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关于智能涡轮流量计在空调冷冻水的测量案例分析

发布时间:2021-08-27   点击次数:次
智能涡轮流量计目前在工业生产使用相当普遍的了,尤其是在涉及到水流测量的领域中更是常见,甚至许多自来水公司的大口径的水量测量都是在使用智能涡轮流量计,本文针对的是空调冷冻水的测量案例分析,具体的情况如下:某机场宾馆从机场能源中心获取冷冻水用于空调。在冬令时节冷冻水停用,进出宾馆的冷冻水管道上的关口阀已关,智能涡轮流量计示值却指满度。
(1)停止供冷但冷冻水管道内仍然充满水
在供冷系统中,能源公司一般以水为冷媒向用户提供冷量。这些冷媒除了淡水、盐水之外,有时也采用淡水和酒精的混合物以及乙二醇等,以满足不同温度等级的需要。在以空调目的供冷系统中,一般采用淡水,供水温度常取5-6℃。这些淡水均经加药处理,防止水中的氧对钢管内壁产生腐蚀。
在冬令季节,虽已停止供冷,管内淡水停止循环,但仍让淡水充满管道,防止空气侵入管道,导致管道内壁生锈。
(2)智能涡轮流量计对空管的适应能力
现在现场使用的智能涡轮流量计,绝大多数空管适应能力均不佳,即不允许测量管空管,因为测量管一旦空管,电极暴露在空气中,就会因信号源内阻特别大而感应励磁线圈的干扰,导致流量示值升到满度。
本例中,智能涡轮流量计指满度也应是由测量管空管所引起。
(3)为什么会出现空管
空调冷冻水系统平时应充满水,但因该宾馆设备检修,将水放空,检修完毕又忘了开阀进水,从而出现空管。
(1)空管检测与空管置零
智能涡轮流量计是专为测量导电液体的体积流量而设计的。测量原理是基于法拉第电磁感应定律。按照该定律,导电流体通过磁场作切割磁力线运动时,在垂直于磁场及流速的方向上产生感应电动势,此电动势由4.14节中的式4.24)给出。其原理如图4.31所示。
多年以来人们在寻找空管检测和空管置零的方法。
图4.32所示是一个国外公司已成功运用的方法
这一方法是基于电导率测量。在图4.32中,两电极之间的电阻可用式(4.26)表示:

式中: Re-电极间电阻;
K-常数;
Ef-电极系数(与电极面积和测量管内径有关);
q-电导率.
从式(4.26)可得式(4.27):

式中符号意义与式(4.26)相同。
对于自来水以及酸、碱溶液等,满管时Re约为1OΩ-1kΩ,而空管时,液位低于电极,原理上Re为无穷大。由于两个电极之间导管内壁可能潮湿,实际上Re只为有限的阻值,但比正常操作时的电阻值大得多。一般判定是否空管的Re值取正常操作时电阻值的3倍。
仪表一旦判定导管为空管,仪表中的单片机即采取两项措施,其一是使输出置零,其二是发出空管报警信号,从而杜绝空管时的错误计量或错误控制。
(2)空管指满度与安全
空管指满度是智能涡轮流量计所特有的一大缺陷,容易给人以错觉。尤其是在流量计输出信号用于自动调节时,此错觉易使调节阀跑到极限位置,所以应注意安全。
(3)非满管检测
智能涡轮流量计是速度式流量计中的一种。它给出的信号其实是流过测量管的液体平均流速,在测量管内液体充满的情况下,式(4.28)成立:

式中,qv-体积流量;
A-测量管流通截面积;
v-平均流速。
但若有非满管的情况存在,由于导管截面积的一部分被气体占据,以致液体实际流通截面积比A小,最后导致流量示值偏高。
智能涡轮流量计大量应用于供水和给排水,水在水平管内流动,常因水温变化而析出气体,并聚集在水平管道的顶部。如果智能涡轮流量计测量管的顶部也存有气体,仪表的高精度特性就会大打折扣,因此非满管检测很早以前就已作为研究者的课题。
非满管检测也是基于电导率检侧的方法。在图4.33所示的电磁流量传感器中,增加了一个(或一对)非满管检测电极。当导管内液体满管时,顶部电极与其他电极之间的电阻值很小;而当存在非满管情况时,顶部电极与导电液体之间有气体阻隔,所以电极电阻显著增大,从而做出非满管判断。
智能涡轮流量计出现非满管情况,处理方法一般是在流量测量管上游管道的顶部设置排气阀。