（qì）、發電機、變（biàn）頻電源（yuán）的外殼接地上.
3　本文結語
酸浸硫酸流量計在投運前,應對管道及流量計進行徹底（dǐ）檢查,包括管（guǎn）道雜物等清（qīng）理,電*處幹燥處理（lǐ）.還（hái）包括（kuò）電氣線路的檢查,*先應對線路的（de）接地進（jìn）行檢測,確保接地可靠後,還需進行絕緣電阻（zǔ）及接（jiē）地電阻測試.
長期運行時,測量管壁易附著和沉澱物質,若附著是比液體電導率高的導電物質,信號電勢（shì）將被短路而不能工作（zuò）,若是非導電層則*先應注（zhù）意（yì）電*汙染,譬如選（xuǎn）用不易（yì）附著尖形或半球形突出電*、可更換（huàn）式電*、刮刀（dāo）式清垢電*等.非接觸型電*酸浸硫（liú）酸（suān）流量計附（fù）著非導電（diàn）膜（mó）層,儀表仍能工作,但若為（wéi）高導電層則（zé）不能工作.
由於酸浸硫酸流量計運行環境較為複雜,影響其正（zhèng）常（cháng）工作的工（gōng）程因素眾多,調試（shì）技術需要不斷總（zǒng）結和更新.總之,隻要合理選用、正確（què）安裝酸（suān）浸硫酸流量（liàng）計,並采取有效的措施加以維護,就能從工程上降低誤差,提高測量的準確性,規範的使用儀表,還能延（yán）長儀表的使用壽命,為生產提供準確可靠的計量數據.

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