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电磁流量计

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兰州石化浅析电磁流量计产生误差的原因

来源:作者:发表时间:2018-04-17 09:50:15

 摘 要:电磁流量计广泛地应用于工业过程当中各种导电液体流量的测量。本文介绍了电磁流量计的结构原理和特点,从三个方面分析电磁流量计误差产生的原因,并分析原因和解决的方法。

 
        电磁流量传感器常用于各种液体流量的测量,在目前的工业中有着广泛的应用。例如酸、碱等腐蚀性的物质,就可以通过电磁流量传感器来测量其特定横截面积管道内的流量,不仅测量较十分方便,还可以避免和腐蚀性的液体接触,目前已经形成独特的应用领域[1] 。
 
1 电磁流量计的工作原理
        电磁流量计是一种新型的测量仪器,它主要是通过电磁感应来实现液体的流量测量。电磁流量计不仅能够测量蒸汽、纯净水、泥沙和矿浆等多种流体,而且测量的精度较高。在具体的应用中,电磁流量计是根据导体切割磁线产生感应电势的原理,当流体经过特定管道时,就会形成管道两端的电势差,而且电势差与流动的速度有直接的关系,经过一系列的转化,就可以通过管道两端的电势差来计算出流体的流速[2] 。如图 1 所示,是电磁流量计的结构示意图,最终是通过电极收集电子实现流量的测量。
 电磁流量计结构示意图
2 电磁流量计的主要特点
电磁流量计的特点主要包括以下几项:
        1) 适用范围较广。电磁流量计测量流体的流速不会受到温度和粘度等因素的影响,而且由于测量管内的流动无阻碍,所以对直管段的要求较低。而且,由于不直接和流体接触,甚至是带有泥沙的混合物也可以测量。因此电磁流量计的适用范围较广,能应用于多种流体的流速测量。
 
        2) 测量精度较高。电磁流量计的测量精度较高,如果严格按照相应的标准执行测量,并且保证测量环境符合要求,那么就可以得出精确的流体流速。在具体的使用中,可以根据具体的情况设定参数,其编程也能够实现个性化。特别是新颖的励磁方式,可以进一步提高测量的准确性。在具体的应用中,电磁流量计会显示出毫伏级别的电势差,计算的方式也较为系统,所以统计出的流体流量十分准确。
 
        3) 使用寿命较长。电磁流量计有自我诊断功能,而且其内部可移动的部件较少,再加上管道内没有附加的压力损失,所以使用寿命极长。一般安装电磁流量计后,还会增加相应的衬里保护电极,减少流体中腐蚀性物质对电磁流量计的损坏,所以其使用的寿命较长 [3]。
 
        4) 可实现远程操控。电磁流量计的反应较为灵敏,而且可以把电信号通过转换器输出输出为标准信号,实现远距离的传输,这样就方便了流速测量的控制。电磁流量计的这一特点对于网络化的管理有着极大的帮助,在很多环境较为恶劣的地区,可以不必在设立专门的统计人员,减少了流量统计的成本,反馈也更加及时和准确。
 
3 误差分析
        电磁流量计的测量精度较高,但是由于其使用的环境较为恶劣,所以很容易受到多种因素的影响,造成测量精度不高的问题。在实际应用中,受操作不当、设备选择不合理、安装不科学等因素的影响,使用电磁流量计进行流量测量时产生测量误差 [4]。下面从三个方面来分析造成电磁流量计流量测量产生误差原因。
 
3.1 选型不当
        选型不当是造成电磁流量计误差的主要原因之一,在很多情况下电磁流量计的流速测量范围与实际流速不匹配,而且管道的内径匹配也有相应的问题,这就会造成统计出的数据不精确。另外,在电磁流量计中,为了避免电极与腐蚀性的液体接触,会采用衬里保护,而很多使用中却没有考虑到这方面的原因,选择的电极与衬里不恰当,在使用中会因为磨损、变形、腐蚀和结垢等原因造成内部衬里的变形,这也会产生相应的误差。电磁流量计的励磁方式有多种,不同的励磁方式应用范围不同,有的容易产生干扰电流,而有的会引起零点的波动。在选择的时候需要根据具体的测量流体来确定,一般情况下都要保持电压和频率的稳定,这样磁场才能够尽量的恒定,测量的误差也更低。然而在一些情况下,电磁流量计的励磁方式选择不当,导致磁场发生紊乱,因此测量出的数据存在一定偏差。在一些应用的情况中,流体是固液混合体,这种流体的测量较为复杂,不能选用单向的电磁流量计,而应该采用固液分离段安装传感器的方式。很多应用情况下忽视了这一问题,进而引起测量的误差 [5]。
 
3.2 待测液体的影响
        由于电磁流量计最主要的作用就是统计流体的流量,而流体的情况可能十分复杂,所以待测液体也会引起电磁流量计测量的误差,主要原因和应对措施如下:
        1) 待测液体的电导率过大或过低。如果待测液体的电导率过大,那么测量的数值就会出现明显的波动,造成控制系统的紊乱,进而影响到测量的精度。如果待测液体的电导率较低,电极的正常输出就得不到保证,很多情况下电磁流量计统计不到相应的数据,直接影响到测量的精度。针对这种情况,一要进行电磁流量计的分类选择,并且安装直管段,这样才能够更精确的统计流体的流速。
 
        2) 流体中含有大量气泡。气泡会影响到电磁流量计的测量精度,因为气体本是溶解在液体中的,但是很可能在流动的过程中游离出来形成气泡,这些气泡的密度与流体存在较大的差异,因此会影响到测量的精度。而且,直径过大的气泡还会造成测量显示的波动,得出的数据并不具有代表性。针对这种情况,可以在电磁流量计附近安装集气装置,同时保证电磁流量计安装在泵的下游和控制阀的上游,减小气泡对电磁流量计测量精度的影响。
 
        3) 被测液体的电导率的变化。被测液体很可能在运输的过程中电导率发生变化,这就会直接影响到测量的精度。因为电导率会直接决定电磁流量计两端的电势差,如果他在流动的过程中电导率不是恒定值,那么测出来的数值就会存在明显的偏差。当然,这种情况出现的一般较少,如果出现这种情况,则可以采用其他原理的流浪记来进行测量,避免测量的精度影响到结果的准确性。
 
        4) 沉淀物的影响。一般的流体都并不是纯洁的液体,所以其内部含有多种杂质,很容易在流动的过程中产生沉淀,污染到电磁流量计的电极,进而使得电磁流量计的测量精度受到影响。为了解决这一问题,首先可以在可控的范围内提高液体的流速,减少杂质的沉淀。另外,还可以采用聚四氟乙烯等材料来作为衬里保护电磁流量计的电极,以此来提高精度。当然,最好的方式就是定期的清理电磁流量计,这样才能最大程度的保证其测量精度[6] 。
 
3.3 外部干扰
        来自于外部的干扰也可能会影响到电磁流量计的精度,具体原因和解决措施如下:
        1) 转换器与传感器的线缆较长。在电磁环境下,如果传感器与转换器之间的线缆长度较大,那么就会产生相应的干扰,这些干扰会直接体现在测量器上,其数值表现出非线性的变化。针对这一问题,可以采用屏蔽的方式来降低干扰的影响,在接地管内,独引入电缆,并且合理的缩短电缆的长度,这样就能够使磁场干扰降到最低。
 
        2) 电磁流量计的接地电阻过大。电磁流量计的输出信号很小,因为它只是流体中所带电子造成的电势差,一般只有几毫伏,所以抗干扰能力较弱。为了解决这一问题,通常电磁流量计的零电位需要可靠的接地,保证其内阻较小,同时还要在电磁流量计的内壁涂抹相应的绝缘物质,这样才能保证电磁流量计的独立性,减少各种干扰对测量精度的影响。
 
        3) 电磁流量计的励磁圈不对称。电磁流量计的精度较高,这依赖于励磁圈的对称性,如果电磁流量计内部的励磁圈不对称,在测量的过程中就会产生电势的偏差,这将直接导致测量结果不准确。针对这一问题,需要确保电磁流量计的质量,最好进行使用前的测试。当然,还可以在电磁流量计的安装地增加防震动的保护,这样仪表的工作环境才能得到有效的保障,进而有效的提高电磁流量计的测量精度。
 
        电磁流量计在使用中会受到外部因素的影响,但是可以通过针对性的分析与采取措施来降低外部因素对电磁流量计精度的影响。上述的几点为电磁流量计在使用中的主要影响因素,当然也有其他的因素存在。使用者可以根据自己的实际使用情况进行判定,提前做好预防的措施,并且预先进行调试与评估,待满足要求后再投入使用,这样就可以降低干扰,提高电磁流量次统计流量的精度。
 
4 结语
        在当前的工业生产中,有很多地方需要用到流体流速的测量,而且一些流体具有较强的腐蚀性,无法直接和其接触,这就增加了工作的难度。电磁流量计的出现很好的解决了上述的问题,它通过流体中的电子形成电势差来计算流速,不仅适用的范围较广,而且测量的精度较高,对工业生产有着重要的帮助。但是,在电磁流量计的具体使用中,还会产生一定的误差。基于此,本文从电磁流量计的工作原理入手,首先分析了电磁流量计的特点,然后针对性的探讨电磁流量计产生误差的原因,并且探讨了相应的解决措施,希望可以给电磁流量计的合理使用提供一定的参考意见,推动该项技术的长远发展。