电磁流量计博客

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电磁流量计的设计和误差调整

电磁流量计的设计和误差调整
 
【摘要】通过介绍电磁流量计,以及它的特点和工作原理,提出该流量计在测量煤浆流量会产生一定的误差。我们在此电磁流量计测量时会产生误差的原因进行了主要 分析,加强技术改进,促使电磁流量计运用到更多的领域和行业中去。
 
【关键词】电磁流量计;误差;原因调整
 
  一、引言 入式技术,实现数字励磁,同时在电磁流 型、卫生型、通用型和用于明渠流量测  
  随着科学技术的发展,电磁流量计 量计上采用CAN现场总线。它是由直接接 量的潜水型(明渠流量计)。  
的技术也在一天比一天进步,它应用的 触管道介质的传感器和上端信号转换器两   电磁流量计按激磁电流方式分为直  
领域越来越多,比较的广泛。特别是其 部分构成,是基于法拉第电磁感应定律工 流激磁,交流激磁,低频矩形波激磁,  
对液体有比较强的适应性,在现代工业 作的,用来测量电导率大于5μs/cm的导 双频激磁。  
生产中,它的应用范围尤其广,它几乎  电液体的流量,同时也是一种测量导电介   电磁流量计按输出信号连接和激磁  
是测量液体流量的首选仪表,如测煤浆  质流量的仪表。除了可以测量一般导电液 (或电源)连线制式分为四线制,二线制。  
用的煤浆电磁流量计。 体的流量外,还可以用于测量强酸、强   电磁流量计是应用导电体在磁场中  
  二、流量测量的意义 碱等强腐蚀性液体和均匀含有液固两相 运动产生感应电动势,而感应电动势又  
  流量测量是一门迅速发展的技术, 悬浮的液体,如泥浆、矿浆、纸浆等。 和流量大小成正比,通过测电动势来反  
为了满足各行各业、各种工况的各种流   (二)电磁流量计的分类 映管道流量的原理而制成的。其测量精  
体的流量测量需要,仪表研究机构研究   电磁流量计的种类:一体式、插入 度和灵敏度都较高。工业上多用以测量  
开发了各种原理的流量计,制造厂每年 式、分体式。 水、矿浆等介质的流量。可测最大管径  
都有新型流量计供应市场。过去难以解   效验方法:管道标定。 达2m,而且压损极小。但导电率低的介  
决的流量测量问题,如今有的获得了解   工作原理:是根据法拉第电磁感应 质,如气体、蒸汽等则不能应用。  
决。尤其是近30年以来,微电子技术、 原理,再与测量管轴线和磁力线相垂直   电磁流量计造价较高,且信号易受  
计算机技术和通信技术进入流量测量仪 的管壁上安装了一对检测电极,当导电 外磁场干扰,影响了在工业管流测量中  
表,使流量仪表出现一次飞跃,仪表的 液体沿测量管轴线运动时,导电液体切 的广泛应用。为此,产品在不断改进更  
功能更加丰富,可靠性得到显著提高, 割磁力线产生感应电势。主要有在线和 新,向微机化发展。  
测量精确度获得大幅度的提升,于是 离线校验两种。   在现代工业生产中,流动工质的温  
0.1级科氏力质量流量计、精确度优于   在线校验:采用外夹式超声波流量计 度、压力等运行参数不断提高,在高温  
±0.3%R的电磁流量计等相继问世。据统 对电磁流量计测量的管道进行比对校验, 高压的情况下,由于材质和结构等方面  
计,目前市场上能买到的流量计种类已 验证电磁流量计是否偏差过大。这种方法 的原因,直接式质量流量计的应用遇到  
达百种以上,各种不同类型的流量计相 精度偏低,只能定性的判定结果。 困难,而间接式质量流量计由于密度计  
互竞争,并以各自特有的优势占据着一   离线检验:就是在标定装置上进行 受湿度和压力适用范围的限制,往往也  
定的市场份额。直至今日,凡是被人们  检验,一般介质为水。标定装置有容积 不好实际应用。因此,在工业生产中广  
应用的类型,都是因为它们在某些方面 式标准装置、称重式标准装置两大类。    
有相对优势,而在竞争中取胜的后起之 通过标定就可以准确地得出被测的电磁    
秀也并非十全十美,不能期望用一种流 流量计精度了。    
量计覆盖所有的应用领域。   按流量传感器与管道连接方式分    
  三、关于电磁流量计特点、工作原 类,有螺纹连接(油任连接的高压电磁流    
理和量程范围 量计)、夹持型(电磁流量计)、法兰型、    
  (一)电磁流量计 卫生型(电磁流量计)、插入型(电磁流量    
  能源计量用流量计往往跟企业的 计)。按转换器与传感器组装方式分类,    
效益有直接的联系,是进行贸易结算 有分体型和一体型。    
的依据,进行能源的科学管理、提高   按流量传感器电极是否与被测液体    
经济效益的重要手段。电磁流量计图1 接触分类,有接触型和非接触型。    
(Electromagnetic Flowmeter)是一种根   按流量传感器结构分类,有短管型    
据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介 和插入型(电磁流量计)。    
质体积流量的感应式仪表,采用单片机嵌   按用途分类,有防侵水型、防爆 图1电磁流量计  
中,可以熟练地运用Protel工具设计原 学会了处理问题的方法,相信以后会运 [3]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计[M].北京:  
理图和PCB图,对Protel的了解更近了一 用的更好。 北京航空航天大学出版社,2007.  
[4]周重益,潘超.单片机应用开发系统EAT598实验指导  
步。更加熟悉了Keil软件的应用,锻炼    
  [M].常州:江苏工业学院计算机系,2005,12.  
了逻辑思维,能够考虑到程序执行的各 参考文献    
个可能情况。虽然这次研究的还是不够 [1]李东生,张勇,许四毛.Protel 99SE电路设计技术入门 作者简介:郑恩兴(1981—),男,毕业于常州大学  
与应用[M].北京:电子工业出版社,2006. 自动化专业,常州刘国钧高等职业技术学校讲师,研  
理想,但是可以相信,在以后的学习工  
[2]赵德安等.单片机原理及应用[M].北京:机械工业出版 究方向:控制工程与控制理论。  
作中,能够做的更好。通过此次研究, 社,2004,9.    

 


 
/2012.03/  -91-

 

 》》设计应用
表1准确度等级和最大允许误差
准确度等级 0.2 (0.25) (0.3) 0.5
         
最大允许误差 ±0.2% (±0.25%) (±0.3%) ±0.5%
         
准确度等级 1.0 1.5 2.5 /
         
最大允许误差 ±1.0% ±1.5% ±2.5% /
         

注:优先采用不带括号的等级
图2电磁流量计工作原理

  3.误差表示方法和选取原则。在台流量计的一次检定中,应按照准确度等级和引用误差之中的一种给出流量计 
误差表示方法;对于使用相对示值误差和引用误差组合表示误差的流量计,一次检定中也应统一使用一种方法表示其 
误差。
 
  4.重复性。流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的1/3。电磁测量计的局限性在于其传感器输出的讯号比较微弱,只有几
 
微伏到几毫伏的电压,这就说明了在安装电磁流量计时要具备很高的技术,同 
时被测介质与周围环境对电磁流量计的测量精度也有很大的影响  不同的介质对电磁流量计测量会有误差,对现实工况条件下流量的修定方
法,当前瞬时流量为Q1,K系数为K1时要调整当前流量,可以通过修改当前K系数来实现,当实际想要的流量为Q2时,
 
就需要修改当前K系数K1的值。
 
  假定新的K系数值为K2,K2就等于实际想要的流量Q2除以瞬时流量为Q1,乘
 
以当前的k系数K1。
 
  即:K2=(Q2/Q1)*K1
 
  例:表上显示当前瞬时流量为Q1=
 
3.1821,表内K系数K1=0.831(各个表不同,

 

 

泛采用的是温度压力补偿式质量流量
 
计。可把它看作一种间接式质量流量计,不是配用密度计,而是利用温度、压力与密度间的关系,用温度、压力信 号经函数运算为密度信号,与容积流量 相乘而得到质量流量.目前温度、压力补偿式质量流量计虽已实用化,但当被测 介质参数变化范围很大或很迅速时,正 确地补偿将很困难或不可能,因此进一 步研究在实际生产中适用的质量流量计 和密度计还是一个课题。
 
  (三)电磁流量计的工作原理   电磁流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律。流量计的流量管内壁衬 上了绝缘材料,是一种非导磁合金短 管。两只电极沿着管径方向穿通管壁从 而固定在测量管上。它的电极头与衬里 内表面基本上是齐平的。历次线圈由双 向方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线 垂直的方向上产生一磁通量密度为B的 工作磁场。这个时候,如果具有一定电导率的流体经过测量管时,将会切割磁 力线感应出电动势E。电动势E与磁通量 弥补B成正比关系,测量管内径d与平均 流速v的乘积。电动势E(流量信号)由 电极检测出并通过电缆送至转换器。转换器将接收到的流量信号放大进行处理 后,即可显示流体流量,同时能输出脉 冲,模拟电流信号,用于流量的调节和 控制。   E=KBdv,式中:E-电极间的信号电压(v);B-磁通密度(T);d-测量管内径


 
(m);V-平均流速(m/s)。K,d为常数,由于励磁电流是保持恒流的,故B也是常 数,则由E=KBdv可知,体积流量Q与信号 电压E成正比,即流速感应的信号电压E与体积Q成线性关系。因此只要测量出E就可以确定流量Q,这就是电磁流量计的 基本工作原理。
 
  该电磁流量计的工作原理可以如下图2所示:   (四)电磁流量计的量程范围   一般工业用电磁流量计被测介质流 速以2-4m/s为宜,在特殊情况下,最低流 速应不小于0.2m/s,最高应不大于8m/s。 若介质中含有固体颗粒,为防止衬里和电 极的过分磨擦,常用流速应小于3m/s,对 于电磁流量计粘滞流体,流速可选择大 于2m/s,较大的流速有助于自动消除电 极上附着的粘滞物的作用,有利于提高 测量精度。
 
  四、电磁流量计流量时易产生误差
 
的原因及解决办法
 
  1.准确度等级。流量计在规定的流 量范围内准确度等级、最大允许误差应 符合表1的规定。流量计误差表示使用相对示值误差。
 
  2.引用误差。对于用于瞬时流量指 示的流量计误差表示也可使用引用误 差,其最大允许误差系列应符合表1规 定,其检定结果的标书中不再给出准确 等级,而使用其最大允许误差表示, 且还应在最大允许误差后标注FS,如 ±0.5%FS。


 
实际想要的流量Q2=3.8258,则可以通过修
 
改K1来得到实际想要的流量即:K2=(Q2/
 
Q1)*K1=(3.8258/3.1821)×0.831=0.999,
 
将得到的K2,重新输入表中,替代原来的
 
K1,将得到新的瞬时流量Q2。
 
参考文献
 
[1]张广平.电磁流量计不稳定性和不准确性产生的因素及对策[J].甘肃冶金,2009(05).[2]董高峰.电磁流量计应用中有关问题探讨[J].巨化工程有限公司仪表厂.[3]朱国庆.电磁流量计测量误差产生原因探讨[J].自动化信息,1999(2).[4]王庆,刘振中.电磁流量计工作原理及应用中的测量误差浅析[J].资源节约与环保,2006,22(6).
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