部分满水管流是在非满水管系中局部场所作满水管流者,如图2所示下水管道设置的蓄水机构中低于原暗渠的管段10为满水管流。在此管段内设由表面流的明渠满水管路置的流量仪表应为满管流量仪表(图例为电磁流量计),因此非满水管系在特定条件下也可用封闭管道流量计测量流量。
明渠流量计应用场所有城市供水引水渠、火电厂冷却水引水和排水渠、污水治理流入和排放渠、工矿企业废水排放以及水利工程和农业灌溉用渠道。本文重点讨论前面几种工业和公用事业适用的流量测量方法和仪表,不包括较大型的水利工程和农业灌溉用的流量测量方法。
1)堰(weir)法 在明渠适当位置装一挡板,水流被阻断,水位升到档板上端堰(缺)口,便从堰口流出。水流刚流出的流量小于渠道中原来的流量,水位继续上升,流出流量随之增加,直到流出量等于渠道原流量,水位便稳定在某一高度,测出水位高度便可求取流量。
常用薄壁堰按缺口形状分为三角堰、矩形堰和等宽堰,它们的尺寸范围、流量范围、堰口尺寸和表面粗糙度要求可查阅标准或规程ISO1438-1,CJ/T3008.1,CJ/T3008.2,JJG771,均有具体规定。若迎流侧堰口长期使用后磨损成圆角以及迎流侧堰壁粗糙度变化均会产生测量误差。堰式流量计除堰板部分外,还包括相应液位计以及堰板上游足够长的直渠段和整流段等。
P槽流量计的特点是:
PB槽公称口径为250~3000mm,与混凝土管尺寸相对应,其长度是公称口径的2~4倍(小口径段为4倍,大口径段为2倍)。最大流量范围通常如表1所示,但国内若干型号产品常为其较小值,达到最高允许水位的范围度标准值为30:1。
表1PB槽口径和最大流量范围
注:口径1350mm以上为参考值
流速计除超声式外,还有电磁式流速计以及现在用得较少的旋杯式流速计和旋桨式流速计。
式中Kq——流量系数,Kq=AKL。
测量“点流速”的流速-水位流量计要引入点修正系数KP,即实测点流速与流通截面积平均流速之比。
式中K——系数
潜水式电磁流量计工作时,液体流动状况属于淹没孔口流,孔口流出速度与孔口在自由表面下的沉没深度无关,仅取决于上下游的水位差。也就是说,流量测量值与流量传感器(或分流模型)安装位置无关,但要求尽可能低使之在运行过程中始终处于淹没流状态。
其他设计型号有:爱知时计电机公司采用相似原理,只是交替两线圈串接同时通电激磁和单独一线圈通电激磁。电极则是一对弧条形电极紧贴衬里;东芝公司设计的两线圈轴线水平布置磁力线是水平方向。测量管底部置一电极测量其与测量管端部接地环之间的电位差。东芝公司称,得到的信号是与液位、流速两者均成比例,不需作液位演算处理,不受浮游物及液位波动等影响,可测液位高度30mm;Krohne公司的设计是利用在测量管底部10%内径高度的一对电极测量流速,与液体接触衬里面的背面,置有多块大面积电极,以相似于电容液位计原理检测测量管内的液位高度。
式中A——过液流路断面(m2)
天津大学用微压传感器在坡度可调管径200mm圆形管道的简易实验装置上作试验。管道坡度设在2/1000,以电磁流量计作标准表对原型样作流量比对试验。流量在24L/s时,h/d均为0.9。h/d为0.3~0.45时实际相对误差≤30%(引用相对误差<7%),h/d在>(0.45~0.8)时,实际相对误差为5%~9%(引用相对误差<4%)。
图14 Kennison喷嘴外形和性能
四选用考虑要点
表2 渠用流量仪表性能比较
比较项目 | 堰法 (薄壁堰) | P槽法 | PB槽法 | 流速—水位法 | 潜水电磁法 | 非满管电磁法 | 流位—流速演算式法 | 喷嘴流量计法 |
适用渠道 类型 | 明渠 | 明渠 | 圆形暗渠 | 明渠、暗渠 | 明渠、暗渠 | 圆形暗渠 | 明渠、暗渠 | 圆形暗渠排放口 |
流量检测结构特征 | 渠道要截流,检测件结构简单 | 渠道—段要装入槽 检测件结构较复杂 | 渠道—段 要装入槽检 测件结构较 复杂 | 不必改动渠 道流量检测 要用流速计 | 渠道要截 流检测件为本体, 分流模型 扩大流量 | 不改动暗渠, 接入流量 传感器即可 | 不改动渠道装上液位仪表即可 | 装于渠道排 放末端 |
检测仪表 | 液位计 | 液位计 | 液位计 | 流速计+液位计 | 本仪表 直接测量 | 本仪表 直接测量 | 液位计 | 液位计 |
渠宽、喉宽或口径 (mm) | 渠宽: 450-8000 | 喉宽 25-240 (152000) | 口径: 150- 1800(3000) | 渠宽: 300-10000 口径: 300-500 | 口径: 50- 400(600) | 口径: 150-2000 | 口径150-800 | |
流量或流 速范围流速 | 15-40000 m3/h 三角堰 小流量 矩形堰 中流量 等宽堰 大流量 | 30-15000 (330000)m3/h | 20-12000 (42000) m3/h | 流速:0-20m/s | 10-5000 m3/h | 30-110000m3/h | 最大流速:1m/s | 45-3180m3/h |
测量精确 度误差/ (±%FS) | 1-3 | 3-5 | 3-5 | 3-5 | 独传感器:1.5 带分流模型:2.5 | 3-5R | 4-10 | 2-5R |
流量范围 度 | (10-20):1 | (20- 30):1 | (20-30):1 | (20- 100):1 | 10:1 | (10-50):1 | (5-10):1 | (10-20):1 |
抬高水位 (mm) | 200(120)-800 | 75-200 | 口径的 (1/20-1/10) | 无 | 100-500 | 无 | 无 | 最大1个管径 |
上游侧固 态物是否 会沉积和排泄程度 | 会沉积, 不会排泄, 要定期清除 | 不会沉,随流排泄 | 不会沉积, 随流排泄 | 不会沉积, 随流排泄 | 会沉积, 能部分随 流 | 不会沉积, 随流排泄 | 不会沉积, 随流排泄 | 不会沉积, 随流排泄 |
上游直渠 段长度要求(mm) | 1500-24000 (其中整流 流部690-12000) | 300-2000 | 上游侧: ≥(5-10) 倍口径 下游侧: ≥2倍口径 | 上游侧: ≥(1O-15) 倍渠宽(或口径) 下游侧: ≥5倍渠宽 (或口径) | 上游侧 ≥ 5-10倍口径; 下游侧3倍口 上游侧管道坡 度:≤0.05测 管内不能有持 的漩涡和水跃 | 测量段内应无水跃 | 上游侧一般为8倍 内径:坡度过大另需设缓冲段 | |
对流体的 要求 | 无特殊要求 | 无特殊要求 | 无特殊要求 | 传播时间法 超声流速计: 浊度≤ 5000mg/L 多普勒法 超声流速计: 浊度60- 50000mg/L | 液体导电率 ≥10-4/cm测量废水、下水不存在问题 | 无特殊要求 | 无特殊要求 |
1、流量指示值最小:一般由以下原因造成:检测元件损坏零点太低。显示有问题;线路短路或断路;正压室堵或漏;系统压力低;参与调节的参数还要检查调节器、调节阀及电磁阀。
2、流量指示最大:主要原因是负压室引压系统堵或漏。变送器需要调校的可能不大。
3、流量波动大:流量参数不参与调节的,一般为工艺原因;参与调节的,可检查调节器的PID参数;带隔离罐的参数,检查引压管内是否有气泡,正负压引压管内液体是否一样高。
油田都需要选用哪些流量计?流量仪表有哪些种类?流量仪表如何选型?流量仪表的选型是系统、科学的系统工程,通过分析流量仪表的类型、工作原理、影响因素及选型标准,结合现场实际工况做出正确选型。流量仪表的选型对仪表能否成功使用往往起着很重要的作用,因此,选择流量仪表时应结合多方面影响因素,扬长避短,选择较为合适的仪表。 下一篇:冷热冲击试验箱技术参数
流量仪表应根据计量的级别确定所选仪表的准确度,以免造成浪费,流量测量系统的检测元件、一次仪表和显示、记录仪表之间的准确度应配合恰当;
流量仪表在陆地油田应用:在油田现场,针对全国各油田深井、超深井钻井,为解决目前高密度加重材料浪费的问题,若回收利用80%后,每年至少可节约近9000万元以上加重材料的费用。通过理论研究结合现场实验,得知要做到对加重材料“实时”回收,需根据钻井液中不同粘度、不同密度性能的变化及离心机性能参数的改变,经传感器检测后输入控制系统,相应给出离心机的工作转速及处理量,通过计算机去控制,精确达到设计要求,建立了控制系统流程。
流量仪表在海上油田应用:海上油田平台分为工艺生产系统、辅助工艺系统、公用系统三大部分,选择合适的流量计应用于不同系统的不同工况。1)流量仪表的选用是一项系统工程,对于某一具体的应用场所可以采用的仪表可能有几种方案,应根据实际工作情况量体裁衣,选择性能较佳的流量仪表。(2)选型不应仅局限于标准化的仪表选型,思维应具有创新性,如目前非标准化的V锥流量计在很多方面具有其它流量计不具备的优点,同样在选型过程中值得商榷。(3)流量仪表的安装位置和方向选择应给予充分重视,特定的仪表有特定的安装要求,只有在仪表选择正确、安装位置正确、前后直管段长度充足等情况的共同配合下,测量系统才能最终达到符合规定测量的准确度。
流量仪表必须满足所规定的直管段长度,并考虑是否满足耐温、耐压、抗振动及安全保护问题等影响仪表安装的因素;仪表使用后周围环境条件等:应考虑仪表的日常维修、更换是否方便,环境温度、湿度和电磁干扰对仪表的影响及环境的安全性能等。