液体粘度液体温度环境温度对电磁流量计的影响

    通常认为电磁流量计所测体积流量不受液体电导率(只要大于某一阀值)、液体粘度、液体温度和环境温度参量的影响^[1]。随着仪表使用介质从过去应用最多的水和水溶液扩大到其他液体,若干用户根据现场使用经验,开始怀疑这些认识。国际仪表使用者协会WIB邀集8家电磁流量计制造厂提供仪表,委托荷兰应用科学研究组织TNO和荷兰国家矿业公司研究所DSM,进行应用基础研究。试验研究历时两年半,于1993年发表研究报告。下文摘录有关粘度影响,液体温度和环境温度影响,长期稳定性的内容。液体电导率影响请参阅另一专题文章。

    参加实验20台电磁流量计均为流量传感器和转换器组合在一起的一体化仪表,精确度均优于1%,仪表口径、台数和衬里材料见表1,其中2台陶瓷衬里仪表中途退出。

    1　液体粘度影响

    实验液体粘度分5,15,70和200mm²/s(cSt)四档,前3档是糖水溶液,后者是甘油和水的溶液,再加上参比液20℃时的水,粘度约为1mm²/s。18台仪表的粘度变化影响量分布和平均影响量分别见表2和表3。

    图1所示是DN40仪表粘度影响最小和最大仪表的误差曲线,从中可以看出粘度增加误差曲线向“正”向偏移。图2是将另两台DN40仪表从流量换算成雷诺数(R_eD)后绘制的误差曲线,实验范围包含了层流区(R_eD<2320)、过渡区和紊流区(R_eD>4000)。右图低流量范围的仪表,按雷诺数从小到大的误差曲线无法连成一线;左图高流量范围的仪表则可以连成一线。在后一种情况下,可以对某一使用对象,从此图以内插法推导一条操作曲线,此曲线可精确到±0·5%;且提供了按有限的校验数据外推到较大尺寸仪表合适操作曲线的可能性。但该研究报道又认为,如果按右图所示的曲线,某一粘度与水相异的液体,其校验曲线不能从水校验曲线上外推法来求得,否则其误差将大于5%。

    2　温度影响

    温度变化以3种方式影响仪表性能,即:环境温度恒定,流体温度变化;流体温度恒定,环境温度变化;流体和环境温度都变化。第3种方式是最多的现实情况。

    2·1　流体温度影响

    表4中3~9各列是两种环境温度条件下,3种衬里材料液体温度变化每10℃的平均影响量。3种衬里材料间影响量没有明显的差别,低流速范围影响比高流速影响大。

    环境温度对液体温度变化影响量的作用非常有限,然而环境温度从20℃变化到50℃,会使误差曲线平均偏移,从图上读出DN10仪表偏移量为0·4%,DN40仪表为0·3%,偏移方向不一,有些偏“正”,另一些偏“负”。第10列是在做完各温度影响实验后,重新在参比条件(环境和流体温度均为20℃)下校验,与实验开始时参比条件的校验数据比较的总体偏移量,是不能恢复的变化量。图3所示是流体温度影响最小和最大两台仪表的误差曲线。H制造厂仪表流体温度从20℃变到70℃,与参比条件相比变化小于0·3%;D制造厂仪表变化近1%。除个别测量点外,流体温度增加,误差向“正”相偏移。