自來水流量計(jì)由傳感器、轉(zhuǎn)換器和連接電纜組成。在決定選用自來水流量計(jì)作為流量計(jì)量表以后，首先需要確定下述幾個(gè)工藝參數(shù)，然后根據(jù)參數(shù)正確選用儀表。
這些工藝參數(shù)分別是：被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)(是否為導(dǎo)電液體，是否有腐蝕性，是否含固體顆粒)；工藝管道內(nèi)徑，材質(zhì)(是否為非金屬管道或內(nèi)部涂敷絕緣材料的管道)；被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、流量；儀表安裝位置和場(chǎng)所(室內(nèi)或室外，地上或地下，以便決定防水等級(jí)和防爆要求)；儀表形式(一體或分體，分體型傳感器與轉(zhuǎn)換器之間電纜長(zhǎng)度)等。
1．1口徑與量程的選擇
自來水流量計(jì)是一種作為直管段連接在工藝管道上的流量計(jì)，因此必須首先確定它的口徑，傳感器口徑不一定與工藝管道口徑相同，應(yīng)視流量而定。
下面分三種情況考慮：
(1)對(duì)于粘度不高的液體(例如水)，管道流速大多設(shè)計(jì)成經(jīng)濟(jì)流速，即1．5～3m／s，在這種管道，一般來說都選用傳感器口徑與管道口徑相同或者略小一些(可在傳感器前后安裝變徑管)。選擇傳感器口徑時(shí)，*好讓傳感器內(nèi)滿度流量時(shí)的流速在1．0～lOm／s之間。上限流速在原理上應(yīng)是不受限制的，但是流速太高，使襯里受到較強(qiáng)的沖刷，容易被損壞。建議流速不超過5m／s，超過10m／s的流速就極為罕見了，因此傳感器口徑也不能選得太小。滿度流量時(shí)的流速下限一般為lm／s，*小也要大于0．5m／s，否則不能保證測(cè)量精度。
(2)對(duì)于粘度稍大或有沉積物的液體，選用傳感器口徑時(shí)應(yīng)使流速不低于2m／s，*好選用3～4m／s或更高些，以便用液體自清潔，防沉積。
(3)對(duì)于礦漿等磨損性強(qiáng)的液體，常用流速應(yīng)低于2m／s，*大不超過3m／s，以降低對(duì)襯里和電極的磨損。
(4)對(duì)于接近閩值的低電導(dǎo)率液體，在選用傳感器口徑時(shí)，盡可能使用較低流速(略小于0．5m／s，*大不超過lm／s)，因?yàn)榱魉偬岣?，流?dòng)噪聲會(huì)增加，而出現(xiàn)輸出晃動(dòng)現(xiàn)象(關(guān)于流動(dòng)噪聲見電極材料。節(jié)電極表面效應(yīng)部分)。
1．2襯里材料的選擇
傳感器常用的襯里材料有氟塑料、氯丁橡膠、聚氨脂橡膠、氧化鋁陶瓷和玻璃鋼等。氟塑料包括聚四氟乙烯(PTFE)、全氟乙丙烯(F-46或FEP)、改性聚四氟乙烯(PFA)、四氟乙烯與乙烯共聚物(F一40)。根據(jù)介質(zhì)的情況可選用不同的襯里，下面就常用襯里作一簡(jiǎn)介。
(1)聚四氟乙烯在氟塑料中有*優(yōu)的耐化學(xué)腐蝕特性，除液氟、液氧等，可以抗所有化學(xué)介質(zhì)的腐蝕?？赡?80℃的高溫介質(zhì)，適宜腐蝕性介質(zhì)，但耐磨損性能差。由于它與測(cè)量管不能粘接，也不能注塑，只能與測(cè)量管緊貼配套，因此／f能用于負(fù)壓狀態(tài)。它內(nèi)表面光滑，不易附著沉積層，也適宜衛(wèi)生類介質(zhì)。
(2)改性聚四氟乙烯性能與聚四氟乙烯基本相同，它可以模壓或注塑成型，與測(cè)量管有較強(qiáng)的粘接力，能用于管道負(fù)壓狀態(tài)。
(3)氯丁橡膠耐一股低濃度酸、堿、鹽介質(zhì)的腐蝕，有極好的彈性，高強(qiáng)的扯斷力，耐磨性能好。
可耐80℃以下的介質(zhì)溫度。不耐氧化性的介質(zhì)的腐蝕。較多用于水和一股污水。
(4)聚氨脂橡膠有極好的耐磨性能，相當(dāng)天
然橡膠的10倍。耐腐蝕性差，不能用于酸、堿液和有機(jī)溶劑混合液。適用于較低的溫度(股在40℃以下)。使用于含固體顆粒的礦漿等介質(zhì)。
(5)氧化鋁陶瓷耐磨性能約為聚氯脂橡膠的10倍。高溫高壓下不變形，但不耐介質(zhì)溫度劇變，耐腐蝕。
1．3電極材料和電極形式的選擇
(1)電極材料的選擇
對(duì)測(cè)量介質(zhì)的耐腐蝕是選擇電極材料首先考慮的因素，其次是考慮鈍化等表面效應(yīng)及所形成的噪聲。
自來水流量計(jì)電極的耐腐蝕性要求很高，不允許腐蝕，或嚴(yán)格地說只允許極低的腐蝕速率，否則會(huì)破壞電極與襯里間的密封性。若介質(zhì)泄漏，輕則破壞絕緣使儀表不能工作，重則完全毀壞傳感器。常用電極材料有含鉬不銹鋼(Mo2Ti)哈氏合金(Hc，HB)、鈦、鉭、鉑銥合金等。此外還有導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電氟塑料等低噪聲電極。下面就它們的適用范圍作簡(jiǎn)單介紹：
a．含鉬不銹鋼(0Crl8Nil2Mo2Ti)本鋼種與一股鉻鎳不銹鋼相似，但是由于加人了2％～4％的鉬，所以在許多方面比鉻鎳不銹鋼更為優(yōu)越，耐腐蝕能力比鉻鎳不銹鋼好得多(與美國(guó)AISI的型號(hào)317類似，比316L的成分多了鈦元素，對(duì)晶間腐蝕有較強(qiáng)的抗力)。主要用于生活和E業(yè)用水、原水、廢水、稀酸、稀堿等弱腐蝕性酸堿鹽液。b．哈氏合金是鎳鉻鐵鉬合金，按不同化學(xué)成分又分為HA、HB、t-{c、HD、HF、HN等，用得***的合金是Hc和HB，其次是HD。
HB：哈氏B合金含有鉬，對(duì)沸點(diǎn)下的鹽酸有良好的耐腐蝕性，也耐硫酸、氫氟酸、有機(jī)酸等非氧化性酸、堿、鹽的腐蝕。一股用于低濃度的鹽酸等非氧化性酸、堿、鹽介質(zhì)，不適用硝酸等氧化性酸。Hc：哈氏C合金含有鉻，因此能耐氧化性酸，如硝酸、混酸、鉻酸與硫酸的混合物等的腐蝕。也耐氧化性的鹽類，如Fe“、Cu“或含其他氧化劑的環(huán)境的腐蝕，如高于常溫的次氯酸鹽溶液等。它對(duì)海水的抗腐蝕力非常好，但是在鹽酸中則不及哈氏B合金。適用于常溫硝酸、其他氧化性酸、氧化性鹽液等，不適用于鹽酸等還原性酸和氯化物等介質(zhì)。
C，鈦(Ti)鈦本質(zhì)是活性金屬，但是在常溫下能生成保護(hù)性很強(qiáng)的氧化膜，因而具有非常優(yōu)良的耐腐蝕性能。能耐各種氧化性酸、堿的腐蝕，不耐較純的還原性酸(如硫酸、鹽酸)的腐蝕，但如果酸中含有氧化劑(如硝酸、Fe“、Cu“)時(shí)，則耐腐蝕性大為降低。
適用于氯化物、次氯酸鹽、海水、常溫硝酸等介質(zhì)，不適用于鹽酸、硫酸等氧化性酸。
d、鉭(Ta)．鉭的耐腐蝕性非常優(yōu)良，和玻璃相似。除了氫氟酸、發(fā)煙硫酸、堿外，幾乎能耐一切化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。酸中如含微量的氟時(shí)，則腐蝕率加大。在堿中不耐腐蝕。適用于大部分酸性介質(zhì)，不適用于氫氧化鈉等堿液。
e．鉑(Pt)鉑由于本身不容易離子化，所以極耐腐蝕。適用于幾乎所有的酸、堿液，但不能用于王水、銨鹽、鹵素等介質(zhì)。
f．電極表面效應(yīng)
電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素，但是電極的表面效應(yīng)又是影響使用的一個(gè)因素，有時(shí)材料對(duì)介質(zhì)有很好的耐腐蝕性，卻不一定是適用的電極材料，還要考慮電極表面效應(yīng)的問題。電極表面效應(yīng)分為表面化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)及極化現(xiàn)象、電極的觸媒作用等三個(gè)方面?；瘜W(xué)反應(yīng)是指電極表面與被測(cè)介質(zhì)接觸后形成鈍化膜和氧化層的反應(yīng)。它們對(duì)耐腐蝕性能可能起到保護(hù)作用，但是有可能增加表面接觸電阻，例如鉭與水接觸就會(huì)被氧化，生成絕緣層。電化學(xué)及極化現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生干擾電勢(shì)而形成噪聲。漿液噪聲和流動(dòng)噪聲即是電極表面噪聲的表現(xiàn)。漿液噪聲是在測(cè)量泥漿等液固雙相導(dǎo)電液體時(shí)，固體顆粒(或液體中氣泡)擦過電極表面，電極表面接觸電化學(xué)電勢(shì)突然變化，使輸出流量信號(hào)中出現(xiàn)的尖峰脈沖狀噪聲。流動(dòng)噪聲是在測(cè)量較低電導(dǎo)率(1×10-6s／cm以下)的介質(zhì)時(shí)，電極的電化學(xué)電勢(shì)定期變化，產(chǎn)生隨流量增加而頻率增加的隨機(jī)噪聲，它會(huì)引起輸出量出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象。為降低電極表面噪聲，可選配與被測(cè)液體電化學(xué)和極化電勢(shì)作用小的材料以及低噪聲電極。
觸媒作用是被測(cè)介質(zhì)在電極的作用下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而影響測(cè)量的現(xiàn)象。例如鉑電極在測(cè)量雙氧水時(shí)在電極表面生成氣霧，在流量為零時(shí)也會(huì)顯示波動(dòng)。
對(duì)于避免或減輕電極表面效應(yīng)的介質(zhì)與電極材料的匹配，還沒有充足的資料可查，尚待在實(shí)踐中積累。
(2)電極形式的選擇
電極形式一般分為標(biāo)準(zhǔn)型、可清洗型和可更換型三種類型。
標(biāo)準(zhǔn)型電極是不可清洗的，需在安裝前將電極清洗干凈，清除油污。這種電極適用于無沉積物、無油污、無結(jié)晶物的流體，如自來水，啤酒，一般酸、堿溶液等。
可清洗型電極用于測(cè)量容易粘附或沉淀結(jié)垢的流體。電極受到沾污后有沉積物時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，這主要是因?yàn)檎掣轿锘虺练e物往往與被測(cè)介質(zhì)的電導(dǎo)率不同，使得電極間的阻抗發(fā)生了變化。因此，對(duì)于容易粘附或沉淀結(jié)垢的流體，需要使用可清洗型電極，以便在流量測(cè)量不間斷的情況下清除粘附物或沉積物，以保證測(cè)量精度。
可更換型電極一般用于電極沉積物較難清洗的流體。
可清洗型電極一般又分為機(jī)械清洗(如鋼絲刷型等)、電化學(xué)清洗和超聲波清洗。電化學(xué)清洗是將直流電加到電極和被測(cè)介質(zhì)之間，使電極帶負(fù)電，被測(cè)介質(zhì)帶正電。因?yàn)樵谖鬯袔ж?fù)電荷的物質(zhì)較多，電極帶負(fù)電可以阻礙污泥等物質(zhì)在電極上附著。
1．4關(guān)于接地環(huán)的選用
自來水流量計(jì)的工作，要求被測(cè)介質(zhì)必須是地電位，一般是通過管道或管道法蘭接地，若連接傳感器的工藝管道相對(duì)被測(cè)介質(zhì)是絕緣的(塑料管道或有絕緣襯里的管道)，就必須選用接地環(huán)或帶接地電極的傳感器，使被測(cè)介質(zhì)處于地電位。接地環(huán)的形式又分普通型和保護(hù)型，般使用普通型，若被測(cè)介質(zhì)是磨損性的，宜使用帶頸的保護(hù)接地環(huán)，以保護(hù)進(jìn)出口端的襯里，延長(zhǎng)使用壽命。若口徑在200mm以下的自來水流量計(jì)，選用聚四氟乙烯襯里時(shí)，應(yīng)選用接地環(huán)，以保證在與管道連接安裝時(shí)保護(hù)襯里不受損壞。
接地環(huán)的材質(zhì)應(yīng)與被測(cè)介質(zhì)的腐蝕性相適應(yīng)，但比對(duì)電極材質(zhì)的要求低，因?yàn)樗艿礁g后可以更換。接地環(huán)通常是不銹鋼或Hc合金的。
1．5特殊要求的自來水流量計(jì)
有時(shí)自來水流量計(jì)需要工作在特殊的場(chǎng)合，如需要特殊壓力，需要高溫，需要防水，需要防爆，要求衛(wèi)生或是介質(zhì)的導(dǎo)電率極低等情況，就要考慮特殊選擇。
(1)特殊壓力——傳感器的耐壓與其內(nèi)徑有關(guān)。按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)型鋼管及法蘭，其*大耐壓如下：
如果傳感器內(nèi)流體的壓力超過上述*大耐壓，就屬于加壓型，一般傳感器制作可以提高兩級(jí)壓力。
另外，除了聚四氟乙烯襯里的傳感器以外，其他襯里的傳感器郡可以工作在管道負(fù)壓的狀態(tài)下。
(2)防水——自來水流量計(jì)的防水要求一般可以分成GB4208規(guī)定的IP65(防塵防噴水型)、IP67(防塵防浸水型)和IP68(防塵防潛水型)三個(gè)等級(jí)，一般傳感器*高可以做到IP68，而轉(zhuǎn)換器*高只能做到IP67，所以一體型自來水流量計(jì)*高也只能做到IP67。可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選用不同的防水等級(jí)。
(3)防爆——自來水流量計(jì)的防爆要求按照GB3836—1．2．3ff~J規(guī)定分成不同等級(jí)。用規(guī)定的代碼表示，如代碼EXdeqibIICT3一T6中：II——是可燃?xì)怏w類別的代碼。把所有氣體排隊(duì)分為I、II、III類，其中：I為煤礦井下的氣體，II為一一般化工氣體，III為帶粉塵類的氣體。C——是按照允許氣體透過的*大間隙(*大安全試驗(yàn)間隙?)和點(diǎn)燃火花所需要的*小能量(以甲烷為標(biāo)準(zhǔn)取*小電流相對(duì)值，即*小電流比MICR)，分為A、B、C三個(gè)級(jí)別，C級(jí)*嚴(yán)。
T——表示設(shè)備允許的表面溫度。根據(jù)氣體自燃的溫度，分為T3-T6幾個(gè)級(jí)別，T6為***，溫度*低，儀器的表面溫度必須低于氣體的自燃溫度。公司的轉(zhuǎn)換器為T6，傳感器為T3-T6。ib——表示為本安防爆，傳感器的電極信號(hào)部分為本安防爆。(ib)J／H括號(hào)表示只有電極信號(hào)這一關(guān)連部分是本安防爆的。d——表示加隔爆措施，如防爆型轉(zhuǎn)換器IFC090-Ex是將端蓋螺紋加長(zhǎng)，蓋子加厚，材質(zhì)廊不含鎂，玻璃窗加厚為10mm(一般為5ram)等。安裝放大器等電子線路板的腔體為隔爆的。q——表示為充砂防爆措施，在傳感器的線圈之間充填600-800g的玻璃砂，其作用是占據(jù)所有空隙，減少可燃性氣體進(jìn)入的可能及爆炸威力。e——表示增安，如線圈加絕緣層，包硅橡膠，轉(zhuǎn)換器加過熱保護(hù)裝置。安裝接線端子的腔體、電纜引入裝置與傳感器的接線盒為增安結(jié)構(gòu)。
(4)導(dǎo)電率極低的介質(zhì)——被測(cè)的導(dǎo)電介質(zhì)通過電磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小與電導(dǎo)率之值無關(guān)，只與流速有關(guān)，但是若介質(zhì)電導(dǎo)率過于小(小于5gS／cm)，相當(dāng)于傳感器內(nèi)阻過大，則信號(hào)準(zhǔn)于傳輸出來。傳感器的內(nèi)阻是指運(yùn)行時(shí)兩電極問的電阻，主要決定于兩個(gè)電極表面與液體接觸面上的電阻，液體電導(dǎo)率越小，該電阻越大。因此，只有加大轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗，才可以降低介質(zhì)電導(dǎo)率的下限。目前是用電容耦合大面積非接觸式電極的自來水流量計(jì)，使轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗可達(dá)10Q之多，而接觸式電極的輸入阻抗只有10～10Q。一般非接觸式電極的自來水流量計(jì)是把電容器的一個(gè)電極粘結(jié)在襯里的外惻，導(dǎo)電液體是電容器的另一個(gè)極，兩個(gè)電極之間的絕緣襯里是電介質(zhì)。制作時(shí)把前置放大器放在傳感器中，靠近導(dǎo)出電極。KR0HNE公司生產(chǎn)的IFM5080K—CAP就是非接觸式電極的自來水流量計(jì)。被測(cè)介質(zhì)的電導(dǎo)率可以低到0．05gS／cm。
(5)衛(wèi)生型——食品、醫(yī)藥等行業(yè)要求自來水流量計(jì)與液體接觸的材料是無毒無害的，如襯里應(yīng)是聚四氟乙烯，傳感器外殼與連接法蘭應(yīng)是不銹鋼的。結(jié)構(gòu)上要求便于拆卸和清洗滅菌，與管道連接的部位應(yīng)能快速裝卸，如用活接頭連接，而不宜用法蘭連接。
1．6流量計(jì)類型的選擇
自來水流量計(jì)按組裝方式有分體型和一體型兩種類型。
(1)分體型是自來水流量計(jì)較普遍的應(yīng)用形式。傳感器單獨(dú)接在工藝管道上，轉(zhuǎn)換器安裝在相距數(shù)米或百余米的其他地方，中間用電纜相連接。分體型的流量計(jì)可以使得轉(zhuǎn)換器遠(yuǎn)離環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場(chǎng)，也便于觀測(cè)和調(diào)整設(shè)定的參數(shù)。
(2)一體型是將轉(zhuǎn)換器和傳感器組裝在一起成為一個(gè)整體，連接線在儀表內(nèi)部，使用比較簡(jiǎn)便，而且由于不用長(zhǎng)電纜，外界干擾也比較小。一體型的流量計(jì)一般用于小口徑的儀表，但是若傳感器安裝在高處或難于觀測(cè)的場(chǎng)合，高溫或有較大振動(dòng)的場(chǎng)合，轉(zhuǎn)換器的電子元件較難承受，則不宜使用一體型的自來水流量計(jì)。
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分體式電磁流量計(jì)技術(shù)要領(lǐng)
下一條：
低頻方波勵(lì)磁的電磁流量計(jì)在測(cè)量漿液中的表現(xiàn)
