正確認(rèn)識電磁流量計的產(chǎn)品設(shè)計及應(yīng)用過程中的誤差調(diào)整

一、本文概述
科技的飛速進(jìn)步也同時帶動了儀表儀器行業(yè)的發(fā)展，雖然電磁流量計的測量原理比較簡單，運(yùn)用的是電磁感應(yīng)技術(shù)，但是電磁流量計真正的大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn)實踐還是從是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。近來來隨著集成電路及數(shù)字技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，電磁流量計也進(jìn)入了一個發(fā)展的快速跟進(jìn)期，其產(chǎn)品的應(yīng)用的領(lǐng)域越來越多，越來越廣泛。電磁流量計的優(yōu)勢在于其對液體有比較強(qiáng)的適應(yīng)性，與其它類型的儀表相比有更多的適應(yīng)性和精確度，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，它的應(yīng)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，污水處理的污水電磁流量計、自來水計量用的自來水電磁流量計等產(chǎn)品在各種不同的工業(yè)環(huán)境中都得到了大量的應(yīng)用，本文針對于電磁流量計的特點(diǎn)和工作原理，提出該流量計在測量煤漿流量會產(chǎn)生一定的誤差。我們在此電磁流量計測量時會產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行了主要分析，加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)，促使電磁流量計運(yùn)用到更多的領(lǐng)域和行業(yè)中去。

　　二、流量測量的意義
　　流量測量是一門迅速發(fā)展的技術(shù)，為了滿足各行各業(yè)、各種工況的各種流體的流量測量需要，儀表研究機(jī)構(gòu)研究開發(fā)了各種原理的流量計，制造廠每年都有新型流量計供應(yīng)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(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)進(jìn)入流量測量儀表，使流量儀表出現(xiàn)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(zhì)量流量計、精確度優(yōu)于±0.3%R的電磁流量計等相繼問世。據(jù)統(tǒng)計，目前市場上能買到的流量計種類已達(dá)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(yōu)勢占據(jù)著一定的市場份額。直至今日，凡是被人們應(yīng)用的類型，都是因為它們在某些方面有相對優(yōu)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(yīng)用領(lǐng)域。

　　三、關(guān)于電磁流量計特點(diǎn)、工作原理和量程范圍
　?。ㄒ唬╇姶帕髁坑?br />　　能源計量用流量計往往跟企業(yè)的效益有直接的聯(lián)系，是進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)，進(jìn)行能源的科學(xué)管理、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。電磁流量計圖1（Electromagnetic Flowmeter）是一種根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表，采用單片機(jī)嵌入式技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)字勵磁，同時在電磁流量計上采用CAN現(xiàn)場總線。它是由直接接觸管道介質(zhì)的傳感器和上端信號轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成，是基于法拉第電磁感應(yīng)定律工作的，用來測量電導(dǎo)率大于5μs/cm的導(dǎo)電液體的流量，同時也是一種測量導(dǎo)電介質(zhì)流量的儀表。除了可以測量一般導(dǎo)電液體的流量外，還可以用于測量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等強(qiáng)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。
　?。ǘ╇姶帕髁坑嫷姆诸?br />　　電磁流量計的種類：一體式、插入式、分體式。
　　效驗方法：管道標(biāo)定。
　　工作原理：是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)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(dāng)導(dǎo)電液體沿測量管軸線運(yùn)動時，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)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(jìn)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(jié)果。
　　離線檢驗：就是在標(biāo)定裝置上進(jìn)行檢驗，一般介質(zhì)為水。標(biāo)定裝置有容積式標(biāo)準(zhǔn)裝置、稱重式標(biāo)準(zhǔn)裝置兩大類。通過標(biāo)定就可以準(zhǔn)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(wèi)生型(電磁流量計)、插入型(電磁流量計)。按轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(wèi)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(yīng)用導(dǎo)電體在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而感應(yīng)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(yè)上多用以測量水、礦漿等介質(zhì)的流量?？蓽y最大管徑達(dá)2m，而且壓損極小。但導(dǎo)電率低的介質(zhì)，如氣體、蒸汽等則不能應(yīng)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(yè)管流測量中的廣泛應(yīng)用。為此，產(chǎn)品在不斷改進(jìn)更新，向微機(jī)化發(fā)展。
　　在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，流動工質(zhì)的溫度、壓力等運(yùn)行參數(shù)不斷提高，在高溫高壓的情況下，由于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等方面的原因，直接式質(zhì)量流量計的應(yīng)用遇到困難，而間接式質(zhì)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(yīng)用。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的是溫度壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計?？砂阉醋饕环N間接式質(zhì)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(guān)系，用溫度、壓力信號經(jīng)函數(shù)運(yùn)算為密度信號，與容積流量相乘而得到質(zhì)量流量.目前溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計雖已實用化，但當(dāng)被測介質(zhì)參數(shù)變化范圍很大或很迅速時，正確地補(bǔ)償將很困難或不可能，因此進(jìn)一步研究在實際生產(chǎn)中適用的質(zhì)量流量計和密度計還是一個課題。
　?。ㄈ╇姶帕髁坑嫷墓ぷ髟?br />　　電磁流量計測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。流量計的流量管內(nèi)壁襯上了絕緣材料，是一種非導(dǎo)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(nèi)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(chǎn)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(dǎo)率的流體經(jīng)過測量管時，將會切割磁力線感應(yīng)出電動勢E。電動勢E與磁通量彌補(bǔ)B成正比關(guān)系，測量管內(nèi)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(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將接收到的流量信號放大進(jìn)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(diào)節(jié)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(nèi)徑(m)；V-平均流速(m/s)。K，d為常數(shù)，由于勵磁電流是保持恒流的，故B也是常數(shù)，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(yīng)的信號電壓E與體積Q成線性關(guān)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(yè)用電磁流量計被測介質(zhì)流速以2-4m/s為宜，在特殊情況下，最低流速應(yīng)不小于0.2m/s，最高應(yīng)不大于8m/s。若介質(zhì)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(yīng)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(chǎn)生誤差的原因及解決辦法
　　1.準(zhǔn)確度等級。流量計在規(guī)定的流量范圍內(nèi)準(zhǔn)確度等級、最大允許誤差應(yīng)符合表1的規(guī)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(yīng)符合表1規(guī)定，其檢定結(jié)果的標(biāo)書中不再給出準(zhǔn)確等級，而使用其最大允許誤差表示，且還應(yīng)在最大允許誤差后標(biāo)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(yīng)按照準(zhǔn)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(yīng)統(tǒng)一使用一種方法表示其誤差。
　　4.重復(fù)性。流量計的重復(fù)性不得超過相應(yīng)準(zhǔn)確度等級規(guī)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(shù)，同時被測介質(zhì)與周圍環(huán)境對電磁流量計的測量精度也有很大的影響。
　　不同的介質(zhì)對電磁流量計測量會有誤差，對現(xiàn)實工況條件下流量的修定方法，當(dāng)前瞬時流量為Q1，K系數(shù)為K1時，要調(diào)整當(dāng)前流量，可以通過修改當(dāng)前K系數(shù)來實現(xiàn)，當(dāng)實際想要的流量為Q2時，就需要修改當(dāng)前K系數(shù)K1的值。
　　假定新的K系數(shù)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(dāng)前的k系數(shù)K1。
　　即：K2=(Q2/Q1)*K1
　　例：表上顯示當(dāng)前瞬時流量為Q1=
　　3.1821，表內(nèi)K系數(shù)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