流體介質(zhì)對電磁流量計測量精度的影響:
一、零點穩(wěn)定性
低頻矩形波勵磁儀表的零點穩(wěn)定性好,交流勵磁儀表則較差,原因有:
1. 液體中渦電流引起的噪聲;
2. 信號線,電極與液體形成回路感應的正交(90度)噪聲;
3. 工頻交流勵磁時還有信號線引入的同相噪聲。
若磁場、測量管徑、管軸和流體電阻對電極軸完全對稱,即使存在渦電流,電極上也不會出現(xiàn)噪聲,然而實際流程電極易受污染,破壞電極本身的對稱性,出現(xiàn)同軸正交噪聲。
低頻勵磁的零點穩(wěn)定性明顯優(yōu)于交流勵磁。正交噪聲原理上不直接影響流量信號,但由其引起的鐵損會使信號電壓相移而形成同相噪聲。
雖然這些不利因素在實際交流勵磁電磁流量計設計上,得到不同程度的改善,且交流勵磁方式已不是當前主流,似乎可不必介意,但是國外現(xiàn)在某些制造廠仍將交流勵磁作為測漿液的主導儀表,因此在作分析比較時還是要熟悉這些特點。
二、電極附著層影響
為驗證電磁流量計電極附著層引起微分噪聲的變化,涂敷酚醛樹酯等于電極一半作模擬試驗,工頻交流勵磁偏差高達9%,低頻矩形波勵磁則不足0.2%。這一實驗為我們提供電極附著影響一個定量上的概念。
三、流動噪聲
電磁流量計受流體噪聲影響已為人們所注視。流動噪聲是流體與襯里表面磨擦產(chǎn)生電荷,這些電荷在流體移動時形成噪聲。流動噪聲取決于流體參量中的電導率、介電常數(shù)、黏度以及流速,它們之間的關(guān)系如下式。
介電常數(shù)
流動噪聲∝───── ×(流速)
電導率×黏度
流動噪聲是酒精、純水等低電導率和低黏度液體特有的噪聲。
四、液體電導率影響
電磁流量計是利用電導率均勻的液體,在磁場B中內(nèi)徑為D,管內(nèi)以流速V流動時,按法拉第電磁感應定律感應電勢E=K·B·D·V(式中K為常數(shù))來工作的。在該基本公式中感應電勢E不受電導率和液體溫度、壓力、密度、粘度的直接影響。但實際上電導率還因以下原因受到影響:
1. 電導率降低, 流動噪聲增加,輸出信號不穩(wěn)定。
2. 感應電勢受連接流量傳感器相鄰金屬管道短路效應影響,電導率增加流量輸出信號下降。近年來流量傳感器趨向小型化,法蘭間長度更短,此效應更為明顯。例如,以工業(yè)用水校準的C社電磁流量計測量26%食鹽(18℃時電導率21500μS/cm),流量指示變化就有+1.4%,這對于0.5級精度儀表來說是相當大的,如測量稀酸,苛性鈉等液體時(電導率約為105μS/cm),指示變化將更大。
3. 液體產(chǎn)生的渦電流對磁場的影響。液體電導率過大,液體中渦電流所產(chǎn)生二次磁場作用到主磁場,其影響就不用忽視。液態(tài)金屬電導率非常高(如20℃水銀為1×104S/cm),通用的電磁流量計就無法測量,必須用直流磁場型專用電磁流量計。通用電磁流量計可進行測量液體的極限電導率為1×10-6S/cm數(shù)量級,若為通常任何濃度離子性電解質(zhì)電導率(如飽和食鹽水約為2×10-1S/cm)高于此值,不受渦電流對磁場的影響。
五、液體黏度影響
液體黏度變化的影響實質(zhì)上是黏度變化引起流速分布廓形變化的影響。流動從紊流(雷諾數(shù)Re>8000)轉(zhuǎn)變到層流(Re<2000)流速分布變化較大,從而引起流量示值得偏移。
理論上若是軸對稱流動于點電極和均勻磁場模式下,流速分布不影響感應電勢。但實際上即使在前置直管段長度充分的軸對稱流,流動于具有小面積(不是理論上的點)電極和不均勻磁場,軸對稱流的流速分布變化,還會產(chǎn)生示值偏離。然而從紊流到層流的流動轉(zhuǎn)變時的流速很低,遠離流程工業(yè)低黏度液體常用流速,例如測DN400水,Re=2000時,流速僅0.004m/s,可不必介意,但是,若小口徑儀表在低流速時誤差偏大,作分析時應考慮這一因素。
六、液體中含有鐵磁鐵體的影響
液體中含有鐵磁性顆粒使導磁率增加,穿過流體的磁場強度增大,感應電動勢向“正向” 偏移。例如,實驗磁鐵粉濃度30%時,指示值偏離16%-19%。
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