摘要(yao):分析了被(bèi)測介質電(dian)導率、流速(su)分布與直(zhí)管段💋、電極(ji)結垢與附(fu)着層、安裝(zhuāng)條件和運(yùn)行環境5方(fang)面工程因(yin)素對電磁(cí)流量計 準(zhǔn)确測量的(de)影響,提出(chu)了提高電(diàn)磁流量測(ce)量準确的(de)工程對策(ce)。從而保證(zhèng)電磁流量(liang)計在工程(cheng)應用中🈲能(néng)夠準确測(ce)量,使其充(chōng)分發揮其(qí)計量作用(yong),爲流量檢(jiǎn)測提供可(kě)靠✊的測量(liàng)數據.
　　流量(liang)測量廣泛(fàn)應用于工(gōng)農業生産(chǎn)、國防建設(she)、科學🏒試📧驗(yàn)、國😄内外貿(mào)易等各個(ge)領域,然而(ér),流量測量(liàng)是一項複(fu)🌂雜的技術(shu).由于流量(liang)是一個動(dong)态量,被測(cè)流體的特(te)性複雜、測(cè)🤞量條件又(yòu)各不相同(tong),因此流量(liàng)測量的準(zhun)确可靠性(xing)較難🧑🏽‍🤝‍🧑🏻保證(zhèng).爲了準确(què)的測量流(liú)量,人們已(yǐ)研究開發(fā)出速度式(shi)流量計、容(rong)積流量計(ji)、動量🈲式流(liu)量計、電磁(ci)流量計、 超(chao)聲波流量(liang)計 等幾十(shí)種流量計(jì).其中,電磁(cí)流量計以(yi)其良好性(xìng)能,在諸多(duō)領域廣泛(fan)采用.但在(zài)實際使用(yong)中,影響流(liú)量計精确(què)測量的因(yīn)素較多,經(jīng)常會出現(xian)流量計本(běn)身檢定合(hé)格,而實際(jì)卻感🌏覺計(ji)量“不準”的(de)現象.本文(wén)在确保電(dian)磁流量計(jì)本身計量(liang)檢定合格(gé)的基礎上(shàng),分🆚析了工(gōng)程上影響(xiǎng)電磁流量(liàng)計測量準(zhun)确的因素(su),提㊙️出了提(tí)高電☂️磁流(liu)量計測量(liàng)準确的工(gong)程實施方(fāng)法💋.
1　影響電(dian)磁流量計(ji)準确測量(liang)因素
　　電磁(cí)流量計是(shi)根據法拉(lā)第電磁感(gǎn)應定律來(lai)工作的,即(jí)導電流體(tǐ)以平均速(su)度v流過垂(chui)直于流動(dong)方向的磁(cí)場,其感應(ying)電勢E通過(guo)⛷️與流體直(zhí)接接觸的(de)電極(又稱(cheng)傳感器)檢(jian)測出來.
E=KBvD　,(1)
式(shì)中:K爲儀表(biao)常數;B爲磁(cí)感應強度(dù)(T);v爲流體運(yùn)動平均㊙️速(su)度(m/s);D爲管👉道(dào)内徑(m).
當K、B、D确(què)定下來後(hòu),E與v成正比(bǐ).其工作原(yuán)理和結構(gou)如圖1所示(shì).根♋據流體(ti)的體積流(liú)量公式:
Q=1/4πD2v　,(2)
Q是(shì)v的正比函(hán)數,代入公(gong)式(1),那麽E也(ye)是Q的正比(bǐ)函數,由⭐此(cǐ),測出了感(gan)應電壓E也(ye)即測出了(le)介質的體(tǐ)積流量Q.

　　電磁流(liú)量計由流(liú)量傳感器(qi)和轉換器(qì)兩大部分(fèn)組🌏成.傳感(gan)器測出的(de)感應電壓(yā)E由電纜送(sòng)至轉換器(qì),通過智❓能(neng)化處理🈲,然(rán)後LCD顯示,或(huo)轉換成标(biāo)準信号4～20mA輸(shu)出💰.根據以(yi)上測量🐆原(yuán)理,實際使(shǐ)用中,影響(xiǎng)電磁流量(liang)計準确測(ce)量的工程(cheng)因素主要(yào)有以下5個(ge)方面:
(1)被測(ce)介質電導(dǎo)率的影響(xiang).被測流體(ti)的電導率(lü)決定了轉(zhuan)換器所需(xū)的輸入阻(zu)抗大小,流(liú)體電導率(lǜ)降低💁,電極(jí)的輸出阻(zu)抗将增加(jia),并且由轉(zhuan)換器輸入(ru)阻抗引起(qi)負載效應(ying)而産生誤(wù)差.因此,電(dian)磁流量計(ji)應用🈲中規(guī)定了🔴流體(tǐ)的電導率(lǜ)的下限.理(lǐ)論上,把電(dian)極看作點(diǎn)電極,忽⛷️略(lue)其大小,實(shí)際上,電極(jí)有一定尺(chi)寸,當🆚直徑(jing)爲d的圓形(xíng)電極與電(dian)導率爲ρ的(de)半無限展(zhan)寬的㊙️流體(ti)接觸時,其(qi)展寬電阻(zu)爲1/(2ρd),因此,如(rú)✏️果管道直(zhi)徑Dd,則㊙️電極(ji)的輸出阻(zu)抗爲💰兩個(gè)展寬電阻(zǔ)之和,即等(deng)于1/(ρd).一💯般測(cè)量的流體(tǐ)電導率ρ的(de)下限爲5～10μs/cm,所(suo)以,若電極(jí)直徑d爲1cm,則(zé)電極的輸(shu)出阻抗就(jiu)爲1/(ρd)=100～200kΩ,爲使輸(shū)出阻抗的(de)影響限制(zhi)在0.1%以下,轉(zhuǎn)換器的輸(shu)入⛹🏻‍♀️阻抗應(yīng)爲200MΩ左右.對(dui)于電磁流(liú)量計,選型(xíng)時必須考(kao)慮流體電(diàn)導率要大(dà)于5μs/cm的阈值(zhi)(即下㊙️限值(zhí))要求.
(2)流速(su)分布與直(zhi)管段的影(ying)響.根據公(gōng)式(1)知,如果(guo)流速以中(zhong)⛱️心軸爲對(duì)稱流動,感(gǎn)應電勢與(yu)流速分布(bù)無關,僅正(zhèng)比于平均(jun1)流速.若流(liu)速爲非中(zhōng)心軸對稱(cheng)分布,圖2表(biǎo)示90°彎頭與(yu)突擴管🛀🏻的(de)流線分布(bu)與速度剖(pōu)面,每㊙️個流(liu)動質點相(xiàng)對于電極(ji)幾何位置(zhì)不同,對電(diàn)極産💋生的(de)感應電動(dòng)勢大小也(yě)不同,越靠(kao)近電極,速(sù)度大的質(zhì)點所産生(sheng)的感應電(dian)動勢越大(da),容易引起(qi)誤差,因此(cǐ),必須👉保證(zhèng)流體流速(su)爲中心軸(zhou)對稱.工程(chéng)上,正确的(de)安裝可以(yǐ)減小🔴此類(lèi)誤差。

　　盡(jin)管電磁流(liu)量計生産(chǎn)廠家不斷(duàn)追求流量(liang)計本身的(de)精度,但實(shi)際工程中(zhōng),工藝管道(dào)中的彎管(guǎn)、閥門等都(dou)會引起流(liú)動📱畸變、二(èr)次流或漩(xuán)渦,破壞了(le)原有充分(fèn)均勻的流(liú)速分布狀(zhuàng)況.隻有經(jing)過相當長(zhang)的直管段(duan),才能讓流(liu)體恢複其(qi)軸對稱的(de)流速分布(bù).若實際⁉️工(gōng)藝管道上(shang)🤟下遊直管(guǎn)段不足,可(ke)以通過安(an)裝流動💃🏻調(diào)整器來調(diao)整.
（3）電極結(jié)垢和附着(zhe)層的影響(xiang).在測量如(ru)紙漿、污水(shui)等😍非清潔(jié)流體時,電(diàn)極表面易(yì)受污染,引(yin)起零點變(biàn)動✌️,但零點(diǎn)變化和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼電(dian)極污染🔞程(chéng)度兩者的(de)關系,很難(nán)進行定量(liàng)分析比🔞較(jiao),根據👈經驗(yàn),電極直徑(jing)越小,所受(shòu)的影響越(yue)少,在使用(yòng)中,應注意(yì)電🈲極的清(qīng)污,以防止(zhǐ)附🔆着.
設在(zai)襯裏上附(fù)着沉澱物(wu)時産生的(de)誤差Δε,如果(guǒ)附着的厚(hòu)度是一樣(yang),則可由式(shì)(3)計算:
Δε=1-2/[1+(kω/kf)+(1-kω/kf)*(1-2t/D)2]　,(3)
式中(zhong):kω、kf分别爲附(fù)着物和測(cè)量流體的(de)電導率;t爲(wei)附着物厚(hòu)度;D爲直徑(jìng).
　　若式(3)中kω和(he)、kf相等,則誤(wù)差爲零,附(fù)着物的電(dian)導率較低(dī)時,上式仍(reng)然成立,但(dan)會增加電(diàn)極的輸出(chu)阻抗,因此(cǐ)受到限制(zhi)😄,如絕緣性(xing)沉澱物浸(jin)在流體中(zhōng)就是這種(zhong)情況.相反(fǎn),如附着金(jin)屬粉末等(děng),因高電導(dǎo)率的附着(zhe)層,使感應(ying)電勢短路(lu),電極輸出(chu)偏低,造成(chéng)負偏差.在(zài)測量具有(you)沉澱附着(zhe)物的流體(tǐ)時,可通過(guò)合理選擇(ze)傳感器内(nèi)襯材料等(deng)方法減少(shǎo)測量誤差(chà),除了選擇(zé)如玻璃或(huo)聚四氯乙(yǐ)烯等難以(yi)附着沉澱(diàn)的襯裏外(wai),還應增加(jia)其流速,流(liú)💜體快速流(liu)動的同時(shi)能夠起到(dào)沖刷電極(jí)💚、清潔電極(ji)的作用,減(jian)少誤差.
(4)安(ān)裝條件的(de)影響.電磁(cí)流量計要(yao)求滿管測(ce)量、流速分(fèn)⛷️布軸👈對稱(chēng)、可靠的接(jie)地等,否則(ze)可能現輸(shū)出晃動、示(shi)值不準等(děng)現象.這可(ke)通過規範(fàn)安裝操作(zuò)以使測量(liàng)準确得到(dao)提🥰高.
(5)運行(háng)環境的影(yǐng)響.電磁流(liu)量計因輸(shu)出信号較(jiào)弱,對機械(xiè)振動比較(jiao)敏感,測量(liàng)結果易受(shòu)幹擾,運行(háng)時,不允許(xu)♊管道♊振動(dong)和周圍有(yǒu)🙇🏻大的電器(qì)如電焊機(jī)等.
2　提高電(dian)磁流量測(cè)量準确的(de)工程對
2.1正(zheng)确選型
　　電(diàn)磁流量計(ji)的選型考(kǎo)慮因素很(hěn)多,有儀表(biao)性能、流體(ti)特性、安裝(zhuang)㊙️條件、環境(jìng)條件和經(jing)濟等方面(mian)的因素,從(cong)測量準确(què)的角度,可(kě)從下面兩(liang)方面考慮(lü).
(1)傳感器口(kou)徑選擇.傳(chuán)感器口徑(jing)的選擇關(guān)系到流體(ti)在管道中(zhong)💞的流速大(da)小,影響到(dào)輸出電勢(shì)值.因此,傳(chuan)感器口徑(jìng)不一😘定與(yǔ)連接的工(gong)藝管道口(kou)徑相同,應(ying)根據實際(ji)使用流量(liàng)而定.當管(guǎn)道内流體(ti)的流速在(zài)🔞1.5～3m/s,選擇傳感(gan)器口徑的(de)與工藝管(guan)道口徑相(xiàng)同即可,且(qiě)📱安裝方便(biàn);當管内流(liú)體流速較(jiao)低,低于0.5m/s時(shi),儀表口徑(jìng)🔴應改爲小(xiǎo)于管徑,以(yi)異徑管連(lian)接管道.
(2)襯(chèn)裏、電極材(cai)料的選擇(ze)要點.電極(jí)是電磁流(liu)量計拾取(qu)✨流量🐪信号(hào)的部件,在(zài)測量過程(chéng)中,隻有它(ta)和接地環(huán)、接地電極(ji)與☎️被測介(jie)質✂️接觸,因(yin)此,爲了适(shì)應不同介(jie)質的測量(liàng)條件,比如(ru)㊙️流體介💋質(zhi)的溫度、壓(yā)力、腐蝕性(xing)、磨損性等(děng)的要求,要(yao)選用不同(tong)的内襯、電(dian)極材料.
　　電(diàn)磁流量計(jì)的内襯材(cai)料有耐腐(fu)蝕性中等(deng)、耐一般低(dī)濃❤️度的酸(suan)🔞、堿、鹽的氯(lǜ)丁橡膠材(cái)料,耐磨損(sun)性強而耐(nài)腐蝕性🏒能(néng)一般的🈲聚(jù)氨脂橡膠(jiāo),耐腐蝕性(xìng)能強和🤩适(shi)于溫度高(gao)的🛀🏻聚四氟(fú)乙烯,化❗學(xue)性質等同(tóng)于聚四👉氟(fú)乙烯的抗(kàng)拉、抗壓🚩聚(jù)全氟乙丙(bing)烯,耐稀酸(suan)、堿、鹽的📱溫(wen)度<60℃的聚乙(yǐ)烯和溫度(dù)<100℃的聚苯硫(liu)醚等🌂.
　　電磁(ci)流量計電(dian)極的材料(liào)有耐鹽和(hé)小于50%濃度(dù)堿溶液的(de)鈦(Ti)電極,耐(nài)酸和鹽的(de)钽(Ta)電極,耐(nài)腐蝕能力(lì)強的貴金(jīn)屬鉑電極(jí),不适于鹽(yán)酸的哈氏(shì)合金C電極(jí)和不适于(yú)硝酸的哈(hā)氏合金B電(dian)極,耐腐蝕(shi)能力一般(bān)、但價格低(di)的不鏽鋼(gang)316L等.電極材(cai)料裝于傳(chuan)感器測量(liang)管内壁,與(yu)被測介質(zhi)直接接觸(chù),故應根據(ju)被測介質(zhì)的腐蝕性(xìng)選定.
2.2　正确(què)安裝
(1)對安(ān)裝管路的(de)要求.實際(jì)工程上,電(dian)極平面處(chù)的流速分(fen)布已同初(chu)校時有較(jiào)大的差别(bié),傳感器上(shàng)遊管道連(lian)接件的配(pèi)置是引起(qǐ)特殊的流(liu)速分布的(de)因素之一(yi),使用中就(jiù)有可能✏️出(chū)現量值偏(pian)移.對傳感(gan)器前後直(zhí)管段的要(yào)求是保證(zhèng)流速😘以中(zhōng)心軸爲對(duì)稱分布,獲(huò)得儀表測(cè)量精度的(de)必要條件(jiàn)之一,國标(biāo)GB/T18659-2002等列舉了(le)對漸縮♋管(guǎn)、上遊閥、圓(yuan)弧彎頭最(zui)小直管段(duàn)⭐長度🈚的要(yao)求(見表1).

另(lìng)外,測量管(guǎn)内導電流(liú)體電導率(lǜ)不均勻,也(ye)會影響電(diàn)磁流量🔞計(jì)的測量,因(yīn)此,若工藝(yi)要求在管(guǎn)道中加🈚入(ru)其他介質(zhì),則應在流(liu)量計下遊(yóu)進行.如果(guǒ)必須在上(shàng)遊進行,應(yīng)在流量計(jì)上遊較遠(yuǎn)處注入,建(jiàn)議在大于(yú)50D以遠(D爲測(cè)量管内㊙️徑(jing)),以保證流(liú)體流動♉均(jun)勻後進入(rù)流量計.
(2)安(ān)裝要保證(zheng)流體充滿(man)測量管.電(diàn)磁流量計(ji)測量的流(liú)量是電❤️極(ji)平面的平(píng)均流速與(yu)電極斷面(miàn)的面積的(de)乘積.隻有(you)流體充滿(mǎn)測量管測(ce)量才準确(que).也就是說(shuō),在水平安(ān)裝㊙️時,流量(liàng)計處于🍓最(zuì)低部位置(zhì)的正确✉️安(ān)裝方法才(cai)能保證流(liu)體充滿管(guan)道.對于固(gù)-液、氣-液兩(liang)相混相流(liú)體,傳感器(qi)應以垂直(zhí)或傾斜姿(zī)勢安裝,且(qie)流體應自(zi)下而上流(liu)動,防止當(dang)傳感器水(shui)平安裝時(shí),固體容易(yì)沉澱到管(guǎn)道😘下部、混(hùn)相中的氣(qì)體分離到(dào)😍上部而造(zao)成測量🙇🏻誤(wù)差.
(3)接液與(yu)接地.因傳(chuán)感器輸出(chu)信号是電(diàn)極間的電(dian)壓🤞差,因此(ci)要有👅一個(gè)零電位基(ji)準點.接液(ye)是使用電(dian)磁流量計(ji)最重要的(de)條件之一(yi),即以導電(diàn)液體接地(dì)作爲信号(hào)的基準電(dian)位點.接地(dì)是防止進(jin)入幹擾和(he)安全保護(hù)的有效措(cuo)施,傳感器(qì)接地極與(yu)流體(信号(hao)基準零電(diàn)平)間容易(yi)由地回路(lù)引入各種(zhǒng)共模幹擾(rǎo)電👉壓,影響(xiǎng)流量計的(de)使用可靠(kao)性和測量(liang)精度.通🌍過(guo)接地能夠(gou)屏💛蔽靜電(diàn)感應與電(diàn)磁感應引(yin)起的噪聲(shēng)電壓;減小(xiao)接地電阻(zu)可以降低(di)地回路雜(za)🏒散電流的(de)壓降,減低(di)共🐇模幹擾(rǎo)電壓,提高(gāo)測量精度(du).在連接傳(chuan)感器的管(guǎn)道内若塗(tú)有絕緣層(céng)或是非金(jin)屬管道時(shí),傳感器兩(liang)側應裝有(yǒu)接地環.金(jin)屬管道電(diàn)磁流量計(jì)接地連(跨(kuà))接方法如(ru)圖3.當被測(ce)流㊙️體電導(dǎo)率比較高(gao)、工藝管線(xian)比較長時(shí),被測流體(ti)的體電阻(zǔ)幾乎爲零(ling),使用接液(ye)電極能夠(gou)穩定地取(qǔ)得信号的(de)基準電位(wei).當測量比(bǐ)較低的電(dian)導率流體(tǐ)時,被測流(liú)體的體電(diàn)阻比較高(gāo),若利用接(jiē)液環或接(jie)液電極接(jiē)觸面太小(xiǎo),易産生信(xìn)号的😘不穩(wěn)定.爲此應(yīng)使用接液(ye)短管💘,加大(dà)與流體的(de)接觸面積(jī),減小流體(ti)體電阻.

(4)盡(jin)量避開振(zhen)動源、磁源(yuán).由于電磁(cí)流量計的(de)測量感應(ying)電壓很🤞小(xiǎo),電壓較低(di)易受外界(jie)電磁噪聲(shēng)的影響㊙️,故(gu)在安裝時(shí)應盡可能(néng)避開振動(dong)源、磁源,并(bìng)進行可靠(kào)的接地連(lián)接.一般情(qing)況要求接(jie)地電🙇‍♀️阻小(xiǎo)于100Ω.對于防(fáng)爆産品和(hé)防雷擊要(yao)求的安♌裝(zhuang)情況,接地(di)電阻應小(xiǎo)于10Ω.同時應(yīng)注意不能(néng)将流量計(ji)的接地接(jie)在大的🚶‍♀️電(diàn)器設備,如(rú)變壓器、發(fa)電機、變頻(pin)電源的外(wai)殼接地上(shang).
3　結束語
　　電(diàn)磁流量計(ji)在投運前(qián),應對管道(dao)及流量計(ji)進行徹底(dǐ)檢查,包括(kuò)😘管道雜物(wu)等清理,電(dian)極處幹燥(zào)處理.還包(bāo)括電氣🔞線(xian)路的檢查(chá),首先應對(duì)線路的接(jie)地進行檢(jian)測,确保接(jie)地❌可靠後(hou),還需進行(hang)絕緣電阻(zǔ)及接地電(dian)阻測試.
　　長(zhang)期運行時(shi),測量管壁(bi)易附着和(hé)沉澱物質(zhì),若附着是(shì)比液體電(dian)導率高的(de)導電物質(zhì),信号電勢(shì)将被短路(lù)而不能工(gōng)作,若是非(fei)導電層則(ze)首先應注(zhù)意電極污(wū)染,譬如選(xuǎn)用不易附(fù)着尖形或(huo)半球形突(tu)出電極、可(kě)更換式電(dian)極、刮刀式(shì)清垢電極(jí)等.非接觸(chù)型電極⭐電(diàn)磁流量計(jì)🤟附着非導(dǎo)電膜層,儀(yí)表仍🈲能工(gōng)作,但若爲(wèi)高導電層(ceng)則⭐不能工(gōng)作.
　　由于電(diàn)磁流量計(ji)運行環境(jing)較爲複雜(zá),影響其正(zheng)常☀️工作的(de)工程因素(sù)衆多,調試(shi)技術需要(yào)不斷總結(jie)和更新.總(zong)之,隻要合(he)理選用、正(zhèng)确安裝電(dian)磁流量計(ji),并采取有(yǒu)效的措施(shī)加以維護(hù),就能從工(gong)程上降低(dī)誤差,提高(gao)測🏃‍♂️量的準(zhǔn)确,規範的(de)使用儀表(biao),還能延長(zhǎng)儀🚶表的使(shǐ)用壽命,爲(wei)生産提供(gòng)準确可靠(kao)的計量數(shù)據✉️.

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