電磁(ci)流量計 除(chú)了用來測(cè)量單相導(dǎo)電液體的(de)流量外,還(hái)經常用來(lái)測量礦漿(jiāng)、泥漿、紙漿(jiang)、纖維漿等(děng)液固兩相(xiang)流體介質(zhì)的流量，叫(jiào)礦漿電磁(ci)流量計 。當(dang)液固兩相(xiang)流體介質(zhì)中含有鐵(tie)、枯、鎳等磁(ci)性物質時(shi),稱之爲鐵(tie)磁性礦漿(jiang);反之,不含(han)有鐵、鑽、鎳(niè)等磁性物(wu)質的液固(gù)兩相流體(ti)介質稱爲(wèi)非磁性礦(kuàng)漿。用礦漿(jiāng)電磁流量(liàng)計測量流(liu)量時通常(cháng)會遇到以(yi)下一些間(jian)題:
1.液體和(hé)固體之間(jiān)速度差的(de)影響
礦漿(jiāng)電磁流量(liàng)計在制造(zao)和使用時(shí),一般應滿(man)足以下條(tiáo)件:
①磁場在(zài)測量段上(shang)必須均勻(yún)分布;
②被測(ce)流體介質(zhi)應是非磁(ci)性的電解(jiě)質,其電氣(qì)性質必須(xu)均勻,并是(shi)不可壓縮(suō)的流體;
③測(ce)量管爲圓(yuán)管,其内徑(jìng)必須一緻(zhi);
④流速分布(bù)爲軸對稱(chēng)分布,且管(guan)壁處流速(su)爲零;
⑤測量(liang)管内壁上(shàng)要有電絕(jue)緣襯裏;
⑥若(ruo)是液固兩(liǎng)相流體,則(zé)要求液體(tǐ)和固體之(zhī)間沒有速(su)度差存在(zai)。
　　上述條件(jiàn)中①、③、⑤三條是(shì)由制造廠(chǎng)保證的,其(qí)餘三條與(yǔ)測量對象(xiàng)有關。一般(bān)說來,工業(yè)上使用電(diàn)磁流量計(ji)時,上述條(tiao)件是容易(yi)得到滿足(zú)的,但在特(tè)殊情況下(xia),也有不能(néng)滿足的。在(zài)側量礦漿(jiāng)時,條件②和(he)⑥一般不能(neng)滿足。但當(dang)礦漿中所(suo)含固體顆(kē)粒的大小(xiao)和管徑相(xiàng)比小得多(duō)時,使固體(ti)順粒均勻(yun)地分散在(zai)流體中,則(zé)可把礦槳(jiǎng)看作是電(dian)氣性質均(jun)勻一緻的(de)流體,至于(yu)條件⑥可作(zuo)如下分析(xi)。
　　礦漿電磁(cí)流量計出(chu)廠标定時(shi)所用的流(liú)體介質通(tōng)常是自來(lai)水(制造廠(chang)受到标定(ding)設備的限(xiàn)制,不可能(néng)直接用礦(kuàng)漿來标定(dìng)電磁流量(liàng)計),則标定(dìng)液體通過(guò)測量管截(jie)面的全流(liú)量除以測(ce)量管截面(mian)積得到相(xiang)應的平均(jun)流速指示(shi)值;另一方(fāng)面, 礦漿電(dian)磁流量計(ji)在實際測(ce)量礦漿流(liu)量時,通過(guo)測量管截(jie)面的全流(liú)量(這時包(bāo)括組成礦(kuang)漿的液體(tǐ)和固體)除(chu)以測量管(guǎn)截面積也(ye)得到平均(jun)流速指示(shì)值。證明:如(ru)果礦漿中(zhong)的固體顆(kē)粒和液體(ti)之間沒有(yǒu)速度差時(shí),則這兩種(zhǒng)平均流速(sù)指示值就(jiù)相同,這時(shí)不引起測(ce)量上的誤(wu)差;如果固(gù)體和液體(ti)之間存在(zai)着明顯的(de)速度差時(shí),則将引起(qǐ)測量誤差(chà)。
　　令液體流(liú)量爲仇,所(suo)占測量管(guan)截面積爲(wei)玩;固體流(liú)量爲Qt,所占(zhàn)測量管截(jie)面積爲S。,則(ze)液固兩相(xiàng)的礦漿流(liú)量Qm及總面(miàn)積Sm爲
Qm=Qh+Qt （1）
Sm=Sh+St (2)
　　又令(ling)液體和固(gu)體之間速(sù)度差爲Vs,則(ze)有

　　式(5)右邊(biān)第一項表(biao)示相應于(yu)标定液體(ti)的平均流(liu)速Vh。令固體(ti)所占的面(mian)積和總截(jie)面積之比(bǐ)

　　從式(8)可知(zhi),測量誤差(cha)與相對速(sù)度比b和面(mian)積比γt之乘(chéng)積成正比(bi)。例如,若下(xia)γt=5%γt=10%,則δ爲0.5%。
　　從上(shang)面分析可(kě)知,在測量(liang)液固兩相(xiang)流體的流(liú)量時,要求(qiu)固體的顆(ke)粒相對于(yu)管徑要充(chōng)分的小,這(zhè)樣就可以(yǐ)降低γt值和(he)b值,從而可(ke)使測量誤(wù)差降低到(dao)可以忽略(lue)不計的程(cheng)度。另外,固(gu)體隻要是(shì)非磁性的(de),固體顆粒(lì)小而均勻(yun)分布,且和(hé)液體之間(jian)沒有速度(du)差,則不論(lun)固體的電(diàn)導率比液(ye)體高還是(shi)低,都不會(huì)引起測量(liang)誤差。
2.鐵磁(ci)性物質的(de)影響
　　當礦(kuàng)漿中的固(gù)體爲磁性(xing)介質時,則(ze)測量管内(nèi)的磁通密(mi)度将增加(jia),這在小口(kǒu)徑時,磁通(tong)密度的增(zēng)加更爲顯(xian)著。在這種(zhǒng)情況下,要(yao)求固體顆(kē)粒很小,和(hé)管徑相比(bǐ)可忽略不(bú)計,使液體(ti)和固體之(zhī)間的速度(du)差近似爲(wèi)零。其次,還(hái)要求垂直(zhí)安裝,使礦(kuang)漿自下向(xiàng)上流動,使(shǐ)礦漿的電(dian)氣性質均(jun1)勻一緻。另(ling)外,用戶可(kě)選用矩形(xing)波勵磁的(de)電磁流量(liàng)計,也可減(jian)少一定的(de)測量誤差(chà)。因爲在矩(jǔ)形波勵磁(cí)方式下,勵(li)磁電流小(xiǎo),工作磁通(tong)密度也小(xiǎo)。再次,用戶(hu)在選用流(liú)量計通徑(jìng)時,可選用(yong)大一些的(de)流量計通(tōng)徑,以減小(xiao)鐵磁性物(wu)質所引起(qǐ)的測量誤(wu)差。
　　除了以(yi)上一些措(cuò)施外,對于(yú)鐵磁性物(wu)質含量較(jiao)高的礦漿(jiang)來說,應當(dang)選用礦漿(jiang)電磁流量(liàng)計來測量(liang)其流量。因(yin)爲在鐵礦(kuang)漿電磁流(liú)量計中具(ju)有對磁通(tong)密度變化(hua)進行補償(cháng)的功能.
　　礦(kuang)漿電磁流(liú)量計的基(ji)本工作原(yuán)理可知,在(zai)電極上的(de)感應電壓(yā)U12爲
U12=BDV (9)
式中
B—測(cè)量管内的(de)磁通密度(dù)
D—管徑
Vm—礦漿(jiang)平均流
　　式(shì)(9)可知,感應(ying)電壓是與(yǔ)平均流速(sù)和磁通密(mi)度之積成(chéng)正比的,其(qí)中,平均流(liu)速随着體(ti)積流量的(de)變化呈比(bǐ)例地變化(huà)。當礦漿電(dian)磁流量計(ji)用工業交(jiāo)流電來勵(lì)磁且被測(cè)礦漿又是(shi)鐵磁性礦(kuang)漿時,則磁(ci)通密度是(shi)電源電壓(yā)、電源頻率(lü)、環境溫度(du)和磁性物(wu)質濃度的(de)函數,而這(zhè)些影響量(liàng)的變化是(shi)沒有規律(lǜ)可循的,因(yīn)此,必須設(shè)法消除這(zhè)些變化所(suǒ)帶來的影(yǐng)響,才能保(bǎo)證正确的(de)流量測量(liang)。爲此,必須(xu)對感應電(dian)壓U12進行U12/B運(yùn)算,即對式(shì)(9)的兩邊同(tóng)時除以B得(de):

　　這樣,經過(guo)U12/B運算後所(suǒ)得的E就與(yǔ)平均流速(su)成正比了(le)。
　　對于U12/B運算(suàn),關鍵是如(ru)何取得與(yu)磁通密度(du)B成正比的(de)電信号。在(zài)一般的工(gong)業用電磁(cí)流量計中(zhōng),是用勵磁(cí)電流來代(dai)替B的。因爲(wei)在電源電(diàn)壓、電源頻(pin)率及環境(jing)溫度變化(hua)的範圍内(nei),勵磁電流(liú)近似與磁(ci)通密度B成(chéng)正比。這種(zhǒng)方法隻能(neng)消除由于(yú)電源電壓(ya)、電源頻率(lǜ)和環境溫(wen)度的變化(huà)所造成的(de)影響,而不(bú)能消除磁(ci)性物質的(de)影響。因此(cǐ),用一般工(gōng)業用的電(diàn)磁流量計(ji)來測量鐵(tie)磁性礦漿(jiang)流量時會(hui)引起不可(ke)允許的測(ce)量誤差。
　　解(jiě)決的方法(fǎ)是利用安(ān)裝在傳感(gǎn)器測量管(guan)上的一隻(zhī)磁感應密(mi)度檢測線(xian)圈所取得(dé)的感應電(dian)壓作爲B信(xìn)号,從而進(jin)行U12/B運算,就(jiù)可消除磁(cí)勝場物質(zhi)的影響。具(ju)體做法是(shi)将檢測線(xian)圈上所取(qu)得的感應(yīng)電壓u1經積(ji)分電路後(hòu),再進入除(chú)法電路的(de)。積分電路(lù)如圖1所示(shi)。

　　式中u 2爲積(jī)分電路的(de)輸出電壓(yā), u 1爲積分電(diàn)路的輸入(ru)電壓,即是(shì)檢測線圈(quān)上所取得(de)的感應電(diàn)壓,ω爲磁場(chǎng)角頻率, ω=2πf，f爲(wei)勵磁頻率(lü),K= R2/(R1+ R2),T爲時間常(chang)數,其表達(dá)式爲T= R1 R2C/( R1+ R2),設計(ji)時使ω2T2>>1,則式(shì)(11)可改寫

　　式(shi)中K1=2.22KNs/πT,K1是個常(chang)數。
　　由上式(shi)可知, u 2與磁(cí)通密度B成(chéng)正比。用u 2做(zuò)除數,進行(háng)除法運算(suan),就相當于(yú)用B做除數(shù),
進行u 2/B運算(suàn),這樣就消(xiao)除了磁性(xìng)介質的影(yǐng)響。
8.結疤
　　有(yǒu)些礦漿往(wang)往容易在(zài)測量管道(dào)内壁上造(zao)成結疤現(xiàn)象,如氧化(hua)鋁生産過(guò)程中的漿(jiang)液不僅含(han)有堿性物(wù)質和固體(ti)顆粒,而且(qie)礦漿在90℃以(yi)上的高溫(wēn)條件輸送(song),這時就容(rong)易在管壁(bì)上附着料(liào)漿造成嚴(yán)重的結疤(ba)現象。這時(shi),用戶可選(xuǎn)用有光滑(hua)的聚四氟(fú)乙烯襯裏(lǐ)的電磁流(liú)量計,才能(néng)避免這種(zhong)結疤現象(xiang)。當管内壁(bì)上附着物(wu)如圖2所示(shì)時,将造成(chéng)測量誤差(chà)。

　　設st和s分别(bié)爲附着物(wu)和被測介(jie)質的電導(dao)率,t爲附着(zhe)層的厚度(du),d爲内徑,這(zhè)時所造成(cheng)的測量誤(wù)差△E可用下(xià)式表示:

　　當(dāng)附着物的(de)電導率和(he)被測流體(ti)的電導率(lǜ)相等或相(xiàng)接近時,則(zé)不會造成(chéng)測量上的(de)誤差。當附(fu)着物的厚(hòu)度均勻且(qie)其電導率(lǜ)高于被測(cè)流體的電(diàn)導率時,則(zé)在電極之(zhī)間形成電(diàn)阻性短路(lù)而使測得(de)的感應電(dian)壓減小.因(yin)此将造成(cheng)負誤差,即(ji)流量計指(zhǐ)示的流量(liang)值小于實(shí)際流量值(zhi)。當附着物(wù)的厚度均(jun1)勻且其電(dian)導率低于(yu)被測流體(tǐ)的電導率(lǜ)時将會造(zào)成正誤差(cha),即流量計(jì)指示的流(liú)量大于實(shí)際流量。
　　對(duì)于在電極(ji)上造成結(jié)疤時,可以(yi)采用尖頭(tou)形電極,它(ta)具有一定(ding)的自清洗(xǐ)能力;另外(wai),可以選用(yong)帶有電極(jí)清洗裝置(zhi)的礦漿電(diàn)磁流量計(jì),可随時對(dui)電極進行(hang)清洗;如果(guǒ)結疤不是(shì)很嚴重,用(yòng)戶可以定(dìng)期清洗電(dian)極;同時,盡(jin)可能将平(píng)均流速提(tí)高到Zms/以上(shang),以減慢附(fu)着層的形(xíng)成。
4.磨損和(hé)腐蝕
　　礦漿(jiang)電磁流量(liàng)計用于測(cè)量礦漿流(liu)量時,普遍(bian)存在着磨(mó)損和腐蝕(shí)問題,當固(gù)體物對襯(chèn)裏磨損後(hòu)使内徑d增(zēng)加了△d,則造(zào)成測量誤(wù)差爲

　　爲了(le)減少磨損(sǔn)的影響，盡(jin)可能将流(liú)速減小到(dào)3m/s以下。但對(duì)于磨損和(he)腐蝕都很(hen)嚴重的礦(kuàng)漿來說，用(yòng)戶可選用(yong) 陶瓷電磁(ci)流量計 。

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