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電磁流量計在采礦繼電器流量測定中的應用
摘要:闡述了電磁流量計的工作原理和在傳感器 (探頭) 安裝、使用過程中應注意的困惑, 以及測量數據準確性的有些影響因素及彌補措施。
 
    1 使用現狀    隨著科學技術的進步, 流量的檢測已經很少采用圍堰法進行。與之相比, 電磁流量計有檢測精度高、便于攜帶、檢測快速等優點。目前采用電磁流量計對管路中流體流量的測量已經成為相關檢測機構廣泛使用的方法。2 電磁流量計的使用原理    憑據對信號檢測的原理電磁流量計可分為傳播速度差法 (直接時差法、時差法、相位差法和頻差法) 、波束偏移法、多普勒法、互相關法及噪聲法等。
 
    目前, 最廣泛采用的是超聲波傳播時間差法。其工作原理是:超聲波在流體中傳播時其傳播速度受到流體流速的影響, 通過測量超聲波在流體中傳播速度可以檢測出流體的流速, 從而換算出流量來。當超聲波在流體中傳播時順溜傳播的超聲波傳播速度會增大, 逆流傳播的超聲波傳播速度會減小, 即同一傳播距離就有不同的傳播時間, 再利用傳播速度之差與被測流體流速值關系求出流速從而換算出流量。
 
    有兩個超聲波換能器, 兩個換能器分別安裝在流體管線的兩側并保持一定距離, 管線的內直徑為D, 超聲筆行走的路徑長度為L, 超聲波順流流速為tu, 逆流流速為td, 超聲波的傳播方向與流體的流動方向夾角為θ。
 
    3 流量測定準確性的影響因素    3.1 探頭的耦合性能    3.1.1 表面的粗糙度    超聲波從一種介質傳播到另一種介質時, 在介質分界面上將會發生反射和透射, 以及散射。
 
    當反射面絕對光滑時我們認為散射效應為零, 在比較光滑 (Ra<6.3) 時其表面散射效應非常小可近似認為是零。過大的粗糙度將會使探頭與管壁表面的耦合界面處發生較嚴重的散射現象, 使超聲波回波波形發生畸變, 從而大量的損耗超聲能量, 降低傳感器 (探頭) 接收到能量的強度, 影響測量效果。
 
    3.1.2 探頭晶片與管道外壁的貼合情況    傳感器 (探頭) 的晶片安裝部位為水平面, 而管道為具有一定曲率的近平面, 這必將導致一部分的超聲波自晶片發出后無法有效的通過耦合劑進入管道內壁引起能量損耗, 進而非常有影響測量效果。
 
    實際耦合劑的聲阻抗在1.5-2.5×106kg/m2, 而鋼聲阻抗為45×106kg/m2, 所以靠耦合劑是很難補償曲面和粗糙表面對探測靈敏度的打擾。為此從一定程度上說, 晶面與管道壁圓弧處貼合情況越好, 就會有越多的超聲波導入管道壁中用于測量, 其信號強度也就越高。
 
    3.2 管道內壁水垢    水在長期的管道輸送過程中, 在輸水管道內壁會形成一層堅硬的沉淀物———水垢。通常將水垢按其主要化學成分分為四類:碳酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、硫酸鹽水垢和混合水垢等, 其對于超聲波的傳波有極大的吸收與阻礙作用。超聲波在通過該類物質時, 受其組織結構影響, 在傳導過程中發生極大地吸收衰減及擴散衰減從而在很大程度上降低了傳感器 (探頭) 所接收到的超聲波能量, 使得所接收到的信號難以滿足設備檢測的需要。
 
    3.3 安裝位置的干擾    流體在管路中流動時因受到管路變徑、管路方向改變等因素影響, 管路中流體流速會在變截面處和流體運動方向發生改變處以及靠近這兩個部位的一定距離范圍內呈現不均衡狀態 (即這些區域水流流速不穩定) , 從而有些影響測量結果的可靠性, 導致測量結果失真。4 小結    在流量測量中為了高效、準確地對流量進行測量, 在測量前應根據相關要求及相關規定制定測量方案。測量時應首先找到測點位置, 并且對測點處管路進行打磨以降低表面粗糙帶來聲能損耗, 然后利用超聲波測厚儀測量測點處的管道壁厚, 同時應獲得合適的探頭和安裝方式, 準確的安裝探頭, 調節儀器信號值, 從而使儀器達到最好的檢測狀態進而實現最佳測量效果。
 
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