如何電磁流量計能产生一个恒定的均匀磁场
發布日期:2017-08-31 08:35
近年來隨著工業生産對于測量要求的提高,也同時帶來了儀表生産技術和欧美成的進步,智能電磁流量計作爲一種流量測量裝置其應用領域也不斷地向縱深發展。在實際應用範圍上,一般來說小口徑、微小口徑常用于食品工業、生物工程等求的場所。中小口徑常用于固液雙相等難測流體或高要求場所,如測量造紙工業紙漿液和黑液、有色冶金業的礦漿、選煤廠的煤漿、化學工業的強腐蝕液以及鋼鐵工業高爐風口冷卻水控制和監漏,長距離管道煤的水力輸送的流量測量和控制。大口徑儀表較多應用于給排水工程。
市場上通用型智能電磁流量計的性能有较大差别,有些精度高、功能多,有些精度低、功能简单。功能度高的仪表基本误差为(土 0 . 5 %一士 1 % ) R ,精度低的仪表则为(士 1 . 5 %一士 2 . 5 % )FS 。 价格相差 1 一 2 倍。因此测量精度要求不很高的场所(例如非贸易核算仅以控制为目的,只要求高可靠性和优良重复性的场体就切割磁力线。如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图3—17)则可以证明,只要管道内流速分布为轴对称分布,两电极之间也特产生感生电动势:e=BD(3-36)式中,为管道截面上的平均流速。由此可得管道的体积流量为: qv=πDUˉ =(3-37) 由上式可见,体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系,与磁场的磁感应强度B成反比,与其它物理参数无关。这就是智能電磁流量計的測量原理。
需要说明的是,要使式(3—37)严格成立,必须使测量条件满足下列假定: ①磁场是均匀分布的恒定磁场; ②被测流体的流速轴对称分布; ③被测液体是非磁性的;④被测液体的电导率均匀且各向同性。智能電磁流量計原理简图 1-磁极;2-电极;3-管道 (二)励磁方式 励磁方式即产生磁场的方式。由前述可知,为使式(3—37)严格成立,第一个必须满足的条件就是要有一个均匀恒定的磁场。为此,就需要选择一种合适的励磁方式。目前,一般有三种励碰方式,即直流励磁、交流励磁和低频方波励磁。现分别予以介绍。
 1、直流励磁 直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久磁铁,它能产生一个恒定的均匀磁场。这种直流励磁变送器的最大优点是受交流電磁场干扰影响很小,因而可以忽略液体中的自感现象的影响。但是,使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化,即电解质在电场中被电解,产生正负离子。在电场力的作用下,负离子跑向正极,正离子跑向负极。如图3—18所示。这样,将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围,严重影响智能電磁流量計的正常工作。所以,直流励磁一般只用于测量非电解质液体,如液态金属等。
2、交流励磁  目前,工业上使用的智能電磁流量計,大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式,即它的磁场是由正弦交变电流产生的,所以产生的磁场也是一个交变磁场。交变磁场变送器的主要优点是消除了电极表面的极化于扰。另外,由于磁场是交变的,所以输出信号也是交变信号,放行比较,根据流量的增减来判断井下管柱密封情况。若注水管柱有泄漏,超声波流量計则流量的测量结果会出现上部高、下部低的情况;若底部凡尔球的密封不好,则在撞击筒会出现流量不为零的情况。
3、低频方波励磁  这种励磁方式应用较少,在一些特殊要求的领域才会遇到,介于篇幅,这里不作详述。
智能電磁流量計应用中主要存在以下几点不足,需要用户予以关注:   
(1)儀器井下精確定位問題。由于儀器本身沒有深度定位裝置,儀器下入深度的計量是靠絞車上的深度計數器來完成。深度計數器計量結果的精度不但與計數器本身有關,而且還與工作環境有關。如果深度誤差太大,測量結果就失去意義。因此,深度校正是現場測試的一個關鍵問題。
(2)儀器的標定問題。儀器是用清水標定的,若注入介質改爲汙水或其它非清水介質時會對測量結果産生什麽樣的影響,也是應用中要考慮的一個問題。在實際應用中,常常需要在現場對儀器進行標定,且要保證標定結果的准確性。
(3)管径变化对测量结果的影响。通常应用的智能電磁流量計是中心流速式的,仪器的标定是在特制的管道中完成的,如果测量环境与标定环境不同,就会出现测量误差。以内流式仪器为例,若它在内径为Ф62mm光油管中标定,在内径为Ф59mm的涂料油管中测量时就会引入最大15.28%的误差。这是系统误差,因此在仪器测量过程中要搞清楚被测管道的内径,解释资料时要扣除因管径变化引起的测量误差。大量实际测量数据表明,由管径变化引起的误差都在10%以内。
(4)不能连续测量。流量計如果能连续测量管柱内的流动剖面,就能直观地反映出整个井筒内的吸水情况,这样有利于测井资料的解释。由于结构设计上的缺陷,智能電磁流量計目前还不能完全实现连续测量。

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