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電磁流量計的了解及誤差産生的原因重要分析
一、本文概述
         科技的飞速进步也同时带动了仪表仪器行业的发展,虽然電磁流量計的测量原理比较简单,运用的是电磁感应技术,但是電磁流量計真正的大规模应用于生产实践还是从是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的。近来来随着集成电路及数字技术、互联网技术、物联网技术的蓬勃发展,電磁流量計也进入了一个发展的快速跟进期,其产品的应用的领域越来越多,越来越广泛。電磁流量計的优势在于其对液体有比较强的适应性,与其它类型的仪表相比有更多的适应性和准确度,在现代工业生产中,它的应用范围尤其广,它几乎是测量液体流量的仪表,如测煤浆用的煤浆電磁流量計,污水处理的汙水電磁流量計、自来水计量用的自来水電磁流量計等产品在各种不同的工业环境中都得到了大量的应用,本文针对于電磁流量計的特点和工作原理,提出该流量计在测量煤浆流量会产生一定的误差。亚虎娱乐在此電磁流量計测量时会产生误差的原因进行了主要分析,加强技术改进,促使電磁流量計运用到更多的领域和行业中去。
  二、流量測量的意義
  流量測量是一門迅速發展的技術,爲了滿足各行各業、各種工況的各種流體的流量測量需要,儀表研究機構研究開發了各種原理的流量計,制造廠每年都有新型流量計供應市場。過去難以解決的流量測量問題,如今有的獲得了解決。尤其是近30年以來,微電子技術、計算機技術和通信技術進入流量測量儀表,使流量儀表出現一次飛躍,儀表的功能更加豐富,可靠性得到顯著提高,測量***度獲得大幅度的提升,于是0.1級科氏力質量流量計、精度度優于±0.3%R的電磁流量計等相繼問世。據統計,目前市場上能買到的流量計種類已達百種以上,各種不同類型的流量計相互競爭,並以各自特有的優勢占據著一定的市場份額。直至今日,凡是被人們應用的類型,都是因爲它們在某些方面有相對優勢,而在競爭中取勝的後起之秀也並非十全十美,不能期望用一種流量計覆蓋所有的應用領域。
  三、關于電磁流量計特點、工作原理和量程範圍
  (一)電磁流量計
  能源计量用流量计往往跟企业的效益有直接的联系,是进行贸易结算的依据,进行能源的科学管理、提高经济效益的重要手段。電磁流量計图1(Electromagnetic Flowmeter)是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表,采用单片机嵌入式技术,实现数字励磁,同时在電磁流量計上采用CAN现场总线。它是由直接接触管道介质的传感器和上端信号转换器两部分构成,是基于法拉第电磁感应定律工作的,用来测量电导率大于5μs/cm的导电液体的流量,同时也是一种测量导电介质流量的仪表。除了可以测量一般导电液体的流量外,还可以用于测量强酸、强碱等强腐蚀性液体和均匀含有液固两相悬浮的液体,如泥浆、矿浆、纸浆等。
  (二)電磁流量計的分类
  電磁流量計的种类:一体式、插入式、分体式。
電磁流量計种类
  效驗方法:管道標定。
  工作原理:是根據法拉第電磁感應原理,再與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極,當導電液體沿測量管軸線運動時,導電液體切割磁力線産生感應電勢。主要有在線和離線校驗兩種。
  在线校验:采用外夹式超声波流量计对電磁流量計测量的管道进行比对校验,验证電磁流量計是否偏差过大。这种方法精度偏低,只能定性的判定结果。
  离线检验:就是在标定装置上进行检验,一般介质为水。标定装置有容积式标准装置、称重式标准装置两大类。通过标定就可以准确地得出被测的電磁流量計精度了。
  按流量传感器与管道连接方式分类,有螺纹连接(油任连接的高壓電磁流量計)、夹持型(電磁流量計)、法兰型、卫生型(電磁流量計)、插入型(電磁流量計)。按转换器与传感器组装方式分类,有分体型和一体型。
  按流量傳感器電極是否與被測液體接觸分類,有接觸型和非接觸型。
  按流量传感器结构分类,有短管型和插入型(電磁流量計)。
  按用途分類,有防侵水型、防爆型、衛生型、通用型和用于明渠流量測量的潛水型(明渠流量計)。
  電磁流量計按激磁电流方式分为直流激磁,交流激磁,低频矩形波激磁,双频激磁。
  電磁流量計按输出信号连接和激磁(或电源)连线制式分为四线制,二线制。
  電磁流量計是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势,而感应电动势又和流量大小成正比,通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测较大大管径达2m,而且压损极小。但导电率低的介质,如气体、蒸汽等则不能应用。
  電磁流量計造價較高,且信號易受外磁場幹擾,影響了在工業管流測量中的廣泛應用。爲此,産品在不斷改進更新,向微機化發展。
  在現代工業生産中,流動工質的溫度、壓力等運行參數不斷提高,在高溫高壓的情況下,由于材質和結構等方面的原因,直接式質量流量計的應用遇到困難,而間接式質量流量計由于密度計受濕度和壓力適用範圍的限制,往往也不好實際應用。因此,在工業生産中廣泛采用的是溫度壓力補償式質量流量計。可把它看作一種間接式質量流量計,不是配用密度計,而是利用溫度、壓力與密度間的關系,用溫度、壓力信號經函數運算爲密度信號,與容積流量相乘而得到質量流量.目前溫度、壓力補償式質量流量計雖已實用化,但當被測介質參數變化範圍很大或很迅速時,正確地補償將很困難或不可能,因此進一步研究在實際生産中適用的質量流量計和密度計還是一個課題。
  (三)電磁流量計的工作原理
  電磁流量計测量原理是基于法拉第电磁感应定律。流量计的流量管内壁衬上了绝缘材料,是一种非导磁合金短管。两只电极沿着管径方向穿通管壁从而固定在测量管上。它的电极头与衬里内表面基本上是齐平的。历次线圈由双向方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。这个时候,如果具有一定电导率的流体经过测量管时,将会切割磁力线感应出电动势E。电动势E与磁通量弥补B成正比关系,测量管内径d与平均流速v的乘积。电动势E(流量信号)由电极检测出并通过电缆送至转换器。转换器将接收到的流量信号放大进行处理后,即可显示流体流量,同时能输出脉冲,模拟电流信号,用于流量的调节和控制。
電磁流量計工作原理
  E=KBdv,式中:E-电极间的信号电压(v);B-磁通密度(T);d-测量管内径(m);V-平均流速(m/s)。K,d为常数,由于励磁电流是保持恒流的,故B也是常数,则由E=KBdv可知,体积流量Q与信号电压E成正比,即流速感应的信号电压E与体积Q成线性关系。因此只要测量出E就可以确定流量Q,这就是電磁流量計的基本工作原理。
  该電磁流量計的工作原理可以如下图所示:
  (四)電磁流量計的量程范围
一般工业用電磁流量計被测介质流速以2-4m/s为宜,在特殊情况下,较低流速应不小于0.2m/s,较高应不大于8m/s。若介质中含有固体颗粒,为防止衬里和电极的过分磨擦,常用流速应小于3m/s,对于電磁流量計粘滞流体,流速可选择大于2m/s,较大的流速有助于自动消除电极上附着的粘滞物的作用,有利于提高测量精度。
  四、電磁流量計流量时易产生误差的原因及解决办法
  1.准確度等級。流量計在規定的流量範圍內准確度等級、較大允許誤差應符合表1的規定。流量計誤差表示使用相對示值誤差。
  2.引用誤差。對于用于瞬時流量指示的流量計誤差表示也可使用引用誤差,其較大允許誤差系列應符合表1規定,其檢定結果的標書中不再給出准確等級,而使用其較大允許誤差表示,且還應在較大允許誤差後標注FS,如±0.5%FS。
  3.誤差表示方法和選取原則。在一台流量計的一次檢定中,應按照准確度等級和引用誤差之中的一種給出流量計誤差表示方法;對于使用相對示值誤差和引用誤差組合表示誤差的流量計,一次檢定中也應統一使用一種方法表示其誤差。
  4.重复性。流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的较大允许误差值的1/3。电磁测量计的局限性在于其传感器输出的讯号比较微弱,只有几微伏到几毫伏的电压,这就说明了在安装電磁流量計时要具备很高的技术,同时被测介质与周围环境对電磁流量計的测量精度也有很大的影响。
  不同的介质对電磁流量計测量会有误差,对现实工况条件下流量的修定方法,当前瞬时流量为Q1,K系数为K1时,要调整当前流量,可以通过修改当前K系数来实现,当实际想要的流量为Q2时,就需要修改当前K系数K1的值。
  假定新的K系數值爲K2,K2就等于實際想要的流量Q2除以瞬時流量爲Q1,乘以當前的k系數K1。
  即:K2=(Q2/Q1)*K1
  例:表上顯示當前瞬時流量爲Q1=
  3.1821,表內K系數K1=0.831(各個表不同,實際想要的流量Q2=3.8258,則可以通過修改K1來得到實際想要的流量即:K2=(Q2/Q1)*K1=(3.8258/3.1821)×0.831=0.999,將得到的K2,重新輸入表中,替代原來的K1,將得到新的瞬時流量Q2。
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