摘要(yao):分析了被(bei)測介質電(dian)導率、流速(su)分布與直(zhi)管段、電🛀極(jí)🛀結垢與🔴附(fù)着層、安裝(zhuāng)條件和運(yùn)行環境5方(fāng)面工😍程因(yin)素對電磁(cí)流量計 準(zhun)确測量的(de)影響,提出(chu)了提高電(diàn)磁流量測(cè)量準确的(de)工‼️程對策(ce)。從而保證(zheng)電磁流量(liang)計在工程(chéng)應用中能(néng)夠準确測(cè)量🌈,使其充(chōng)分發揮其(qí)計量作用(yong),爲流量檢(jiǎn)測提供可(ke)靠💛的測量(liàng)數據.
　　流量(liang)測量廣泛(fàn)應用于工(gong)農業生産(chan)、國防建設(shè)、科學試驗(yan)、國内外貿(mào)易等各個(ge)領域,然而(er),流量測量(liàng)是一項複(fú)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(ce)量條件又(you)各不相同(tong),因此流量(liang)測量💃🏻的準(zhǔn)确可靠性(xìng)較難保證(zhèng).爲了準确(que)的測量流(liú)量,人⛷️們已(yǐ)研究開發(fā)出速度式(shi)流量計、容(róng)積✏️流量計(jì)、動量✉️式流(liu)量計、電磁(ci)流量計、 超(chāo)聲波流量(liang)計 等幾十(shi)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(zai)實際使用(yòng)中,影響流(liú)量計精确(què)測🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量的因(yīn)素較多,經(jīng)常會出現(xiàn)流量計本(běn)身🔴檢定合(hé)格,而實際(ji)卻感覺計(jì)量“不準”的(de)現象.本文(wén)在确保電(diàn)磁流量計(jì)本身計量(liàng)檢定合格(gé)的基礎上(shang),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(gōng)程實施方(fang)法❌.
1　影響電(dian)磁流量計(jì)準确測量(liang)因素
　　電磁(ci)流量計是(shì)根據法拉(lā)第電磁感(gǎn)應定律來(lai)工作的,即(jí)導電😘流🔴體(ti)以平均速(su)度v流過垂(chuí)直于流動(dòng)方向的磁(ci)場,其🍉感應(yīng)電勢E通過(guo)與流體直(zhí)接接觸的(de)電極(又稱(chēng)傳感器)檢(jiǎn)測出來⭐.
E=KBvD　,(1)
式(shi)中:K爲儀表(biao)常數;B爲磁(ci)感應強度(dù)(T);v爲流體運(yun)動平均速(sù)度(m/s);D爲管道(dao)内徑(m).
當K、B、D确(que)定下來後(hou),E與v成正比(bi).其工作原(yuan)理和結構(gou)如圖1所示(shì)🐪.根據流體(ti)的體積流(liu)量公式:
Q=1/4πD2v　,(2)
Q是(shì)v的正比函(hán)數,代入公(gōng)式(1),那麽E也(yě)是Q的正比(bi)函數,由此(ci)😘,測出了感(gǎn)應電壓E也(ye)即測出了(le)介質的體(tǐ)積流量Q.

　　電磁流(liu)量計由流(liú)量傳感器(qi)和轉換器(qì)兩大部分(fen)組成.傳感(gan)器測出的(de)感應電壓(ya)E由電纜送(song)至轉換器(qi),通過智能(néng)化處理,然(rán)後LCD顯示,或(huò)轉換成标(biao)準信号4～20mA輸(shū)出.根據以(yǐ)上測量原(yuán)理,實際使(shi)用中,影響(xiang)電磁流量(liàng)計🚶‍♀️準确測(cè)量的工程(chéng)因素主要(yào)有以下5個(gè)方面:
(1)被測(cè)介質電導(dao)率的影響(xiǎng).被測流體(ti)的電導率(lǜ)決定了🈲轉(zhuǎn)換器所需(xu)的輸入阻(zǔ)抗大小,流(liu)體電導率(lǜ)降低🔞,電極(ji)的輸🙇‍♀️出阻(zǔ)抗将增加(jia),并且由轉(zhuan)換器輸入(ru)阻抗引起(qǐ)負載效應(ying)而産生誤(wù)差.因此,電(diàn)磁流量計(ji)應用中規(guī)定了流體(tǐ)的電導率(lü)的下🈲限.理(lǐ)論上,把電(diàn)極看🤟作點(dian)電極,忽略(lue)其大小,實(shí)際上,電極(jí)有一定尺(chi)寸,當🆚直徑(jìng)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(tǐ)接觸時,其(qí)展寬電阻(zǔ)爲1/(2ρd),因此,如(ru)果管道直(zhí)徑Dd,則電極(ji)的輸出阻(zǔ)抗爲👌兩個(ge)展寬電阻(zu)之💃🏻和🧑🏽‍🤝‍🧑🏻,即等(deng)于1/(ρd).一般測(ce)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(jiù)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(zhuan)換器的輸(shū)♊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(da)于5μs/cm的阈值(zhí)(即下⭐限值(zhi))要求.
(2)流速(sù)分布與直(zhi)管段的影(ying)響.根據公(gong)式(1)知,如果(guǒ)流速以❤️中(zhōng)心軸爲⛹🏻‍♀️對(duì)稱流動,感(gǎn)應電勢與(yǔ)流速分布(bu)無關,僅正(zheng)比于平均(jun)流速.若流(liú)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(pou)面,每個流(liú)動質點相(xiang)對于電極(jí)幾何位置(zhi)不同,對電(diàn)極産生的(de)感應電動(dong)勢大小也(ye)不同,越靠(kào)近電極,速(su)度大的質(zhì)點所産生(shēng)的感應電(diàn)動勢越大(da),容易引起(qǐ)誤差,因此(cǐ),必須保證(zhèng)流體流速(su)爲中心軸(zhou)對稱.工程(cheng)上,正㊙️确的(de)安裝可以(yi)減小🤩此類(lèi)誤差。

　　盡(jin)管電磁流(liu)量計生産(chan)廠家不斷(duàn)追求流量(liàng)計本身的(de)👅精度,但🔅實(shi)👉際工程中(zhong),工藝管道(dao)中的彎管(guan)、閥門等都(dōu)會🍉引起流(liu)動畸變、二(er)次流或漩(xuan)渦,破壞了(le)原有充分(fèn)均勻的流(liu)速分布狀(zhuàng)況.隻有經(jing)過相當長(zhǎng)的直管🌏段(duàn),才能讓流(liú)體恢複其(qí)軸對稱的(de)流速分布(bù).若實際🔞工(gong)藝管道上(shang)下遊直管(guan)段不足,可(kě)以通✉️過安(an)裝流動調(diào)整器來調(diào)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(jie)流體時,電(dian)極表面易(yi)受污染,引(yǐn)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(nan)進行定量(liang)分析比較(jiào),根據經驗(yàn),電極直徑(jìng)越小,所受(shou)的影響越(yuè)少🌈,在使用(yòng)中,應注意(yi)電極的清(qing)污,以防止(zhǐ)附着.
設在(zài)襯裏上附(fu)着沉澱物(wu)時産生的(de)誤差Δε,如果(guo)附着的厚(hòu)度是一樣(yàng),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(jing).
　　若式(3)中kω和(hé)、kf相等,則誤(wu)差爲零,附(fu)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(fan),如附着金(jin)屬粉末等(děng)🌈,因高電導(dao)率的附着(zhe)層,使感應(yīng)電勢短路(lù),電極輸出(chu)偏低,造成(cheng)✏️負偏差.在(zai)🏃‍♂️測量具有(yǒu)沉👣澱附着(zhe)物的流體(ti)時,可通過(guo)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(ze)如玻璃或(huò)🔱聚四氯乙(yi)烯等難以(yi)附着沉澱(diàn)的襯裏外(wai)♻️,還應增加(jiā)其流速,流(liú)體快速流(liú)動的同時(shí)能夠起到(dào)沖刷電極(jí)、清潔電極(jí)的作用,減(jian)少誤差.
(4)安(an)裝條件的(de)影響.電磁(cí)流量計要(yao)求滿管測(cè)量、流速分(fen)布軸🌈對稱(cheng)、可靠的接(jie)地等,否則(zé)可能現輸(shū)出晃動、示(shì)值不準等(děng)現🥰象.這可(kě)通過規範(fàn)安裝操作(zuo)以使測量(liang)準确得到(dào)提高.
(5)運行(háng)環境的影(ying)響.電磁流(liu)量計因輸(shu)出信号較(jiào)弱,對🔴機🥰械(xiè)振動比較(jiào)敏感,測量(liang)結果易受(shou)幹擾,運行(hang)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(zhèng)确選型
　　電(dian)磁流量計(jì)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(jīng)濟等方面(miàn)的因素,從(cong)測量準⛷️确(que)的角度,可(kě)從下面兩(liǎng)方面考慮(lü).
(1)傳感器口(kǒu)徑選擇.傳(chuán)感器口徑(jing)的選擇關(guan)系到流體(ti)在🌈管道中(zhōng)的♈流速大(da)小,影響到(dào)輸出電勢(shi)值.因此,傳(chuán)感器口徑(jìng)不一🔴定與(yǔ)🌈連接的工(gōng)藝管道口(kou)徑相同,應(ying)根據實👣際(jì)使用流量(liang)而定.當管(guǎn)道内流體(ti)的流速在(zài)1.5～3m/s,選擇傳感(gǎn)器口徑的(de)與工藝管(guǎn)道口徑相(xiàng)🌈同即可,且(qiě)安裝方便(biàn);當管内流(liu)體流速較(jiào)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(lián)接管道.
(2)襯(chèn)裏、電極材(cai)料的選擇(zé)要點.電極(ji)是電磁流(liu)量計拾取(qǔ)⭕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(jí)與被測介(jie)質接觸,因(yīn)此,爲了适(shì)應不同介(jiè)質的測量(liàng)條❗件,比如(ru)流體介質(zhì)的溫度、壓(ya)力、腐蝕性(xing)、磨損性⁉️等(deng)的要求,要(yao)選用不🍉同(tong)的内襯、電(dian)極材料⚽.
　　電(dian)磁流量計(ji)的内襯材(cai)料有耐腐(fu)蝕性中等(deng)、耐一般低(dī)濃度的酸(suān)🤞、堿、鹽的氯(lü)丁橡膠材(cai)料,耐磨損(sǔn)性強而耐(nài)腐蝕性能(néng)一般的聚(jù)氨📞脂橡膠(jiāo),耐腐蝕性(xing)能強和🔱适(shì)于溫度高(gao)的聚四氟(fú)👣乙烯,化☂️學(xué)性質等同(tóng)于聚四氟(fú)乙烯的抗(kang)拉、抗壓聚(ju)全氟乙丙(bǐng)烯,耐稀酸(suān)、堿、鹽的溫(wēn)度<60℃的聚乙(yi)🔞烯和溫度(du)<100℃的聚苯硫(liu)醚等.
　　電磁(cí)流量計電(diàn)極的材料(liao)有耐鹽和(he)小于50%濃度(dù)堿溶液的(de)鈦(Ti)電極,耐(nai)酸和鹽的(de)钽(Ta)電極,耐(nai)腐蝕能力(li)強的貴金(jīn)屬鉑電極(jí),不适于鹽(yán)酸的哈氏(shi)合金C電極(jí)和不适于(yú)硝酸的哈(hā)㊙️氏合金B電(diàn)極,耐腐蝕(shí)能力一般(bān)、但價🐕格低(dī)的不鏽鋼(gang)316L等.電💯極材(cái)料裝于傳(chuán)感器🌈測量(liang)管内✍️壁,與(yǔ)被測介🥵質(zhi)直接接觸(chu),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(ji)工程上,電(dian)極平面處(chù)的流速💁分(fèn)布🧑🏽‍🤝‍🧑🏻已♋同初(chu)校時有較(jiao)大的差别(bié),傳感器上(shàng)遊管📞道連(lián)接件的配(pèi)置是引起(qǐ)特殊的流(liu)速分布的(de)因素之一(yī),使用中就(jiu)有可能出(chū)現量值偏(piān)移.對傳感(gan)器前後直(zhi)管段的要(yào)求是保證(zheng)流速以中(zhong)心軸爲對(dui)稱分🛀布,獲(huò)得儀表♍測(cè)量精度的(de)❌必要條件(jian)之一,國标(biāo)GB/T18659-2002等列舉了(le)對漸縮管(guǎn)、上遊閥、圓(yuán)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(yě)會影響電(diàn)磁流量計(ji)的測量,因(yin)此,若工藝(yì)要求在管(guan)道中加✉️入(rù)其他介質(zhì),則應在🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流(liú)量計下遊(yóu)進行.如果(guo)必須在上(shang)遊進📧行,應(ying)在流量計(jì)上遊較遠(yuǎn)處注入,建(jian)議在大于(yú)50D以遠(D爲測(cè)量管内徑(jìng)),以保證👉流(liú)體流動均(jun)勻後進入(ru)流量計.
(2)安(ān)裝要保證(zhèng)流體充滿(man)測量管.電(dian)磁流量計(ji)測量的⛹🏻‍♀️流(liú)量是🚩電極(ji)平面的平(píng)均流速與(yǔ)電極斷面(miàn)的面積的(de)乘👉積.隻有(yǒu)流體充😘滿(man)測量管測(cè)量才準确(què).也就是說(shuo),在水平安(an)裝時,流量(liàng)🌈計處于最(zuì)低部💔位置(zhì)的正确安(an)裝方法🆚才(cai)能保證流(liú)體充滿管(guǎn)道.對于固(gù)-液、氣-液❓兩(liǎng)相混相流(liu)體,傳感器(qì)應以垂直(zhí)或傾斜姿(zī)勢安裝,且(qiě)流體應自(zì)下而上流(liu)動,防止當(dang)傳感器水(shui)平安裝✍️時(shi),固體容易(yì)沉澱到管(guan)道💛下部、混(hun)相中的氣(qì)體分離到(dao)上部而造(zào)成測量誤(wu)差.
(3)接液與(yu)接地.因傳(chuan)感器輸出(chu)信号是電(diàn)極間的電(diàn)壓差,因⚽此(cǐ)🚶‍♀️要有一個(ge)零電位基(ji)準點.接液(yè)是使用電(diàn)磁🥰流量計(jì)最重要的(de)條件之一(yi),即以導電(diàn)液體接地(di)作爲信号(hao)的基準電(diàn)位點.接地(di)是防止進(jin)⭕入幹擾和(he)安全保護(hù)的有效措(cuò)施,傳感器(qi)接地極與(yu)流⭕體(信号(hào)基🈲準零電(dian)平)間容易(yì)由地回路(lù)引入各種(zhong)共模幹擾(rao)電壓,影響(xiǎng)流量計的(de)使用可靠(kao)性和測量(liàng)精度.通🧡過(guò)接地能夠(gou)屏蔽靜電(diàn)感應與電(dian)磁感應引(yin)起的噪聲(sheng)電壓🈲;減小(xiao)接地電阻(zu)可💔以降低(di)地回路雜(zá)散電流的(de)壓降,減低(dī)共模幹擾(rǎo)電壓🈲,提高(gāo)測💁量精度(du).在連接♈傳(chuan)感器的管(guan)道内若塗(tu)有絕緣層(ceng)或是非金(jīn)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(ji)接地連(跨(kuà))接方法如(ru)圖3.當被測(cè)流體電導(dao)率比較高(gao)、工藝管線(xiàn)比較長時(shí),被測流體(tǐ)的體電阻(zǔ)🐉幾乎爲零(líng),使用接液(ye)電極能夠(gòu)穩定地取(qu)得信号的(de)基準電位(wei).當測量比(bi)較低的電(diàn)導率流體(ti)時,被測流(liú)體的體電(diàn)阻比較高(gao),若利用接(jie)液環或🛀🏻接(jiē)液電極接(jiē)觸面太小(xiǎo),易産生信(xìn)号的不穩(wěn)定.爲此❓應(ying)使用接液(ye)短管,加大(dà)與流體的(de)接觸面積(ji),減小流體(ti)體電阻.

(4)盡(jìn)量避開振(zhèn)動源、磁源(yuán).由于電磁(ci)流量計的(de)測量感應(ying)🔞電壓很小(xiao),電壓較低(dī)易受外界(jie)電磁噪聲(shēng)的影響,故(gu)在安裝時(shí)應盡可能(neng)避開振動(dong)源、磁源,并(bing)進行可靠(kào)的接🔞地連(lian)接.一般情(qíng)況要求接(jiē)地電阻小(xiǎo)于100Ω.對于防(fang)爆産品和(he)防雷擊❤️要(yao)求的安裝(zhuāng)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(jì)的接地接(jiē)在大的電(dian)器設備,如(ru)變壓器、發(fa)電機、變頻(pin)電源的外(wài)殼接地上(shàng).
3　結束語
　　電(diàn)磁流量計(ji)在投運前(qian),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(cha),首先應對(dui)線路的接(jie)地進行檢(jiǎn)測,确保接(jiē)地可靠後(hou),還需進行(hang)絕緣電阻(zu)及接地🐉電(diàn)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(shi)将被短路(lu)而不能工(gōng)作,若是非(fei)導💯電層則(zé)首先應注(zhù)意電極污(wū)染,譬如選(xuan)用不易附(fù)着尖形或(huò)半球形突(tū)出電極、可(ke)更換式電(diàn)極、刮刀式(shì)清垢電極(jí)等.非接觸(chù)型電極電(dian)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(céng)則不能工(gong)作.
　　由于電(dian)磁流量計(ji)運行環境(jing)較爲複雜(zá),影響其正(zhèng)常工作🔞的(de)工程👨‍❤️‍👨因素(sù)衆多,調試(shi)技術需要(yao)不斷總結(jié)和😍更新🍓.總(zong)之,隻要合(hé)理選用、正(zheng)确安裝電(diàn)磁流量計(ji),并采取有(yǒu)效的措施(shī)加以維護(hu),就‼️能從工(gōng)程上降低(di)誤🔅差,提高(gao)測🌈量的準(zhun)确,規範的(de)使⛱️用儀表(biǎo),還能延長(zhang)儀💯表的使(shǐ)用壽🔞命,爲(wei)生産提供(gong)準确可靠(kao)💰的計量數(shu)據.

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