電磁流量計的測量方法

日期：2022-09-20 點擊量：

電磁流量計的測量服從法拉第電磁感應(yīng)定律吧，其中切割磁力線的流體為具有一定導(dǎo)電性或弱導(dǎo)電性流體，如圖1所示。

使用一對上下對稱的勵磁線圈在測量管道內(nèi)產(chǎn)生基本均勻的磁場,帶有一定導(dǎo)電性流體的流動方向垂直于磁場方向,從而在管作做切割磁力線運動并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在管道兩端測量的電極連接閉合回路,對應(yīng)測量感應(yīng)電動勢可以測得。當磁.感應(yīng)強度大小一定時,感應(yīng)電動勢與流量成正比，電動勢方向可按判斷磁場方向的右手規(guī)則進行判斷,其計算表達式為

式中:E為感應(yīng)電動勢;k為標定參數(shù);B0為勵磁線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度;D為測量管內(nèi)徑;`v為平均流速;Q為流量,大小由流體平均流速決定。對于圓形測量管道，單位時間穿過測量管道流體的體積流量Q與E之間滿足

式(2)表明，在管道內(nèi)徑D和磁感應(yīng)強度B0為定值時，感應(yīng)電動勢E與流體瞬時體積流量Q成正比。然而，這種正比關(guān)系的成立依賴于下列前提條件。
(1)不僅由勵磁線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度B0必須基本保持不變,而且傳感器對應(yīng)每個橫截面上流體包含的電荷量基本不變以保持磁場穩(wěn)定;否則，變化的電荷量就會產(chǎn)生變化的電場從而產(chǎn)生附加磁場，使計算得到的流體流速產(chǎn)生不可預(yù)期的偏差。
(2)被測流體基本是沿著軸向流動與磁力線做切割垂直運動，反之,不穩(wěn)定的紊流或渦流使得切割方向不垂直甚至反向，必然導(dǎo)致計算誤差。
(3)溫度、熱電效應(yīng)等影響可忽略不計，流體磁導(dǎo)率與真空相同，這樣就可忽略流體磁性與工作磁場之間相互作用產(chǎn)生的影響。在疏浚工程中流體是由基本不包含電荷的固相物質(zhì)(沙土、碎礫石等)和包含電荷的液相物質(zhì)(海水等)構(gòu)成，除了溫度和熱電效應(yīng)影響很小外，其他假設(shè)是很難成立的。事實上，與磁場耦合的流場是受工況限制而非上述理想狀況，具體限制如下。
(1)在疏浚管道作業(yè)過程中，固液流的流速變化范圍通常在3~6m/s內(nèi)變化,而每個截面上含率不同，這意味著任何一個截面的電場是快速變化的。根據(jù)Maxwell方程，變化的磁場必然產(chǎn)生動生電動勢，從而實際磁場B0必然是時變的。
(2)在圓形管道中流體充分發(fā)展后，管道中間的流速比較均勻，但是管壁處流速梯度較大。圖2(a)為理想流速分布，當雷諾數(shù)較小時弧度較大,對應(yīng)流速差別也大。但由于現(xiàn)場管道安裝復(fù)雜(例如有大量彎管、閥門等)，實際流速分布如圖2(b)所示。若流速越低,則不同位置流速差異越速同時伴隨著素流或渦流產(chǎn)生,所以在實際應(yīng)用中管道內(nèi)平均流速很難準確測得。

為了盡可能確保電磁流量計測量結(jié)果更接近實際流速，在實際疏浚工程測量中，主要采用對測量流速進行示蹤物標定和不同工況下多次標定的方法。示蹤物標定比較好理解，只需要在一定長度管道的入口與出口放入示蹤物，記錄其度越時間后就可以計算出平均流速。多點標定是在多種工況分類標定。但是無論哪種方法都無法適應(yīng)工況的復(fù)雜性，更加無法判斷紊流對于精度的影響，本文將提出解決上述問題的解決方案。

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