3.5.1.2 大口径管路液体流量测量（续1）

阻塞系数 的确定。阻塞系数的定义：修正由于插入杆、插入机构及测量头引起的管道流通面积减小及速度分布畸变所产生影响的系数。

  测量头插于管道轴线处时

S＝ ^－1                      （3.108）

式中  S——阻塞率；

      B——流量计插入杆直径，mm；

      d——测量头直径，mm；

      D——管道内径，mm。

测量头插于深度h时

         S=( ^－1                   （3.109）

式中h——插入深度，mm；

    其余符号同上。

流量计阻塞系数 的计算为

                 S<0.02时， 1

                0.02<S 0.06时，            （3.110）

                   S>0.06时， ＝1－CS

其中，C值依管径大小而定，需经实流校验确定。

式（3.110）阻塞系数计算式是在测量头为某种结构求得的，因此该式只能作为一种参考计算式，要得到高精确度的计算式需依据具体结构的测量头进行实验求得专用阻塞系数计算式。

干扰系数 的确定。干扰系数的定义：流量计所处管段前后阻流件之间直管段长度不足所引起的仪表系数变化的修正系数。干扰系数是非充分发展管流的修正系数，目前还缺乏成熟的实验数据，一般可在现场直接校验确定。

管道横截面面积A的确定。管道横截面面积A可通过实测管道内径或管道外周长推算出，有管道外周长推算横截面面积按下式计算

 A＝ ²  （m²）                            (3.111)

式中 L——管道外周长，m；

     e——管壁厚度，m；

     a——管道外表面局部突出高度，m；

     D——管道内径，m。

当a>0.01D或表面凹陷，使测量软尺不能贴紧管道表面时，不能采用此法。

d.径流速计型工作原理。差压式均速管流量传感器（国外商品名为Annubar）

有一根横贯管道直径的中空金属杆及引压管件组成。中空金属杆迎流面有多点测量孔测量总压，背流面有一点或多点测压孔测量静压。由总压与静压的差值（差压）反映流量值。流量计算式为

         q_m= ^1/2                                  （3.112）

         q_v＝qm/                                           (3.113)

式中 q_m、q_v——质量流量（kg/s）,体积流量（m³/s）；

     ——流量系数； 

      ——可膨胀性系数；

      A——管道横截面面积，m²；

     ——被测介质密度，kg/m³；

     p——流量计输出差压，Pa。

（3）几种插入式流量计的性能比较

①插入式涡轮流量计。价格较低，适合测量洁净液体的流量。流体中含有固体颗粒或粘稠物时，极易导致涡轮卡滞。流体中夹带的纤维、四氟生料带之类的异物，极易绕在涡轮叶片上，导致流量系数改变，而大口径管路上要加装网目数满足要求的过滤器又不大现实，因而影响了人们对该种仪表的选用。

  ②差压式均速管流量计。这种流量计在大口径水流量测量中用得较多。主要原因是

结构简单，价格便宜，维修方便。因属径流速计型，只要仪表插入杆长度同管 径相吻合，仪表示值受管内流速分布 的影响较小。

   均速管在安装时要特别注意引压管中 不能有气体存在。

在水平管上的安装位置如图3.75所示。  对于埋地敷设的大口径管道，均速管要  安装在仪表井中，而配套的差压计为了避免浸入水中，一般均安装在地面上方。仪表投运时，分别打开差压变送器的高低压室上排气口，排尽引压管中的气体，均速管测量到的信号就能准确地传递到变送器。

图3.75均速管安装位置及其同差压计的连接

有的使用者误认为管道中全是水，均速管从管道上方插入也不要紧，尤其是在大口径管道贴近地面敷设，均速管按图3.75安装有困难时，就采用图3.76所示的安装方法。于是在开表投运时，经过排气阀和变送器上的上排气口充分排气，仪表指示正常。但经数天后由于大官道内水所溶解的气体不断析出，并且聚集在引压管的最高点，影响差压信号的正常传递，以致仪表示值发生变化（一般是流量示值逐渐减小）。

图3.76不正确的安装方法

管道内水所溶解的气体析出，同水的温度和压力的变化有关。水温较高或压力较低时，其气体饱和溶解度比温度较低或压力较高时的气体饱和溶解度小，所以水在输送过程中，温度升高和压力降低都易引起它所溶解的气体析出。

 这种仪表的不足之处如下。

a.水中泥沙易将取样孔堵死而引起故障，因此应视流体中泥沙含量多少决定引压管排污扫线周期。并在选阀和配管时，考虑拆卸和疏通的方便。

b.相对流量较小时，误差增大。因此只适合一般检测过程控制。

c.标定困难。JJG640检定规程规定，差压式均速管流量计必须经过流量系数的逐台检定，所以精确度要求较高的测量对象或用于贸易结算的测量对象，一般还有赖于满管式电磁流量计。

一般还有赖于满管式电磁流量计。

③插入式涡街流量计。这种仪表测量本身精确度可达±1％R，耐脏性比插入式涡轮流量计好，被测液体中有少量泥沙时也不会像均速管那样容易引起故障，但受其测量原理的制约用来测量水流量时，可测流速下限只能达到0.3m/s，因此，在测量对象的流速下限要求更低时，不能胜任。

④ 插入式电磁流量计。同其他插入式流量计相比，用插入式电磁流量计测量大口径管道水流量具有明显的优越性。

图3.77插入式电磁流量传感器

1－电极；2－磁极；3－线圈；4－保护管

a.范围度特别大。

b.测量头有较高的精确度。

c.阻塞影响可忽略。

d.有浸没型产品，安装在仪表井中被水淹没也不影响正常测量。改型的插入式电磁流量计，励磁线圈和电极组成的测量头置于插入杆的端面内，导电流体流过其端面时，在电极和插入杆壳体之间产生相应的电动势，如图3.77所示。其结构如图3.78所示。

仪表的满量程可设置为1、2、3、4、5、6、7或8m/s。测量精确度在 1m/s时为 2％R；在 <1m/s时为 3％R。插 入杆上刻有与管道内径相对应的插入深度刻线，其插入深度为管道内径的1/8。此时阻塞面积小于2％，按式（3.110）阻塞对示值的影响可忽略不计。

   插入式流量计是基于速度面积法工作的，不论测量头是何种测量原理，管道中都必须充满液体。为了防止液体中的气体在管道中的积聚，管道的最高点都应安装排气阀，实行自动排气或人工定期排气。

图3.78插入式电磁流量计

1－标尺套；2－垫圈；3－传感器外保护套；4－连接螺纹；5－接地电缆；6－接地端子；7－进线口；8－壳体；9－进线口；10－电源界限端子；11－接线盒；12－磁线圈电极部件；13－机盖紧固螺钉；14－带密封圈的机盖

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