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流體在管道中流動時,一般有兩種流動狀態,即層流流動和湍流流動。層流流動時,管內流體分層流動,各流層之間相互不混雜而平行于管道軸線流動,流層間沒有流體質點的相互交換,流體通過一段管道的壓力降與流量成正比。而湍流流動時,管內流體不再分層流動,流體質點除了沿管道軸線方向運動外,還有劇烈的徑向運動,流體通過一段管道的壓力降與流量的平方成正比。
在實際應用中,出于工藝流程的需要,往往需要在管道中加上彎頭、閥門、減縮管、漸擴管等阻流件,流體流經這些阻流件之后,流場會發生較大的變化。為了較好的觀察流體流經阻流件之后的流場速度分布,選取90°彎頭和漸縮管為研究對象,90°彎頭的模型和網格劃分如圖1所示。管道直徑為100mm,彎頭處的曲率半徑為200mm。為了保證流體經過彎頭時已充分發展,彎頭上游有10D直管段,并且彎頭下游有70D直管段。

電磁流量計對流場的分布沒有嚴格的要求,因此相比于超聲流量計,電磁流量計對于上游直管段的要求不需要太長。流體在通過彎頭時流場會發生一定的改變,通過彎頭之后還需要經過一定的直管段流場才能重新恢復。同樣,流體在通過其他上游阻流件如漸縮管、漸擴管、閥門等同樣也會發生流場的畸變,需要經過一定的直管段之后,流場才能重新恢復,達到電磁流量計測量對流場分布的要求。儀表上游阻流件的影響導致流場的畸變,需要經過一定的直管段才能得到恢復。制造廠也通過不斷的優化電磁流量計的結構以減小其對流場的依賴,經過不斷的努力,現在使用的電磁流量計需要一定的前直管段,但也無需太長。大量的實驗表明,一般電磁流量計上游仍然要有5到10倍管徑的直管段。
2.2電磁流量計安裝位置的影響
傳感器安裝位置的選擇是保證電磁流量計正常運行的關鍵,所以在選擇安裝位置時應考慮下列因素:
(1)根據電磁流量計的測量原理可知,被測流體的流速必須軸對稱分布才能保證流量計正常運行,否則容易引起流量計指示不穩,所以安裝位置的選擇必須使介質滿管且保證直管段的要求(一般前5D后3D)。
(2)為避免氣泡的影響,安裝位置不宜選擇在易積聚氣體的流體管道的***點,垂直安裝時,應選擇流體由下而上的位置。當流體出口為放空狀態時,傳感器不應安裝在管道放空之處,應安裝在較低處,并使流體滿管。
(3)電磁流量計的測量原理就決定了其易受外界電磁干擾的影響,為避免電磁場干擾,安裝位置應盡可能地遠離有強電磁場的大功率用電設備如大機電、大變壓器等。另外,安裝時流量計應很好的接地,信號線選用屏蔽線并穿管進行保護。
(4)為避免負壓及管道的震動對流量計的影響,安裝位置不宜選擇在泵的進口或地面有強烈的震動處。如管道振動大,在傳感器兩邊應加裝固定管道的支架,以減少震動的影響。
(5)被測介質中含有固體顆粒時,水平安裝會使襯里和電極過分磨蝕,也會使測量管內徑被磨變大,從而產生較大的測量誤差,此時應該選擇垂直安裝。
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