淺析深井水管道流量計在測量中誤差分析與相應的解決方案
點擊次數(shù)：2947 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，英文學名為Electromagnetic Flowmeters，簡稱EMF，是20世紀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用電磁感應原理， 根據(jù)導電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導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格,在實際應用中操作不當，比如設(shè)備選型不當、安裝或使用不當?shù)?，會導致其測量存在誤差，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*電磁感應定律, 在垂直于磁場的非磁性的管道里, 導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)—磁感應強度;k—為系數(shù);E(V)—感應電動勢。
2、深井水管道流量計測量誤差原因分析及相應的
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、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確性。
2.1 待測液體電導率劇變或太低
如果待測液體電導率變化幅度具大,則導致顯示值波動巨大,嚴重時導致相應控制系統(tǒng)無法正常工作;如果待測液體電導率太低,會阻抗電極的輸出,當實際電導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反應的反應器或直管段;
(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)盡量遠離強磁場。
2.5 待測液體非對稱流動
在實際應用常常會出現(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,嚴重時導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該根據(jù)工作溫度以及待測液體的特性,如選擇不當, 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)將末端應連接好、處理好,避免中間接頭;(3)其長度應在允許的范圍之內(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)進行分析,認真的找出產(chǎn)生誤差的原因, 并采取相應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確計量、穩(wěn)定運行。
雖然電磁流流量計的應用廣泛，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格,在實際應用中操作不當，比如設(shè)備選型不當、安裝或使用不當?shù)?，會導致其測量存在誤差，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*電磁感應定律, 在垂直于磁場的非磁性的管道里, 導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)—磁感應強度;k—為系數(shù);E(V)—感應電動勢。
2、深井水管道流量計測量誤差原因分析及相應的
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、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確性。
2.1 待測液體電導率劇變或太低
如果待測液體電導率變化幅度具大,則導致顯示值波動巨大,嚴重時導致相應控制系統(tǒng)無法正常工作;如果待測液體電導率太低,會阻抗電極的輸出,當實際電導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反應的反應器或直管段;
(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)盡量遠離強磁場。
2.5 待測液體非對稱流動
在實際應用常常會出現(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,嚴重時導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該根據(jù)工作溫度以及待測液體的特性,如選擇不當, 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)將末端應連接好、處理好,避免中間接頭;(3)其長度應在允許的范圍之內(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)進行分析,認真的找出產(chǎn)生誤差的原因, 并采取相應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確計量、穩(wěn)定運行。