摘要(yao):分析了被測介(jie)質電導率、流速(sù)分布與直管段(duàn)、電極結垢與附(fu)着層、安裝條件(jian)和運行環境5方(fang)面工👉程因素對(duì)電磁流量計 準(zhǔn)确測量的影響(xiǎng),提出了提高電(diàn)磁流量測量準(zhǔn)确的工程對策(cè)。從而保證電磁(ci)流量計在工程(cheng)應用中🐉能夠準(zhun)确測量,使其充(chong)分發揮其計量(liàng)作用,爲流量👨‍❤️‍👨檢(jian)測提供可靠的(de)測量數據.
　　流量(liang)測量廣泛應用(yòng)于工農業生産(chan)、國防建設、科學(xué)試驗、國内外貿(mao)易等各個領域(yu),然而,流量測量(liang)是一項複雜的(de)技術.由于流量(liang)是一個動态量(liàng),被測流體🚶的特(te)性複雜、測量條(tiáo)件💰又各不相同(tóng),因此流量測量(liàng)的準确可靠性(xìng)較難保證.爲了(le)準确的測量流(liú)量,人㊙️們已研究(jiū)開發出速度式(shi)流量計、容積👈流(liú)量計、動量式流(liú)量計、電磁流量(liàng)計、 超聲波流量(liàng)計 等幾十種流(liú)量計.其中,電磁(ci)流量計以其良(liang)好性能💁,在諸多(duō)領域🍓廣泛采用(yong).但在實際使用(yòng)中,影響流量計(ji)精确測量的因(yīn)素較多,經常會(huì)出現流量計本(běn)身檢定合格,而(er)實際卻感覺計(jì)量“不準”的現象(xiang).本文在确保電(diàn)磁流量計本身(shēn)計量檢定合格(gé)的基礎上,分析(xi)了工程上影響(xiǎng)電磁流量計測(ce)量準确的因素(sù),提♊出了提高電(dian)磁流量計測量(liàng)準🚶确的工程實(shi)施方法.
1　影響電(dian)磁流量計準确(què)測量因素
　　電磁(ci)流量計是根據(ju)法拉第電磁感(gǎn)應定律來工作(zuò)的👅,即導電流體(tǐ)以平均速度v流(liu)過垂直于流動(dòng)方向的磁場,其(qí)感應電勢⭐E通過(guo)與流體直接接(jie)觸的電極(又稱(cheng)傳✂️感器)檢測出(chu)來.
E=KBvD　,(1)
式中:K爲儀表(biǎo)常數;B爲磁感應(yīng)強度(T);v爲流體運(yùn)動平均🈚速💚度(m/s);D爲(wèi)♻️管道内徑(m).
當K、B、D确(que)定下來後,E與v成(chéng)正比.其工作原(yuán)理和結構如圖(tú)1所💁示🐉.根❤️據流體(ti)的體積流量公(gōng)式:
Q=1/4πD2v　,(2)
Q是v的正比函(han)數,代入公式(1),那(na)麽E也是Q的正比(bi)函數,由此,測出(chū)了感應電壓E也(ye)即測出了介質(zhi)的體積流量Q.

　　電磁流(liu)量計由流量傳(chuán)感器和轉換器(qì)兩大部分組成(chéng).傳感器測出的(de)感應電壓E由電(diàn)纜送至轉換器(qi),通過智能化處(chù)理,然後🏃🏻‍♂️LCD顯示,或(huo)轉換成标準信(xìn)号4～20mA輸出.根據以(yǐ)上測量原理,實(shí)際使用中,影響(xiǎng)電磁流量計準(zhun)确測量的工程(chéng)因素主要有以(yǐ)下5個方🏃🏻‍♂️面:
(1)被測(ce)介質電導率的(de)影響.被測流體(ti)的電導率決定(ding)了轉換器所需(xū)的輸入阻抗大(dà)小,流體電導率(lü)降低,電極的輸(shu)出阻抗将⛷️增加(jia),并且由轉換器(qi)輸入阻抗引起(qi)負載效應而産(chǎn)生🏃‍♀️誤差.因此,電(diàn)磁流量計應用(yong)中規定了流體(tǐ)的電導率的下(xia)限.理論上🏃‍♀️,把電(dian)極看作點電極(ji),忽🈚略其大小,實(shí)際上,電極有一(yi)定尺寸,當✊直徑(jìng)爲d的圓🐇形電極(ji)與電導率爲ρ的(de)半無限展寬的(de)流體接觸時,其(qi)展寬電阻🤩爲1/(2ρd),因(yīn)此,如果管道直(zhí)徑Dd,則電極的輸(shū)出阻抗爲⁉️兩個(gè)展寬電阻之和(hé)🔅,即等于1/(ρd).一般測(cè)量的流體電導(dǎo)率ρ的下限💚爲5～10μs/cm,所(suǒ)以,若電極直徑(jìng)🏒d爲1cm,則電極的輸(shu)出阻抗就爲1/(ρd)=100～200kΩ,爲(wei)使輸出阻抗的(de)影響限制在0.1%以(yi)下,轉換器的輸(shū)入☀️阻抗應爲200MΩ左(zuǒ)右.對于電📞磁流(liú)🌈量計,選型時必(bi)須考慮流體電(dian)導率要大于5μs/cm的(de)阈值(即下限值(zhí))要求.
(2)流速分布(bù)與直管段的影(yǐng)響.根據公式(1)知(zhi),如果流速以中(zhōng)心軸爲對稱流(liú)動,感應電勢與(yu)流速分布無關(guān)🌈,僅正比于平均(jun)流速.若流速爲(wèi)非中心軸對稱(cheng)分布📞,圖2表示⛱️90°彎(wan)頭與突擴管的(de)流線分布與速(sù)度剖面,每♉個流(liu)動質點相對于(yú)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼電極幾何位置(zhì)不同,對電極産(chan)生的感應電動(dòng)勢大小也不同(tóng),越靠近♋電極,速(su)度大的質點所(suǒ)産生的感應電(dian)動勢越大,容易(yi)引起🔞誤差,因此(ci),必須保證流🙇‍♀️體(tǐ)流速爲中心軸(zhou)對稱.工程上,正(zheng)确的安裝可以(yi)減小此類誤差(chà)。

　　盡(jin)管電磁流量計(ji)生産廠家不斷(duàn)追求流量計本(běn)身的精度,但實(shi)際工程中,工藝(yi)管道中的彎管(guǎn)、閥門等都會㊙️引(yin)起流動畸變、二(er)次流或漩渦,破(po)壞了原有充分(fen)均勻的流速分(fen)布狀況.隻有經(jing)過相當長的直(zhí)管段,才能讓流(liú)體恢複其軸對(duì)稱的流速分💚布(bu).若實際🌈工藝管(guǎn)道上下遊直管(guan)段不足,可以通(tong)過安裝流動調(diao)整器來調整.
（3）電(dian)極結垢和附着(zhe)層的影響.在測(ce)量如紙漿、污水(shui)等✉️非清潔流⛱️體(ti)時,電極表面易(yì)受污染,引起零(ling)點變動,但零🔴點(diǎn)變化和電極污(wū)染程度兩者的(de)關系,很難進行(háng)定量分析比♋較(jiao),根據🧑🏽‍🤝‍🧑🏻經驗,電極(jí)直徑🐉越小,所受(shou)的影響越少,在(zai)使用中,應注意(yi)電極的清污,以(yǐ)防止附💋着.
設在(zai)襯裏上附着沉(chen)澱物時産生的(de)誤差Δε,如果附着(zhe)的厚度是一樣(yàng),則可由式(3)計算(suàn):
Δε=1-2/[1+(kω/kf)+(1-kω/kf)*(1-2t/D)2]　,(3)
式中:kω、kf分别爲附(fu)着物和測量流(liu)體的電導率;t爲(wei)附着❤️物厚度👨‍❤️‍👨;D爲(wèi)🐕直🔴徑.
　　若式(3)中kω和(he)、kf相等,則誤差爲(wèi)零,附着物的電(dian)導率較低時,上(shang)式仍然成立,但(dàn)會增加電極的(de)輸出阻抗,因此(cǐ)受到限制,如絕(jué)緣性沉澱物浸(jìn)在流體中就是(shi)這種情況.相反(fǎn),如附着金屬粉(fen)末等,因高電導(dao)率的附着層,使(shi)感應💋電勢短路(lu),電極輸出偏低(di),造成負偏差.在(zài)🈚測量具有沉澱(diàn)附着物的流體(tǐ)時,可通過合理(li)選擇傳感器内(nèi)襯😘材料等方法(fa)減少測量誤差(cha),除了選擇如玻(bō)璃或☀️聚四氯乙(yi)烯等難以附着(zhe)♋沉澱的襯裏外(wài),還💚應增加其流(liu)速,流體快速流(liú)動的同時能夠(gòu)起到沖刷電極(ji)、清潔電極的作(zuo)用,減少誤差.
(4)安(ān)裝條件的影響(xiǎng).電磁流量計要(yào)求滿管測量、流(liu)速分布軸對稱(chēng)、可靠的接地等(deng),否則可能現輸(shū)出晃動、示值不(bu)準等現象.這可(ke)通😄過規範安裝(zhuang)操作以使測量(liang)準确💯得到提高(gāo).
(5)運行環境的影(yǐng)響.電磁流量計(ji)因輸出信号較(jiào)弱,對☁️機械振動(dòng)比較敏感,測量(liang)結果易受幹擾(rǎo),運行時,不允許(xǔ)管道振動和周(zhou)圍有大的電器(qì)如電焊機等.
2　提(tí)高電磁流量測(cè)量準确的工程(cheng)對
2.1正确選型
　　電(dian)磁流量計的選(xuan)型考慮因素很(hěn)多,有儀表性能(neng)、流體特性、安裝(zhuang)條件、環境條件(jiàn)和經濟等方面(mian)的因素,從測量(liang)準确的角度,可(kě)從下面兩方面(miàn)考慮.
(1)傳感器口(kǒu)徑選擇.傳感器(qì)口徑的選擇關(guan)系到流體在管(guǎn)道中‼️的✂️流速大(da)小,影響到輸出(chū)電勢值.因此,傳(chuan)感器口徑不一(yi)定與連接的工(gong)藝管道口徑相(xiàng)同,應根據實🐉際(ji)使用流量而🈲定(dìng).當管道内流體(tǐ)的流速在1.5～3m/s,選擇(ze)傳感器口徑的(de)💃與工藝管道口(kǒu)徑相同即可,且(qie)安裝方便;當管(guǎn)内流體流速較(jiao)低,低于0.5m/s時,儀表(biao)口徑應改爲小(xiǎo)于管徑,以異徑(jing)管連接管道.
(2)襯(chèn)裏、電極材料的(de)選擇要點.電極(jí)是電磁流量計(ji)拾♋取流量信号(hào)🌈的部件,在測量(liang)過程中,隻有它(tā)和接地環、接地(dì)電極與被測介(jie)質接觸,因此,爲(wei)了适應不同介(jiè)質的測量條件(jian),比如🏃🏻‍♂️流體介質(zhi)的溫度、壓力、腐(fǔ)蝕㊙️性、磨損性🛀等(děng)的要求🈲,要選用(yòng)不⭕同的内襯、電(diàn)極材料.
　　電磁流(liu)量計的内襯材(cái)料有耐腐蝕性(xing)中等、耐一般低(dī)濃度的酸、堿、鹽(yán)的氯丁橡膠材(cai)料,耐磨損性強(qiang)而🤟耐腐蝕性能(néng)一般的聚氨脂(zhī)橡膠,耐腐蝕性(xìng)能強和适于溫(wēn)度高的聚四氟(fu)🈲乙烯,化學性質(zhi)等同于聚四氟(fú)乙烯的抗拉、抗(kàng)壓聚全氟乙丙(bing)烯,耐稀酸、堿、鹽(yán)的溫度<60℃的聚乙(yi)烯和溫度<100℃的聚(ju)苯硫醚等.
　　電磁(ci)流量計電極的(de)材料有耐鹽和(he)小于50%濃度堿溶(rong)🐆液的鈦(Ti)電極,耐(nai)酸和鹽的钽(Ta)電(diàn)極,耐腐蝕能力(lì)強的貴金屬鉑(bó)電極,不适于鹽(yan)🌂酸的哈氏合金(jin)C電極和不适于(yu)硝酸的哈氏合(he)金🏃🏻‍♂️B電極,耐腐蝕(shi)能力一般、但價(jia)格低的不鏽鋼(gāng)316L等.電極材料裝(zhuāng)于傳感器測量(liàng)管内壁,與被測(cè)介🌍質直接接觸(chù),故應根據被測(cè)介質的腐蝕性(xìng)選定.
2.2　正确安裝(zhuāng)
(1)對安裝管路的(de)要求.實際工程(chéng)上,電極平面處(chu)的流速分布已(yǐ)同初校時有較(jiao)大的差别,傳感(gǎn)器上遊管✍️道連(lian)接件的配置是(shi)引起特殊的流(liú)速分布的因素(sù)之一,使📐用中就(jiu)有可能出現量(liàng)值偏移.對傳感(gan)器前後直管段(duàn)的要求是保證(zheng)流速💞以中心軸(zhóu)📞爲對稱分布,獲(huò)得儀表🍉測量精(jīng)度的必要條件(jiàn)之一,國标GB/T18659-2002等列(liè)舉了對漸縮管(guǎn)、上遊閥、圓弧彎(wān)頭最小直管段(duan)長度的要求(見(jiàn)💋表1).

另外,測量管(guǎn)内導電流體電(diàn)導率不均勻,也(ye)會影響電磁流(liú)‼️量計的測量,因(yin)此,若工藝要求(qiu)在管道中加入(rù)其他介質,則應(ying)在流量計下遊(yóu)進行.如果必須(xū)在上遊進行,應(ying)在✂️流量計上遊(yóu)較遠處注入,建(jian)議在大于50D以遠(yuǎn)(D爲🐉測量管内徑(jing)),以保證流體流(liu)動均勻後進入(rù)流量計.
(2)安裝要(yao)保證流體充滿(mǎn)測量管.電磁流(liú)量計測量的流(liú)量🌈是電極平面(miàn)的平均流速與(yu)電極斷面的面(mian)積的乘積.隻有(you)流體充滿測量(liàng)管測量才準确(què).也就是說,在水(shuǐ)✌️平安裝時,流量(liang)計處于❄️最低部(bù)位置的正确安(an)裝方法才能保(bao)證流體充滿管(guǎn)道.對于固-液、氣(qì)-液兩相混相流(liu)體,傳感器應以(yi)垂直或傾斜姿(zī)勢安裝🔆,且流體(tǐ)應自下而上流(liu)動,防止當傳感(gǎn)器水平安裝⛷️時(shí),固體容易沉澱(dian)到管道下部、混(hùn)相中的氣體分(fèn)離到上部而造(zào)成測量誤差.
(3)接(jiē)液與接地.因傳(chuan)感器輸出信号(hao)是電極間的電(dian)壓差,因此要有(yǒu)一個零電位基(ji)準點.接液是使(shi)用電磁流量🎯計(jì)最重要的條件(jiàn)之一,即以導電(diàn)液體接地作爲(wei)信号的基準電(dian)位點.接地是防(fáng)止進入幹擾和(he)安全保護的有(yǒu)效措施,傳感器(qì)接地極與流體(tǐ)(信号基準零電(dian)平)間容易由地(di)回路引入各種(zhǒng)共模幹擾電🤞壓(ya),影響流量🌈計✍️的(de)使用可靠性和(hé)測量精度.通💘過(guo)接地能夠屏蔽(bi)靜電感應與電(diàn)磁感應🌈引起的(de)噪聲電壓;減小(xiao)接地電阻可❌以(yi)降低地回路雜(za)💞散電流的壓降(jiang),減低共🍓模幹擾(rǎo)電壓,提高測量(liang)精度.在連接🚶傳(chuan)感🏃🏻器的管道内(nei)若塗有絕緣層(ceng)或是非金屬管(guǎn)道時,傳感器兩(liang)側應裝有接地(di)環.金♈屬管道電(diàn)磁流量計接地(di)連(跨)接方法如(rú)圖3.當被測流😄體(tǐ)電導率比較高(gao)、工藝管線比較(jiao)長時,被測流體(ti)的體電阻幾乎(hu)爲零,使⁉️用接液(ye)電極能夠穩定(ding)地取得信号🙇🏻的(de)基準電位.當測(cè)量比較低的電(dian)導率流體時,被(bèi)測流體的體電(diàn)阻比較高,若利(li)用接液環或接(jie)液電極接觸面(mian)太小,易産生信(xin)号的不穩定.爲(wèi)此🐉應使用接液(ye)短管,加大與☂️流(liu)體的接觸面積(jī),減小流體體電(dian)阻.

(4)盡量避開振(zhèn)動源、磁源.由于(yú)電磁流量計的(de)測量感應電壓(yā)很🌈小👄,電壓較低(dī)易受外界電磁(cí)噪聲的影響,故(gù)在安裝㊙️時應盡(jìn)可能避🧑🏽‍🤝‍🧑🏻開振動(dong)源、磁源,并進行(háng)可靠的接地連(lián)接⛹🏻‍♀️.一般情🍉況要(yào)求接地電阻小(xiao)于100Ω.對于防爆産(chan)品✂️和防雷擊要(yao)求的安♍裝情況(kuàng),接地電阻應小(xiao)于10Ω.同時應注意(yì)不能将💚流量計(jì)的接🌈地接在大(dà)的❓電器設備,如(ru)變壓器、發電機(ji)、變頻電源的外(wài)殼🤞接地上.
3　結束(shu)語
　　電磁流量計(jì)在投運前,應對(duì)管道及流量計(ji)進行徹底檢查(cha),包括管道雜物(wù)等清理,電極處(chu)幹燥處理.還👈包(bāo)括電氣線路的(de)檢查,首先應對(dui)線路的接地進(jìn)行檢測,确保接(jie)地💯可靠後,還需(xū)進行絕緣電阻(zǔ)及接地電阻測(cè)試.
　　長期運行時(shi),測量管壁易附(fu)着和沉澱物質(zhi),若附着是🔞比液(ye)體電導率高的(de)導電物質,信号(hao)電勢将被短路(lu)而不能工作,若(ruo)是非導電層則(zé)首先應注意電(dian)極⚽污染,譬如選(xuan)用不易附着尖(jiān)形或半球形突(tū)出電極、可更換(huàn)式電極、刮刀式(shi)清垢電極等.非(fēi)接觸型電極電(diàn)磁流量計附着(zhe)非導電膜層,儀(yí)表仍能工作,但(dàn)若㊙️爲高導電層(ceng)則不能工作.
　　由(yóu)于電磁流量計(ji)運行環境較爲(wei)複雜,影響其正(zhèng)常工💋作的工程(cheng)💋因素衆多,調試(shì)技術需要不斷(duàn)總結和更新.總(zong)之,隻要合理選(xuǎn)用、正确安裝電(dian)磁流量計,并采(cǎi)取有效的措施(shi)加以維護,就能(neng)從工‼️程上降低(di)誤差,提高測量(liang)的準确,規範的(de)使🔱用儀表,還能(neng)延長儀表的使(shǐ)用壽命,爲生産(chǎn)提♊供準确可靠(kao)🌂的計量數據❓.

以(yi)上内容來源于(yú)網絡，如有侵權(quan)請聯系即删除(chu)!