對(duì)電磁流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確性的研究

(廣州能源檢測(cè)研究院 廣東 廣州 511447)

一、影響電磁流量計(jì)準(zhǔn)確測(cè)量因素分析

電磁流量計(jì)使用了法拉第電磁感應(yīng)定律的原理，進(jìn)而測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)的體積流量，一般采用單片機(jī)嵌入式技術(shù)進(jìn)行工作，并且需要使用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線。分析電磁流量計(jì)的原理，如果在管道的兩段設(shè)置電極，可以測(cè)量感生電壓。利用流量計(jì)中的信號(hào)轉(zhuǎn)化裝置，可以測(cè)量實(shí)際的感生電壓，進(jìn)而獲得導(dǎo)電流體的實(shí)際體積流量，這樣可以根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算數(shù)值。一般都是在被測(cè)管道中安裝傳感器，包括傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)重要的組件。利用信號(hào)放大器可以對(duì)管道中捕捉到的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，這樣可以利用放大和濾波的方式或者目標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而把信號(hào)轉(zhuǎn)換為比較標(biāo)準(zhǔn)的可以計(jì)算和觀察的信號(hào)，利用直觀顯示的方式進(jìn)行調(diào)控和記錄，可以輔助相關(guān)工作和計(jì)算。

第一，截至電導(dǎo)率因素。被測(cè)流體的實(shí)際電導(dǎo)率影響到轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗數(shù)值，如果流體的電導(dǎo)率比較低，那么相應(yīng)的電極輸出阻抗就會(huì)提升，而后經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化器輸入阻抗，導(dǎo)致負(fù)載效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生一定的誤差。第二，直管段以及流速分布的影響。如果流速是基于中心軸進(jìn)行對(duì)稱流動(dòng)，那么流速和感應(yīng)電勢(shì)是沒(méi)有關(guān)系的，鄭碧玉平均柳樹(shù)。如果流速屬于非中心軸對(duì)稱分布，那么相關(guān)的流動(dòng)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于電極的幾何位置是不同的，所以對(duì)于電極感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小也存在差別，如果靠近電極，那么其中速度大的質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就會(huì)比較大，所以出現(xiàn)誤差的幾率也比較大。所以需要確保流體流速屬于中心軸對(duì)稱，這樣可以有效降低實(shí)際檢測(cè)誤差。第三，附著層和電極結(jié)垢的影響。在測(cè)量污水和紙漿等非清潔流體的過(guò)程中，相關(guān)的電極表面容易受到影響和污染，所以會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)變動(dòng)，但是難以定量分析電極污染和零點(diǎn)變化的關(guān)系，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果電極直徑比較小，相應(yīng)的影響就會(huì)比較小，所以在實(shí)際應(yīng)用中，需要保持電極的清潔，這樣可以避免出現(xiàn)附著問(wèn)題，提升準(zhǔn)確性。第四，安裝條件方面的影響因素。電磁流量計(jì)需要可靠接地、流速分布軸對(duì)稱并且滿管測(cè)量，否則容易出現(xiàn)數(shù)值不準(zhǔn)確以及輸出晃動(dòng)的問(wèn)題，如果可以規(guī)范操作并且安裝，可以切實(shí)提升測(cè)量準(zhǔn)確性。第五，運(yùn)行環(huán)境方面的影響因素。電磁流量計(jì)的實(shí)際輸出信號(hào)賓奪，所以對(duì)于產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)有著較強(qiáng)的敏感度，這樣容易受到不必要的干擾，在實(shí)際運(yùn)行中，避免設(shè)置電焊機(jī)等機(jī)械。

二、高電磁流量測(cè)量準(zhǔn)確性的策略

(一)采取有效抗干擾措施

第一，采取抗正交干擾措施。這種方法指的是在具體相位上和流量信號(hào)的差是九十度的干擾。如果電磁流量計(jì)的變送器屬于交流勵(lì)磁方式進(jìn)行工作，就會(huì)出現(xiàn)交變磁場(chǎng)，具體的閉合電路處于這個(gè)磁場(chǎng)中，因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)的變送器和這個(gè)閉合電路難以確保磁力線處于平行的狀態(tài)，所以一些交變磁力線從這個(gè)閉合線路中穿過(guò)去，就會(huì)產(chǎn)生影響準(zhǔn)確度的干擾電動(dòng)勢(shì)。如果想要消除這種正交干擾或者限制這種對(duì)電磁流量計(jì)的影響，可以從信號(hào)轉(zhuǎn)換器和變送器兩個(gè)方面采取必要措施，具體措施如下：針對(duì)變送器實(shí)施抗干擾措施。盡可能確保交變磁力線和閉合回路是的磁力線是平行的，也可以設(shè)置必要的干擾調(diào)整機(jī)構(gòu)，這樣可以降低干擾信號(hào)。同時(shí)，可以設(shè)置變送器位置上的調(diào)零電位器，利用這種設(shè)施，可以讓具體回路中產(chǎn)生的電流電勢(shì)相互抵消，這樣可以消除正交干擾信號(hào)，獲得良好效果。針對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器采取抗干擾措施?？梢栽诰唧w轉(zhuǎn)換器中設(shè)置抗干擾機(jī)構(gòu)，這樣可以消除存在的正交干擾信號(hào)，可以設(shè)置輸出端補(bǔ)償，進(jìn)而限制正交干擾的出現(xiàn)和產(chǎn)生。

第二，采取軟件抗干擾方法。利用電磁流量計(jì)固化硬件和軟件進(jìn)行怕黑，可以完善電磁流量計(jì)的實(shí)際效果，可以提升抗干擾能力和容錯(cuò)能力，構(gòu)建完善、有效的應(yīng)用程序?？梢允褂脭?shù)字濾波技術(shù)，這種技術(shù)在當(dāng)前的智能儀器中應(yīng)用比較多，有著模擬濾波器并不具備的能力和效果，包括保障輸入微處理器數(shù)字可靠性、避免數(shù)字電路毛刺干擾、避免脈沖干擾等等。還可以使用程控放大器技術(shù)，這種技術(shù)可以完善電磁流量計(jì)的自動(dòng)轉(zhuǎn)化問(wèn)題，可以利用這種技術(shù)消除放大器過(guò)載的問(wèn)題，有效控制流量信號(hào)，提升抗微分干擾水平。

第三，采用同步采樣抗干擾技術(shù)。如果信號(hào)屬于連續(xù)的狀態(tài)，可以引入同步采樣技術(shù)進(jìn)行有效采樣。但是需要注意，具體的采樣會(huì)受到起始點(diǎn)、寬度、對(duì)稱度以及采樣區(qū)域的影響，就會(huì)影響到實(shí)際的電磁流量計(jì)量精盾。所以需要選取工頻周期的整數(shù)倍當(dāng)作采樣頻率，利用這種方式可以確保采樣時(shí)間屬于工頻周期，可以避免被電壓干擾到。

(二)有效選擇流量計(jì)型號(hào)

電磁流量計(jì)的型號(hào)比較多，包括經(jīng)濟(jì)、環(huán)境條件、安裝條件、流體特點(diǎn)以及儀表性能方面的因素，如果從測(cè)量準(zhǔn)確性方面進(jìn)行分析，需要從這幾個(gè)方面進(jìn)行選擇：第一，根據(jù)傳感器口徑進(jìn)行選擇。選擇傳感器的口徑關(guān)系到相關(guān)流體在管道中的實(shí)際流速，這會(huì)影響到輸出的電勢(shì)值。所以，相關(guān)傳感器的口徑不一定必須保持和工藝管道相同，需要根據(jù)具體的使用要求進(jìn)行確定。如果管道內(nèi)流體的速度在1.5到3米之間，可以選擇和工藝管道口徑相同的傳感器口徑，這樣安裝更加方便。如果管內(nèi)流體的實(shí)際速度比較低，那么可以使用異徑管進(jìn)行連接。第二，對(duì)于電極材料以及襯里的選擇。對(duì)于電極材料來(lái)說(shuō)，屬于獲取信號(hào)的關(guān)鍵，在實(shí)際測(cè)量中，只有這些材料和被測(cè)介質(zhì)、接地電極以及接地環(huán)接觸，才能獲得良好的效果。所以，為了適應(yīng)不同介質(zhì)的測(cè)量條件，例如流體介質(zhì)的磨損性、腐蝕性、壓力以及溫度要求，需要選擇不同的電極材料以及襯里材料，這樣可以確保穩(wěn)定性，避免受到干擾[1]。

(三)正確安裝電磁流量計(jì)

第一，對(duì)于安裝管路的實(shí)際要求。在工程施工中，電極平面的實(shí)際流速分布和剛開(kāi)始有著一定的差別，傳感器的連接件配置會(huì)引發(fā)一定的特殊流速分布，在實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)流速數(shù)值偏移的問(wèn)題。

第二，在實(shí)際安裝中需要確保滿管測(cè)量。電磁流量計(jì)測(cè)量的流量是利用公式進(jìn)行計(jì)算的，也可權(quán)益電極斷面面積和平均流速的乘積。

第三，在接地和接液方面的注意點(diǎn)。因?yàn)閭鞲衅鞯妮敵鲂盘?hào)屬于電極之間的電壓差，所以需要具備一定零電位基準(zhǔn)點(diǎn)。

第四，盡可能避開(kāi)磁源和振動(dòng)源頭。因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)的測(cè)量感應(yīng)電壓比較小，所以這種電壓比較容易受到外界電磁噪聲的具體影響。

三、結(jié)論

在實(shí)際使用電磁流量計(jì)的過(guò)程中，需要全面檢查流量計(jì)以及管道情況，包括對(duì)電極實(shí)施干燥處理并且檢查管道存在的雜物。還包括對(duì)于電路的檢查，需要對(duì)線路進(jìn)行接地檢查，這樣可以提升接地的可靠性，同時(shí)需要使用絕緣電阻實(shí)施電阻測(cè)試。如果可以進(jìn)行長(zhǎng)期運(yùn)行，需要檢查沉淀物質(zhì)以及絕緣電阻，如果附著了到點(diǎn)物質(zhì)而且電導(dǎo)率比較高，就會(huì)產(chǎn)生信號(hào)電勢(shì)短路的問(wèn)題，就會(huì)影響到有效測(cè)量，所以需要選擇可以清楚污垢的電極。如果可以有效安裝和選擇電磁流量計(jì)，并且采取必要措施進(jìn)行保護(hù)和保養(yǎng)，可以顯著提升測(cè)量的準(zhǔn)確性，同時(shí)可以從工程方面降低誤差，提升儀表的使用壽命，可以提供有效計(jì)量數(shù)據(jù)信息。