淺析電磁流量計測量誤差的影響因素及其對策

電磁流量計主要用于測量封閉管道中導(dǎo)電液體和漿液的體積流量，技術(shù)成熟而且應(yīng)用廣泛。電磁流量計在流量計量中發(fā)揮著巨大的作用，在實際應(yīng)用中，電磁流量計經(jīng)常因為設(shè)備選型、安裝或使用不當(dāng)，引起測量誤差增大、示值不穩(wěn)?；诖耍紫汝U述了電磁流量計的工作原理以及電磁流量計的特點及其應(yīng)用原則，論述了選型不當(dāng)而導(dǎo)致后期出現(xiàn)測量誤差，對電磁流量計測量誤差的影響因素及其對策進(jìn)行了探討分析。

1 .電磁流量計的工作原理

電磁流量計是根據(jù)電磁感應(yīng)定律來測量導(dǎo)電性液體體積流量的儀表，基于法拉第電磁感應(yīng)定律，通過磁場作切割磁力線運動時在垂直于磁場及流速的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其感應(yīng)電勢正比于平均流速。電磁流量計的優(yōu)點是壓損極小，可測流量范圍大。

2. 電磁流量計的特點及其應(yīng)用原則

2.1 電磁流量計的優(yōu)點（1）測量導(dǎo)管內(nèi)無可動部件和阻流體，因而無壓損，無機械慣性，所以反應(yīng)十分靈敏。（2）測量范圍寬，量程比一般為 10：1，最高可達(dá) 100：1。流速范圍一般為 1～6m/s，也可擴展到 0.5～10m/s。測量范圍可測每小時幾十毫米到十幾萬立方米。測量管徑范圍從 2mm 到 2400mm，甚至可達(dá)3000mm。（3）可測含有固體顆粒、懸浮物（如礦漿、煤粉漿等）或酸、堿、鹽溶液等具有一定電導(dǎo)率的液體體積流量，也可測脈動流量，并可進(jìn)行雙向測量。

2.2 電磁流量計的缺點（1）使用溫度和壓力不能太高。具體使用溫度與管道襯里的材料發(fā)生膨脹、變形、變質(zhì)的溫度有關(guān)，一般不超過120℃；最高使用壓力取決于管道強度、電極部分的密閉狀況以及法蘭的規(guī)格等，一般使用壓力不超過 1.6MPa。（2）應(yīng)用范圍有限。電磁流量計不能用來測量氣體、蒸汽和石油制品等非導(dǎo)電流體的流量。

2.3 電磁流量計應(yīng)用的原則（1）傳感器測量管在使用中被測介質(zhì)必須滿管工作；（2）被測介質(zhì)在測量管中必須處于低電位；（3）安裝位置不會在測量管內(nèi)造成負(fù)壓；（4）安裝位置不會使測量管內(nèi)存在氣泡；（5）在測量管中介質(zhì)電導(dǎo)率分布要求大體均勻；（6）被測介質(zhì)為混合物時，其在測量管中的分布應(yīng)力求均勻。

3 .選型不當(dāng)導(dǎo)致測量誤差

3.1 待測液體流速

電磁流量計可測的流速范圍一般為 0.5～10m/s，經(jīng)濟流速范圍為 1.5～3m/s。實際使用時要根據(jù)待測流量大小及電磁流量計可測流速范圍來確定測量管內(nèi)徑。

3.2 電極及襯里材料選擇電極及襯里材料直接與待測液體接觸，應(yīng)根據(jù)待測液體

的特性（如腐蝕性、磨蝕性等）及工作溫度選擇電極及襯里材料，如選擇不當(dāng)，則會造成附著速度快、腐蝕、結(jié)垢、磨損、襯里變形等問題，進(jìn)而產(chǎn)生測量誤差。

3.3 勵磁穩(wěn)定性

電磁流量計的勵磁方式有直流勵磁、交流正弦波勵磁和雙頻矩形波勵磁等，直流勵磁容易產(chǎn)生電極極化和直流干擾問題，交流正弦勵磁容易引起零點變動，而雙頻矩形波勵磁既有低頻矩形波勵磁優(yōu)良的零點穩(wěn)定性，又有高頻矩形波勵磁對流體噪聲較強的抑制能力，是一種較理想的勵磁方式。

實際應(yīng)用時，應(yīng)盡量保證電源電壓和頻率的穩(wěn)定，以確保磁場強度恒定，減小由于磁場強度變化引起的測量誤差。

3.4 混合相流體流量測量用電磁流量計測量液固混合相流體（如含泥沙的水）的流量時，如果選用由單相液體校準(zhǔn)的電磁流量計，則會產(chǎn)生測量誤差，此時應(yīng)選擇不會引起液固相分離的直管段處安裝傳感器。

4 .電磁流量計測量誤差的影響因素及其對策

4.1 待測液的影響因素（1）待測液體中含有氣泡。這是一種常見現(xiàn)象，氣泡的形成有外界吸入（如泵軸密封性變壞、負(fù)壓端管道連接墊圈泄露等）或液體中溶解氣體（空氣）轉(zhuǎn)變成游離狀氣泡析出兩種途徑，此時測量結(jié)果為包括氣泡體積的流量，這就導(dǎo)致了測量誤差，同時，如果氣泡直徑大于或等于電極直徑，還可造成測量值不穩(wěn)定，使測量顯示值波動。對策：更換安裝位置；若安裝位置不易更換，可在流量計上游安裝集氣器，定期排氣。（2）待測液體非滿管。非滿管是含有氣泡的一種極端情況，此時，如果液面高于電極水平面，前后直管段（可取前 10D，后 5D）比較理想，測量一般是穩(wěn)定的，但測量結(jié)果包含了管內(nèi)上半部的氣體體積，測量誤差大；如果液面低于電極水平面，則測量回路處于開路狀態(tài)，測量結(jié)果嚴(yán)重失真。對策：盡量將電磁流量計安裝在自下而上流動的垂直管道上；很多情況下電磁流量計水平安裝，此時應(yīng)安裝在管道最低端，且電極軸線應(yīng)平行于地平線（否則處于低位的電極易被沉積物覆蓋）；傳感器應(yīng)安裝在泵的下游、控制閥的上游，以防止測量管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓；傳感器安裝口應(yīng)有一定的背壓，別離直接排放口太近；選用新型電磁流量計來測量非滿管等自由表面自由流動液體流量。（3）待測液體電導(dǎo)率劇變。如果被測液體電導(dǎo)率高頻率大幅度劇變，則會造成顯示值高頻大幅波動，甚至無法正常監(jiān)視或相應(yīng)控制系統(tǒng)無法正常工作。對策：從流量計下游注入化學(xué)物質(zhì)，如果必須從上游注入時，則要在上游裝上足以完成化學(xué)反應(yīng)或保證物料充分混合的直管段或反應(yīng)器，以保證混合分布足夠均勻。（4）待測液體電導(dǎo)率太低。被測液體電導(dǎo)率降低，會增加電極的輸出阻抗，并由轉(zhuǎn)換器輸入阻抗引起負(fù)載效應(yīng)而產(chǎn)生測量誤差，如果實際電導(dǎo)率低于下限值（一般為 5μS/cm），則儀器不能正常工作，示值會產(chǎn)生波動。對策：選用其它滿足要求的低電導(dǎo)率電磁流量計，如電容式電磁流量計；選用其它原理流量計，如孔板等。（5）待測液體非對稱流動。通常要求流體在管道內(nèi)流速為軸對稱分布，磁場均勻。而實際上常會出現(xiàn)非軸對稱流速分布，任一流向可分為兩種流動的組合：一種是沿管道軸線的直線流，它對管道橫截面的積分為待測液體的體積流量；另一種是純粹的旋渦流，它對管道橫截面的積分為零，如旋渦流對輸出產(chǎn)生影響，即產(chǎn)生誤差。對策：上游有足夠的直管段（5D 以上，視具體情況而定），以保證流速按同心圓分布；流量計內(nèi)徑應(yīng)與上下游一定范圍內(nèi)的管道內(nèi)徑相同，否則會使流速分布不均勻；如果上游直管段不足，可安裝流量調(diào)節(jié)器，這樣只能作部分補償。

（6）測量管內(nèi)有附著層。電磁流量計在測量有易粘附、沉淀、結(jié)垢等非清潔流體的流量時，電極表面和管道內(nèi)壁常會受到污染。若附著層電導(dǎo)率與流體電導(dǎo)率相近，則不會產(chǎn)生原理性誤差，儀表示值還能正常，只是流體實際流通面積有所減??；若附著層為高電導(dǎo)率物質(zhì)，則會使傳感器二電極間電阻變的很小，甚至短路，輸出顯示負(fù)偏差，甚至不能正常工作；若附著層為絕緣性物質(zhì)，則電極間阻抗增加甚至開路，使誤差增大，甚至不能正常工作。對策：盡量選用玻璃或聚四氯乙烯等難附著沉淀的襯里；定期清洗，可采用機械法或化學(xué)法；流速不低于 2m/s，最好提高到 3～4m/s 以上，這樣在一定程度上可起到自動清洗管道的目的，防止粘附沉淀。

4.2 干擾因素

（1）空間電磁波干擾。因傳感器與轉(zhuǎn)換器間的電纜較長且周圍有強電磁干擾，則電纜可能引入干擾信號，形成共模干擾，造成顯示失真、非線性或大幅晃動。對策：遠(yuǎn)離強磁場（如大電機、大變壓器和電力電纜附近）；縮短電纜長度；采用屏蔽措施，包括采用符合要求的屏蔽電纜和將電纜單獨穿在接地鋼管內(nèi)（不能與電源線同穿于一根管內(nèi)）。（2）傳感器接地。因傳感器的輸出信號很小，通常只要幾毫伏，為了提高抗干擾能力，傳感器的零電位必須單獨可靠接地，且傳感器輸出信號接地點應(yīng)與被測流體電氣連接。傳感器的接地電阻應(yīng)小于 10Ω，在連接傳感器的管道內(nèi)涂有絕緣層或采用非金屬管道時，傳感器兩側(cè)應(yīng)安裝接地環(huán)，并可靠接地，以使流體接地，流體電位與地電位相同。（3）連接電纜。電磁流量計是由特定的電纜將傳感器和轉(zhuǎn)換器連成一個系統(tǒng)，電纜長度、絕緣情況、屏蔽層數(shù)、分布電容及導(dǎo)體橫截面積等都會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，嚴(yán)重的還可能使流量計無法正常工作。對策：電纜越短越好，其長度應(yīng)在允許的范圍之內(nèi)，最大長度由待測液體電導(dǎo)率、屏蔽層數(shù)、分布電容及導(dǎo)體橫截面積等決定；應(yīng)避免中間接頭，末端應(yīng)處理好、連接好；

盡量使用規(guī)定型號的電纜。

5.結(jié)束語

電磁流量計是一種使用范圍非常廣泛的流量檢測儀表

設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用過程中起著測量和控制的作用，及時

解決電磁流量計測量的影響因素，提高測量精度和準(zhǔn)確性，對保證生產(chǎn)過程的測量和控制有著重要意義。