關(guān)于電磁流量計(jì)及其測量誤差問題的探討

電磁流量計(jì)作為流量測量儀表，其自身具有許多的優(yōu)點(diǎn)，而且在冶金和石化等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，在流量計(jì)量中發(fā)揮著非常重要的作用。電磁流量計(jì)在測量過程中，由于設(shè)備選型、安全及使用等方面原因都會(huì)對其測量結(jié)果帶來較大的影響，不僅會(huì)導(dǎo)致測量誤差的產(chǎn)生，而且也會(huì)影響示值的穩(wěn)定性。因此需要通過對電磙流量計(jì)的原理、特點(diǎn)等進(jìn)行了解，從而有效地減少電磁流量計(jì)測量誤差的產(chǎn)生，確保計(jì)量準(zhǔn)確性得以提高。文中從電磁流量計(jì)的基本原則入手，并進(jìn)一步對電磁流量計(jì)測量誤差原因及對策進(jìn)行了具體的闡述。

1.電磁流量計(jì)概述

電磁流量計(jì)主要是依托于電磁感應(yīng)原理，用于對導(dǎo)電液體體積流量進(jìn)行測量，在具體測量過程中，變送器不會(huì)存在壓力損失，而且內(nèi)部沒有活動(dòng)部件，對于腐蝕性介質(zhì)流量在進(jìn)行測量過程中主要以涂層及襯里來解決腐蝕問題。而且在檢測過程中不會(huì)受被測介質(zhì)的密度、粘度、溫度、壓力和流動(dòng)狀態(tài)等變化所帶來的影響，不會(huì)有測量滯后現(xiàn)象產(chǎn)生。

1.1 電磁流量計(jì)的基本原理

電磁流量計(jì)是一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表，它是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的。我國從五十年代初開始，將電磁流量計(jì)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。近年來，在世界范圍內(nèi)電磁流量計(jì)的產(chǎn)量一直處于工業(yè)流量儀表產(chǎn)量的重要地位。大體上說，電磁流量計(jì)是由流量傳感器變送器組成。流量傳感器是把流過管道內(nèi)的導(dǎo)電液體的體積流量轉(zhuǎn)換為線性電信號。變送器是由勵(lì)磁電路、信號濾波放大電路、A/D 采樣電路、微處理器電路、D/A 電路、變送電路等組成。其轉(zhuǎn)換原理即法拉第電磁感應(yīng)定律，也就是導(dǎo)體通過磁場，切割電磁線，產(chǎn)生電動(dòng)勢。流量傳感器的磁場是通過勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在大多流量傳感器采用低頻方波勵(lì)磁。在電磁流量計(jì)中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測量管道通過橡膠、特氟隆等不導(dǎo)電的內(nèi)襯實(shí)現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。

1.2 電磁流量計(jì)的特點(diǎn)

電磁流量計(jì)具有自身的獨(dú)特性，在使用過程中電磁流量計(jì)的特點(diǎn)較為明顯。大致體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）在電磁流量計(jì)構(gòu)造中，由于測量導(dǎo)管內(nèi)沒有可動(dòng)的部件及阻流體，因此沒有壓力損失及機(jī)械慣性產(chǎn)生，所以在反應(yīng)上具有較好的靈敏性。

（2）測量范圍寬，量程比一般為10 ：1，***高可達(dá)100 ：1。流速范圍一般為1 ～ 6m/s，也可擴(kuò)展到0.5 ～ 10m/s。測量范圍可測每小時(shí)幾十毫米到十幾萬立方米。測量管徑范圍從2mm 到2400mm，甚至可達(dá)3000mm。

（3）可測含有固體顆粒、懸浮物（如礦漿、煤粉漿等）或酸、堿、鹽溶液等具有一定電導(dǎo)率的液體體積流量，也可測脈動(dòng)流量，并可進(jìn)行雙向測量。盡管電磁流量計(jì)具有較為顯著的優(yōu)點(diǎn)，但其自身也有不足之處。

（1）使用溫度和壓力不能太高。電磁流量計(jì)使用溫度不宜超過120℃，使用壓力也要低于1.6MPa。這主要是使用溫度的高低會(huì)對管道襯里的材料膨脹、變形及變質(zhì)等情況產(chǎn)生一定的影響，而且使用壓力具體要取決于管道強(qiáng)度、電極部分的密閉狀況及法蘭的規(guī)格等。

（2）電磁流量計(jì)所能夠測量的范圍十分有限，對于氣體、蒸汽及石油制品等非導(dǎo)電流體的流量則無法進(jìn)行測量。

2.電磁流量計(jì)測量誤差原因及對策

2.1 待測液體中含有氣泡

待測液體中含有氣泡屬于較為常見的現(xiàn)象，這些氣泡不吸入外界的氣泡，而且還有液體中溶解氣體轉(zhuǎn)變成游離狀態(tài)而析出的氣泡。在有氣泡情況下進(jìn)行測量，測量結(jié)果中將氣泡體積的容量也包括在內(nèi)，從而導(dǎo)致測量誤差產(chǎn)生。另外，當(dāng)氣泡直徑大于或是等于電極直徑時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致測量值出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，使測量顯示值出現(xiàn)不同程度的波動(dòng)。

針對含有氣泡情況下所產(chǎn)生的測量誤差，在解決時(shí)通常需要對電磁流量計(jì)的安裝位置進(jìn)行更換，對于對安裝位置進(jìn)行更換具有難度的情況下，則需要將集氣器安裝在電磁流量計(jì)的上游，而且做到定期進(jìn)行排氣，有效地減少液體中的氣泡，提高測量的準(zhǔn)確性。

2.2 待測液體電導(dǎo)率太低

被測液體電導(dǎo)率降低，會(huì)增加電極的輸出阻抗（由被測液體電導(dǎo)率和電極大小決定），并由轉(zhuǎn)換器輸入阻抗引起負(fù)載效應(yīng)而產(chǎn)生測量誤差，如果實(shí)際電導(dǎo)率低于下限值（一般為5μs/cm），則儀器不能正常工作，示值會(huì)晃動(dòng)。出現(xiàn)上述情況，只能選用其他滿足要求的低電導(dǎo)率電磁流量計(jì)，如電容式電磁流量計(jì)；或選用其他原理流量計(jì)，如孔板等。

2.3 空間電磁波干擾

利用電磁流量計(jì)進(jìn)行測量過程中，當(dāng)傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的電纜較長而且周圍存在較強(qiáng)電磁干擾的情況下，干擾信號則會(huì)經(jīng)由電纜被引入進(jìn)來，從而形成共模干擾的現(xiàn)象，使流量計(jì)顯著失真、非線性及大幅度晃動(dòng)等情況發(fā)生，從而影響測量的準(zhǔn)確性。這種情況下導(dǎo)致的測量誤差，需要在安裝電磁流量計(jì)時(shí)要對周圍的環(huán)境進(jìn)行分析，確保電磁流量計(jì)要與強(qiáng)磁場遠(yuǎn)離，而且盡可能的控制好電纜的長度，采取必要的屏蔽措施，可以利用接地鋼管將電纜穿入其中，避免將電纜和電源線穿入同一根管內(nèi)，也可以采用符合要求的屏蔽電纜，有效地降低電磁波所帶來的干擾。

2.4 傳感器接地

傳感器的輸出信號很小，通常只有幾毫伏，為了提高抗干擾能力，傳感器的零電位必須單獨(dú)可靠接地，且傳感器輸出信號接地點(diǎn)應(yīng)與被測流體電氣連接。傳感器的接地電阻需要與標(biāo)準(zhǔn)要求相符，在連接傳感器的管道內(nèi)涂有絕緣層或采用非金屬管道時(shí)，傳感器兩側(cè)應(yīng)安裝接地環(huán)，并可靠接地，以使流體接地，流體電位與地電位相同。

2.5 連接電纜問題

電磁流量計(jì)主要由特定的電纜、傳感器和轉(zhuǎn)換器等共同構(gòu)成的系統(tǒng)，因此測量結(jié)果必然會(huì)受到電纜長度、絕緣情況、屏蔽層數(shù)、分布電容及導(dǎo)體橫截面積等方面的影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)無法正常運(yùn)行。因此在對電磁流量計(jì)進(jìn)行安裝時(shí)，需要確保電纜盡可能的短，針對待測液體電導(dǎo)率、屏蔽層數(shù)、分布電容及導(dǎo)體橫截面積等決定電纜的長度，而且避免電纜中間）進(jìn)行接頭，要對末端進(jìn)行處理，確保連接的良好性，使用的電纜需要與標(biāo)準(zhǔn)的要求相符。

3.結(jié)束語

近年來，電子技術(shù)取得了較快的發(fā)展，這也使電磁流量計(jì)的性能得以大幅度的提升，各種誤差能夠得到有效地補(bǔ)償，有效地提高了測量的準(zhǔn)確度。但在電磁流量計(jì)測量過程中還避免不了會(huì)存在著一些誤差，因此需要對電磁流量的工作原理及特點(diǎn)進(jìn)行深入了解，從而采取切實(shí)可行的措施提高測量的準(zhǔn)確性，有效地減少測量誤差的產(chǎn)生。