電(diàn)磁流量計 除了(le)用來(lái)測量單相導電液體(tǐ)的(de)流量外(wài),還(hái)經常用(yòng)來測量礦漿、泥(ní)漿、紙(zhǐ)漿、纖維漿(jiāng)等液(yè)固兩相(xiàng)流體介(jiè)質的流量，叫礦漿電(diàn)磁流量計(jì) 。當液固兩相流(liú)體介(jiè)質中含有(yǒu)鐵、枯、鎳(niè)等(děng)磁性(xìng)物質時(shí),稱之爲鐵磁性礦(kuàng)漿;反(fǎn)之,不(bú)含有鐵(tiě)、鑽(zuàn)、鎳等磁性物質(zhì)的液固(gù)兩相流(liú)體介質稱(chēng)爲非(fēi)磁性礦漿。用礦(kuàng)漿電(diàn)磁流(liú)量計(jì)測量流量(liàng)時通(tōng)常會(huì)遇(yù)到(dào)以下一些(xiē)間題:
1.液體(tǐ)和固(gù)體之間速(sù)度差的影響
礦漿電磁流量計在制(zhì)造(zào)和使用(yòng)時,一(yī)般應(yīng)滿足(zú)以(yǐ)下條(tiáo)件:
①磁場(chǎng)在測(cè)量段上必(bì)須均勻分布;
②被(bèi)測流體介(jiè)質應是非(fēi)磁性的電(diàn)解質,其電氣性(xìng)質必須均勻,并(bìng)是不可壓縮的(de)流體;
③測量管爲(wèi)圓管(guǎn),其内徑必須一(yī)緻;
④流速分(fèn)布爲軸對稱分(fèn)布,且(qiě)管壁處流速爲零;
⑤測量管内壁(bì)上要有電(diàn)絕(jué)緣襯裏(lǐ);
⑥若是(shì)液固(gù)兩相流(liú)體(tǐ),則要求液體和(hé)固體之(zhī)間(jiān)沒有速度差(chà)存在。
　　上述條件中①、③、⑤三條(tiáo)是由制造廠保(bǎo)證的(de),其餘(yú)三條(tiáo)與測量(liàng)對象有關。一(yī)般說來,工(gōng)業上使用電磁(cí)流量計(jì)時(shí),上述(shù)條件是(shì)容(róng)易得到滿(mǎn)足(zú)的,但在(zài)特殊(shū)情況下,也有不能滿(mǎn)足的(de)。在側量礦漿時(shí),條件②和⑥一般不能滿足(zú)。但(dàn)當礦漿中所含固體(tǐ)顆粒的大小和(hé)管徑(jìng)相(xiàng)比(bǐ)小得(dé)多時,使固(gù)體順粒均勻(yún)地(dì)分散在流體中,則可(kě)把礦槳看作是(shì)電氣性質均勻一緻(zhì)的(de)流(liú)體,至(zhì)于條(tiáo)件⑥可(kě)作如(rú)下分(fèn)析。
　　礦漿電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計出廠(chǎng)标定時所用的流體(tǐ)介質(zhì)通常(cháng)是自來水(shuǐ)(制造(zào)廠受(shòu)到标(biāo)定設(shè)備的限制,不可(kě)能直接用(yòng)礦漿來标定電(diàn)磁流(liú)量計),則(zé)标定液體通(tōng)過測量管截面的(de)全流量(liàng)除以(yǐ)測量管截(jié)面積(jī)得到相應的平均流速指(zhǐ)示值(zhí);另一方面(miàn), 礦漿(jiāng)電磁流量(liàng)計在實際測量(liàng)礦漿(jiāng)流量時,通過測量管截面(miàn)的全(quán)流量(這時(shí)包括組成(chéng)礦漿的液體和固體(tǐ))除以測量(liàng)管截(jié)面積(jī)也得到平(píng)均流速指(zhǐ)示值。證明:如果礦漿(jiāng)中的固體顆粒(lì)和液體(tǐ)之間沒(méi)有速度差時,則(zé)這兩(liǎng)種平均流(liú)速(sù)指示值(zhí)就相(xiàng)同,這(zhè)時不引起(qǐ)測量上的誤差;如果(guǒ)固體和液(yè)體之(zhī)間存在着(zhe)明(míng)顯(xiǎn)的速度差(chà)時,則(zé)将引(yǐn)起測(cè)量誤(wù)差。
　　令液體(tǐ)流量爲仇(chóu),所占測量(liàng)管截面積(jī)爲玩(wán);固體流量(liàng)爲qt,所占測量管截面積爲s。,則液固兩(liǎng)相(xiàng)的礦漿(jiāng)流量qm及(jí)總面積sm爲
qm=qh+qt （1）
sm=sh+st (2)
　　又(yòu)令液體和(hé)固體之間速(sù)度(dù)差爲(wèi)vs,則有

　　式(5)右(yòu)邊第一(yī)項表示相應(yīng)于标定液(yè)體的平均流速(sù)vh。令固體(tǐ)所占的(de)面積和總截面積之比(bǐ)

　　從(cóng)式(8)可(kě)知,測量誤差與(yǔ)相對速度比b和(hé)面積比γt之乘(chéng)積成正比。例如,若(ruò)下γt=5%γt=10%,則(zé)δ爲(wèi)0.5%。
　　從(cóng)上面(miàn)分析(xī)可知,在測(cè)量液固兩相流(liú)體的(de)流量時(shí),要(yào)求固體的顆粒(lì)相對于管(guǎn)徑要(yào)充分(fèn)的小(xiǎo),這樣(yàng)就可(kě)以降低γt值(zhí)和b值,從而可使測量誤差(chà)降低(dī)到可以忽略不(bú)計的(de)程度。另外(wài),固(gù)體隻要是非(fēi)磁性的,固體顆(kē)粒小而均勻分(fèn)布,且(qiě)和液體之(zhī)間沒有速度差(chà),則不論固體的(de)電導率比液體高還是(shì)低(dī),都不會引起(qǐ)測(cè)量誤差。
2.鐵磁性(xìng)物質(zhì)的影(yǐng)響
　　當礦漿(jiāng)中的固體爲磁(cí)性介(jiè)質時,則測量管内的磁通(tōng)密度将增加,這在小(xiǎo)口徑時,磁(cí)通密度(dù)的增加更爲(wèi)顯著(zhe)。在這(zhè)種情況下,要求(qiú)固體(tǐ)顆(kē)粒(lì)很小(xiǎo),和(hé)管徑相(xiàng)比可(kě)忽略不計,使(shǐ)液(yè)體和固體之間(jiān)的速(sù)度差近似(sì)爲零(líng)。其次(cì),還要(yào)求(qiú)垂直安裝,使(shǐ)礦漿(jiāng)自(zì)下(xià)向上(shàng)流動(dòng),使礦(kuàng)漿的電氣性(xìng)質(zhì)均勻一緻。另(lìng)外,用戶(hù)可選(xuǎn)用(yòng)矩(jǔ)形波(bō)勵磁(cí)的(de)電(diàn)磁流量計,也可減少一定的(de)測量誤(wù)差。因(yīn)爲在矩形(xíng)波(bō)勵(lì)磁(cí)方(fāng)式下(xià),勵磁電流(liú)小,工(gōng)作磁通密度也小。再次,用戶在選用流量計通(tōng)徑時,可選用大(dà)一些的流量計(jì)通徑,以(yǐ)減小鐵(tiě)磁性(xìng)物質所引起的(de)測量(liàng)誤差。
　　除了(le)以上(shàng)一些(xiē)措施外,對于鐵(tiě)磁性(xìng)物質(zhì)含量(liàng)較高的礦(kuàng)漿來(lái)說,應(yīng)當選用礦漿電(diàn)磁流量計來測量其流量(liàng)。因爲(wèi)在鐵(tiě)礦漿(jiāng)電磁流量計中(zhōng)具有(yǒu)對磁(cí)通密(mì)度變化(huà)進行補(bǔ)償的功能.
　　礦漿(jiāng)電磁流量(liàng)計的(de)基本工作(zuò)原理可知,在電極上的感應電(diàn)壓u12爲(wèi)
u12=bdv (9)
式中
b—測(cè)量管内(nèi)的磁通(tōng)密(mì)度
d—管徑
vm—礦漿平(píng)均流
　　式(9)可(kě)知,感(gǎn)應電(diàn)壓是(shì)與平均流(liú)速和磁通(tōng)密度(dù)之積成正(zhèng)比的(de),其中,平(píng)均(jun1)流速随着體積流量(liàng)的(de)變化呈(chéng)比例(lì)地變化(huà)。當礦漿(jiāng)電磁流量計用(yòng)工業(yè)交(jiāo)流電來(lái)勵磁且被測礦(kuàng)漿(jiāng)又(yòu)是(shì)鐵磁性(xìng)礦漿時,則磁(cí)通(tōng)密度(dù)是電(diàn)源電壓、電源頻率、環(huán)境溫(wēn)度和磁性(xìng)物質(zhì)濃度(dù)的函數,而(ér)這些(xiē)影響(xiǎng)量的(de)變化(huà)是沒有規律可循的,因此,必(bì)須(xū)設法消除這些變化(huà)所帶來(lái)的影(yǐng)響(xiǎng),才能(néng)保證正确的流(liú)量測量。爲(wèi)此,必須對感應(yīng)電壓u12進行u12/b運算(suàn),即對式(9)的兩邊(biān)同時除以b得:

　　這(zhè)樣,經(jīng)過u12/b運(yùn)算後(hòu)所得(dé)的e就(jiù)與平均流(liú)速成正比(bǐ)了。
　　對(duì)于u12/b運算,關(guān)鍵是(shì)如(rú)何取得(dé)與磁通密度b成(chéng)正比(bǐ)的(de)電(diàn)信号(hào)。在(zài)一般的工業(yè)用電磁(cí)流(liú)量計(jì)中,是(shì)用勵(lì)磁電(diàn)流來代(dài)替b的。因(yīn)爲在(zài)電源電壓(yā)、電源頻率及環(huán)境溫度變化的(de)範圍(wéi)内(nèi),勵磁電(diàn)流近似與(yǔ)磁通(tōng)密度(dù)b成正(zhèng)比。這(zhè)種方法隻能消除由(yóu)于(yú)電源電(diàn)壓、電源(yuán)頻率和(hé)環境(jìng)溫度(dù)的變(biàn)化所(suǒ)造成的影(yǐng)響,而不能消除(chú)磁性物質(zhì)的(de)影(yǐng)響。因(yīn)此,用一般(bān)工業(yè)用的電磁流量(liàng)計來(lái)測量(liàng)鐵磁性礦(kuàng)漿流(liú)量時會引起不可允許的測量(liàng)誤差。
　　解決的方(fāng)法是利用(yòng)安裝在傳(chuán)感(gǎn)器測量(liàng)管上的一隻磁(cí)感應(yīng)密度(dù)檢測線圈(quān)所(suǒ)取得的(de)感應電(diàn)壓作爲(wèi)b信号,從而進行(háng)u12/b運算(suàn),就可(kě)消除(chú)磁勝(shèng)場(chǎng)物(wù)質的影響(xiǎng)。具體(tǐ)做法是将(jiāng)檢測線圈(quān)上所取得的感(gǎn)應電壓u1經積分電路後,再(zài)進入(rù)除法電路的。積(jī)分電(diàn)路(lù)如圖1所示(shì)。

　　式中u 2爲(wèi)積分(fèn)電路的輸(shū)出電壓, u 1爲積分電路(lù)的輸(shū)入電壓,即是檢(jiǎn)測線(xiàn)圈上所取得(dé)的感應(yīng)電壓,ω爲磁(cí)場角頻率, ω=2πf，f爲勵(lì)磁頻(pín)率,k= r2/(r1+ r2),t爲時間(jiān)常數(shù),其表(biǎo)達式(shì)爲t= r1 r2c/( r1+ r2),設(shè)計(jì)時使ω2t2>>1,則(zé)式(11)可(kě)改寫

　　式(shì)中k1=2.22kns/πt,k1是個常數。
　　由上式可知, u 2與磁通密度(dù)b成正(zhèng)比(bǐ)。用u 2做除(chú)數,進(jìn)行除法運(yùn)算,就相當(dāng)于用b做除數,
進行u 2/b運(yùn)算,這樣(yàng)就消除(chú)了磁(cí)性介質的(de)影(yǐng)響。
8.結疤
　　有些(xiē)礦漿往(wǎng)往容易(yì)在測量管(guǎn)道内壁上(shàng)造成結疤(bā)現象(xiàng),如氧化鋁(lǚ)生産(chǎn)過程中的(de)漿液不僅(jǐn)含(hán)有堿性物質和固體顆粒(lì),而且礦(kuàng)漿在(zài)90℃以上的高(gāo)溫(wēn)條(tiáo)件輸送,這(zhè)時就容(róng)易在管(guǎn)壁上附着(zhe)料漿造成(chéng)嚴重的結(jié)疤現(xiàn)象。這時,用戶可(kě)選用有光(guāng)滑的聚四(sì)氟(fú)乙(yǐ)烯襯裏的(de)電磁(cí)流量計,才(cái)能避免這(zhè)種結疤現象。當管内壁上(shàng)附着(zhe)物如圖2所(suǒ)示時,将造成測(cè)量誤差(chà)。

　　設st和s分(fèn)别爲附着物和(hé)被測介質的電(diàn)導率,t爲附着層(céng)的厚度,d爲内徑(jìng),這時所造成的(de)測量誤差△e可用(yòng)下式表(biǎo)示(shì):

　　當附(fù)着物的電導率(lǜ)和被測流體的電導率(lǜ)相等或(huò)相接近(jìn)時,則不(bú)會造成(chéng)測量上(shàng)的誤差。當附着(zhe)物的厚度均勻且其電導(dǎo)率高(gāo)于被測流體的(de)電導率時(shí),則在(zài)電極之間形成電阻(zǔ)性短(duǎn)路而(ér)使測得(dé)的感應(yīng)電壓減小(xiǎo).因此将造成負誤差(chà),即流量計指示的流量值小于實際流量(liàng)值。當(dāng)附着物的厚度均勻(yún)且其電導(dǎo)率低于被測流(liú)體的(de)電導(dǎo)率時将會造(zào)成正誤(wù)差,即流量(liàng)計指示的流量大于(yú)實際(jì)流量(liàng)。
　　對于在電極上(shàng)造成(chéng)結疤時,可(kě)以采(cǎi)用尖(jiān)頭形電極,它具有(yǒu)一(yī)定的(de)自清(qīng)洗能力;另(lìng)外,可以(yǐ)選用帶有電(diàn)極清洗裝(zhuāng)置的礦漿電磁流量計,可随時(shí)對電(diàn)極進行清(qīng)洗;如果結(jié)疤不是很嚴(yán)重,用戶(hù)可以(yǐ)定期清洗(xǐ)電極;同時(shí),盡可(kě)能将平均流速(sù)提高到zms/以(yǐ)上,以(yǐ)減慢附(fù)着層的形成。
4.磨(mó)損和腐蝕
　　礦(kuàng)漿(jiāng)電磁流(liú)量計(jì)用于測量(liàng)礦漿(jiāng)流量時,普(pǔ)遍存在着(zhe)磨損和腐(fǔ)蝕問題,當(dāng)固體物對(duì)襯裏(lǐ)磨損(sǔn)後(hòu)使内徑(jìng)d增加了△d,則(zé)造成(chéng)測量(liàng)誤(wù)差爲

　　爲(wèi)了減少(shǎo)磨(mó)損的(de)影響，盡(jìn)可能将(jiāng)流速減小到3m/s以(yǐ)下。但(dàn)對于磨損(sǔn)和腐蝕都很嚴(yán)重的(de)礦(kuàng)漿來說(shuō)，用戶可選用 陶(táo)瓷電磁流量計(jì) 。

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