利用電磁流量計(jì)來測(cè)量空調(diào)冷凍水的案例分析

電磁流量計(jì)目前在工業(yè)使用相當(dāng)普遍的了，尤其是在涉及到水流測(cè)量的領(lǐng)域中更是常見，甚至許多自來水公司的大口徑的水量測(cè)量都是在使用電磁流量計(jì)，本文 針對(duì)的是空調(diào)冷凍水的測(cè)量案例分析，具體的情況如下：某機(jī)場(chǎng)賓館從機(jī)場(chǎng)能源中心獲取冷凍水用于空調(diào)。在冬令時(shí)節(jié)冷凍水停用，進(jìn)出賓館的冷凍水管道上的關(guān)口 閥已關(guān)，電磁流量計(jì)示值卻指滿度。

(1)停止供冷但冷凍水管道內(nèi)仍然充滿水
  在供冷系統(tǒng)中，能源公司一般以水為冷媒向用戶提供冷量。這些冷媒除了淡水、鹽水之外，有時(shí)也采用淡水和酒精的混合物以及乙二醇等，以滿足不同溫度等級(jí)的需 要。在以空調(diào)目的供冷系統(tǒng)中，一般采用淡水，供水溫度常取5-6℃。這些淡水均經(jīng)加藥處理，防止水中的氧對(duì)鋼管內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕。
  在冬令季節(jié)，雖已停止供冷，管內(nèi)淡水停止循環(huán)，但仍讓淡水充滿管道，防止空氣侵入管道，導(dǎo)致管道內(nèi)壁生銹。

(2)電磁流量計(jì)對(duì)空管的適應(yīng)能力
  現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)使用的電磁流量計(jì)，絕大多數(shù)空管適應(yīng)能力均不佳，即不允許測(cè)量管空管，因?yàn)闇y(cè)量管一旦空管，電極暴露在空氣中，就會(huì)因信號(hào)源內(nèi)阻特別大而感應(yīng)勵(lì)磁線圈的干擾，導(dǎo)致流量示值升到滿度。
  本例中，電磁流量計(jì)指滿度也應(yīng)是由測(cè)量管空管所引起。

(3)為什么會(huì)出現(xiàn)空管
空調(diào)冷凍水系統(tǒng)平時(shí)應(yīng)充滿水，但因該賓館設(shè)備檢修，將水放空，檢修完畢又忘了開閥進(jìn)水，從而出現(xiàn)空管。

(1)空管檢測(cè)與空管置零
  電磁流量計(jì)是專為測(cè)量導(dǎo)電液體的體積流量而設(shè)計(jì)的。測(cè)量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。按照該定律，導(dǎo)電流體通過磁場(chǎng)作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)及流速的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)由4.14節(jié)中的式4.24)給出。其原理如圖4.31所示。
  多年以來人們?cè)趯ふ铱展軝z測(cè)和空管置零的方法。
  圖4.32所示是一個(gè)國(guó)外公司已成功運(yùn)用的方法
  這一方法是基于電導(dǎo)率測(cè)量。在圖4.32中，兩電極之間的電阻可用式(4.26)表示:

 

式中: Re—電極間電阻;
  K—常數(shù);
  Ef—電極系數(shù)(與電極面積和測(cè)量管內(nèi)徑有關(guān));
  q—電導(dǎo)率.
  從式(4.26)可得式(4.27):

  式中符號(hào)意義與式(4.26)相同。
  對(duì)于自來水以及酸、堿溶液等，滿管時(shí)Re約為1OΩ-1kΩ，而空管時(shí)，液位低于電極，原理上Re為無窮大。由于兩個(gè)電極之間導(dǎo)管內(nèi)壁可能潮濕，實(shí)際上Re只為有限的阻值，
但比正常操作時(shí)的電阻值大得多。一般判定是否空管的Re值取正常操作時(shí)電阻值的3倍。
  儀表一旦判定導(dǎo)管為空管，儀表中的單片機(jī)即采取兩項(xiàng)措施，其一是使輸出置零，其二是發(fā)出空管報(bào)警信號(hào)，從而杜絕空管時(shí)的錯(cuò)誤計(jì)量或錯(cuò)誤控制。

  (2)空管指滿度與安全
  空管指滿度是電磁流量計(jì)所一大缺陷，容易給人以錯(cuò)覺。尤其是在流量計(jì)輸出信號(hào)用于自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，此錯(cuò)覺易使調(diào)節(jié)閥跑到上限位置，所以應(yīng)注意安全。

  (3)非滿管檢測(cè)
  電磁流量計(jì)是速度式流量計(jì)中的一種。它給出的信號(hào)其實(shí)是流過測(cè)量管的液體平均流速，在測(cè)量管內(nèi)液體充滿的情況下，式(4.28)成立:

式中，qv—體積流量;
  A—測(cè)量管流通截面積;
  v—平均流速。
  但若有非滿管的情況存在，由于導(dǎo)管截面積的一部分被氣體占據(jù)，以致液體實(shí)際流通截面積比A小，zui后導(dǎo)致流量示值偏高。
  電磁流量計(jì)大量應(yīng)用于供水和給排水，水在水平管內(nèi)流動(dòng)，常因水溫變化而析出氣體，并聚集在水平管道的頂部。如果電磁流量計(jì)測(cè)量管的頂部也存有氣體，儀表的高精度特性就會(huì)大打折扣，因此非滿管檢測(cè)很早以前就已作為研究者的課題。
  非滿管檢測(cè)也是基于電導(dǎo)率檢側(cè)的方法。在圖4.33所示的電磁流量傳感器中，增加了一個(gè)(或一對(duì))非滿管檢測(cè)電極。當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)液體滿管時(shí)，頂部電極與其他電 極之間的電阻值很小;而當(dāng)存在非滿管情況時(shí)，頂部電極與導(dǎo)電液體之間有氣體阻隔，所以電極電阻顯著增大，從而做出非滿管判斷。
電磁流量計(jì)出現(xiàn)非滿管情況，處理方法一般是在流量測(cè)量管上游管道的頂部設(shè)置排氣閥。

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