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电磁流量计

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关于电磁流量计及其测量误差问题的探讨

来源:www.88125a.com作者:发表时间:2016-10-19 10:27:08

【摘要】电磁流量计作为流量测量仪表,其自身具有许多的优点,而且在冶金和石化等领域应用十分广泛,在流量计量中发挥着非常重要的作用。电磁流量计在测量过程中,由于设备选型、安全及使用等方面原因都会对其测量结果带来较大的影响,不仅会导致测量误差的产生,而且也会影响示值的稳定性。因此需要通过对电磙流量计的原理、特点等进行了解,从而有效地减少电磁流量计测量误差的产生,确保计量准确性得以提高。文中从电磁流量计的基本原则入手,并进一步对电磁流量计测量误差原因及对策进行了具体的阐述。

1 电磁流量计概述
        电磁流量计主要是依托于电磁感应原理,用于对导电液体体积流量进行测量,在具体测量过程中,变送器不会存在压力损失,而且内部没有活动部件,对于腐蚀性介质流量在进行测量过程中主要以涂层及衬里来解决腐蚀问题。而且在检测过程中不会受被测介质的密度、粘度、温度、压力和流动状态等变化所带来的影响,不会有测量滞后现象产生。

1.1 电磁流量计的基本原理
        电磁流量计是一种测量导电液体体积流量的仪表,它是利用法拉第电磁感应定律制成的。我国从五十年代初开始,将电磁流量计实现了工业化应用。近年来,在世界范围内电磁流量计的产量一直处于工业流量仪表产量的重要地位。大体上说,电磁流量计是由流量传感器变送器组成。流量传感器是把流过管道内的导电液体的体积流量转换为线性电信号。变送器是由励磁电路、信号滤波放大电路、A/D 采样电路、微处理器电路、D/A 电路、变送电路等组成。其转换原理即法拉第电磁感应定律,也就是导体通过磁场,切割电磁线,产生电动势。流量传感器的磁场是通过励磁实现的,现在大多流量传感器采用低频方波励磁。在电磁流量计中,测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆,上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时,则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过橡胶、特氟隆等不导电的内衬实现与流体和测量电极的电磁隔离。

1.2 电磁流量计的特点
        电磁流量计具有自身的独特性,在使用过程中电磁流量计的特点较为明显。大致体现为以下几个方面:
        (1)在电磁流量计构造中,由于测量导管内没有可动的部件及阻流体,因此没有压力损失及机械惯性产生,所以在反应上具有较好的灵敏性。
        (2)测量范围宽,量程比一般为10 :1,最高可达100 :1。流速范围一般为1 ~ 6m/s,也可扩展到0.5 ~ 10m/s。测量范围可测每小时几十毫米到十几万立方米。测量管径范围从2mm 到2400mm,甚至可达3000mm。
        (3)可测含有固体颗粒、悬浮物(如矿浆、煤粉浆等)或酸、碱、盐溶液等具有一定电导率的液体体积流量,也可测脉动流量,并可进行双向测量。尽管电磁流量计具有较为显著的优点,但其自身也有不足之处。
        (1)使用温度和压力不能太高。电磁流量计使用温度不宜超过120℃,使用压力也要低于1.6MPa。这主要是使用温度的高低会对管道衬里的材料膨胀、变形及变质等情况产生一定的影响,而且使用压力具体要取决于管道强度、电极部分的密闭状况及法兰的规格等。
        (2)电磁流量计所能够测量的范围十分有限,对于气体、蒸汽及石油制品等非导电流体的流量则无法进行测量。

2 电磁流量计测量误差原因及对策
2.1 待测液体中含有气泡
        待测液体中含有气泡属于较为常见的现象,这些气泡不仅有吸入外界的气泡,而且还有液体中溶解气体转变成游离状态而析出的气泡。在有气泡情况下进行测量,测量结果中将气泡体积的容量也包括在内,从而导致测量误差产生。另外,当气泡直径大于或是等于电极直径时,也会导致测量值出现不稳定的情况,使测量显示值出现不同程度的波动。
        针对含有气泡情况下所产生的测量误差,在解决时通常需要对电磁流量计的安装位置进行更换,对于对安装位置进行更换具有难度的情况下,则需要将集气器安装在电磁流量计的上游,而且做到定期进行排气,有效地减少液体中的气泡,提高测量的准确性。
2.2 待测液体电导率太低
        被测液体电导率降低,会增加电极的输出阻抗(由被测液体电导率和电极大小决定),并由转换器输入阻抗引起负载效应而产生测量误差,如果实际电导率低于下限值(一般为5μs/cm),则仪器不能正常工作,示值会晃动。出现上述情况,只能选用其他满足要求的低电导率电磁流量计,如电容式电磁流量计;或选用其他原理流量计,如孔板等。
2.3 空间电磁波干扰
        利用电磁流量计进行测量过程中,当传感器与转换器之间的电缆较长而且周围存在较强电磁干扰的情况下,干扰信号则会经由电缆被引入进来,从而形成共模干扰的现象,使流量计显著失真、非线性及大幅度晃动等情况发生,从而影响测量的准确性。这种情况下导致的测量误差,需要在安装电磁流量计时要对周围的环境进行分析,确保电磁流量计要与强磁场远离,而且尽可能的控制好电缆的长度,采取必要的屏蔽措施,可以利用接地钢管将电缆穿入其中,避免将电缆和电源线穿入同一根管内,也可以采用符合要求的屏蔽电缆,有效地降低电磁波所带来的干扰。
2.4 传感器接地
        传感器的输出信号很小,通常只有几毫伏,为了提高抗干扰能力,传感器的零电位必须单独可靠接地,且传感器输出信号接地点应与被测流体电气连接。传感器的接地电阻需要与标准要求相符,在连接传感器的管道内涂有绝缘层或采用非金属管道时,传感器两侧应安装接地环,并可靠接地,以使流体接地,流体电位与地电位相同。
2.5 连接电缆问题
        电磁流量计主要由特定的电缆、传感器和转换器等共同构成的系统,因此测量结果必然会受到电缆长度、绝缘情况、屏蔽层数、分布电容及导体横截面积等方面的影响,严重时还会导致流量计无法正常运行。因此在对电磁流量计进行安装时,需要确保电缆尽可能的短,针对待测液体电导率、屏蔽层数、分布电容及导体横截面积等决定电缆的长度,而且避免电缆中间)进行接头,要对末端进行处理,确保连接的良好性,使用的电缆需要与标准的要求相符。
3 结束语
        近年来,电子技术取得了较快的发展,这也使电磁流量计的性能得以大幅度的提升,各种误差能够得到有效地补偿,有效地提高了测量的准确度。但在电磁流量计测量过程中还避免不了会存在着一些误差,因此需要对电磁流量的工作原理及特点进行深入了解,从而采取切实可行的措施提高测量的准确性,有效地减少测量误差的产生。