智能电磁流量计的励磁方式和精度对于测量结果的影响

近年来随着工业生产对于测量要求的提高，也同时带来了仪表生产技术和产品的进步，智能电磁流量计作为一种流量测量装置其应用领域也不断地向纵深发展。在实际应用范围上，一般来说小口径、微小口径常用于食品工业、生物工程等求的场所。中小口径常用于固液双相等难测流体或高要求场所，如测量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液以及钢铁工业高炉风口冷却水控制和监漏，长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制。大口径仪表较多应用于给排水工程。

市场上通用型智能电磁流量计的性能有较大差别，有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。功能度高的仪表基本误差为（土 0 . 5 ％一士 1 % ) R ，精度低的仪表则为（士 1 . 5 ％一士 2 . 5 % )FS 。 价格相差 1 一 2 倍。因此测量精度要求不很高的场所（例如非贸易核算仅以控制为目的，只要求高可靠性和优良重复性的场体就切割磁力线。如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图3—17)则可以证明，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间也特产生感生电动势：e＝BD(3－36)式中，为管道截面上的平均流速。由此可得管道的体积流量为： qv＝πDUˉ ＝（3－37）由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关。这就是智能电磁流量计的测量原理。

需要说明的是，要使式（3—37）严格成立，必须使测量条件满足下列假定： ①磁场是均匀分布的恒定磁场； ②被测流体的流速轴对称分布； ③被测液体是非磁性的；④被测液体的电导率均匀且各向同性。智能电磁流量计原理简图 1－磁极；2－电极；3－管道 (二)励磁方式励磁方式即产生磁场的方式。由前述可知，为使式(3—37)严格成立，第一个必须满足的条件就是要有一个均匀恒定的磁场。为此，就需要选择一种合适的励磁方式。目前，一般有三种励碰方式，即直流励磁、交流励磁和低频方波励磁。现分别予以介绍。

 1、直流励磁直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场。这种直流励磁变送器的最大优点是受交流电磁场干扰影响很小，因而可以忽略液体中的自感现象的影响。但是，使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化，即电解质在电场中被电解，产生正负离子。在电场力的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极。如图3—18所示。这样，将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响智能电磁流量计的正常工作。所以，直流励磁一般只用于测量非电解质液体，如液态金属等。

2、交流励磁  目前，工业上使用的智能电磁流量计，大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式，即它的磁场是由正弦交变电流产生的，所以产生的磁场也是一个交变磁场。交变磁场变送器的主要优点是消除了电极表面的极化于扰。另外，由于磁场是交变的，所以输出信号也是交变信号，放行比较，根据流量的增减来判断井下管柱密封情况。若注水管柱有泄漏，超声波流量计则流量的测量结果会出现上部高、下部低的情况；若底部凡尔球的密封不好，则在撞击筒会出现流量不为零的情况。

3、低频方波励磁  这种励磁方式应用较少，在一些特殊要求的领域才会遇到，介于篇幅，这里不作详述。

智能电磁流量计应用中主要存在以下几点不足，需要用户予以关注： 　　

（1）仪器井下精确定位问题。由于仪器本身没有深度定位装置，仪器下入深度的计量是靠绞车上的深度计数器来完成。深度计数器计量结果的精度不但与计数器本身有关，而且还与工作环境有关。如果深度误差太大，测量结果就失去意义。因此，深度校正是现场测试的一个关键问题。

（2）仪器的标定问题。仪器是用清水标定的，若注入介质改为污水或其它非清水介质时会对测量结果产生什么样的影响，也是应用中要考虑的一个问题。在实际应用中，常常需要在现场对仪器进行标定，且要保证标定结果的准确性。

（3）管径变化对测量结果的影响。通常应用的智能电磁流量计是中心流速式的，仪器的标定是在特制的管道中完成的，如果测量环境与标定环境不同，就会出现测量误差。以内流式仪器为例，若它在内径为Ф62mm光油管中标定，在内径为Ф59mm的涂料油管中测量时就会引入最大15.28%的误差。这是系统误差，因此在仪器测量过程中要搞清楚被测管道的内径，解释资料时要扣除因管径变化引起的测量误差。大量实际测量数据表明，由管径变化引起的误差都在10%以内。

（4）不能连续测量。流量计如果能连续测量管柱内的流动剖面，就能直观地反映出整个井筒内的吸水情况，这样有利于测井资料的解释。由于结构设计上的缺陷，智能电磁流量计目前还不能完全实现连续测量。