电磁流量计在测高温水中有关问题分析
一` 流体电导率的问题
流体电导率的降低,将增加电极的输出阻抗,并且由转换器输入阻抗引起的负载效而产生误差,因此,按如下所述原则,规定了电磁流量计应用中流体的电导率的下限.
电极的输出阻抗决定了转换器所需的输入阻抗的大小,而电极输出阻抗,可认为流体的电导率和电极大小所支配.
在理论分析时,将电极作为点电极,大小可以忽略,实际上,电极有一定大小,当直径为d的圆板电极与电导率为K的半无限展宽的流体接触时,其展宽电阻为1/2Kd,因此,如果管道直径Ｄ＞＞d,则电极的输出阻抗为两个展宽电阻之和,即等于1/Kd.
一般测量的流体电导率的下限为5µS/㎝～10µS/㎝,所以,若电极直径为1㎝,则电极的输出阻抗就为1/Kd=100kΩ～200kΩ,为使输出阻抗的影响限制在0.1%以下,转换器的输入阻抗应为200MΩ左右.
二`非轴对称流动引起的误差
流体在管内流速为轴对称分布时,且在均匀磁场中,流量计电极上所产生的电动势的大小与流体的流速分布无关,与流体的平均流速成正比,而非轴对称流速分布时,即每个流动质点相对于电极几何位置的不同,对电极所产生的感应电动势的大小也不同,愈靠近电极,速度大的质点所产生的感应电动势越大,因此,必须保证流体流速为轴对称.如管内流速为非轴对称分布就会引起误差.因而在选装电磁流量计时要尽可能保证直管段的要求以减小其所引起的误差.
三` 励磁的技术问题
励磁技术是电磁流量计测量性能的关键技术之一,励磁方式在实际应用上可分成 交流正弦波励磁,非正弦波交流励磁和直流励磁方式.
交流正弦波励磁,当交流电源电压(有时是频率)不稳时,磁场强度将有所改变,所以电极间产生的感应电动势也变动,因而,必须从传感器取出对应于计算磁场强度的信号,作为标准信号.这种励磁方式易引起零点变动,而降低其测量精度.
非正弦波交流励磁,是采用低于工业频率的方波或三角波励磁的方式,可以认为产生恒定直流,周期性地改变极性的方式,因这种励磁电源稳定,故不必为除去磁场强度的变动而进行运算
四.电极衬里附着物的影响
在测量有附着沉淀物的流体时,电极表面将受污染,常常引起零点变动,故必须注意.
零点变化和电极污染程度两者的关系,要进行定量分析比较困难,但可以说,电极直径越小,所受的影响越少,在使用中,应注意电极的清污,以防止附着.
在衬里上附着沉淀物时产生的误差Δε,如果附着的厚度是一样,则可由式:
Δε=1-2/[1+(Kω/Kf)+(1- Kω/Kf )×(1-2t/D)2]计算,式中Kω`Kf分别为附着物和测量流体的电导率,附着物厚度为ｔ,直径为Ｄ.
若式中,Kω和Kf相等,则无误差,附着物的电导率较低时,上式也成立,但因为会增加电极的输出阻抗,因此受到限制,如绝缘性沉淀物浸在流体中就是这种情况.相反,如附着金属粉末等,因高电导率的附着层,使感应电势短路,使电极输出偏低,造成负偏差.
在测量具有沉淀附着物的流体时,除了选择如玻璃或聚四氯乙烯等难以附着沉淀的衬里外,还应增其流速.如果在流体中均匀地含有气泡,则测量的是包括气泡的体积流量,并且使所测流量值不稳定,而引入误差.
综上所述,在选用流量计特别是大口径电磁流量计时,应考虑今后对传感器的电极及衬里的维护问题的刮刀电极或可更换式电极,或者在传感器的上游或下游的适当位置预置一个清洗用入孔,以便日后清洗传感器.
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