如何電磁流量計能產生一個恒定的均勻磁場
發布日期:2017-08-31 08:35
近年來隨著工業生產對于測量要求的提高,也同時帶來了儀表生產技術和產品的進步,智能電磁流量計作為一種流量測量裝置其應用領域也不斷地向縱深發展。在實際應用范圍上,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較大差別,有些精度高、功能多,有些精度低、功能簡單。功能度高的儀表基本誤差為(土 0 . 5 %一士 1 % ) R ,精度低的儀表則為(士 1 . 5 %一士 2 . 5 % )FS 。 價格相差 1 一 2 倍。因此測量精度要求不很高的場所(例如非貿易核算僅以控制為目的,只要求高可靠性和優良重復性的場體就切割磁力線。如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極(圖3—17)則可以證明,只要管道內流速分布為軸對稱分布,兩電極之間也特產生感生電動勢:e=BD(3-36)式中,為管道截面上的平均流速。由此可得管道的體積流量為: qv=πDUˉ =(3-37) 由上式可見,體積流量qv與感應電動勢e和測量管內徑D成線性關系,與磁場的磁感應強度B成反比,與其它物理參數無關。這就是智能電磁流量計的測量原理。
需要說明的是,要使式(3—37)嚴格成立,必須使測量條件滿足下列假定: ①磁場是均勻分布的恒定磁場; ②被測流體的流速軸對稱分布; ③被測液體是非磁性的;④被測液體的電導率均勻且各向同性。智能電磁流量計原理簡圖 1-磁極;2-電極;3-管道 (二)勵磁方式 勵磁方式即產生磁場的方式。由前述可知,為使式(3—37)嚴格成立,第一個必須滿足的條件就是要有一個均勻恒定的磁場。為此,就需要選擇一種合適的勵磁方式。目前,一般有三種勵碰方式,即直流勵磁、交流勵磁和低頻方波勵磁?,F分別予以介紹。
 1、直流勵磁 直流勵磁方式用直流電產生磁場或采用永久磁鐵,它能產生一個恒定的均勻磁場。這種直流勵磁變送器的最大優點是受交流電磁場干擾影響很小,因而可以忽略液體中的自感現象的影響。但是,使用直流磁場易使通過測量管道的電解質液體被極化,即電解質在電場中被電解,產生正負離子。在電場力的作用下,負離子跑向正極,正離子跑向負極。如圖3—18所示。這樣,將導致正負電極分別被相反極性的離子所包圍,嚴重影響智能電磁流量計的正常工作。所以,直流勵磁一般只用于測量非電解質液體,如液態金屬等。
2、交流勵磁  目前,工業上使用的智能電磁流量計,大都采用工頻(50Hz)電源交流勵磁方式,即它的磁場是由正弦交變電流產生的,所以產生的磁場也是一個交變磁場。交變磁場變送器的主要優點是消除了電極表面的極化于擾。另外,由于磁場是交變的,所以輸出信號也是交變信號,放行比較,根據流量的增減來判斷井下管柱密封情況。若注水管柱有泄漏,超聲波流量計則流量的測量結果會出現上部高、下部低的情況;若底部凡爾球的密封不好,則在撞擊筒會出現流量不為零的情況。
3、低頻方波勵磁  這種勵磁方式應用較少,在一些特殊要求的領域才會遇到,介于篇幅,這里不作詳述。
智能電磁流量計應用中主要存在以下幾點不足,需要用戶予以關注:   
(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,若注入介質改為污水或其它非清水介質時會對測量結果產生什么樣的影響,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準確性。
(3)管徑變化對測量結果的影響。通常應用的智能電磁流量計是中心流速式的,儀器的標定是在特制的管道中完成的,如果測量環境與標定環境不同,就會出現測量誤差。以內流式儀器為例,若它在內徑為Ф62mm光油管中標定,在內徑為Ф59mm的涂料油管中測量時就會引入最大15.28%的誤差。這是系統誤差,因此在儀器測量過程中要搞清楚被測管道的內徑,解釋資料時要扣除因管徑變化引起的測量誤差。大量實際測量數據表明,由管徑變化引起的誤差都在10%以內。
(4)不能連續測量。流量計如果能連續測量管柱內的流動剖面,就能直觀地反映出整個井筒內的吸水情況,這樣有利于測井資料的解釋。由于結構設計上的缺陷,智能電磁流量計目前還不能完全實現連續測量。

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