淺析深井水管道流量計在測量中誤差分析與相應(yīng)的解決方案
點擊次數(shù)：3074 發(fā)布時間：2021-01-16 13:07:46
深井水管道流量計是一種在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的過程儀表，英文學(xué)名為Electromagnetic Flowmeters，簡稱EMF，是20世紀(jì)50~60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表。深井水管道流量計是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理， 根據(jù)導(dǎo)電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導(dǎo)電流體流量的一種儀器。其特點表同在測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響；測量管內(nèi)無阻礙流動部件，無壓損，直管段要求較低。對漿液測量有獨特的適應(yīng)性；、合理選擇傳感器襯里和電極材料，即具有良好的耐腐蝕和耐磨損性；轉(zhuǎn)換器采用新穎勵磁方式，功耗低、零點穩(wěn)定、精確度高。流量范圍度可達(dá)150：1。甚至可以測量管道中的正反向的流量數(shù)據(jù)。
雖然電磁流流量計的應(yīng)用廣泛，不過因為深井水管道流量計屬于精密的電子集成電路控制的儀表，在使用的要求比較嚴(yán)格,在實際應(yīng)用中操作不當(dāng)，比如設(shè)備選型不當(dāng)、安裝或使用不當(dāng)?shù)?，會?dǎo)致其測量存在誤差，以至于會給使用者帶來了不必要的麻煩。所以認(rèn)真研究并分析深井水管道流量計測量誤差的原因是非常重要的事情，對于正確提出的解決措施具有重要的意義。
凱銘儀表作為專業(yè)的深井水管道流量計的生產(chǎn)企業(yè)，在長期的實踐中積累了很多寶貴的經(jīng)驗，本文就是根據(jù)深井水管道流量計的測量原理,分析了深井水管道流量計測量誤差的原因,并針對其提出了一些減小或避免誤差的措施，希望對用戶的使用有所幫助
1、深井水管道流量計的基本原理
深井水管道流量計是一種測量體積流量的儀表,它主要用測量工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的流量。深井水管道流量計主要是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律, 在垂直于磁場的非磁性的管道里, 導(dǎo)電液體在作切割磁力線的運動, 在與磁場垂直方向上會產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢[ 1 ] 。其計算公式如下:E=kBDv式中:v(m/s)—流體流動速度;D(m)—測量管內(nèi)徑,;B(T)—磁感應(yīng)強度;k—為系數(shù);E(V)—感應(yīng)電動勢。
2、深井水管道流量計測量誤差原因分析及相應(yīng)的
解決措施
根據(jù)深井水管道流量計的基本原理可知, 磁場方向、流體流向、電極連線三者的垂直度以及D、B 、k 的變化等都會引起測量的誤差,在實際過程中,儀表的使用、維護(hù)、安裝方法、安裝環(huán)境、儀表選型等因素也會影響其測量的準(zhǔn)確性。
2.1 待測液體電導(dǎo)率劇變或太低
如果待測液體電導(dǎo)率變化幅度具大,則導(dǎo)致顯示值波動巨大,嚴(yán)重時導(dǎo)致相應(yīng)控制系統(tǒng)無法正常工作;如果待測液體電導(dǎo)率太低,會阻抗電極的輸出,當(dāng)實際電導(dǎo)率低于下限值時儀器就無法正常工作了。解決措施:(1)選擇使用滿足要求的低電導(dǎo)率深井水管道流量計;
(2)裝上保證物料充分混合或足以完成化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)器或直管段;
(3)選用其它原理流量計。
2.2 待測液體中有氣泡存或者非滿管氣泡產(chǎn)生的原因主要有:(1)液體中溶解氣體轉(zhuǎn)變成游離狀氣泡析出;(2)外界吸入(如負(fù)壓端管道連接墊圈泄露、泵軸密封性變壞等) 。由于氣泡存在或存在大量空氣,使得測量結(jié)果也含有氣泡體積的流量,從而產(chǎn)生了測量誤差。如果氣泡直徑等于或大于電極直徑,有可能會導(dǎo)致測量顯示值波動、不穩(wěn)定。解決措施:(1)在深井水管道流量計上游安裝集氣器,定期排氣;(2)更換安裝位置;(3)把深井水管道流量計安裝在自下而上流動的垂直管道上;(4)傳感器安裝別離直接排放口太近;(5)傳感器應(yīng)安裝在控制閥的上游、泵的下游。
2.3 有著層附著在測量管內(nèi)
因為深井水管道流量計經(jīng)常被用來測量非清潔流體的流量, 其大多數(shù)含有有結(jié)垢、沉淀、易粘附等,導(dǎo)致深井水管道流量計的電極表面和管道內(nèi)壁常會受到污染, 使得測量結(jié)果存在誤差。解決措施:(1)定期清洗;(2)提高流速, 使其不低于2m/s, *好保持在3 ～4m/s或以上;(3)選用聚四氯乙烯或玻璃等材料襯里。
2.4 空間電磁波的干擾
深井水管道流量計的轉(zhuǎn)換器與傳感器間的電纜較長, 如果在其周圍存在強的電磁干擾,那么可能會導(dǎo)致電纜引入干擾信號,使得儀器測量值非線性、顯示失真、大幅晃動等,從而造成誤差。解決措施:(1)采用屏蔽措施,如將電纜單獨穿在接地鋼管內(nèi)或使用符合要求的屏蔽電纜;(2)使電纜的長度縮短;(3)盡量遠(yuǎn)離強磁場。
2.5 待測液體非對稱流動
在實際應(yīng)用常常會出現(xiàn)待測液體非對稱流動,可分為兩種流動的組合:(1)純粹的旋渦流,其會對輸出產(chǎn)生影響,從而造成測量誤差;(2)沿管道軸線的直線流,待測液體的體積流量為管道橫截面的積分。解決措施: ( 1 )上游直管段不足,可安裝流量調(diào)節(jié)器;(2)上下游一定范圍內(nèi)的管道內(nèi)徑與流量計內(nèi)徑應(yīng)相同;(3)保證上游有足夠的直管段。
2.6 電極與勵磁線圈對稱性以及安裝點振動的問題
深井水管道流量計的勵磁線圈與電極, 在加工制造過程中要嚴(yán)格對稱, 如果不對稱則會產(chǎn)生不對稱偏差,從而影響測量結(jié)果,造成測量誤差。此外,深井水管道流量計對安裝地點的振動也有相當(dāng)高的要求, 比如一體型深井水管道流量計,它要求在振動小的場所安裝,否則會產(chǎn)生測量誤差,嚴(yán)重時導(dǎo)致儀表不能正常工作。
2.7 襯里材料及電極選擇和待測液體流速的問題
襯里材料及電極是直接與待測液體接觸,因此在選擇他們時應(yīng)該根據(jù)工作溫度以及待測液體的特性,如選擇不當(dāng), 就會造成襯里變形、磨損、結(jié)垢、腐蝕、附著速度快等問題,從而使測量結(jié)果存在誤差,因此,在選擇襯里材料及電極時應(yīng)該高度重視。此外,還有注意待測液體流速,一般為0.5～10m/s流速為深井水管道流量計可測的范圍,但是*經(jīng)濟(jì)的流速范圍為1.5～3m/s。
2.8 連接的電纜問題
深井水管道流量計實質(zhì)是由特定的電纜將轉(zhuǎn)換器和傳感器相連,從而形成一個系統(tǒng),因此,導(dǎo)體橫截面積、分布電容、電纜長度、屏蔽層數(shù)、絕緣情況等因素都會影響測量結(jié)果。解決措施: ( 1 )盡量使用規(guī)定型號的電纜;(2)將末端應(yīng)連接好、處理好,避免中間接頭;(3)其長度應(yīng)在允許的范圍之內(nèi),電纜越短越好。
3、結(jié)語
綜述所述, 可知導(dǎo)致深井水管道流量計測量結(jié)果存在誤差的因素有很多。因此,只有深入研究深井水管道流量計的基本原理,并對其測量的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行分析,認(rèn)真的找出產(chǎn)生誤差的原因, 并采取相應(yīng)的措施來減小或避免測量誤差,這樣才能保障深井水管道流量計準(zhǔn)確計量、穩(wěn)定運行。
雖然電磁流流量計的應(yīng)用廣泛，不過因為深井水管道流量計屬于精密的電子集成電路控制的儀表，在使用的要求比較嚴(yán)格,在實際應(yīng)用中操作不當(dāng)，比如設(shè)備選型不當(dāng)、安裝或使用不當(dāng)?shù)?，會?dǎo)致其測量存在誤差，以至于會給使用者帶來了不必要的麻煩。所以認(rèn)真研究并分析深井水管道流量計測量誤差的原因是非常重要的事情，對于正確提出的解決措施具有重要的意義。
凱銘儀表作為專業(yè)的深井水管道流量計的生產(chǎn)企業(yè)，在長期的實踐中積累了很多寶貴的經(jīng)驗，本文就是根據(jù)深井水管道流量計的測量原理,分析了深井水管道流量計測量誤差的原因,并針對其提出了一些減小或避免誤差的措施，希望對用戶的使用有所幫助
1、深井水管道流量計的基本原理
深井水管道流量計是一種測量體積流量的儀表,它主要用測量工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的流量。深井水管道流量計主要是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律, 在垂直于磁場的非磁性的管道里, 導(dǎo)電液體在作切割磁力線的運動, 在與磁場垂直方向上會產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢[ 1 ] 。其計算公式如下:E=kBDv式中:v(m/s)—流體流動速度;D(m)—測量管內(nèi)徑,;B(T)—磁感應(yīng)強度;k—為系數(shù);E(V)—感應(yīng)電動勢。
2、深井水管道流量計測量誤差原因分析及相應(yīng)的
解決措施
根據(jù)深井水管道流量計的基本原理可知, 磁場方向、流體流向、電極連線三者的垂直度以及D、B 、k 的變化等都會引起測量的誤差,在實際過程中,儀表的使用、維護(hù)、安裝方法、安裝環(huán)境、儀表選型等因素也會影響其測量的準(zhǔn)確性。
2.1 待測液體電導(dǎo)率劇變或太低
如果待測液體電導(dǎo)率變化幅度具大,則導(dǎo)致顯示值波動巨大,嚴(yán)重時導(dǎo)致相應(yīng)控制系統(tǒng)無法正常工作;如果待測液體電導(dǎo)率太低,會阻抗電極的輸出,當(dāng)實際電導(dǎo)率低于下限值時儀器就無法正常工作了。解決措施:(1)選擇使用滿足要求的低電導(dǎo)率深井水管道流量計;
(2)裝上保證物料充分混合或足以完成化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)器或直管段;
(3)選用其它原理流量計。
2.2 待測液體中有氣泡存或者非滿管氣泡產(chǎn)生的原因主要有:(1)液體中溶解氣體轉(zhuǎn)變成游離狀氣泡析出;(2)外界吸入(如負(fù)壓端管道連接墊圈泄露、泵軸密封性變壞等) 。由于氣泡存在或存在大量空氣,使得測量結(jié)果也含有氣泡體積的流量,從而產(chǎn)生了測量誤差。如果氣泡直徑等于或大于電極直徑,有可能會導(dǎo)致測量顯示值波動、不穩(wěn)定。解決措施:(1)在深井水管道流量計上游安裝集氣器,定期排氣;(2)更換安裝位置;(3)把深井水管道流量計安裝在自下而上流動的垂直管道上;(4)傳感器安裝別離直接排放口太近;(5)傳感器應(yīng)安裝在控制閥的上游、泵的下游。
2.3 有著層附著在測量管內(nèi)
因為深井水管道流量計經(jīng)常被用來測量非清潔流體的流量, 其大多數(shù)含有有結(jié)垢、沉淀、易粘附等,導(dǎo)致深井水管道流量計的電極表面和管道內(nèi)壁常會受到污染, 使得測量結(jié)果存在誤差。解決措施:(1)定期清洗;(2)提高流速, 使其不低于2m/s, *好保持在3 ～4m/s或以上;(3)選用聚四氯乙烯或玻璃等材料襯里。
2.4 空間電磁波的干擾
深井水管道流量計的轉(zhuǎn)換器與傳感器間的電纜較長, 如果在其周圍存在強的電磁干擾,那么可能會導(dǎo)致電纜引入干擾信號,使得儀器測量值非線性、顯示失真、大幅晃動等,從而造成誤差。解決措施:(1)采用屏蔽措施,如將電纜單獨穿在接地鋼管內(nèi)或使用符合要求的屏蔽電纜;(2)使電纜的長度縮短;(3)盡量遠(yuǎn)離強磁場。
2.5 待測液體非對稱流動
在實際應(yīng)用常常會出現(xiàn)待測液體非對稱流動,可分為兩種流動的組合:(1)純粹的旋渦流,其會對輸出產(chǎn)生影響,從而造成測量誤差;(2)沿管道軸線的直線流,待測液體的體積流量為管道橫截面的積分。解決措施: ( 1 )上游直管段不足,可安裝流量調(diào)節(jié)器;(2)上下游一定范圍內(nèi)的管道內(nèi)徑與流量計內(nèi)徑應(yīng)相同;(3)保證上游有足夠的直管段。
2.6 電極與勵磁線圈對稱性以及安裝點振動的問題
深井水管道流量計的勵磁線圈與電極, 在加工制造過程中要嚴(yán)格對稱, 如果不對稱則會產(chǎn)生不對稱偏差,從而影響測量結(jié)果,造成測量誤差。此外,深井水管道流量計對安裝地點的振動也有相當(dāng)高的要求, 比如一體型深井水管道流量計,它要求在振動小的場所安裝,否則會產(chǎn)生測量誤差,嚴(yán)重時導(dǎo)致儀表不能正常工作。
2.7 襯里材料及電極選擇和待測液體流速的問題
襯里材料及電極是直接與待測液體接觸,因此在選擇他們時應(yīng)該根據(jù)工作溫度以及待測液體的特性,如選擇不當(dāng), 就會造成襯里變形、磨損、結(jié)垢、腐蝕、附著速度快等問題,從而使測量結(jié)果存在誤差,因此,在選擇襯里材料及電極時應(yīng)該高度重視。此外,還有注意待測液體流速,一般為0.5～10m/s流速為深井水管道流量計可測的范圍,但是*經(jīng)濟(jì)的流速范圍為1.5～3m/s。
2.8 連接的電纜問題
深井水管道流量計實質(zhì)是由特定的電纜將轉(zhuǎn)換器和傳感器相連,從而形成一個系統(tǒng),因此,導(dǎo)體橫截面積、分布電容、電纜長度、屏蔽層數(shù)、絕緣情況等因素都會影響測量結(jié)果。解決措施: ( 1 )盡量使用規(guī)定型號的電纜;(2)將末端應(yīng)連接好、處理好,避免中間接頭;(3)其長度應(yīng)在允許的范圍之內(nèi),電纜越短越好。
3、結(jié)語
綜述所述, 可知導(dǎo)致深井水管道流量計測量結(jié)果存在誤差的因素有很多。因此,只有深入研究深井水管道流量計的基本原理,并對其測量的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行分析,認(rèn)真的找出產(chǎn)生誤差的原因, 并采取相應(yīng)的措施來減小或避免測量誤差,這樣才能保障深井水管道流量計準(zhǔn)確計量、穩(wěn)定運行。