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影響電磁流量計(jì)誤差提高精度的五個(gè)方面問題

來源:作者:發(fā)表時(shí)間:2017-10-09 08:36:09

         摘 要: 電磁流量計(jì)由于具有安裝和使用較方便、結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高,測(cè)量結(jié)果不受外在物理參數(shù)影響以及報(bào)警功能和故障自診斷等特點(diǎn),因此,現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)行業(yè),流量數(shù)據(jù)在工業(yè)生產(chǎn)中是重要的工藝參數(shù),流量測(cè)量?jī)x表被廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,不斷有新型流量?jī)x表出現(xiàn),本文詳細(xì)介紹了電磁流量計(jì)在應(yīng)用中如何減小誤差的方法 。

 
一、流體電導(dǎo)率的問題
        流體電導(dǎo)率的降低,將增加電極的輸出阻抗,并且由轉(zhuǎn)換器輸入阻抗引起的負(fù)載效而產(chǎn)生誤差,因此,按如下所述原則,規(guī)定了電磁流量計(jì)應(yīng)用中流體的電導(dǎo)率的下限。電極的輸出阻抗決定了轉(zhuǎn)換器所需的輸入阻抗的大小,而電極輸出阻抗,可認(rèn)為流體的電導(dǎo)率和電極大小所支配。在理論分析時(shí)將電極作為點(diǎn)電極,大小可以忽略。實(shí)際上,電極有一定大小,當(dāng)直徑為 d 的圓板電極與電導(dǎo)率為 k 的半無限展寬大的流體接觸時(shí),其展寬電阻為 1/2kd。因此,如果管道直徑D>>d,則電極的輸出阻抗為兩個(gè)展寬電阻之和,即等于 1/Kd 。一般測(cè)量流體的電導(dǎo)率的下限為 5μS/cm~10μS/cm,所以,若電極直徑為 1cm,則電極的輸出阻抗就為 1/Kd=100kΩ~200kΩ,為使輸出阻抗的影響限制在 0.1%以下,轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗應(yīng)為 200 MΩ左右。
 
二、電極襯里附著物的影響
        在測(cè)量有附著沉淀物的流體時(shí),電極表面將受污染,常常引起零點(diǎn)變動(dòng),故必須注意,零點(diǎn)變化和電極污染程度兩者的關(guān)系,要進(jìn)行定量分析比較困難,但可以說,電極直徑越小,所受的影響越小。在使用中,應(yīng)注意電極的清污,以防止附著。在襯里上附著沉淀物時(shí)產(chǎn)生的誤差
 
        Δε,如果附著的厚度是一樣,則可由式:
        Δε=1-2/[1+(Kω/Kf)+(1-Kω/Kf) ×(1-2t/D)2]計(jì)算,其中 Kω、Kf 分別為附著物和測(cè)量流體的電導(dǎo)率,附著物厚度為 t,直徑為 D。
 
        若式中 Kω和 Kf 相等,則無誤差,附著物的電導(dǎo)率較低時(shí),上式也成立,但因?yàn)闀?huì)增加電極的輸出阻抗,因此受到限制,如絕緣性沉淀物浸在流體中就是這種情況。相反,如附著金屬粉末等,因高電導(dǎo)率的附著層,使感應(yīng)電勢(shì)短路,使電極輸出偏低,造成負(fù)偏差。在測(cè)量具有沉淀附著物的流體時(shí),除了選擇如玻璃或聚四氯乙烯等難以附著沉淀的襯里外,還應(yīng)增其流速。如果在流體中均勻地含有氣泡,則測(cè)量的是氣泡的體積流量,并且使所測(cè)量值不穩(wěn)定,而引起誤差。綜上所述,在選用流量計(jì)特別是大口徑電磁流量計(jì)時(shí),應(yīng)考慮今后對(duì)傳感
器的電極及襯里的維護(hù)問題。如選用上海光華<。.>愛而美特儀器有限公司的刮刀電極或可更換式電極,或者在傳感器的上游或下游的適當(dāng)位置預(yù)置一個(gè)清洗用入孔,以便日后清洗傳感器。
 
三、信號(hào)傳輸電纜長(zhǎng)度的問題
        傳感器(即電極)與傳感器之間的連接電纜愈短愈好。但有些現(xiàn)場(chǎng)受安裝環(huán)境位置的限制,轉(zhuǎn)換器與傳感器的距離較遠(yuǎn),這時(shí)要考慮連接電纜的最大長(zhǎng)度問題。傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜的最大長(zhǎng)度又由電纜的分布電容和被測(cè)流體的電導(dǎo)率決定。
 
        實(shí)際使用中,當(dāng)被測(cè)流體的電導(dǎo)率是在一定的范圍之間,因此就決定了電極與轉(zhuǎn)換器之間電纜的最大長(zhǎng)度。當(dāng)電纜長(zhǎng)度超過最大長(zhǎng)度時(shí),由電纜分布電容引起的負(fù)載效應(yīng)就成了問題。為防止這種情況發(fā)生,使用雙芯兩層屏蔽電纜,由轉(zhuǎn)換器提供低阻抗電壓源使內(nèi)側(cè)屏蔽與芯線得到相同的電壓,以形成屏蔽,即使芯線與屏蔽之間有分布電容存在,但芯線與屏蔽是同電位,則兩者之間就無電流通過,也無電纜的負(fù)載效應(yīng)存在,因此可延長(zhǎng)信號(hào)電纜最大長(zhǎng)度。另外,還可用特殊信號(hào)傳輸電纜延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的最大長(zhǎng)度。
 
四、勵(lì)磁的技術(shù)問題
        勵(lì)磁技術(shù)是勵(lì)磁流量計(jì)測(cè)量性能的關(guān)鍵技術(shù)之一,勵(lì)磁方式實(shí)際應(yīng)用上可分成交流正弦波勵(lì)磁,非正弦波交流勵(lì)磁和直流勵(lì)磁方式。交流正弦波勵(lì)磁,當(dāng)交流電源電壓(有時(shí)是頻率)不穩(wěn)時(shí),磁場(chǎng)強(qiáng)度將有所改變,所以電極間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也變動(dòng),因而,必須從傳感器取出對(duì)應(yīng)于計(jì)算磁場(chǎng)強(qiáng)度的信號(hào),作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。這種勵(lì)磁方式易引起零點(diǎn)變動(dòng),而降低其測(cè)量精度。非正弦波交流勵(lì)磁,是采用低于工業(yè)頻率的方式或三角波勵(lì)磁的方式,可以認(rèn)為產(chǎn)生恒定直流,周期性地改變極性的方式,因這種勵(lì)磁電源穩(wěn)定,故不必除去磁場(chǎng)強(qiáng)度的變動(dòng)而進(jìn)行運(yùn)算。
 
        交流勵(lì)磁的方式的主要問題是感應(yīng)噪聲嚴(yán)重。
 
        直流勵(lì)磁方式,則是在電極上的極化電位成了重要障礙。故一定值的直流勵(lì)磁方式僅適用于非電解質(zhì)(如液體金屬)液體的測(cè)量。在測(cè)量自來水、源水的等水溶液時(shí),一般采用周期性間歇的直流勵(lì)磁方式。間歇周期應(yīng)選為交流電源周期的整數(shù)倍,可消除交流電源頻率的噪聲,排除了交流磁場(chǎng)的電渦流和直流磁場(chǎng)的極化干擾,勵(lì)磁頻率降低,零點(diǎn)穩(wěn)定性可以提高,但儀表抗低頻干擾能力減弱,響應(yīng)速度慢,如果勵(lì)磁頻率高,則抗低頻干擾的能力增強(qiáng),但儀表的零點(diǎn)穩(wěn)定性降低。這一問題到二十世紀(jì)七十年代研究出了低頻矩形波(50Hz 的1/2~1/32),解決了長(zhǎng)期困擾電磁流量計(jì)的工頻干擾,提高了零點(diǎn)穩(wěn)定性和測(cè)量精確度。二十世紀(jì)八十年代又出現(xiàn)了三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)(有 50Hz 的 1/8 為周期,采用正弦規(guī)律變化的勵(lì)磁電流),具有更好的零點(diǎn)穩(wěn)定性,解決了干擾電勢(shì)的影響,但降低了響應(yīng)速度,并且在測(cè)量泥漿、紙漿等含固體顆粒和纖維流體及低導(dǎo)電率流體測(cè)量時(shí),會(huì)產(chǎn)生噪聲(因流體摩擦電極,使電極表面氧化剝離后又形成所致),使輸出信號(hào)擺動(dòng)不穩(wěn);二十世紀(jì)八十年代末又針對(duì)這些問題推出了雙頻矩形勵(lì)磁方式,其勵(lì)磁波形由低頻(6.5Hz)矩形波和高頻(75Hz)矩形波疊加構(gòu)成,分別采樣與之相對(duì)應(yīng)的流量信號(hào),得到低頻和高頻特征的兩種信號(hào)經(jīng)過處理后可再現(xiàn)實(shí)際流量的信號(hào)值。因此這種技術(shù)既具有低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)優(yōu)良的零點(diǎn)穩(wěn)定性,又具有高頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)對(duì)流體噪聲較強(qiáng)的抑制能力。
 
五、傳感器接地的問題
        電磁流量計(jì)傳感器電極檢測(cè)的流量信號(hào)是毫伏級(jí),且以傳感器內(nèi)流體的電位為基準(zhǔn)的,所以外來干擾對(duì)它的影響極大,因而,良好的接地很大程度上決定著流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度。被測(cè)的流體本身作為電導(dǎo)體,必須排除其他不相關(guān)的電磁干擾。電極檢測(cè)出的電勢(shì)信號(hào),不受外界寄生電勢(shì)的干擾。對(duì)傳感器應(yīng)有良好的單獨(dú)接地線,接地電阻小于 10Ω。在連接傳感器的管道內(nèi)若涂有絕緣層或是非金屬管道時(shí),傳感器兩側(cè)應(yīng)裝有接地環(huán)。
 
六、結(jié)束語(yǔ)
        綜上所述,隨著電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展應(yīng)用,使電磁流量計(jì)性能更好,能進(jìn)行各種誤差補(bǔ)償,提高了測(cè)量準(zhǔn)確度;具有轉(zhuǎn)換線路異常、檢測(cè)部分異常、誤設(shè)定、空管、過限報(bào)警等自診斷功能;可通過手操器或計(jì)算機(jī)等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信,以調(diào)整電磁流量計(jì)的零點(diǎn)、量程變更、阻尼變更等。近年來,生產(chǎn)廠家推出了多種形式的電磁流量計(jì)以適應(yīng)不同性質(zhì)流體的測(cè)量。
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