电磁流量计中的几点问题

一、流体电导率降低引起的问题

　　电磁流量计所测流体电导率的降低将增加电极的输出阻抗并且由转换器输入阻抗引起的负载效应而产生误差因此在电磁流量计销售厂家的选用说明中都规定了电磁流量计应用流体的电导率的下限。

　　电极的输出阻抗决定了转换器所需的输入阻抗的大小而电极输出阻抗可认为流体的电导率和电极大小所支配。在理论分析时将电极作为点电极大小可以忽略实际上电极有一定大小当直径为d的圆板电极与电导率为K的半无限展宽的流体接触时其展宽电阻为1/2Kd因此如果管道直径D>>d则电极的输出阻抗为两个展宽电阻之和即等于1/Kd。

　　电磁流量计一般测量的流体电导率下限为5μS/㎝～10μS/㎝所以若电极直径为1㎝则电极的输出阻抗就为1/Kd=100kΩ～200kΩ为使输出阻抗的影响限制在0.1%以下转换器的输入阻抗应为200MΩ左右。

　　二、流体非轴对称流动引起的误差问题

　　流体在管内流速为轴对称分布时且在均匀磁场中电磁流量计电极上所产生的电动势的大小与流体的流速分布无关与流体的平均流速成正比而非轴对称流速分布时即每个流动质点相对于电极几何位置的不同对电极所产生的感应电动势的大小也不同越靠近电极速度大的质点所产生的感应电动势越大因此必须保证流体流速为轴对称。如管内流速为非轴对称分布就会引起误差。因此安装电磁流量计时要尽可能保证前后直管段的要求以减小因流体分布所引起的误差。

　　三、电磁流量计的励磁技术问题

　　励磁技术是电磁流量计测量性能的关键技术之一励磁方式在实际应用上可分成交流正弦波励磁、非正弦波交流励磁和直流励磁方式。

　　交流正弦波励磁当交流电源电压(有时是频率)不稳时磁场强度将有所改变所以电极间产生的感应电动势也变动因而必须从传感器取出对应于计算磁场强度的信号作为标准信号。这种励磁方式易引起零点变动而降低其测量精度。

　　非正弦波交流励磁是采用低于工业频率的方波或三角波励磁的方式可以认为产生恒定直流，电磁流量计,电磁流量计价格,电磁流量计厂家周期性地改变极性的方式因这种励磁电源稳定故不必为除去磁场强度的变动而进行运算。

　　交流励磁方式的主要问题是感应噪声严重。直流励磁方式则是在电极上的极化电位成了重要障碍。所以一定值的直流励磁方式仅适用于非电解质(如液态金属)液体的测量。

　　在测量自来水、源水等水溶液时一般采用周期性间歇的直流励磁方式。间歇周期应选为交流电源周期的整数倍可消除交流电源频率的噪声排除了交流磁场的电涡流和直流磁场的极化干扰。

　　励磁频率降低零点稳定性可以提高但仪表抗低频干扰能力减弱响应速度慢如果励磁频率高则抗低频干扰的能力增强但仪表的零点稳定性降低。这一问题到二十世纪七十年代研究出了低频矩形波(50Hz的1/2～1/32)解决了长期困扰电磁流量计的工频干扰提高了零点稳定性和测量度;二十世纪八十年代又出现了三值低频矩形波励磁技术(有50Hz的1/8为周期采用正弦规律变化的励磁电流)具有更好的零点稳定性解决了干扰电势的影响但降低了响应速度并且在测量泥浆、纸浆等含固体颗粒和纤维流体及低导电率流体测量时会产生电噪声(因流体摩擦电极使电极表面氧化膜剥离后又形成所致)使输出信号摆动不稳;二十世纪八十年代末又针对这些问题推出了双频矩形波励磁方式其励磁波形由低频(6.25Hz)矩形波和高频(75Hz)矩形波叠加构成分别采样与之相对应的流量信号,得到低频和高频特征的两种信号经过处理后可再现实际流量的信号值。因此这种技术既具有低频矩形波励磁技术优良的零点稳定性又具有高频矩形波励磁技术对流体噪声较强的抑制能力。

　　四、流量计电极及衬里上附着物的影响

　　电磁流量计在测量含有附着沉淀物的流体时电极表面将受污染常常会引起零点的变动因此必须引起注意。零点变化和电极污染程度两者的关系要进行定量分析比较困难但可以说电极直径越小，LSZ型号简便式时差多声道超声波流量计所受的影响越少在使用中应注意电极的清污以防止沉淀物附着。

　　同样在电磁流量计的衬里上附着沉淀物时产生的误差Δε如果附着的厚度是一样则可由式：Δε=1-2/[1+(Kω/Kf)+(1-Kω/Kf )×(1-2t/D)2]计算式中Kω、Kf分别为附着物和测量流体的电导率附着物厚度为t直径为D。

　　若式中Kω和Kf相等则*附着物的电导率较低时上式也成立但因为会增加电极的输出阻抗因此受到限制如绝缘性沉淀物浸在流体中就是这种情况。相反如附着金属粉末等因高电导率的附着层使感应电势短路使电极输出偏低造成负偏差。

　　在测量具有沉淀附着物的流体时除了选择如陶瓷或聚四氟乙烯等难以附着沉淀的衬里外还应增加流体流速。如果在流体中均匀地含有气泡则测量的是包括气泡的体积流量并且使所测流量值不稳定而引起误差。由此在选用电磁流量计特别是大口径电磁流量计时应考虑今后对传感器的电极及衬里的维护问题。

　　五、信号传输电缆长度问题

　　传感器(即电极)与转换器之间的连接电缆越短越好。但有些现场受安装环境位置的限制转换器与传感器的距离较远这时要考虑连接电缆的zui大长度问题。传感器与转换器之间的连接电缆的zui大长度又由电缆的分布电容和被测流体的电导率决定。

　　实际使用中当被测流体的电导率是在一定的范围之间就决定了电极与转换器之间电缆的zui大长度。当电缆长度超过zui大长度时由电缆分布电容引起的负载效应就成了问题。为防止这种情况发生使用双芯两层屏蔽电缆由转换器提供低阻抗电压源使内侧屏蔽与芯线得到相同的电压以形成屏蔽即使芯线与屏蔽之间有分布电容存在但芯线与屏蔽是同电位则两者之间就无电流通过也无电缆的负载效应存在因此可延长信号电缆zui大长度。另外还可用特殊信号传输电缆延长转换器与传感器之间的zui大长度。

　　六、流量计传感器接地问题

　　电磁流量计传感器电极检测的流量信号是毫伏级且以传感器内流体的电位为基准的所以外来干扰对它的影响很大，YJLWGY型涡轮流量计因而良好的接地很大程度上决定着流量计的测量准确度。被测的流体本身作为电导体必须排除其他不相关的电磁干扰。电极检测出的电势信号不受外界寄生电势的干扰。对传感器应有良好的单独接地线接地电阻小于10Ω。在连接传感器的管道内若涂有绝缘层或是非金属管道时传感器两侧应装有接地环。