電磁流量計的設計和誤差調整
發布者：米科電磁流量計 發布時間：2018-10-14
電磁流量計的設計和誤差調整
一、引言
隨著科學技術的發展,電磁流量計的技術也在一天比一天進步,它應用的領域越來越多,比較的廣泛.特別是其對液體有比較強的適應性,在現代工業生產中,它的應用范圍尤其廣,它幾乎是測量液體流量的首選儀表,如測煤漿用的煤漿電磁流量計.
二、流量測量的意義
流量測量是一門迅速發展的技術,為了滿足各行各業、各種工況的各種流體的流量測量需要,儀表研究機構研究開發了各種原理的流量計,制造廠每年都有新型流量計供應市場.過去難以解決的流量測量問題,如今有的獲得了解決.尤其是近30年以來,微電子技術、計算機技術和通信技術進入流量測量儀表,使流量儀表出現一次飛躍,儀表的功能更加豐富,可靠性得到顯著提高,測量精確度獲得大幅度的提升,于是0.1級科氏力質量流量計、精確度優于±0.3%R的電磁流量計等相繼問世.據統計,目前市場上能買到的流量計種類已達百種以上,各種不同類型的流量計相互競爭,并以各自特有的優勢占據著一定的市場份額.直至今日,凡是被人們應用的類型,都是因為它們在某些方面有相對優勢,而在競爭中取勝的后起之秀也并非十全十美,不能期望用一種流量計覆蓋所有的應用領域.
三、關于電磁流量計特點、工作原理和量程范圍
(一)電磁流量計
能源計量用流量計往往跟企業的效益有直接的聯系,是進行貿易結算的依據,進行能源的科學管理、提高經濟效益的重要手段.電磁流量計圖1(Electromagnetic Flowmeter)是一種根據法拉第電磁感應定律來測量管內導電介質體積流量的感應式儀表,采用單片機嵌入式技術,實現數字勵磁,同時在電磁流量計上采用CAN現場總線.它是由直接接觸管道介質的傳感器和上端信號轉換器兩部分構成,是基于法拉第電磁感應定律工作的,用來測量電導率大于5μs/cm的導電液體的流量,同時也是一種測量導電介質流量的儀表.除了可以測量一般導電液體的流量外,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:是根據法拉第電磁感應原理,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,當導電液體沿測量管軸線運動時,導電液體切割磁力線產生感應電勢.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,只能定性的判定結果.
離線檢驗:就是在標定裝置上進行檢驗,一般介質為水.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、衛生型(電磁流量計)、插入型(電磁流量計).按轉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.
按流量傳感器結構分類,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.
電磁流量計是應用導電體在磁場中運動產生感應電動勢,而感應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.工業上多用以測量水、礦漿等介質的流量.可測最大管徑達2m,而且壓損極小.但導電率低的介質,如氣體、蒸汽等則不能應用.
電磁流量計造價較高,且信號易受外磁場干擾,影響了在工業管流測量中的廣泛應用.為此,產品在不斷改進更新,向微機化發展.
在現代工業生產中,流動工質的溫度、壓力等運行參數不斷提高,在高溫高壓的情況下,由于材質和結構等方面的原因,直接式質量流量計的應用遇到困難,而間接式質量流量計由于密度計受濕度和壓力適用范圍的限制,往往也不好實際應用.因此,在工業生產中廣泛采用的是溫度壓力補償式質量流量計.可把它看作一種間接式質量流量計,不是配用密度計,而是利用溫度、壓力與密度間的關系,用溫度、壓力信號經函數運算為密度信號,與容積流量相乘而得到質量流量.目前溫度、壓力補償式質量流量計雖已實用化,但當被測介質參數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中適用的質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定律.流量計的流量管內壁襯上了絕緣材料,是一種非導磁合金短管.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,如果具有一定電導率的流體經過測量管時,將會切割磁力線感應出電動勢E.電動勢E與磁通量彌補B成正比關系,測量管內徑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換器.轉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,用于流量的調節和控制.
E=KBdv,式中:E-電極間的信號電壓(v);B-磁通密度(T);d-測量管內徑(m);V-平均流速(m/s).K,d為常數,由于勵磁電流是保持恒流的,故B也是常數,則由E=KBdv可知,體積流量Q與信號電壓E成正比,即流速感應的信號電壓E與體積Q成線性關系.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.
該電磁流量計的工作原理可以如下圖2所示:
(四)電磁流量計的量程范圍
一般工業用電磁流量計被測介質流速以2-4m/s為宜,在特殊情況下,最低流速應不小于0.2m/s,最高應不大于8m/s.若介質中含有固體顆粒,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.
四、電磁流量計流量時易產生誤差的原因及解決辦法
1.準確度等級.流量計在規定的流量范圍內準確度等級、最大允許誤差應符合表1的規定.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,其最大允許誤差系列應符合表1規定,其檢定結果的標書中不再給出準確等級,而使用其最大允許誤差表示,且還應在最大允許誤差后標注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,一次檢定中也應統一使用一種方法表示其誤差.
4.重復性.流量計的重復性不得超過相應準確度等級規定的最大允許誤差絕對值的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,同時被測介質與周圍環境對電磁流量計的測量精度也有很大的影響.
不同的介質對電磁流量計測量會有誤差,對現實工況條件下流量的修定方法,當前瞬時流量為Q1,K系數為K1時,要調整當前流量,可以通過修改當前K系數來實現,當實際想要的流量為Q2時,就需要修改當前K系數K1的值.
假定新的K系數值為K2,K2就等于實際想要的流量Q2除以瞬時流量為Q1,乘以當前的k系數K1.
即:K2=(Q2/Q1)*K1
例:表上顯示當前瞬時流量為Q1=3.1821,表內K系數K1=0.831(各個表不同,實際想要的流量Q2=3.8258,則可以通過修
改K1來得到實際想要的流量即:K2=(Q2/Q1)*K1=(3.8258/3.1821)×0.831=0.999,將得到的K2,重新輸入表中,替代原來的K1,將得到新的瞬時流量Q2.
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