摘要(yao):分析了被(bei)測介質電(dian)導率、流速(su)分布與直(zhi)管段、電極(ji)結垢☎️與附(fu)着層、安裝(zhuang)條件和運(yun)行環境5方(fang)面工程因(yin)素對電磁(ci)流量計 準(zhun)确測量的(de)影響,提出(chu)了提高電(dian)磁流量測(ce)量準确💃🏻的(de)工程對策(ce)。從而保證(zheng)電磁流量(liang)計在工程(cheng)應用中能(neng)夠準确測(ce)量,使其充(chong)分發揮其(qi)計量作用(yong),爲流量💜檢(jian)測提供可(ke)靠的測量(liang)‼️數據.
　　流量(liang)測量廣泛(fan)應用于工(gong)農業生産(chan)、國防建設(she)、科學試驗(yan)、國✂️内外貿(mao)易等各個(ge)領域,然而(er),流量測量(liang)是一項複(fu)雜的技術(shu).由于✉️流量(liang)是一個動(dong)态量,被測(ce)流體📞的特(te)性複雜、測(ce)量條件又(you)各不相同(tong),因此流量(liang)測量的準(zhun)确可🌈靠性(xing)較難保證(zheng).爲了準确(que)的測量流(liu)量,人們已(yi)研究開發(fa)出速度式(shi)流量計、容(rong)積流量計(ji)、動量🈚式流(liu)量計、電🤟磁(ci)流量計、 超(chao)聲波流量(liang)計 等幾十(shi)種流量計(ji).其中,電磁(ci)流量計以(yi)其良好性(xing)能,在🧑🏾‍🤝‍🧑🏼諸🌈多(duo)領域廣泛(fan)采用.但在(zai)實際使用(yong)中,影響流(liu)量計精确(que)測量的🍉因(yin)素✍️較多,經(jing)常會出現(xian)流量計本(ben)身檢定合(he)格,而實際(ji)卻感✍️覺計(ji)量“不準”的(de)現象.本文(wen)在确保電(dian)磁流量計(ji)本身計量(liang)檢定合格(ge)的基礎上(shang),分析了工(gong)程上影響(xiang)電磁流量(liang)計測量準(zhun)确的因素(su),提出了提(ti)高電磁流(liu)量計測量(liang)準确的工(gong)程實施方(fang)法.
1　影響電(dian)磁流量計(ji)準确測量(liang)因素
　　電磁(ci)流量計是(shi)根據法拉(la)第電磁感(gan)應定律來(lai)工作🐆的,即(ji)導電流🧡體(ti)以平均速(su)度v流過垂(chui)直于流動(dong)方向的磁(ci)場,其感應(ying)電勢E通過(guo)與流體直(zhi)接接觸的(de)電極(又稱(cheng)傳感器)檢(jian)測出來.
E=KBvD　,(1)
式(shi)中:K爲儀表(biao)常數;B爲磁(ci)感應強度(du)(T);v爲流體運(yun)動平均速(su)度🤟(m/s);D爲管道(dao)内徑(m).
當K、B、D确(que)定下來後(hou),E與v成正比(bi).其工作原(yuan)理和結構(gou)如圖1所示(shi).根據流👅體(ti)的體積流(liu)量公式:
Q=1/4πD2v　,(2)
Q是(shi)v的正比函(han)數,代入公(gong)式(1),那麽E也(ye)是Q的正比(bi)函數,由此(ci),測出了💋感(gan)應電壓E也(ye)即測出了(le)介質的體(ti)積流量Q.

　　電磁流(liu)量計由流(liu)量傳感器(qi)和轉換器(qi)兩大部分(fen)組成.傳感(gan)器測出的(de)感應電壓(ya)E由電纜送(song)至轉換器(qi),通㊙️過智能(neng)化處理,然(ran)後LCD顯示,或(huo)轉換成标(biao)準信号4～20mA輸(shu)出♍.根據以(yi)上測量💔原(yuan)理,實際使(shi)用中,影響(xiang)電磁流量(liang)計準确測(ce)量的工程(cheng)因素主要(yao)有以下5個(ge)方面:
(1)被測(ce)介質電導(dao)率的影響(xiang).被測流體(ti)的電導率(lü)決定了轉(zhuan)換器所需(xu)的輸入阻(zu)抗大小,流(liu)體電導率(lü)降低,電極(ji)✊的輸出阻(zu)抗将增加(jia),并且由轉(zhuan)換器輸入(ru)阻抗🏃‍♂️引起(qi)負載效應(ying)📞而産生誤(wu)差.因此,電(dian)磁☔流量計(ji)應用中規(gui)定了流體(ti)的電導率(lü)的下限.理(li)論上,把電(dian)極看作點(dian)電極,忽略(lue)其大小,實(shi)際上,電極(ji)有一定尺(chi)寸,當🔞直徑(jing)爲d的圓❗形(xing)電極與電(dian)導率爲ρ的(de)半無限展(zhan)🚶‍♀️寬的流體(ti)接觸💋時,其(qi)展寬電阻(zu)爲1/(2ρd),因此,如(ru)🌈果管道直(zhi)徑Dd,則📞電極(ji)的輸出阻(zu)抗爲兩個(ge)展寬電阻(zu)之和,即等(deng)于1/(ρd).一般測(ce)量的流體(ti)電導率ρ的(de)下限爲5～10μs/cm,所(suo)以,若電極(ji)直徑🧑🏽‍🤝‍🧑🏻d爲1cm,則(ze)電極的輸(shu)出阻抗就(jiu)爲1/(ρd)=100～200kΩ,爲使輸(shu)出阻抗的(de)影響限制(zhi)在0.1%以下,轉(zhuan)換器的輸(shu)入阻抗應(ying)爲200MΩ左右.對(dui)于電磁流(liu)量計,選型(xing)時必須考(kao)慮流體電(dian)導率要大(da)于5μs/cm的阈值(zhi)(即下🍉限值(zhi))要求.
(2)流速(su)分布與直(zhi)管段的影(ying)響.根據公(gong)式(1)知,如果(guo)流速以中(zhong)心軸🌂爲對(dui)稱流動,感(gan)應電勢與(yu)流速分布(bu)無關,僅正(zheng)比于平均(jun)流速🐅.若流(liu)速爲非中(zhong)心軸對稱(cheng)分布,圖2表(biao)示90°彎頭與(yu)📧突擴管的(de)流線💜分布(bu)與速度剖(pou)面,每個流(liu)動質🌈點相(xiang)對于電極(ji)幾何位置(zhi)不同,對電(dian)極産生的(de)感應電動(dong)勢大小也(ye)不同,越靠(kao)近電極,速(su)度大📱的質(zhi)點所産生(sheng)的感應電(dian)動勢越大(da),容易引起(qi)誤差,因此(ci),必須保證(zheng)流體流速(su)爲中心軸(zhou)⁉️對稱.工程(cheng)上,正确的(de)安裝可以(yi)減小🔞此類(lei)誤差。

　　盡(jin)管電磁流(liu)量計生産(chan)廠家不斷(duan)追求流量(liang)計本身的(de)精度🙇🏻,但實(shi)際工程中(zhong),工藝管道(dao)中的彎管(guan)、閥門等都(dou)會引起流(liu)動👉畸變、二(er)次❓流或漩(xuan)渦,破壞了(le)原有充♊分(fen)均勻📱的流(liu)速分布狀(zhuang)況.隻有經(jing)過相當長(zhang)的直管😍段(duan),才能讓流(liu)體恢複💘其(qi)軸對稱的(de)流速分布(bu).若實際🈲工(gong)藝管道上(shang)下遊直管(guan)段💋不足,可(ke)以通過安(an)裝流動調(diao)整器來調(diao)整.
（3）電極結(jie)垢和附着(zhe)層的影響(xiang).在測量如(ru)紙漿、污水(shui)等非清潔(jie)流體時,電(dian)極表面易(yi)受污染,引(yin)起零點變(bian)動,但零🧑🏾‍🤝‍🧑🏼點(dian)變化和電(dian)極污染程(cheng)度兩者的(de)關系,很難(nan)進行定量(liang)分析比較(jiao),根據經驗(yan),電極直徑(jing)越小,所受(shou)的🔅影響越(yue)少,在使用(yong)中📧,應注意(yi)電極的清(qing)污,以防止(zhi)附着.
設在(zai)襯裏上附(fu)着沉澱物(wu)時産生的(de)誤差Δε,如果(guo)附着的厚(hou)度是一樣(yang),則可由式(shi)(3)計算:
Δε=1-2/[1+(kω/kf)+(1-kω/kf)*(1-2t/D)2]　,(3)
式中(zhong):kω、kf分别爲附(fu)着物和測(ce)量流體的(de)電導率;t爲(wei)附着物厚(hou)度;D爲直徑(jing).
　　若式(3)中kω和(he)、kf相等,則誤(wu)差爲零,附(fu)着物的電(dian)導率較低(di)時,上👣式仍(reng)🌈然成立,但(dan)會增加電(dian)極的輸出(chu)阻抗,因此(ci)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼受到限制(zhi),如絕緣性(xing)沉澱物浸(jin)在流體中(zhong)就是這種(zhong)情況.相反(fan),如附着金(jin)屬粉末等(deng),因高電🌈導(dao)率的附着(zhe)層,使感應(ying)電勢短路(lu),電極輸出(chu)👈偏低,造成(cheng)負偏差.在(zai)測量具有(you)沉💁澱附着(zhe)物的🌈流體(ti)時,可通過(guo)合理選擇(ze)傳感器内(nei)襯😄材料等(deng)方法減少(shao)❌測量誤差(cha),除了選擇(ze)如玻璃或(huo)聚四氯乙(yi)烯等難以(yi)附着沉澱(dian)的襯裏外(wai),還應增加(jia)其流速,流(liu)體快速流(liu)動的同時(shi)能夠起到(dao)沖刷電極(ji)、清潔電極(ji)的作用,減(jian)少誤差.
(4)安(an)裝條件的(de)影響.電磁(ci)流量計要(yao)求滿管測(ce)量、流速分(fen)💁布軸對🏒稱(cheng)、可靠的接(jie)地等,否則(ze)可能現輸(shu)出晃動、示(shi)值不準等(deng)現🌈象.這可(ke)通過規範(fan)安裝操作(zuo)以使測🏃🏻‍♂️量(liang)準确得到(dao)提高.
(5)運行(hang)環境的影(ying)響.電磁流(liu)量計因輸(shu)出信号較(jiao)弱,對機械(xie)振💃動比較(jiao)敏感,測量(liang)結果易受(shou)幹擾,運行(hang)時,不允許(xu)管道振動(dong)和周圍有(you)大的電器(qi)如電焊機(ji)等.
2　提高電(dian)磁流量測(ce)量準确的(de)工程對
2.1正(zheng)确選型
　　電(dian)磁流量計(ji)的選型考(kao)慮因素很(hen)多,有儀表(biao)性能、流體(ti)🌐特性、安裝(zhuang)條件、環境(jing)條件和經(jing)濟等方面(mian)的因素,從(cong)測量準确(que)的角度,可(ke)從下面兩(liang)方面考慮(lü).
(1)傳感器口(kou)徑選擇.傳(chuan)感器口徑(jing)的選擇關(guan)系到流體(ti)在管道中(zhong)的流速大(da)小,影響到(dao)輸出電勢(shi)值.因此,傳(chuan)感器🚶口徑(jing)🌈不一定與(yu)連接的工(gong)藝管道口(kou)徑相同,應(ying)根據實😄際(ji)使用🧡流量(liang)而🌐定.當管(guan)道内流體(ti)的流速在(zai)1.5～3m/s,選擇傳感(gan)器口徑的(de)與工藝管(guan)道口徑相(xiang)同即可,且(qie)🆚安裝方便(bian);當💰管内流(liu)體流速較(jiao)低,低于0.5m/s時(shi),儀表口徑(jing)應改爲小(xiao)于管徑,以(yi)異徑管連(lian)接管道.
(2)襯(chen)裏、電極材(cai)料的選擇(ze)要點.電極(ji)是電磁流(liu)量計拾取(qu)流量信🤟号(hao)的部件,在(zai)測量過程(cheng)中,隻有它(ta)和接地環(huan)、接🌈地電極(ji)與㊙️被測介(jie)質✍️接觸,因(yin)此,爲了适(shi)應不同介(jie)質的測量(liang)條件,比如(ru)流體介質(zhi)的溫度、壓(ya)力、腐蝕性(xing)、磨損性😄等(deng)的要求,要(yao)選用不🈲同(tong)的内襯🧑🏾‍🤝‍🧑🏼、電(dian)極材料.
　　電(dian)磁流量計(ji)的内襯材(cai)料有耐腐(fu)蝕性中等(deng)、耐一般👈低(di)濃度🛀🏻的酸(suan)、堿、鹽的氯(lü)丁橡膠材(cai)料,耐磨損(sun)性強而耐(nai)腐蝕性能(neng)一般的聚(ju)氨脂橡膠(jiao),耐腐蝕性(xing)能強和适(shi)于溫度高(gao)的✂️聚四氟(fu)乙烯,化學(xue)性質等同(tong)于聚四氟(fu)乙烯的抗(kang)拉、抗壓聚(ju)全氟乙丙(bing)烯,耐稀酸(suan)、堿、鹽的溫(wen)度<60℃的聚乙(yi)✊烯和溫度(du)<100℃的聚苯硫(liu)醚等.
　　電磁(ci)流量計電(dian)極的材料(liao)有耐鹽和(he)小于50%濃度(du)堿溶‼️液的(de)鈦(Ti)電極,耐(nai)酸和鹽的(de)钽(Ta)電極,耐(nai)腐蝕能力(li)強的貴金(jin)屬鉑💛電極(ji),不适于鹽(yan)酸的哈氏(shi)合金C電極(ji)和不适于(yu)硝酸的哈(ha)氏合金B電(dian)極,耐腐蝕(shi)能力一般(ban)、但價格低(di)的不鏽鋼(gang)316L等.電極材(cai)料裝于傳(chuan)感器😘測量(liang)管内💔壁,與(yu)被測介質(zhi)直接接觸(chu),故應根據(ju)被測介質(zhi)的腐🐆蝕性(xing)選定.
2.2　正确(que)安裝
(1)對安(an)裝管路的(de)要求.實際(ji)工程上,電(dian)極平面處(chu)的流速分(fen)布🚶已同初(chu)校時有較(jiao)大的差别(bie),傳感器上(shang)遊管道連(lian)接件的配(pei)🚶‍♀️置是引起(qi)特殊的流(liu)速分布的(de)因素🛀之一(yi),使用中就(jiu)有可能出(chu)現量值偏(pian)移.對傳感(gan)器前👅後直(zhi)管段的要(yao)求是💯保證(zheng)流速以中(zhong)心軸爲對(dui)稱分♋布,獲(huo)得儀表測(ce)量精度的(de)必要條件(jian)之一,國标(biao)GB/T18659-2002等列舉了(le)對漸縮管(guan)、上遊閥、圓(yuan)弧彎頭最(zui)小直管段(duan)長度的要(yao)求(見表1).

另(ling)外,測量管(guan)内導電流(liu)體電導率(lü)不均勻,也(ye)會影響電(dian)磁流量計(ji)的測量,因(yin)此,若工藝(yi)要求在管(guan)道中加入(ru)其🔅他介質(zhi),則🏃應在✊流(liu)量計下遊(you)進行.如果(guo)必須在上(shang)遊進🌈行,應(ying)在流量計(ji)上遊較遠(yuan)處注🐅入,建(jian)議在大于(yu)50D以遠(D爲✂️測(ce)量管内🔅徑(jing)),以保證流(liu)體流動均(jun)勻後進入(ru)流量計.
(2)安(an)裝要保證(zheng)流體充滿(man)測量管.電(dian)磁流量計(ji)測量的流(liu)量🐇是電🔆極(ji)平面的平(ping)均流速與(yu)電極斷面(mian)的面積的(de)乘積.隻有(you)流體充滿(man)測量管測(ce)量才準确(que).也就是說(shuo),在水平安(an)裝時,流量(liang)計處于最(zui)低部🏃位置(zhi)的正确安(an)裝方法🥰才(cai)能保證流(liu)體充滿管(guan)道.對于固(gu)-液、氣-液📐兩(liang)相混相流(liu)㊙️體,傳感器(qi)應👉以垂直(zhi)或傾🏃🏻‍♂️斜姿(zi)勢安裝♌,且(qie)流體應自(zi)下而上流(liu)動,防止當(dang)傳感器水(shui)平🛀安裝時(shi),固體容易(yi)沉澱到管(guan)道♌下部、混(hun)相中的氣(qi)體分離到(dao)上部而造(zao)成測量誤(wu)差.
(3)接液與(yu)接地.因傳(chuan)感器輸出(chu)信号是電(dian)極間的電(dian)壓差,因此(ci)要有一個(ge)零電位基(ji)準點.接液(ye)是使用電(dian)磁流量計(ji)最重要的(de)條件之一(yi),即以導電(dian)液體接地(di)作爲信号(hao)的基準電(dian)位點.接地(di)是🔱防止進(jin)入幹擾和(he)安全保護(hu)的有效措(cuo)施㊙️,傳感器(qi)接地極與(yu)流體(信号(hao)基準零電(dian)平)間🐉容易(yi)由地回路(lu)引入各種(zhong)共模幹擾(rao)電壓,影響(xiang)流量計✍️的(de)使用可靠(kao)性和測量(liang)精度.通過(guo)接地能夠(gou)屏蔽靜電(dian)感應與電(dian)磁感應引(yin)起的噪聲(sheng)電壓;減小(xiao)接地電阻(zu)可以降低(di)地回路雜(za)🆚散電流的(de)壓降,減低(di)共🌈模幹擾(rao)電壓,提高(gao)測🔅量精度(du).在連接傳(chuan)感器的管(guan)道内若塗(tu)有絕緣層(ceng)或是非金(jin)屬🚶管道時(shi),傳感器兩(liang)側應🔴裝有(you)接地環❄️.金(jin)屬管道電(dian)磁流量計(ji)接地連👌(跨(kua))接方法如(ru)圖3.當被🙇‍♀️測(ce)流😘體電導(dao)率比較高(gao)、工藝管線(xian)比較長時(shi),被測流體(ti)的體🏃‍♂️電阻(zu)幾乎爲零(ling),使用接液(ye)電極能🈲夠(gou)穩🤟定地取(qu)得信号的(de)基準電位(wei).當測量比(bi)較低的電(dian)導率流體(ti)時,被測流(liu)體的體電(dian)阻比較高(gao),若利👣用接(jie)液環或接(jie)液電極接(jie)觸🔞面太小(xiao),易産生信(xin)号的不穩(wen)定.爲此應(ying)使用接液(ye)短管🆚,加大(da)與流體的(de)接觸面積(ji),減小流體(ti)體電阻.

(4)盡(jin)量避開振(zhen)動源、磁源(yuan).由于電磁(ci)流量計的(de)測量感應(ying)電壓很小(xiao),電壓較低(di)易受外界(jie)電磁噪聲(sheng)的影響🔴,故(gu)在安裝時(shi)應盡可能(neng)避開振動(dong)源、磁源,并(bing)進行可靠(kao)的接☁️地連(lian)接.一般情(qing)況要求接(jie)地電阻小(xiao)于100Ω.對于防(fang)爆産品🔴和(he)防雷擊要(yao)求的安裝(zhuang)情況,接地(di)電阻應🍉小(xiao)于10Ω.同時應(ying)注意不能(neng)将💃流量計(ji)的接地接(jie)在大的🈲電(dian)器設備,如(ru)變👣壓器、發(fa)電機、變頻(pin)電源的外(wai)殼👅接地上(shang).
3　結束語
　　電(dian)磁流量計(ji)在投運前(qian),應對管道(dao)及流量計(ji)進行徹底(di)檢查,包🏃‍♀️括(kuo)管道雜物(wu)等清理,電(dian)極處幹燥(zao)處理.還包(bao)括電氣線(xian)路的檢查(cha),首先應對(dui)線路的接(jie)地進行檢(jian)測,确🌈保接(jie)地可靠後(hou),還需進㊙️行(hang)絕緣⛹🏻‍♀️電阻(zu)及接地電(dian)阻測試.
　　長(zhang)期運行時(shi),測量管壁(bi)易附着和(he)沉澱物質(zhi),若附着是(shi)比液㊙️體電(dian)導率高的(de)導電物質(zhi),信号電勢(shi)将被短路(lu)而🏃‍♀️不能工(gong)作,若是非(fei)導電層則(ze)首先應注(zhu)意電極污(wu)染,譬如選(xuan)用💰不易附(fu)👈着尖形或(huo)半球✔️形突(tu)出電極👄、可(ke)更換式電(dian)極、刮刀💚式(shi)清垢電極(ji)等.非接觸(chu)型電極電(dian)磁流量計(ji)附着非導(dao)電膜層,儀(yi)表仍能工(gong)作,但若爲(wei)高導電層(ceng)則不能工(gong)作.
　　由于電(dian)磁流量計(ji)運行環境(jing)較爲複雜(za),影響其正(zheng)常工作的(de)工☂️程因素(su)衆多,調試(shi)技術需要(yao)不斷總結(jie)和更新.總(zong)之,隻要合(he)理選用、正(zheng)确安裝電(dian)磁流量計(ji),并🌈采取有(you)效的措施(shi)加以🔱維護(hu),就能從工(gong)程上降低(di)誤差,提高(gao)測👌量的準(zhun)确,規範的(de)使用儀表(biao),還㊙️能延長(zhang)儀表的使(shi)用壽命,爲(wei)生産提供(gong)準确可靠(kao)的計量數(shu)據.

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