(一)電磁流量計簡介
能源計量用流量計往往跟企業(yè)的效益有直接的關(guān)聯(lián),是進行貿(mào)易結(jié)算的依據(jù),進行能源的科學(xué)管理、提高經(jīng)濟效益的重要手段。電磁流量計是一種根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表,采用單片機嵌入式技術(shù),實現(xiàn)數(shù)字勵磁,同時在電磁流量計上采用CAN現(xiàn)場總線。它是由直接接觸管道介質(zhì)的傳感器和上端信號轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成,是基于法拉第電磁感應(yīng)定律工作的,用來測量電導(dǎo)率大于5μs/cm的導(dǎo)電液體的流量,同時也是一種測量導(dǎo)電介質(zhì)流量的儀表。除了可以測量一般導(dǎo)電液體的流量外,還可以用于測量強酸、強堿等強腐蝕性液體和均勻含有液固兩相懸浮的液體,如泥漿、礦漿、紙漿等。
(二)電磁流量計的分類
電磁流量計的種類:一體式、插入式、分體式。
效驗方法:管道標定。
工作原理:是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)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(dāng)導(dǎo)電液體沿測量管軸線運動時,導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢。主要有在線和離線校驗兩種。
在線校驗:采用外夾式超聲波流量計對電磁流量計測量的管道進行比對校驗,驗證電磁流量計是否偏差過大。這種方法精度偏低,只能定性的判定結(jié)果。
離線檢驗:就是在標定裝置上進行檢驗,一般介質(zhì)為水。標定裝置有容積式標準裝置、稱重式標準裝置兩大類。通過標定就可以準確地得出被測的電磁流量計精度了。
按流量傳感器與管道連接方式分類,有螺紋連接(油任連接的高壓電磁流量計)、夾持型(電磁流量計)、法蘭型、衛(wèi)生型(電磁流量計)、插入型(電磁流量計)。按轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類,有分體型和一體型。
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。
按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類,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(wèi)生型、通用型和用于明渠流量測量的潛水型(明渠流量計)。
電磁流量計按激磁電流方式分為直流激磁,交流激磁,低頻矩形波激磁,雙頻激磁。
電磁流量計按輸出信號連接和激磁(或電源)連線制式分為四線制,二線制。
電磁流量計是應(yīng)用導(dǎo)電體在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,而感應(yīng)電動勢又和流量大小成正比,通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測量水、礦漿等介質(zhì)的流量。可測較大管徑達2m,而且壓損極小。但導(dǎo)電率低的介質(zhì),如氣體、蒸汽等則不能應(yīng)用。
電磁流量計造價較高,且信號易受外磁場干擾,影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應(yīng)用。為此,產(chǎn)品在不斷改進更新,向微機化發(fā)展。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,流動工質(zhì)的溫度、壓力等運行參數(shù)不斷提高,在高溫高壓的情況下,由于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等方面的原因,直接式質(zhì)量流量計的應(yīng)用遇到困難,而間接式質(zhì)量流量計由于密度計受濕度和壓力適用范圍的限制,往往也不好實際應(yīng)用。因此,在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的是溫度壓力補償式質(zhì)量流量計??砂阉醋饕环N間接式質(zhì)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(guān)系,用溫度、壓力信號經(jīng)函數(shù)運算為密度信號,與容積流量相乘而得到質(zhì)量流量.目前溫度、壓力補償式質(zhì)量流量計雖已實用化,但當(dāng)被測介質(zhì)參數(shù)變化范圍很大或很迅速時,正確地補償將很困難或不可能,因此進一步研究在實際生產(chǎn)中適用的質(zhì)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
電磁流量計測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。流量計的流量管內(nèi)壁襯上了絕緣材料,是一種非導(dǎo)磁合金短管。兩只電極沿著管徑方向穿通管壁從而固定在測量管上。它的電極頭與襯里內(nèi)表面基本上是齊平的。歷次線圈由雙向方波脈沖勵磁時,將在與測量管軸線垂直的方向上產(chǎn)生一磁通量密度為B的工作磁場。這個時候,如果具有一定電導(dǎo)率的流體經(jīng)過測量管時,將會切割磁力線感應(yīng)出電動勢E。電動勢E與磁通量彌補B成正比關(guān)系,測量管內(nèi)徑d與平均流速v的乘積。電動勢E(流量信號)由電極檢測出并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將接收到的流量信號放大進行處理后,即可顯示流體流量,同時能輸出脈沖,模擬電流信號,用于流量的調(diào)節(jié)和控制。
E=KBdv,式中:E-電極間的信號電壓(v);B-磁通密度(T);d-測量管內(nèi)徑(m);V-平均流速(m/s)。K,d為常數(shù),由于勵磁電流是保持恒流的,故B也是常數(shù),則由E=KBdv可知,體積流量Q與信號電壓E成正比,即流速感應(yīng)的信號電壓E與體積Q成線性關(guān)系。因此只要測量出E就可以確定流量Q,這就是電磁流量計的基本工作原理。
(四)電磁流量計的量程范圍
一般工業(yè)用電磁流量計被測介質(zhì)流速以2-4m/s為宜,在特殊情況下,較低流速應(yīng)不小于0.2m/s,較高應(yīng)不大于8m/s。若介質(zhì)中含有固體顆粒,為防止襯里和電極的過分磨擦,常用流速應(yīng)小于3m/s,對于電磁流量計粘滯流體,流速可選擇大于2m/s,較大的流速有助于自動消除電極上附著的粘滯物的作用,有利于提高測量精度。
電磁流量計流量時易產(chǎn)生誤差的原因及解決辦法
1.準確度等級。流量計在規(guī)定的流量范圍內(nèi)準確度等級、較大允許誤差應(yīng)符合表1的規(guī)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(yīng)符合表1規(guī)定,其檢定結(jié)果的標書中不再給出準確等級,而使用其較大允許誤差表示,且還應(yīng)在較大允許誤差后標注FS,如±0.5%FS。
3.誤差表示方法和選取原則。在一臺流量計的一次檢定中,應(yīng)按照準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(yīng)統(tǒng)一使用一種方法表示其誤差。
4.重復(fù)性。流量計的重復(fù)性不得超過相應(yīng)準確度等級規(guī)定的較大允許誤差值的1/3。電磁測量計的局限性在于其傳感器輸出的訊號比較微弱,只有幾微伏到幾毫伏的電壓,這就說明了在安裝電磁流量計時要具備很高的技術(shù),同時被測介質(zhì)與周圍環(huán)境對電磁流量計的測量精度也有很大的影響。
不同的介質(zhì)對電磁流量計測量會有誤差,對現(xiàn)實工況條件下流量的修定方法,當(dāng)前瞬時流量為Q1,K系數(shù)為K1時,要調(diào)整當(dāng)前流量,可以通過修改當(dāng)前K系數(shù)來實現(xiàn),當(dāng)實際想要的流量為Q2時,就需要修改當(dāng)前K系數(shù)K1的值。
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