摘要(yào):分析了被(bèi)測介質電(dian)導率、流速(su)分布與直(zhi)管段、電極(jí)結垢與附(fu)着層、安裝(zhuang)條件和運(yùn)行環境5方(fāng)面工程因(yīn)素對電磁(ci)流量計 準(zhǔn)确測量的(de)影響,提出(chu)了提高電(dian)磁流量測(cè)量準确的(de)🔞工‼️程對🐉策(cè)💋。從而保證(zhèng)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(qi)計量作用(yòng),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(chan)、國防建設(shè)、科學試✨驗(yàn)、國内外貿(mao)易等各個(ge)領域,然而(ér),流量測量(liang)是一項複(fu)雜的技術(shù).由于♈流量(liang)是一個動(dong)态量,被測(ce)流體💋的特(tè)性複雜、測(ce)量條件又(you)各不💃🏻相同(tong),因⛱️此流量(liàng)測量的準(zhǔn)确可💋靠性(xing)較難保證(zheng).爲了準确(que)的測量流(liu)量,人們已(yǐ)研究開發(fa)出速度式(shi)流量計、容(róng)積🈲流量計(ji)、動量👨‍❤️‍👨式流(liu)量計、電㊙️磁(cí)流量計、 超(chāo)聲波流量(liang)計 等幾十(shí)種流量計(ji).其中,電磁(cí)流量計以(yi)其良好性(xìng)能,在諸多(duo)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(yin)素較多,經(jing)常會出現(xian)流量計本(ben)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(dian)磁流量計(ji)本身計量(liang)檢定合格(gé)的📱基礎上(shang),分析了工(gong)程上影響(xiang)電磁流量(liàng)計測量準(zhun)确的因素(sù),提🌈出了提(tí)高電💯磁♊流(liu)量計測量(liang)準确的工(gōng)程實施方(fāng)法.
1　影響電(diàn)磁流量計(ji)準确測量(liàng)因素
　　電磁(ci)流量計是(shì)根據法拉(la)第電磁感(gǎn)應定律來(lai)工作的,即(jí)導電流體(tǐ)以平均速(sù)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(cheng)傳感器)檢(jian)測出來.
E=KBvD　,(1)
式(shi)中:K爲儀表(biǎo)常數;B爲磁(cí)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(què)定下來後(hòu),E與v成正比(bǐ).其工作原(yuán)理和結構(gòu)如圖1所示(shi).根據流體(ti)的體積流(liú)量公式:
Q=1/4πD2v　,(2)
Q是(shi)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(yě)即測出了(le)介質的體(ti)積流量Q.

　　電磁流(liu)量計由流(liú)量傳感器(qi)和轉換器(qi)兩大部分(fen)組㊙️成.傳感(gǎn)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(huo)轉換成标(biao)準信号4～20mA輸(shū)出.根據以(yi)上測量🔴原(yuan)理,實際使(shǐ)用中,影響(xiang)電磁流量(liàng)計🆚準确測(ce)量的工程(chéng)因素主要(yào)有以下5個(ge)方💞面:
(1)被測(cè)介質電導(dǎo)率的影響(xiang).被測流體(tǐ)的電導率(lǜ)決定了轉(zhuǎn)換器所需(xu)的輸入阻(zu)抗大小,流(liu)體電導率(lü)降低👌,電極(jí)的輸出阻(zǔ)抗将增加(jiā),并且由轉(zhuan)換器輸入(rù)阻抗引起(qi)負載效應(ying)而産生誤(wu)差.因⛱️此,電(diàn)磁流量計(jì)應用中規(guī)定了流體(ti)的電導率(lü)的下限.理(li)論上,把電(diàn)極看作點(diǎn)電極,忽👅略(luè)其大小,實(shi)際上,電極(jí)有一定尺(chǐ)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(ti)接觸時,其(qí)展寬電阻(zu)爲1/(2ρd),因此,如(ru)👈果管道直(zhí)徑Dd,則電極(jí)的輸出阻(zu)抗爲兩個(ge)展寬電阻(zǔ)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(suǒ)以,若電極(jí)直徑d爲1cm,則(ze)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(zhuan)換器的輸(shu)入阻抗應(yīng)爲200MΩ左右.對(duì)于電磁流(liú)量計,選型(xíng)時必須考(kao)☂️慮流體電(dian)導率要大(da)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(gong)式(1)知,如果(guo)流速以中(zhong)心♌軸爲對(duì)稱流動,感(gan)應電勢與(yǔ)流速分布(bu)無關,僅正(zheng)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(bù)與♉速度剖(pou)面,每個流(liú)動質點相(xiàng)對于電極(jí)幾何位置(zhì)不同🔞,對電(diàn)極産生的(de)感應電動(dong)勢大小也(yě)不同,越靠(kao)近電極,速(sù)度大的質(zhi)點所産生(sheng)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(shí)際工程中(zhōng),工藝管道(dao)中的彎管(guǎn)、閥門等都(dou)會引起✏️流(liú)動畸變、二(er)次流或漩(xuán)渦,破壞了(le)原有充分(fen)均勻的流(liú)速分布狀(zhuàng)況.隻有經(jīng)過相當長(zhǎng)的直管段(duan),才能讓🍓流(liu)體恢複其(qi)軸對稱的(de)流速分布(bu).若實際工(gōng)藝管道上(shàng)👉下遊直管(guan)段不足,可(kě)以通過安(an)裝流動調(diao)整器來調(diào)整.
（3）電極結(jie)垢和附着(zhe)層的影響(xiang).在測量如(rú)紙漿、污水(shui)等非清🔞潔(jié)💜流體時,電(dian)極表面易(yì)受污染,引(yǐn)起零點變(bian)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(liàng)分析比較(jiào),根據♊經驗(yàn),電極直徑(jing)越小,所受(shou)的影響越(yuè)少,在使用(yòng)中,應注意(yì)電✍️極的清(qing)污,以防止(zhi)附🎯着.
設在(zai)襯裏上附(fù)着沉澱物(wù)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(shi)(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(wèi)附着🐆物厚(hòu)度;D爲直徑(jìng).
　　若式(3)中kω和(he)、kf相等,則誤(wu)差爲零,附(fu)着物的電(dian)導率較低(di)時,上式🍓仍(réng)然成立,但(dàn)會增加電(diàn)極的輸出(chū)阻抗,因此(cǐ)受到🔴限制(zhì),如絕🧡緣性(xìng)沉澱物浸(jin)在流體中(zhong)就是這種(zhǒng)💔情況.相反(fǎn),如附🧑🏾‍🤝‍🧑🏼着金(jin)屬☎️粉末等(deng),因高電❤️導(dǎo)率的附着(zhe)層,使感應(yīng)電勢短路(lù),電極輸出(chū)偏低,造成(chéng)負偏差.在(zài)測量具有(you)沉🏃🏻‍♂️澱附着(zhe)物的流體(ti)時,可通過(guo)合理選擇(zé)👨‍❤️‍👨傳感器内(nèi)襯材料等(děng)方法減少(shao)測量誤差(cha),除了選擇(ze)如玻璃或(huo)聚四氯乙(yǐ)烯等難以(yǐ)附着沉澱(diàn)的襯裏外(wài),還應增加(jia)其流速,流(liú)體快速流(liu)動的同時(shi)能夠起到(dao)沖刷電極(jí)、清潔電極(jí)的作用,減(jian)少誤差.
(4)安(ān)裝條件的(de)影響.電磁(ci)流量計要(yào)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(shu)出晃動、示(shì)值不準等(deng)現象.這可(ke)通過規範(fan)安裝操作(zuo)以使測量(liàng)準确得到(dào)提🏃🏻高.
(5)運行(hang)環境的影(yǐng)響.電磁流(liú)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(shòu)幹擾,運行(háng)時,不允許(xǔ)管道振動(dòng)和周💛圍有(yǒu)大的電器(qi)如電焊機(jī)等.
2　提高電(dian)磁流量測(ce)量準确的(de)工程對
2.1正(zheng)确選型
　　電(diàn)磁流量計(jì)的選型考(kao)慮因素很(hen)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(que)的角度,可(ke)從下面兩(liǎng)方面考慮(lǜ).
(1)傳感器口(kǒu)徑選擇.傳(chuan)感器口徑(jìng)的選擇關(guān)系到流體(tǐ)在👅管道中(zhong)🙇‍♀️的流速大(dà)小,影響到(dào)輸出電勢(shì)值.因此,傳(chuan)感器口徑(jing)不一👣定與(yu)連接的工(gong)藝管道口(kou)徑相同,應(yīng)根據實✌️際(ji)使用流量(liang)而定.當管(guǎn)道内流♉體(tǐ)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(xiang)同即可,且(qie)安裝方便(biàn);當管内流(liu)體流速較(jiào)低,低于0.5m/s時(shí),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(chen)裏、電極材(cai)料的選擇(ze)要點.電極(jí)是電磁流(liú)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(huan)、接地電極(ji)與被測介(jiè)質接觸,因(yīn)此,爲了适(shi)應不同🥵介(jiè)質的🤞測量(liàng)條件,比如(rú)🆚流體介✉️質(zhi)的溫度、壓(ya)力、腐蝕性(xìng)、磨損性💯等(deng)的要求😘,要(yào)選用不✏️同(tóng)的内襯🌈、電(dian)極材料.
　　電(dian)磁流量計(jì)的内襯材(cái)料有耐腐(fu)蝕性中等(děng)、耐一般低(di)📞濃度的酸(suan)、堿、鹽的氯(lǜ)丁橡膠材(cai)料,耐磨損(sǔn)性強而耐(nai)腐📧蝕性能(neng)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(fu)乙烯,化學(xue)性質👣等同(tóng)于聚四氟(fú)乙烯的抗(kàng)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(dù)<100℃的🌍聚苯硫(liú)醚等👌.
　　電磁(cí)流量計電(dian)極的材料(liao)有耐鹽和(hé)小于50%濃度(du)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(shì)合金C電極(jí)和不适于(yu)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(gāng)316L等.電極材(cái)料裝于傳(chuán)感器💃測量(liàng)管内壁,與(yu)被測介質(zhi)直接接觸(chu),故應根據(jù)被✂️測介質(zhi)的腐蝕性(xing)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(fèn)布已👨‍❤️‍👨同初(chū)校時有較(jiao)大的差别(bié),傳感器上(shàng)遊管道連(lian)接件⛹🏻‍♀️的配(pei)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(chu)現量值偏(pian)移.對傳感(gan)器前🍉後直(zhí)管段的要(yao)求是保證(zheng)流速💚以中(zhōng)心軸爲對(duì)稱分🔞布,獲(huò)得儀表測(ce)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(zuì)小直管段(duan)💔長度的要(yào)求(見表1).

另(ling)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(yīn)此,若工藝(yi)要求在管(guǎn)道中加入(rù)其他介質(zhi),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(ji)上遊較遠(yuan)處注入,建(jian)議在大于(yu)50D以遠(D爲㊙️測(ce)量管内徑(jing)),以保證👣流(liu)體流動🌍均(jun)勻後進入(ru)流量計.
(2)安(an)裝要保證(zhèng)流體充滿(man)測量管.電(diàn)磁流量計(jì)測量的流(liu)量是電極(ji)平面的平(píng)均流速與(yǔ)電極斷面(mian)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(shuo),在水🧡平安(an)裝時,流量(liang)計處于最(zuì)低部位置(zhi)的正确安(an)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(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(liú)動,防止當(dang)傳感器水(shui)平安裝👣時(shí),固體容易(yì)沉澱到管(guan)道下部、混(hùn)相中的氣(qi)體分離到(dao)上部而造(zao)成測量☀️誤(wu)差.
(3)接液與(yǔ)接地.因傳(chuán)感器輸出(chu)信号是電(diàn)極間的電(dian)壓差,因此(cǐ)要有一個(ge)零電位基(ji)準點.接液(ye)是使用電(diàn)磁流量計(ji)最重要的(de)條♍件之💘一(yī),即以導電(diàn)液體接地(dì)作爲信号(hao)的基準電(dian)位點.接地(di)是防止進(jìn)入幹擾和(hé)安全保護(hù)的有效措(cuò)施⭐,傳感器(qì)接地極與(yu)流🏒體(信号(hào)基⛱️準零電(dian)平)間容易(yì)由地回路(lu)引入各種(zhong)共模幹擾(rao)電♈壓,影響(xiǎng)流量計的(de)使用可靠(kào)性和測量(liàng)精度.通過(guo)接地能夠(gòu)屏蔽靜電(dian)感應與電(diàn)磁感應引(yǐn)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(rao)電壓,提高(gāo)測量精度(du).在連接傳(chuán)感器的管(guan)道内若塗(tú)有絕緣🈲層(céng)或是非金(jin)屬管道時(shi),傳⛷️感器兩(liǎng)側應裝有(you)接地環🧑🏽‍🤝‍🧑🏻.金(jin)屬管道電(dian)磁流量計(jì)接💔地連(跨(kua))接方法如(rú)圖3.當被測(ce)流體電導(dǎo)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(yè)電極能🈲夠(gòu)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(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(jie)液電極接(jiē)觸面太小(xiao),易産生信(xìn)号的不穩(wěn)定.爲此應(ying)使☎️用接液(yè)短管,加大(da)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(zhèn)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(gù)在安裝時(shi)應盡可能(neng)避開振動(dòng)源、磁源,并(bing)進行可🈲靠(kao)的接地連(lián)接.一般情(qing)況要求接(jiē)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(dì)電阻應小(xiǎo)于10Ω.同時應(ying)🚩注意不能(néng)将流量計(ji)的接✂️地接(jiē)在大的電(diàn)器設備,如(ru)變壓器、發(fā)電機、變🤞頻(pín)電源的外(wài)殼接地上(shang).
3　結束語
　　電(dian)磁流量計(jì)在投運前(qián),應對管道(dao)及流量計(jì)進行徹底(di)檢查,包括(kuò)管道雜物(wu)等清理,電(dian)極處幹燥(zao)處理.還包(bāo)括👈電氣線(xiàn)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(zǔ)及接地🔆電(diàn)阻測試.
　　長(zhǎng)期運行時(shi),測量管壁(bì)易附着和(hé)沉澱物質(zhì),若附着是(shi)比液🈲體電(dian)導率高的(de)導電物質(zhi),信号電勢(shi)将被短路(lù)而不能工(gong)作,若是非(fei)導電層則(ze)首先應注(zhu)意電極污(wu)染,譬如選(xuǎn)用不易附(fù)着尖形或(huò)半球形突(tu)出電極、可(kě)更換式電(diàn)極、刮刀式(shi)清垢電極(jí)等.非接觸(chù)型電極電(dian)磁流量計(ji)附着非導(dao)電💜膜層,儀(yí)表仍能工(gong)作,但若爲(wèi)高導電層(ceng)則不能工(gong)作.
　　由于電(dian)磁流量計(jì)運行環境(jìng)較爲複雜(za),影響其正(zheng)常工作的(de)工程因素(sù)衆多,調試(shi)技術需要(yao)不斷總結(jie)和更新.總(zong)之,隻要合(he)理選用、正(zheng)确安裝電(diàn)磁流量計(ji),并采取有(you)效的措施(shi)加以🔞維護(hu),就能從工(gong)程上降低(di)誤差,提高(gao)測量的準(zhǔn)确,規範的(de)使用儀表(biǎo),還能延長(zhang)儀表的使(shǐ)用壽命,爲(wèi)生産提供(gòng)準确可靠(kào)的計量數(shu)據.

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