電磁流量(liang)計 除了用來(lai)測量單相導(dao)電液體的流(liú)量外,還經常(cháng)用來測量礦(kuang)漿、泥漿、紙漿(jiang)、纖維漿等液(ye)固兩相流體(ti)介質的流量(liang)，叫礦漿電磁(ci)流量計 。當液(ye)固兩相流體(tǐ)介質中含有(yǒu)鐵、枯、鎳等磁(cí)性物質時,稱(cheng)之爲鐵磁性(xing)礦漿;反之,不(bu)含有鐵、鑽、鎳(nie)等磁性物質(zhi)的液固兩相(xiang)流體介質稱(chēng)爲非磁性礦(kuang)漿。用礦漿電(diàn)磁流量計測(cè)量流量時通(tōng)常會遇到以(yǐ)下一些間題(ti):
1.液體和固體(ti)之間速度差(chà)的影響
礦漿(jiāng)電磁流量計(ji)在制造和使(shi)用時,一般應(ying)滿足以下條(tiao)件:
①磁場在測(ce)量段上必須(xū)均勻分布;
②被(bèi)測流體介質(zhì)應是非磁性(xing)的電解質,其(qí)電氣性質必(bì)須均勻,并是(shì)不可壓縮的(de)流體;
③測量管(guǎn)爲圓管,其内(nèi)徑必須一緻(zhì);
④流速分布爲(wei)軸對稱分布(bu),且管壁處流(liú)速爲零;
⑤測量(liang)管内壁上要(yào)有電絕緣襯(chèn)裏;
⑥若是液固(gù)兩相流體,則(zé)要求液體和(hé)固體之間沒(mei)有速度差存(cun)在。
　　上述條件(jiàn)中①、③、⑤三條是由(you)制造廠保證(zheng)的,其餘三條(tiáo)與測量對象(xiàng)有關。一般說(shuo)來,工業上使(shǐ)用電磁流量(liàng)計時,上述條(tiáo)件是容易得(dé)到滿足的,但(dàn)在特殊情況(kuang)下,也有不能(neng)滿足的。在側(ce)量礦漿時,條(tiao)件②和⑥一般不(bu)能滿足。但當(dang)礦漿中所含(han)固體顆粒的(de)大小和管徑(jing)相比小得多(duō)時,使固體順(shun)粒均勻地分(fèn)散在流體中(zhong),則可把礦槳(jiǎng)看作是電氣(qi)性質均勻一(yi)緻的流體,至(zhì)于條件⑥可作(zuo)如下分析。
　　礦(kuang)漿電磁流量(liàng)計出廠标定(ding)時所用的流(liú)體介質通常(cháng)是自來水(制(zhì)造廠受到标(biao)定設備的限(xiàn)制,不可能直(zhí)接用礦漿來(lái)标定電磁流(liu)量計),則标定(ding)液體通過測(ce)量管截面的(de)全流量除以(yǐ)測量管截面(mian)積得到相應(yīng)的平均流速(su)指示值;另一(yi)方面, 礦漿電(dian)磁流量計在(zài)實際測量礦(kuàng)漿流量時,通(tong)過測量管截(jie)面的全流量(liàng)(這時包括組(zu)成礦漿的液(yè)體和固體)除(chu)以測量管截(jié)面積也得到(dào)平均流速指(zhi)示值。證明:如(ru)果礦漿中的(de)固體顆粒和(he)液體之間沒(méi)有速度差時(shi),則這兩種平(píng)均流速指示(shi)值就相同,這(zhe)時不引起測(cè)量上的誤差(chà);如果固體和(hé)液體之間存(cun)在着明顯的(de)速度差時,則(zé)将引起測量(liàng)誤差。
　　令液體(ti)流量爲仇,所(suo)占測量管截(jie)面積爲玩;固(gù)體流量爲Qt,所(suo)占測量管截(jie)面積爲S。,則液(yè)固兩相的礦(kuang)漿流量Qm及總(zong)面積Sm爲
Qm=Qh+Qt （1）
Sm=Sh+St (2)
　　又令(lìng)液體和固體(ti)之間速度差(chà)爲Vs,則有

　　式(5)右(you)邊第一項表(biǎo)示相應于标(biao)定液體的平(ping)均流速Vh。令固(gù)體所占的面(mian)積和總截面(mian)積之比

　　從式(shì)(8)可知,測量誤(wu)差與相對速(su)度比b和面積(ji)比γt之乘積成(chéng)正比。例如,若(ruò)下γt=5%γt=10%,則δ爲0.5%。
　　從上(shàng)面分析可知(zhī),在測量液固(gu)兩相流體的(de)流量時,要求(qiu)固體的顆粒(li)相對于管徑(jing)要充分的小(xiao),這樣就可以(yǐ)降低γt值和b值(zhi),從而可使測(ce)量誤差降低(di)到可以忽略(lue)不計的程度(du)。另外,固體隻(zhi)要是非磁性(xìng)的,固體顆粒(lì)小而均勻分(fen)布,且和液體(tǐ)之間沒有速(sù)度差,則不論(lùn)固體的電導(dǎo)率比液體高(gāo)還是低,都不(bú)會引起測量(liàng)誤差。
2.鐵磁性(xìng)物質的影響(xiang)
　　當礦漿中的(de)固體爲磁性(xìng)介質時,則測(cè)量管内的磁(ci)通密度将增(zeng)加,這在小口(kǒu)徑時,磁通密(mì)度的增加更(gèng)爲顯著。在這(zhe)種情況下,要(yao)求固體顆粒(li)很小,和管徑(jing)相比可忽略(lue)不計,使液體(ti)和固體之間(jian)的速度差近(jìn)似爲零。其次(cì),還要求垂直(zhi)安裝,使礦漿(jiāng)自下向上流(liu)動,使礦漿的(de)電氣性質均(jun1)勻一緻。另外(wai),用戶可選用(yong)矩形波勵磁(ci)的電磁流量(liang)計,也可減少(shǎo)一定的測量(liang)誤差。因爲在(zài)矩形波勵磁(ci)方式下,勵磁(ci)電流小,工作(zuo)磁通密度也(yě)小。再次,用戶(hu)在選用流量(liang)計通徑時,可(ke)選用大一些(xiē)的流量計通(tong)徑,以減小鐵(tiě)磁性物質所(suǒ)引起的測量(liang)誤差。
　　除了以(yi)上一些措施(shi)外,對于鐵磁(ci)性物質含量(liang)較高的礦漿(jiang)來說,應當選(xuǎn)用礦漿電磁(cí)流量計來測(ce)量其流量。因(yin)爲在鐵礦漿(jiang)電磁流量計(ji)中具有對磁(ci)通密度變化(hua)進行補償的(de)功能.
　　礦漿電(dian)磁流量計的(de)基本工作原(yuán)理可知,在電(dian)極上的感應(yīng)電壓U12爲
U12=BDV (9)
式中(zhong)
B—測量管内的(de)磁通密度
D—管(guan)徑
Vm—礦漿平均(jun1)流
　　式(9)可知,感(gan)應電壓是與(yu)平均流速和(he)磁通密度之(zhi)積成正比的(de),其中,平均流(liú)速随着體積(jī)流量的變化(hua)呈比例地變(bian)化。當礦漿電(diàn)磁流量計用(yòng)工業交流電(dian)來勵磁且被(bèi)測礦漿又是(shì)鐵磁性礦漿(jiāng)時,則磁通密(mì)度是電源電(dian)壓、電源頻率(lǜ)、環境溫度和(hé)磁性物質濃(nóng)度的函數,而(ér)這些影響量(liàng)的變化是沒(mei)有規律可循(xun)的,因此,必須(xū)設法消除這(zhe)些變化所帶(dài)來的影響,才(cai)能保證正确(què)的流量測量(liàng)。爲此,必須對(dui)感應電壓U12進(jìn)行U12/B運算,即對(dui)式(9)的兩邊同(tóng)時除以B得:

　　這(zhe)樣,經過U12/B運算(suan)後所得的E就(jiù)與平均流速(su)成正比了。
　　對(dui)于U12/B運算,關鍵(jiàn)是如何取得(de)與磁通密度(dù)B成正比的電(diàn)信号。在一般(ban)的工業用電(dian)磁流量計中(zhōng),是用勵磁電(diàn)流來代替B的(de)。因爲在電源(yuan)電壓、電源頻(pin)率及環境溫(wen)度變化的範(fan)圍内,勵磁電(dian)流近似與磁(cí)通密度B成正(zheng)比。這種方法(fa)隻能消除由(you)于電源電壓(yā)、電源頻率和(hé)環境溫度的(de)變化所造成(cheng)的影響,而不(bu)能消除磁性(xìng)物質的影響(xiang)。因此,用一般(ban)工業用的電(diàn)磁流量計來(lai)測量鐵磁性(xìng)礦漿流量時(shi)會引起不可(ke)允許的測量(liang)誤差。
　　解決的(de)方法是利用(yong)安裝在傳感(gan)器測量管上(shang)的一隻磁感(gǎn)應密度檢測(ce)線圈所取得(de)的感應電壓(ya)作爲B信号,從(cong)而進行U12/B運算(suàn),就可消除磁(ci)勝場物質的(de)影響。具體做(zuò)法是将檢測(ce)線圈上所取(qǔ)得的感應電(dian)壓u1經積分電(diàn)路後,再進入(rù)除法電路的(de)。積分電路如(rú)圖1所示。

　　式中(zhōng)u 2爲積分電路(lù)的輸出電壓(yā), u 1爲積分電路(lù)的輸入電壓(yā),即是檢測線(xiàn)圈上所取得(dé)的感應電壓(yā),ω爲磁場角頻(pín)率, ω=2πf，f爲勵磁頻(pín)率,K= R2/(R1+ R2),T爲時間常(cháng)數,其表達式(shi)爲T= R1 R2C/( R1+ R2),設計時使(shǐ)ω2T2>>1,則式(11)可改寫(xiě)

　　式中K1=2.22KNs/πT,K1是個常(chang)數。
　　由上式可(kě)知, u 2與磁通密(mi)度B成正比。用(yong)u 2做除數,進行(háng)除法運算,就(jiu)相當于用B做(zuò)除數,
進行u 2/B運(yùn)算,這樣就消(xiāo)除了磁性介(jiè)質的影響。
8.結(jié)疤
　　有些礦漿(jiāng)往往容易在(zai)測量管道内(nei)壁上造成結(jie)疤現象,如氧(yǎng)化鋁生産過(guo)程中的漿液(ye)不僅含有堿(jian)性物質和固(gu)體顆粒,而且(qie)礦漿在90℃以上(shang)的高溫條件(jiàn)輸送,這時就(jiù)容易在管壁(bi)上附着料漿(jiang)造成嚴重的(de)結疤現象。這(zhè)時,用戶可選(xuan)用有光滑的(de)聚四氟乙烯(xi)襯裏的電磁(cí)流量計,才能(neng)避免這種結(jié)疤現象。當管(guan)内壁上附着(zhe)物如圖2所示(shi)時,将造成測(cè)量誤差。

　　設st和(he)s分别爲附着(zhe)物和被測介(jiè)質的電導率(lǜ),t爲附着層的(de)厚度,d爲内徑(jing),這時所造成(cheng)的測量誤差(cha)△E可用下式表(biǎo)示:

　　當附着物(wu)的電導率和(he)被測流體的(de)電導率相等(deng)或相接近時(shí),則不會造成(cheng)測量上的誤(wu)差。當附着物(wù)的厚度均勻(yun)且其電導率(lü)高于被測流(liú)體的電導率(lǜ)時,則在電極(ji)之間形成電(dian)阻性短路而(ér)使測得的感(gan)應電壓減小(xiǎo).因此将造成(chéng)負誤差,即流(liú)量計指示的(de)流量值小于(yú)實際流量值(zhí)。當附着物的(de)厚度均勻且(qiě)其電導率低(di)于被測流體(ti)的電導率時(shí)将會造成正(zhèng)誤差,即流量(liàng)計指示的流(liú)量大于實際(ji)流量。
　　對于在(zài)電極上造成(chéng)結疤時,可以(yǐ)采用尖頭形(xing)電極,它具有(yǒu)一定的自清(qīng)洗能力;另外(wai),可以選用帶(dài)有電極清洗(xǐ)裝置的礦漿(jiāng)電磁流量計(ji),可随時對電(diàn)極進行清洗(xǐ);如果結疤不(bu)是很嚴重,用(yòng)戶可以定期(qi)清洗電極;同(tóng)時,盡可能将(jiang)平均流速提(tí)高到Zms/以上,以(yi)減慢附着層(céng)的形成。
4.磨損(sǔn)和腐蝕
　　礦漿(jiang)電磁流量計(ji)用于測量礦(kuang)漿流量時,普(pu)遍存在着磨(mó)損和腐蝕問(wen)題,當固體物(wu)對襯裏磨損(sun)後使内徑d增(zeng)加了△d,則造成(cheng)測量誤差爲(wèi)

　　爲了減少磨(mó)損的影響，盡(jin)可能将流速(sù)減小到3m/s以下(xia)。但對于磨損(sǔn)和腐蝕都很(hen)嚴重的礦漿(jiāng)來說，用戶可(ke)選用 陶瓷電(diàn)磁流量計 。

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