流量计在硬水流量测量中出现的问题及选型
2.2 测量原理和结构
涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，如图2所示[2]，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用数学公式表示：
当雷诺数Re在102~105范围内，St值约为0.2，因此，在测量中，要尽量满足流体的雷诺数在102~105，旋涡频率f＝0.2V/d。
由此可知，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度υ，再由式q=υA可以求出流量q，其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。
当旋涡在滞流元件两侧产生时，利用压电传感器测出与流体流向垂直的交变升力变化，将升力的变化转换为电的频率信号，再将频率信号进行放大和整形，输出到二次仪表，进行累积、显示。
图2 流量检测示意图
由于检测元件——压电传感器安装在滞流元件中，当水垢结在滞流元件上会造成以下后果：
1）造成滞流元件的宽度d增大，由公式（3）可知，检测元件接收到涡旋列产生的频率减小，输出电压信号减小，因此测量指示值比真实值偏低。
2）使检测元件接收到涡旋列产生的频率信号减弱，影响了测量信号的稳定性和连续性，因此出现了测量值不稳定的现象。
3）随着水垢厚度的不断增加，当达到一定程度后，使检测元件接受不到涡旋列产生的频率信号，导致测量值为零。
3 探讨和选型
FIC1101在采用靶式和涡街式流量计测量硬水流量的过程中，出现测量不准确的现象，从以上分析故障原因可知，是由水质结垢引起的，所以要提高FIC1101在测量过程中的稳定性和准确性，有以下两种选择：
1）更换流量计的类型，选择适合测量硬水流量的流量计；
2）更换被测介质，电脱盐注水由硬水改为纯净水。
因节能减排和生产实际，只能考虑流量计的选型，什么样的流量计在测量硬水流量时，不受结垢的影响或受其的影响较小呢？要从以下3方面分析：
1）硬水在流量计中不结垢；
2）硬水与测量元件之间隔离；
3）硬水结垢对流量计在测量的过程中影响较小。
根据各种类型流量计的结构、测量方式和特点，符合条件1）和2）件的有：差压孔板流量计、超声波流量计和电磁流量计。如果FIC1101采用差压孔板流量计，差压变送器的测压室与被介质被引压管内的引压液隔离[5]，符合条件2）。但是孔板的表面要求光洁度极高，当水垢结在孔板上，将影响到孔板两侧的压差，造成测量不准确；另外，FIC1101距地面50cm，不利于铺设引压管。所以，FIC1101采用差压孔板流量计测量硬水流量的效果不佳。因超声波流量计和电磁流量计的价格昂贵，投资费用高，不易采用。从条件3）考虑，FIC1101采用了国内近阶段出现测量流量的一个新品种——弯管式流量计。
4 弯管式流量计
4.1 测量原理和结构
弯管式流量计与传统的孔板流量计一样同属于差压式流量计的范畴，只是它们产生差压的方式不同，孔板是利用流体的缩放原理产生的差压，而弯管传感器是利用流体的惯性原理产生的差压。当流体通过弯管时，受到弯管的约束，流体被迫作类似的圆周运动。当流体在作圆周运动时，产生的离心力F作用在弯管的内外两侧，使弯管传感器内外两侧之间产生一个压力差，此压力差（也就是压差值）的大小与流体的密度有关，与流体的平均流速有关，与流体作圆周运动的曲率半径有关。它们之间遵循作圆周运动物体都必须遵循的牛顿运动定律：
通过对上述公式进行整合、积分处理之后，可得公式：
这个公式描述了介质在弯管传感器中流动时，介质对弯管施加的离心力与介质的密度，介质的平均流速以及弯管的弯径比之间的关系。另外，只要介质在弯管传感器中流动的最小雷诺数达到一个极低值以上，弯管流量计的流量系数α就是一个定值。用引压管把弯管内外两侧的压差ΔP引出，传递给差压变送器，如图3所示，再通过公式（5），即可得到流经弯管内的流体速度υ。
图3 取压示意图
1）测压室与被测介质被引压管内的介质隔离，使测压室内不易结垢；
2）引压管内的介质水相对稳定，并与管道内的被测介质进行钙离子交换的速度慢，并且交换量极小，所以在引压管和测压室内结垢的速度极小，不会影响引压和测压效果；
3）引压管在测压室与取压口之间有一段距离，易于散热，降低了引压管内钙离子的热运动和结垢的速度。
5 结束语
FIC1101在采用弯管式流量计测量电脱盐注水的过程中，表现出运行稳定，测量准确，反映灵敏的效果。FIC1101的维修次数由过去每周的二三次，变为每年维修一次，主要是清理取压弯管和测压室内的水垢，并且投用后偏移量小，运行正常。
因此在选用流量计时，要考虑的因素很多：准确度、可靠性、费用、流体特性及其它因素。要严格分析流量计的工作性能，被测流体的物理和化学特性，结合现场环境因素、安装条件和设备的性价比等情况，选择合适的流量计，避免因选型不当产生不稳定的安全生产因素和造成不必要的经济损失。(end)
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