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定律吧，其中切割磁力線的流體為具有一定導電性或弱導電性流體，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)生感應電動勢。在管道兩端測量的電極連接閉合回路,對應測量感應電動勢可以測得。當磁.感應強度大小一定時,感應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為感應電動勢;k為標定參數(shù);B0為勵磁線圈產(chǎn)生的磁感應強度;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和磁感應強度B0為定值時，感應電動勢E與流體瞬時體積流量Q成正比。然而，這種正比關系的成立依賴于下列前提條件。
(1)不僅由勵磁線圈產(chǎn)生的磁感應強度B0必須基本保持不變,而且傳感器對應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，必然導致計算誤差。
(3)溫度、熱電效應等影響可忽略不計，流體磁導率與真空相同，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)構成，除了溫度和熱電效應影響很小外，其他假設是很難成立的。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,對應流速差別也大。但由于現(xiàn)場管道安裝復雜(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工況的復雜性，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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