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影响电磁流量计准确测量的工程因素有哪些

点击次数:253  发布时间:2020-06-10

电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律来工作的,即导电流体以平均速度v流过垂直于流动方向的磁场,其感应电势E通过与流体直接接触的电极(又称传感器)检测出来。

E=KBvD    (1)

式中:K为仪表常数;

B为磁感应强度(T);

v为流体运动平均速度(m/s);

D为管道内径(m)。

当K、B、D确定下来后,E与v成正比。其工作原理和结构如图1所示。根据流体的体积流量公式:Q=1/4πD2v ,(2)Q是v的正比函数,代入公式(1),那么E也是Q的正比函数,由此,测出了感应电压E也即测出了介质的体积流量Q。

电磁流量计由流量传感器和转换器两大部分组成。传感器测出的感应电压E由电缆送至转换器,通过智能化处理,然后LCD显示,或转换成标准信号4~20mA输出。根据以上测量原理,在实际使用中,影响电磁流量计准确测量的工程因素主要有以下五个方面:

(1)被测介质电导率的影响。被测流体的电导率决定了转换器所需的输入阻抗大小,流体电导率降低,电极的输出阻抗将增加,并且由转换器输入阻抗引起负载效应而产生误差。因此,电磁流量计应用中规定了流体的电导率的下限。理论上,把电极看作点电极,忽略其大小,实际上,电极有一定尺寸,当直径为d的圆形电极与电导率为ρ的半无限展宽的流体接触时,其展宽电阻为1/(2ρd),因此,如果管道直径Dd,则电极的输出阻抗为两个展宽电阻之和,即等于1/(ρd)。一般测量的流体电导率ρ的下限为5~10μs/cm,所以,若电极直径d为1cm,则电极的输出阻抗就为1/(ρd)=100~200kΩ,为使输出阻抗的影响限制在0。1%以下,转换器的输入阻抗应为200MΩ左右。对于电磁流量计,选型时必须考虑流体电导率要大于5μs/cm的阈值(即下限值)要求。

(2)流速分布与直管段的影响。根据公式(1)知,如果流速以中心轴为对称流动,感应电势与流速分布无关,仅正比于平均流速。若流速为非中心轴对称分布,图2表示90°弯头与突扩管的流线分布与速度剖面,每个流动质点相对于电极几何位置不同,对电极产生的感应电动势大小也不同,越靠近电极,速度大的质点所产生的感应电动势越大,容易引起误差,因此,必须保证流体流速为中心轴对称。工程上,正确的安装可以减小此类误差。电磁流量计弯头及突变管的流速分布图尽管电磁流量计生产厂家不断追求流量计本身的精度,但实际工程中,工艺管道中的弯管、阀门等都会引起流动畸变、二次流或漩涡,破坏了原有充分均匀的流速分布状况。只有经过相当长的直管段,才能让流体恢复其轴对称的流速分布。若实际工艺管道上下游直管段不足,可以通过安装流动调整器来调整。

(3)电极结垢和附着层的影响。在测量如纸浆、污水等非清洁流体时,电极表面易受污染,引起零点变动,但零点变化和电极污染程度两者的关系,很难进行定量分析比较,根据经验,电极直径越小,所受的影响越少,在使用中,应注意电极的清污,以防止附着。设在衬里上附着沉淀物时产生的误差Δε,如果附着的厚度是一样,则可由式(3)计算:

Δε=1-2/[1+(kω/kf)+(1-kω/kf)*(1-2t/D)2] (3)

式中:

kω、kf分别为附着物和测量流体的电导率;

t为附着物厚度;

D为直径。

若式(3)中kω和、kf相等,则误差为零,附着物的电导率较低时,上式仍然成立,但会增加电极的输出阻抗,因此受到限制,如绝缘性沉淀物浸在流体中就是这种情况。相反,如附着金属粉末等,因高电导率的附着层,使感应电势短路,电极输出偏低,造成负偏差。在测量具有沉淀附着物的流体时,可通过合理选择传感器内衬材料等方法减少测量误差,除了选择如玻璃或聚四氯乙烯等难以附着沉淀的衬里外,还应增加其流速,流体快速流动的同时能够起到冲刷电极、清洁电极的作用,减少误差。

(4)安装条件的影响。电磁流量计要求满管测量、流速分布轴对称、可靠的接地等,否则可能现输出晃动、示值不准等现象。这可通过规范安装操作以使测量准确性得到提高。

(5)运行环境的影响。电磁流量计因输出信号较弱,对机械振动比较敏感,测量结果易受干扰,运行时,不允许管道振动和周围有大的电器如电焊机等。

为了确保电磁流量计的测量准确,合理的选型、严格的安装规范必不可少。

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