電磁流量計(jì)的測(cè)量方法

日期：2022-09-20 點(diǎn)擊量：

電磁流量計(jì)的測(cè)量服從法拉第電磁感應(yīng)定律吧，其中切割磁力線的流體為具有一定導(dǎo)電性或弱導(dǎo)電性流體，如圖1所示。

使用一對(duì)上下對(duì)稱的勵(lì)磁線圈在測(cè)量管道內(nèi)產(chǎn)生基本均勻的磁場(chǎng),帶有一定導(dǎo)電性流體的流動(dòng)方向垂直于磁場(chǎng)方向,從而在管作做切割磁力線運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在管道兩端測(cè)量的電極連接閉合回路,對(duì)應(yīng)測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可以測(cè)得。當(dāng)磁.感應(yīng)強(qiáng)度大小一定時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與流量成正比，電動(dòng)勢(shì)方向可按判斷磁場(chǎng)方向的右手規(guī)則進(jìn)行判斷,其計(jì)算表達(dá)式為

式中:E為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);k為標(biāo)定參數(shù);B0為勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度;D為測(cè)量管內(nèi)徑;`v為平均流速;Q為流量,大小由流體平均流速?zèng)Q定。對(duì)于圓形測(cè)量管道，單位時(shí)間穿過測(cè)量管道流體的體積流量Q與E之間滿足

式(2)表明，在管道內(nèi)徑D和磁感應(yīng)強(qiáng)度B0為定值時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與流體瞬時(shí)體積流量Q成正比。然而，這種正比關(guān)系的成立依賴于下列前提條件。
(1)不僅由勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0必須基本保持不變,而且傳感器對(duì)應(yīng)每個(gè)橫截面上流體包含的電荷量基本不變以保持磁場(chǎng)穩(wěn)定;否則，變化的電荷量就會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)從而產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，使計(jì)算得到的流體流速產(chǎn)生不可預(yù)期的偏差。
(2)被測(cè)流體基本是沿著軸向流動(dòng)與磁力線做切割垂直運(yùn)動(dòng)，反之,不穩(wěn)定的紊流或渦流使得切割方向不垂直甚至反向，必然導(dǎo)致計(jì)算誤差。
(3)溫度、熱電效應(yīng)等影響可忽略不計(jì)，流體磁導(dǎo)率與真空相同，這樣就可忽略流體磁性與工作磁場(chǎng)之間相互作用產(chǎn)生的影響。在疏浚工程中流體是由基本不包含電荷的固相物質(zhì)(沙土、碎礫石等)和包含電荷的液相物質(zhì)(海水等)構(gòu)成，除了溫度和熱電效應(yīng)影響很小外，其他假設(shè)是很難成立的。事實(shí)上，與磁場(chǎng)耦合的流場(chǎng)是受工況限制而非上述理想狀況，具體限制如下。
(1)在疏浚管道作業(yè)過程中，固液流的流速變化范圍通常在3~6m/s內(nèi)變化,而每個(gè)截面上含率不同，這意味著任何一個(gè)截面的電場(chǎng)是快速變化的。根據(jù)Maxwell方程，變化的磁場(chǎng)必然產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，從而實(shí)際磁場(chǎng)B0必然是時(shí)變的。
(2)在圓形管道中流體充分發(fā)展后，管道中間的流速比較均勻，但是管壁處流速梯度較大。圖2(a)為理想流速分布，當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)弧度較大,對(duì)應(yīng)流速差別也大。但由于現(xiàn)場(chǎng)管道安裝復(fù)雜(例如有大量彎管、閥門等)，實(shí)際流速分布如圖2(b)所示。若流速越低,則不同位置流速差異越速同時(shí)伴隨著素流或渦流產(chǎn)生,所以在實(shí)際應(yīng)用中管道內(nèi)平均流速很難準(zhǔn)確測(cè)得。

為了盡可能確保電磁流量計(jì)測(cè)量結(jié)果更接近實(shí)際流速，在實(shí)際疏浚工程測(cè)量中，主要采用對(duì)測(cè)量流速進(jìn)行示蹤物標(biāo)定和不同工況下多次標(biāo)定的方法。示蹤物標(biāo)定比較好理解，只需要在一定長(zhǎng)度管道的入口與出口放入示蹤物，記錄其度越時(shí)間后就可以計(jì)算出平均流速。多點(diǎn)標(biāo)定是在多種工況分類標(biāo)定。但是無論哪種方法都無法適應(yīng)工況的復(fù)雜性，更加無法判斷紊流對(duì)于精度的影響，本文將提出解決上述問題的解決方案。

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