电磁流量计测量固液两相流质体流量时测量段流速的选择.docx

1、（河北谷纺现建瘢计院.石家庄050051电磁流量计测量固液两相流质体流量时测量段流速的选择王小梅旻测量固液两相波体中团体顺粒分布不均匀时的流量将会产生较大误是，当固液两相流理性质和固体颗粒几何尺寸一定时，选择适当的流速将可以减少这类流量测谡楚和使湾量仪表长久可寿地运行.美.询固度两相流体流速蜀状态电破流量史一、引言固液两相流体（以下称两相流）是固体和液体的混和物，如泥浆、矿浆、沙浆等。当两相流具有一定的导电性（电导率大于1O5S-cm）时.一般把电磁流量计作为测量两相流流量的首选仪表。两相流流量测量段（测量段包括电磁流量计检测部分和要求的直管段）流速偏高时.一般对电磁流量汁的里衬和电极磨蚀较大

2、,从而增大仪表的维修工作量、缩短仪表使用寿命澳量段流速偏低时，两相流质易粘附电极和里衬，浓度分布产生梯度、流速分布产生畤变，从而降低仪表测量准确度：增大维护工作量.选择测量段两相流的合理流速才能使电磁流量计准确测量两相流流量和长期可靠地运行.并可以减小维修、维护工作量，二、电磁流-计对测-介质的要求从电磁流量计的原理和特征的基本方法程式来看，它对被测量介质有一定要求。电磁流鱼计是基于法拉弟电磁感应定律工作的。图1是电磁流量计基本原理示意图。具有导电性的介质.以平均流速V流过非磁性材料制成的直径为。的圆形管道；场强为8的均匀磁场与介质流动方向垂直；两电极连线与流速方向和磁场方向垂直并且相距为若流

3、体介质的物理性质和流动状态满足如下条件，图1.（1）流体的磁导率均匀.且与真空一样，（2）流体的电导率均匀.且各向同性.（3）流体中的位移电流小到可以忽略，（4）流体流速为轴对称分布。可以得出对应介质平均流速的感应电动势E；E=BD*V（1）介质在工作状态下的体积流量Q为：Q=x.与U=三寿O（2）式（2）即是，般电磁流量计基本特征方程。电磁流域计出厂标定时.一般用自来水作为流体介质的原因是，电磁流量计在这种工作状态下的介质体积流量与温度、压力、粘度、电导率等流体介质参数无关，因此用水标定后的电磁流拭计就可以测拭其它满足这一条件的流体介质；制造厂受条件的限制，一般不可能用实测流体标定.水的物理

4、性质及标定系统的构成可以使其满足1：述条件因此，我们使用电磁流量计测量两相流流量时.要想使测量准确，就必须使两相流满足或非常接近上述四项条件。三、因液两相流体流动状志及影响在管路中流动的两相流可分为悬移质和推移质两种运动状态。悬移质运动是指在整个流动过程中，固体颗粒悬浮在流体之中，随着流体的流动而运动；推移质运动是指固体颗粒不是悬浮在流体中，而是靠近管底随流体的流动而运动。悬移质运动又可分为均质悬移质运动和非均质悬移质运动均质悬移质运动是指固体颗粒均匀地分布在流体中无浓度梯度的悬移质运动；非均质悬移质运动是指固体颗粒在流体中分布不均匀有浓度梯度的悬移质运动。进行两相流流量测量时.测量段流体必须

5、达到均质悬移质运动状态。否则：(1)一般两相流中固相和液相的电导率不同.如果存在固相浓度分布梯度,将使被测介质不能满足“电导率均匀且各向同性"的要求，会产生测量误差。(2)一般情况下两相流中固相和液相流速并非一致，使流速分布不能满足“流速轴对称分布”的要求，同样会产生测最误差。另外.由于两相流电固相和液相对电磁流址计里衬的磨蚀能力不同,如果测量时长期存在固相浓度分布梯度，必将使里衬不同部位磨蚀程度不同(一般里衬底部磨蚀较上部严重).使电磁流址计检测部圆形管径奇变，被溥两相流流速分布非轴对称状态姑剧.从而产生测量误差并缩短仪表使用寿命°(3)由于固相浓度梯度的存在(一般底部固

6、相浓度大于上部)使固相易于沉积在接触固相浓度大的里衬部位和电极上.从而使电礴流量计直径变化且由于固相非均匀沉积使圆茂管径奇变产生新的测量误差和增加维护工作最(清洗电极和内衬周期缩短"以上情况产生的测量误差，定量分析困难.一般无法用计算方法修正和其它方法补偿，只能靠改善其工作状态来减小。四、流速选择两相流的流动状态与固体颗粒密度、粒径、液相的物理性质、流速等有关。当测量两相流流量时，除流速可以通过改变管径适当改变外,其它与流动状态有关的参数均不能改变或不易改变。因此，我们只讨论选择多大的流速才能满足较准确地测量两相流流量的要求。我们通过一个固体颗粒在液体中的受力情况来分析流速和两相流流

7、动状态的关系。设一固体球状颗粒,处于上升的流体流动中如图2所示(测最两相流流量时.一般把电磁流量计安装于垂直管道上.流体自下向上流动)。固体颗粒的密度为Pi直径为流体的密慝为P.假设Pi>P这颗固体颗粒受到向上的5有浮力F】和绕流阻力受到向下的力有重力三个力的大小分别为：1*12Fi=(1/6)才pg(3)式中，g为重力加速度。Ft=CAp3/2)(4>式中(为绕流阻力系数M为固体颗粒横截面积口为流体流速。因为A=(d/2)z,其中d为固体颗粒的直径.代入式(4)得：Fg=(l/8)nCpd2v2(5)、G=(1/6)宣3Pig(6)分析固体颗粒受力情况可知，F：+F>G时，

8、固体颗粒随流体上升；F】+F,=G时，固体颗粒处于悬浮状态；Fi+RVG时,固体颗粒将沉降。-一固体颗粒刚处于悬浮状态的速度称为悬浮速度。根据F|+F?=G,由式(3)、(5)和(6)得悬浮速度为：膏可在做精确计算时C由实验确定.在一般匚计歆技术1997.4程计算中.当雷诺数Re在101000之间时C取13/?ei当&在10,2X10,之间时C取0.48。以上虽然是按圆形固体颗粒进行分析的，但它对非圆形颗粒也是适用的。测量两相流流笊时，测最段的流速必须要大于悬浮速度s一般根据所测两相流对电磁流量计里衬磨蚀能力大小等综合因素来确定。理论和实践表明，同样的两相流体.速度越高对同样的电W*计

9、里衬、电极磨蚀越严重。因此对砂浆、矿浆等磨蚀能力较大的两相流体，选择流速要低一些.对纸浆等磨蚀能力较小的两相流体.可选择流速高一些，另外还要根据不同的两相流的物理、化学性质选用合适的里衬、电极材料.五、结束语设计两相流输送配管时.为了防止沉淀、堵塞，同时使两相流对输送管内壁磨蚀小，压力损失小,一股流速使两相流达到悬移质运动状态就可以了。因此，流量测域段管道-般要进行缩径处理。笔者建议采用如图3所示的安装方式，即采用圆锥角小于】5。的渐缩昇径管，这种角度的渐缩异径管可以视为直管段。这样可以减小压力损失，不增加直管段长度，方便安装和维护。同时使用口径小的电磁流量计也降低了仪表投资。选择电磁流糖计时还要根据流体的性质及所确定的流速，选择适当的里衬及电极材料和功能.以便使仪表可寿长久地;运行。R考文献I钟声玉,王克光主编.流体力学和热工理论基础.机械工业出版社、1981.72III田裕郎等编著流量测量手册.中国计量出版社.1寒7.6X-R正交分解技术在遇流检测中的应用空日/许军丁h*摘罢本文介绍了应用于谒流检测系统中的X-R正交分解器原理及实现.并从不时的*茬来源对其进行了分析，给出了X-R正交分解器的应用结果及特点.关催询涡流检测X-R正交分解器相敏检波（PSD）,_-一，.一、引B