利用电磁流量计来测量空调冷冻水的案例分析

电磁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电磁流量计，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，电磁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)电磁流量计对空管的适应能力
  现在现场使用的电磁流量计，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，电磁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
  电磁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所示是一个国内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
  空管指满度是电磁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
  电磁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，后导致流量示值偏高。
  电磁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。如果电磁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。
电磁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。

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