電磁(cí)流量計 除了用(yòng)來測量單相導(dao)電液體的流量(liang)外,還經常用來(lái)測量礦漿、泥漿(jiang)、紙漿、纖維漿等(děng)液固兩相流體(ti)介質的流量，叫(jiào)礦漿電磁流量(liàng)計 。當液固兩相(xiang)流體介質中含(han)有鐵、枯、鎳等磁(ci)性物質時,稱之(zhī)爲鐵磁性礦漿(jiang);反之,不含有鐵(tie)、鑽、鎳等磁性物(wù)質的液固兩相(xiang)流體介質稱爲(wei)非磁性礦漿。用(yong)礦漿電磁流量(liang)計測量流量時(shi)通常會遇到以(yi)下一些間題:
1.液(yè)體和固體之間(jiān)速度差的影響(xiang)
礦漿電磁流量(liang)計在制造和使(shi)用時,一般應滿(man)足以下條件:
①磁(ci)場在測量段上(shàng)必須均勻分布(bu);
②被測流體介質(zhì)應是非磁性的(de)電解質,其電氣(qì)性質必須均勻(yun),并是不可壓縮(suo)的流體;
③測量管(guǎn)爲圓管,其内徑(jing)必須一緻;
④流速(su)分布爲軸對稱(chēng)分布,且管壁處(chù)流速爲零;
⑤測量(liang)管内壁上要有(yǒu)電絕緣襯裏;
⑥若(ruo)是液固兩相流(liú)體,則要求液體(ti)和固體之間沒(mei)有速度差存在(zai)。
　　上述條件中①、③、⑤三(san)條是由制造廠(chang)保證的,其餘三(san)條與測量對象(xiàng)有關。一般說來(lai),工業上使用電(diàn)磁流量計時,上(shàng)述條件是容易(yì)得到滿足的,但(dàn)在特殊情況下(xia),也有不能滿足(zu)的。在側量礦漿(jiang)時,條件②和⑥一般(bān)不能滿足。但當(dāng)礦漿中所含固(gu)體顆粒的大小(xiao)和管徑相比小(xiao)得多時,使固體(ti)順粒均勻地分(fèn)散在流體中,則(zé)可把礦槳看作(zuò)是電氣性質均(jun)勻一緻的流體(tǐ),至于條件⑥可作(zuo)如下分析。
　　礦漿(jiang)電磁流量計出(chū)廠标定時所用(yong)的流體介質通(tōng)常是自來水(制(zhì)造廠受到标定(ding)設備的限制,不(bú)可能直接用礦(kuàng)漿來标定電磁(cí)流量計),則标定(ding)液體通過測量(liang)管截面的全流(liu)量除以測量管(guǎn)截面積得到相(xiang)應的平均流速(sù)指示值;另一方(fang)面, 礦漿電磁流(liu)量計在實際測(ce)量礦漿流量時(shi),通過測量管截(jie)面的全流量(這(zhe)時包括組成礦(kuàng)漿的液體和固(gu)體)除以測量管(guan)截面積也得到(dào)平均流速指示(shì)值。證明:如果礦(kuàng)漿中的固體顆(kē)粒和液體之間(jiān)沒有速度差時(shi),則這兩種平均(jun1)流速指示值就(jiu)相同,這時不引(yin)起測量上的誤(wù)差;如果固體和(hé)液體之間存在(zai)着明顯的速度(dù)差時,則将引起(qǐ)測量誤差。
　　令液(ye)體流量爲仇,所(suo)占測量管截面(miàn)積爲玩;固體流(liú)量爲Qt,所占測量(liang)管截面積爲S。,則(ze)液固兩相的礦(kuàng)漿流量Qm及總面(mian)積Sm爲
Qm=Qh+Qt （1）
Sm=Sh+St (2)
　　又令液體(tǐ)和固體之間速(su)度差爲Vs,則有

　　式(shi)(5)右邊第一項表(biao)示相應于标定(dìng)液體的平均流(liu)速Vh。令固體所占(zhàn)的面積和總截(jie)面積之比

　　從式(shi)(8)可知,測量誤差(cha)與相對速度比(bi)b和面積比γt之乘(chéng)積成正比。例如(ru),若下γt=5%γt=10%,則δ爲0.5%。
　　從上(shàng)面分析可知,在(zài)測量液固兩相(xiang)流體的流量時(shi),要求固體的顆(ke)粒相對于管徑(jìng)要充分的小,這(zhè)樣就可以降低(di)γt值和b值,從而可(kě)使測量誤差降(jiàng)低到可以忽略(luè)不計的程度。另(ling)外,固體隻要是(shi)非磁性的,固體(tǐ)顆粒小而均勻(yun)分布,且和液體(tǐ)之間沒有速度(dù)差,則不論固體(tǐ)的電導率比液(ye)體高還是低,都(dou)不會引起測量(liàng)誤差。
2.鐵磁性物(wù)質的影響
　　當礦(kuàng)漿中的固體爲(wèi)磁性介質時,則(zé)測量管内的磁(cí)通密度将增加(jiā),這在小口徑時(shi),磁通密度的增(zeng)加更爲顯著。在(zài)這種情況下,要(yao)求固體顆粒很(hěn)小,和管徑相比(bǐ)可忽略不計,使(shǐ)液體和固體之(zhī)間的速度差近(jin)似爲零。其次,還(hai)要求垂直安裝(zhuāng),使礦漿自下向(xiàng)上流動,使礦漿(jiang)的電氣性質均(jun1)勻一緻。另外,用(yòng)戶可選用矩形(xing)波勵磁的電磁(ci)流量計,也可減(jian)少一定的測量(liang)誤差。因爲在矩(ju)形波勵磁方式(shì)下,勵磁電流小(xiǎo),工作磁通密度(du)也小。再次,用戶(hù)在選用流量計(ji)通徑時,可選用(yong)大一些的流量(liang)計通徑,以減小(xiao)鐵磁性物質所(suo)引起的測量誤(wu)差。
　　除了以上一(yi)些措施外,對于(yú)鐵磁性物質含(han)量較高的礦漿(jiāng)來說,應當選用(yong)礦漿電磁流量(liang)計來測量其流(liú)量。因爲在鐵礦(kuàng)漿電磁流量計(jì)中具有對磁通(tong)密度變化進行(hang)補償的功能.
　　礦(kuang)漿電磁流量計(ji)的基本工作原(yuán)理可知,在電極(ji)上的感應電壓(yā)U12爲
U12=BDV (9)
式中
B—測量管(guǎn)内的磁通密度(dù)
D—管徑
Vm—礦漿平均(jun)流
　　式(9)可知,感應(ying)電壓是與平均(jun)流速和磁通密(mi)度之積成正比(bǐ)的,其中,平均流(liu)速随着體積流(liu)量的變化呈比(bi)例地變化。當礦(kuàng)漿電磁流量計(ji)用工業交流電(dian)來勵磁且被測(ce)礦漿又是鐵磁(ci)性礦漿時,則磁(ci)通密度是電源(yuán)電壓、電源頻率(lü)、環境溫度和磁(ci)性物質濃度的(de)函數,而這些影(ying)響量的變化是(shi)沒有規律可循(xún)的,因此,必須設(shè)法消除這些變(biàn)化所帶來的影(yǐng)響,才能保證正(zheng)确的流量測量(liang)。爲此,必須對感(gǎn)應電壓U12進行U12/B運(yun)算,即對式(9)的兩(liang)邊同時除以B得(dé):

　　這樣,經過U12/B運算(suan)後所得的E就與(yǔ)平均流速成正(zhèng)比了。
　　對于U12/B運算(suàn),關鍵是如何取(qǔ)得與磁通密度(du)B成正比的電信(xìn)号。在一般的工(gong)業用電磁流量(liang)計中,是用勵磁(ci)電流來代替B的(de)。因爲在電源電(dian)壓、電源頻率及(jí)環境溫度變化(hua)的範圍内,勵磁(ci)電流近似與磁(ci)通密度B成正比(bǐ)。這種方法隻能(neng)消除由于電源(yuan)電壓、電源頻率(lü)和環境溫度的(de)變化所造成的(de)影響,而不能消(xiāo)除磁性物質的(de)影響。因此,用一(yī)般工業用的電(diàn)磁流量計來測(ce)量鐵磁性礦漿(jiāng)流量時會引起(qǐ)不可允許的測(ce)量誤差。
　　解決的(de)方法是利用安(ān)裝在傳感器測(ce)量管上的一隻(zhi)磁感應密度檢(jiǎn)測線圈所取得(dé)的感應電壓作(zuò)爲B信号,從而進(jin)行U12/B運算,就可消(xiāo)除磁勝場物質(zhì)的影響。具體做(zuo)法是将檢測線(xiàn)圈上所取得的(de)感應電壓u1經積(jī)分電路後,再進(jìn)入除法電路的(de)。積分電路如圖(tú)1所示。

　　式中u 2爲積(ji)分電路的輸出(chū)電壓, u 1爲積分電(diàn)路的輸入電壓(yā),即是檢測線圈(quān)上所取得的感(gan)應電壓,ω爲磁場(chang)角頻率, ω=2πf，f爲勵磁(cí)頻率,K= R2/(R1+ R2),T爲時間常(chang)數,其表達式爲(wei)T= R1 R2C/( R1+ R2),設計時使ω2T2>>1,則式(shi)(11)可改寫

　　式中K1=2.22KNs/πT,K1是(shi)個常數。
　　由上式(shì)可知, u 2與磁通密(mì)度B成正比。用u 2做(zuò)除數,進行除法(fǎ)運算,就相當于(yu)用B做除數,
進行(háng)u 2/B運算,這樣就消(xiao)除了磁性介質(zhì)的影響。
8.結疤
　　有(you)些礦漿往往容(rong)易在測量管道(dao)内壁上造成結(jie)疤現象,如氧化(huà)鋁生産過程中(zhōng)的漿液不僅含(han)有堿性物質和(he)固體顆粒,而且(qiě)礦漿在90℃以上的(de)高溫條件輸送(sòng),這時就容易在(zài)管壁上附着料(liào)漿造成嚴重的(de)結疤現象。這時(shí),用戶可選用有(yǒu)光滑的聚四氟(fu)乙烯襯裏的電(diàn)磁流量計,才能(neng)避免這種結疤(ba)現象。當管内壁(bì)上附着物如圖(tú)2所示時,将造成(chéng)測量誤差。

　　設st和(hé)s分别爲附着物(wù)和被測介質的(de)電導率,t爲附着(zhe)層的厚度,d爲内(nei)徑,這時所造成(chéng)的測量誤差△E可(kě)用下式表示:

　　當(dāng)附着物的電導(dao)率和被測流體(tǐ)的電導率相等(deng)或相接近時,則(ze)不會造成測量(liàng)上的誤差。當附(fu)着物的厚度均(jun1)勻且其電導率(lǜ)高于被測流體(tǐ)的電導率時,則(zé)在電極之間形(xing)成電阻性短路(lù)而使測得的感(gan)應電壓減小.因(yin)此将造成負誤(wù)差,即流量計指(zhǐ)示的流量值小(xiǎo)于實際流量值(zhí)。當附着物的厚(hou)度均勻且其電(diàn)導率低于被測(cè)流體的電導率(lü)時将會造成正(zheng)誤差,即流量計(jì)指示的流量大(dà)于實際流量。
　　對(dui)于在電極上造(zào)成結疤時,可以(yǐ)采用尖頭形電(diàn)極,它具有一定(ding)的自清洗能力(lì);另外,可以選用(yong)帶有電極清洗(xǐ)裝置的礦漿電(diàn)磁流量計,可随(sui)時對電極進行(hang)清洗;如果結疤(bā)不是很嚴重,用(yong)戶可以定期清(qing)洗電極;同時,盡(jin)可能将平均流(liú)速提高到Zms/以上(shang),以減慢附着層(céng)的形成。
4.磨損和(hé)腐蝕
　　礦漿電磁(ci)流量計用于測(ce)量礦漿流量時(shí),普遍存在着磨(mo)損和腐蝕問題(tí),當固體物對襯(chèn)裏磨損後使内(nèi)徑d增加了△d,則造(zào)成測量誤差爲(wèi)

　　爲了減少磨損(sun)的影響，盡可能(neng)将流速減小到(dào)3m/s以下。但對于磨(mó)損和腐蝕都很(hěn)嚴重的礦漿來(lái)說，用戶可選用(yòng) 陶瓷電磁流量(liang)計 。

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