摘要:針對目(mu)前電磁流量(liàng)計
測量精度(du)偏差大、靈敏(mǐn)度不高的缺(quē)陷,提出了一(yī)種新📞的✨基于(yú)電☔磁感應原(yuán)理的電磁流(liu)量計。分析了(le)該🐇電磁流量(liàng)計的工作原(yuán)理、結構特性(xìng)等,對不同流(liú)速情況下所(suǒ)對應的最佳(jiā)流道管徑進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，優化(hua)後電磁流量(liàng)計在滿量程(chéng)情況下的測(cè)量☂️誤差在0.7%以(yi)内,比優化前(qián)提升了57.1%;反應(ying)靈敏度比優(you)化⛱️前提升了(le)91.7%。
引言
電磁流(liu)量計是一種(zhǒng)廣泛應用在(zai)流體測量中(zhōng)的計量設🔴備(bei),在化🌂學工業(ye)中廣泛應用(yòng)于合成氨的(de)氨水流量測(cè)量等,其測量(liàng)的正确率和(he)靈敏性直接(jiē)決定了化工(gōng)合成産品的(de)純度和經濟(jì)性,一旦其精(jīng)度不足或者(zhě)靈敏性過低(dī)，将直接導緻(zhi)化工生産的(de)異常。目前多(duō)數電磁流量(liang)計爲正确級(ji)别爲1級的一(yi)對電極控制(zhì)模式🔴,主要适(shì)用于大管徑(jing)、高流速情況(kuàng)下的流量測(ce)試，無法滿🌂足(zu)小管徑、慢流(liú)速、精度高、快(kuài)反應㊙️的監測(cè)需求，極大地(dì)限制了化工(gong)生産效率和(he)精度的進一(yi)步提升。
爲提(ti)高電磁流量(liàng)計在小管徑(jing)、低流速模式(shi)下的工作正(zheng)确率和反應(ying)靈敏性，提出(chū)一種新的内(nèi)流式的🌈電磁(cí)流量計,對該(gāi)流量計的工(gōng)作原理、結構(gou)特點等🈲進行(háng)了分析,特别(bié)是對不同流(liú)速下的最佳(jia)流道管徑匹(pi)配情況進行(háng)研究,從而确(què)定流道結構(gòu)。根據實🐅際測(cè)試表明，新的(de)電磁流量計(ji)在滿量🌐程情(qíng)況下的測量(liang)誤差在0.7%以内(nèi),比優化前提(ti)升了57.1%,反應靈(ling)敏度比優化(huà)前提升了91.7%，對(duì)提升化工廠(chǎng)流量測試的(de)正确率,提高(gao)化工生産安(ān)全和效率具(ju)有十分重‼️要(yao)的意義。
1總體(tǐ)方案設計
當(dāng)合成氨的氨(ān)水在小直徑(jing)管道内流動(dong)時,由于水質(zhì)等因素,會🎯導(dǎo)緻管道内壁(bì)逐漸出現結(jié)垢現象,目前(qián)經常采👣用的(de)外置式電磁(ci)流量計的測(cè)量精度會受(shou)管道🔞内壁變(bian)化的影響,逐(zhú)漸出現偏差(chà),因此難以滿(man)足長期監控(kong)情況下的監(jian)測正确率和(hé)可靠性需求(qiú)。因此本文提(ti)出了一種新(xin)的内置式的(de)電磁流量計(jì),其整體結構(gou)如圖1所示中(zhong)。
該内置式電(diàn)磁流量計通(tōng)過電纜和監(jian)測系統相連(lian)接、,流量計測(cè)速部分埋入(rù)管道内,當合(hé)成氨的氨水(shui)通過該電磁(cí)流量計時流(liu)🆚量計根據液(yè)體流量的不(bú)同，輸出不同(tóng)的電磁信号(hào),流量㊙️計工作(zuo)時所輸出的(de)電磁測量信(xìn)号最終由測(ce)量系統進行(háng)集中處理後(hòu),計算出準确(que)的液體流量(liàng)數據,将其傳(chuán)輸到監測控(kong)♉制中心，實現(xian)‼️對整個化工(gong)生産過程的(de)反饋調節四(sì)。
爲了提高内(nei)置式電磁流(liu)量計的測量(liang)精度和可靠(kao)✔️性,在液體進(jin)口位置需要(yao)設置防護網(wǎng),實現對流人(ren)到流☂️量計🔞内(nei)的液體的過(guo)濾,避免液體(tǐ)内的雜質堵(du)塞流量計測(cè)量孔，而且🌂也(yě)能降低雜質(zhi)對流量計感(gan)🔞應電極的磨(mo)損,提高☁️測量(liang)結果的正确(què)率。由于電磁(ci)📐流量計長期(qī)在管道内工(gong)作，環境較爲(wèi)惡劣且氨水(shuǐ)👌具有--定的腐(fu)蝕性,因此流(liu)量計的外殼(ké)需要具🏃♂️有高(gāo)🤟防腐性8]，提高(gao)使用壽命和(he)可靠性。
2傳感(gǎn)器結構設計(jì)
由于需要滿(mǎn)足在小管徑(jìng)、低流量情況(kuang)下測速正确(que)率的需求,因(yin)🈚此對傳感器(qì)的工作靈敏(mǐn)性要求極高(gāo)。爲了🔴确保内(nei)置式傳感器(qì)的應用可靠(kao)性,本文提出(chū)了一種新的(de)傳感器結構(gou)田,其采用了(le)雙發射磁極(jí)和雙測量電(diàn)極結構,發射(shè)磁極和測量(liang)電極以兩相(xiang)對稱的方式(shì)均勻分布在(zài)圓柱狀的傳(chuan)感器簡體内(nèi)。所用的測量(liang)電極和傳感(gan)器外殼絕緣(yuán)，在磁極的線(xiàn)圈内部設置(zhì)有鐵芯,從而(ér)保證所産生(shēng)的交變磁場(chǎng)的穩定性，提(ti)高測量時的(de)精度。傳感器(qi)整💚體結構截(jie)面如圖2所示(shi)同。
由于液體(tǐ)在低速流動(dong)過程中的特(tè)性和流道管(guan)徑關系較爲(wei)密切]回，因此(ci)爲了适應低(di)流量、小管徑(jing)情況下測量(liang)正确☁️率的需(xu)求,本文利用(yòng)流體動力學(xue)對不同管徑(jìng)不同流量情(qíng)況下的💔流速(su)-管徑匹配特(te)性🧑🏾🤝🧑🏼進行了研(yán)究,揭示不同(tong)流速和管徑(jìng)情況下的流(liu)量📱變化情況(kuàng),爲優化管道(dao)結構、提高監(jiān)測正确率奠(diàn)定基礎,不同(tong)情況📱下流量(liàng)、流速的的對(duì)應關系彙總(zǒng)如表1所示。
根(gen)據實際匹配(pèi)驗證,在不同(tong)管徑、不同流(liu)速情況下㊙️具(ju)有不同的最(zuì)大通過流量(liàng),化工生産過(guò)程中氨水的(de)流量範🤞圍爲(wèi)0~20m/d,其流速在1.5m/s以(yi)内,綜合分析(xī)後，本文提出(chū)的電磁流量(liàng)🈚計的流道管(guan)徑設置爲12mm,從(cóng)而滿足不同(tong)情況下♍的使(shi)用可靠性需(xu)求。
3試驗驗證(zheng)分析
爲了對(duì)該新型電磁(ci)流量計的使(shi)用可靠性和(hé)測量正确率(lǜ)進🏃♀️行分析，在(zài)密閉管道中(zhong)裝人流量計(ji),對管道内輸(shu)人⭐不同🐇的流(liú)量8],并記錄電(diàn)磁流量計的(de)反應時間和(he)輸出頻率,将(jiang)所輸人流量(liang)值和該傳感(gǎn)器的流量測(ce)量值進行拟(nǐ)🍓合對比，繪制(zhì)關聯曲線如(ru)圖3所示。
由圖(tú)3可知,随着輸(shu)人流量的增(zēng)加，所輸出的(de)頻.率持續增(zēng)㊙️加,而且流量(liàng)-頻率呈線性(xing)正相關，其線(xian)性系數高達(da)㊙️0.999,表明該儀器(qi)設備具有線(xian)性響應曲線(xian)，在該流🏃🏻♂️量計(ji)的測量範圍(wei)内，其測量誤(wu)差爲0.6%,比優化(huà)前的1.4%提升了(le)57.1%。從管❗路内給(gěi)出💔流量增加(jiā)信号，到系統(tong)發出流量監(jian)測結果,時間(jiān)差約爲☂️0.01s,比傳(chuán)統流量計0.12s的(de)反應時⭕間縮(suo)短了91.7%,極大地(di)提升了電磁(cí)流量計的反(fǎn)應♉靈敏性和(he)可靠性,爲進(jin)一步提升化(hua)工生産企業(yè)的産品品質(zhi)和生産安全(quan)性奠定了堅(jian)實的基礎。
4結(jie)論
爲了解決(jué)目前電磁流(liú)量計測量精(jing)度偏差大、靈(líng)敏度低👈的👌不(bu)足,提出了一(yī)種新的電磁(ci)流量計。對該(gai)電磁流量計(jì)的工作原理(lǐ)、、結🔱構特性等(deng)進行了分析(xi),根據分析結(jie)果表明:
1)内置(zhi)式的電磁流(liu)量計設置有(you)過濾裝置等(deng),能夠比傳統(tong)的外✂️置式傳(chuán)感器具有更(gèng)高的測量精(jīng)度和使用可(kě)🌂靠性♊;
2)新的傳(chuán)感器采用了(le)雙發射磁極(ji)和雙測量電(diàn)極結構,能✌️夠(gou)保證所産生(shēng)的交變磁場(chǎng)的穩定性,提(ti)高測量時👄的(de)精度;
3)電磁流(liú)量計需根據(jù)所使用環境(jing)的流量、流速(sù)的不📱同有針(zhēn)❤️對性地設計(jì)流道直徑,從(cong)而提高監測(ce)精度和可靠(kao)性🔞;
4)新的電磁(cí)流量計在滿(man)量程情況下(xia)的測量誤差(cha)在0.7%以😘内，比優(yōu)🍉化前提升了(le)57.1%,反應靈敏度(du)比優化前提(tí)升了91.7%,極大地(dì)提升🈲了流量(liang)監測正确率(lǜ)。
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