摘(zhāi)要(yào):爲解(jiě)決當(dāng)前疏(shū)浚船上電磁(cí)流量計 測速過程中假設磁場(chǎng)均(jun1)勻及(jí)無法實時标定的問題,本文提出-種新(xīn)的磁場(chǎng)強度計(jì)算(suàn)方法以克(kè)服應用過(guò)程中由上述假定所(suǒ)帶來的局(jú)限性。該(gāi)方(fāng)法使用船(chuán)上射線源(yuán)密(mì)度計測(cè)得的含率(lǜ)及其變化(huà)率,分别(bié)作爲計(jì)算電(diàn)磁流(liú)量計磁場(chǎng)變化的輸人變量(liàng)，從而得(dé)到計算時(shí)變(biàn)電(diàn)磁場的磁(cí)場強(qiáng)度的兩部分，據此對(duì)電(diàn)磁流量(liàng)計(jì)的測(cè)量(liàng)流速(sù)進行修正。通過疏浚(xùn)工程(chéng)中實(shí)際測試,流速的(de)平均計算誤差(chà)能(néng)夠降低(dī)爲5.51%。爲(wèi)提高電磁流量計測量的(de)正确(què)率和可(kě)應用範(fàn)圍提(tí)供了實踐基礎。
　　電磁(cí)流量計是一(yī)種普遍(biàn)使用(yòng)的(de)管道測量儀(yí)表(biǎo)，不僅能(néng)提供流速(sù)測量(liàng)參數而且能夠(gòu)提供産量(liàng)的輸(shū)出結(jié)果(guǒ)。目(mù)前,電(diàn)磁流量(liàng)計(jì)在我國疏(shū)浚行業的(de)流速測量(liàng)中已(yǐ)經廣泛(fàn)應用(yòng)叫(jiào)。電磁(cí)流量(liàng)計與(yǔ)其他流量計相(xiàng)比，具有結構簡單無侵(qīn)人性、量(liàng)程大和測量(liàng)對象的範圍(wéi)廣等(děng)特點(diǎn)，特(tè)别是與基于(yú)渦(wō)街、光學(xué)、超聲等測量儀(yí)器相比(bǐ)具有(yǒu)以(yǐ)下優勢。
(1) 壓力損失小。傳(chuán)感器構(gòu)造簡單可靠,不(bú)會破壞流場從(cóng)而不會(huì)改(gǎi)變(biàn)被(bèi)測流體流動狀(zhuàng)态,而(ér)且(qiě)傳(chuán)感器(qì)截面(miàn)與管徑同(tóng)口徑并使用光(guāng)滑耐磨的材料(liào)作爲襯裏(lǐ)，避免了磨(mó)損、阻(zǔ)塞等(děng)情況的發生,極大減(jiǎn)少運行功(gōng)耗。
(2) 耐腐(fǔ)蝕性。由于測(cè)量管(guǎn)内壁(bì)的襯(chèn)裏使用絕(jué)緣材料并且測量電極表(biǎo)面經過了(le)化(huà)學鈍化(huà)，因此隻要(yào)襯裏材料(liào)選(xuǎn)擇合适(shì)就能夠(gòu)測量--般的腐蝕性流體(tǐ)。
(3)不受流體(tǐ)物理(lǐ)參數影響。管道内流體(tǐ)的流體參數(shù)多達幾十(shí)個,對(duì)應(yīng)不(bú)同的(de)流形分布和流(liú)動狀态。電(diàn)磁流(liú)量計(jì)在(zài)測量過(guò)程中受這(zhè)些流(liú)動狀(zhuàng)态和測量(liàng)條件影(yǐng)響很小，能穩(wěn)定(dìng)地對流(liú)體的體積(jī)濃度(dù)和流(liú)速進行測量,而且(qiě)其标定(dìng)也很(hěn)簡(jiǎn)單,隻(zhī)需在測量管(guǎn)道中(zhōng)注人(rén)固(gù)相對應(yīng)的液(yè)相物(wù)質即(jí)可進行标定。
(4)量(liàng)程範圍大(dà)。流速(sù)測量範圍可達(dá)100:1至1000:1。同-類型(xíng)的電(diàn)磁流(liú)量計傳感(gǎn)器在進(jìn)行滿量(liàng)程流(liú)速(sù)測(cè)量(liàng)時(shí)，使用的(de)管(guǎn)徑最大達(dá)到3m,而最小(xiǎo)可到分米量級,極大地拓寬了(le)電磁流(liú)量計(jì)的(de)可應用範(fàn)圍。
(5)測(cè)量原理(lǐ)是線性(xìng)的。電磁流量計(jì)所測量參(cān)數與法拉第(dì)電磁感(gǎn)應定律所(suǒ)表述(shù)的感應(yīng)電動勢(shì)之間滿足确定(dìng)的線性關系。若(ruò)流體的流(liú)型穩定且(qiě)被測多相(xiàng)流在管道(dào)内基本均(jun1)勻，則測量(liàng)相對誤(wù)差可達(dá)到百(bǎi)分位(wèi),可測(cè)量正反兩(liǎng)個方(fāng)向的流(liú)量(liàng)。
(6)适應(yīng)性強。電場流量計(jì)的測量(liàng)輸出(chū)實際(jì)上是(shì)流體(tǐ)截面(miàn)的平均流(liú)速,标(biāo)定(dìng)過程對測量的流體物質類型沒有太(tài)高要求,并且電(diàn)場流(liú)量計(jì)滿足(zú)綠色(sè)環(huán)保要求(qiú),便于安(ān)裝(zhuāng)和維(wéi)護。使用測(cè)量值(zhí)的輸出(chū)不涉(shè)及(jí)流體的動力慣(guàn)性,響應(yīng)靈敏可測瞬(shùn)時(shí)流量。
然(rán)而，當前基(jī)于法(fǎ)拉第電磁感應定律的(de)電磁流量計測量隻依(yī)賴一(yī)對測(cè)量電極(jí)時，這對于傳(chuán)感器(qì)測量和(hé)轉換器(qì)的(de)要求高(gāo),至少需(xū)要滿足(zú)以下測量條件(jiàn)”。
(1)磁感應強(qiáng)度沿(yán)着管道的軸線(xiàn)方向(xiàng)必須(xū)是均勻的,而(ér)且被測(cè)流體(tǐ)在傳感器對應的每個橫(héng)截面上電荷量也基本相等，從(cóng)而保(bǎo)證流(liú)速爲(wèi)随着(zhe)感應電動勢變化的唯一(yī)變量,可通過基(jī)本關系方(fāng)程求(qiú)解得到.
(2)被(bèi)測流(liú)體的流型和流速是相對穩定(dìng)的,這就(jiù)要求(qiú)在(zài)很長的管(guǎn)道量(liàng)測範圍内(nèi)流場(chǎng)是相對穩定和(hé)近似不變的，所(suǒ)以測量(liàng)傳感(gǎn)器(qì)的前端須有一(yī)-定長(zhǎng)度的直管(guǎn)道;反之(zhī),若(ruò)是前(qián)端(duān)存(cún)在着彎管(guǎn)或者管道縮進(jìn),則必(bì)然導(dǎo)緻測(cè)量結果産生不同程(chéng)度偏差。
(3)由(yóu)于僅(jǐn)僅依(yī)靠-對電極作爲傳感(gǎn)器進(jìn)行測量,從(cóng)而截面(miàn)上的不(bú)同點對于(yú)測量(liàng)值的影響和貢(gòng)獻難以正确(què)估(gū)計,當(dāng)截面分布嚴重不均(jun1)勻時(shí),這種(zhǒng)影響無法忽略不計。
　　因此(cǐ),實際應(yīng)用中上(shàng)述測量條件很(hěn)難滿足。多(duō)年來，很多研究針對上述問題提出(chū)解決方案(àn)。實驗(yàn)證明在電(diàn)磁流量計(jì)工作過程(chéng)中，磁感(gǎn)應強度與電磁流量計(jì)的精(jīng)度密切(qiē)相(xiàng)關,因此要(yào)提高(gāo)流測(cè)量(liàng)速精度(dù)必須(xū)正确地計算磁場強度,同(tóng)時還必須考慮(lǜ)其他場域外不(bú)确定(dìng)因(yīn)素的影響。進(jìn)一(yī)步研究了電磁流(liú)量計(jì)的磁(cí)場測量精(jīng)度與(yǔ)提高(gāo)電磁(cí)流量計(jì)測(cè)量正(zhèng)确率的關系,爲(wèi)更深(shēn)人地(dì)研究(jiū)電磁(cí)流量計的工作原理(lǐ)提供(gòng)了實踐基礎。通過一(yī)系列典型(xíng)流動狀态(tài)下的(de)實驗證明(míng),可以(yǐ)從數(shù)據層(céng)面驗(yàn)證原先磁場設(shè)計的各(gè)個參數是否合(hé)理,包括(kuò)磁轭和極(jí)靴的(de)大小(xiǎo)和現狀等(děng),分析了各部分對磁場的影響(xiǎng)及新的設(shè)計思(sī)路,爲研(yán)究穩定的電磁流量計(jì)提供了經驗。介紹了一種能夠(gòu)檢測電導率更(gèng)低流體(tǐ)介(jiè)質的(de)電磁(cí)流量計,其(qí)設計原理(lǐ)是利(lì)用不(bú)同頻率下(xià)的(de)交流(liú)勵磁線(xiàn)圈提高濾波(bō)去(qù)噪過程(chéng)中正确(què)率和(hé)效(xiào)率,利用(yòng)不同頻(pín)率下信息之間的互補(bǔ)性實現對(duì)，應随(suí)機噪(zào)聲的有效(xiào)抑制(zhì),從而能夠對管道(dào)内電導(dǎo)率更低的(de)流動(dòng)對象進行檢測(cè)和識别(bié)。進一步(bù)研究了低(dī)電導(dǎo)率流體的(de)測量和穩定性問題(tí),提出了改(gǎi)變電磁流量(liàng)計轉換(huàn)電路的新設計(jì)方案。從電(diàn)路的(de)選通、濾(lǜ)波(bō)、模數(shù)轉換和控制方(fāng)面進(jìn)行了(le)一系(xì)列測試(shì)和一般(bān)性比較分析。
　　然(rán)而，疏(shū)浚作業工(gōng)程中電場流量(liàng)計測量(liàng)條(tiáo)件更(gèng)加複雜(zá),由于管道内(nèi)固相含率(lǜ)是變化的，因此(cǐ)管道(dào)内(nèi)每個截(jié)面含(hán)有(yǒu)的(de)流體的電導率(lǜ)也是(shì)快變的，這種變(biàn)化(huà)必然産生附(fù)加磁(cí)場,導緻實(shí)際磁場是變化(huà)的。這樣(yàng)将無法滿足(zú)電場流量計測量的基本要求,如果(guǒ)使用法拉第電磁感應定(dìng)律進行計(jì)算必然産(chǎn)生誤(wù)差。
　　本(běn)文面向疏(shū)浚工程的具(jù)體(tǐ)應用條件(jiàn),使用(yòng)電磁流量計和(hé)船上(shàng)射線源密(mì)度計進(jìn)行組合(hé)測量,從(cóng)而得出(chū)更加(jiā)正确的磁(cí)場強(qiáng)度,以解決(jué)已有流速方法(fǎ)無法(fǎ)正确計算(suàn)磁電轉換(huàn)效應(yīng)導緻流速計算不正确(què)的(de)問題(tí)。
1電磁(cí)流量計測(cè)量原理
　　電磁流(liú)量計的測(cè)量服(fú)從法(fǎ)拉第電磁(cí)感應(yīng)定律吧，其(qí)中切割磁力線的流(liú)體爲具有(yǒu)一定導電性(xìng)或(huò)弱導(dǎo)電(diàn)性(xìng)流體(tǐ)，如圖1所(suǒ)示。
 
　　使用一對上(shàng)下對稱的(de)勵磁(cí)線圈在測(cè)量管(guǎn)道内(nèi)産(chǎn)生基本(běn)均勻(yún)的磁(cí)場,帶(dài)有一定導電性(xìng)流體(tǐ)的流(liú)動方(fāng)向垂(chuí)直于磁場方向,從(cóng)而在管内做(zuò)切割(gē)磁力(lì)線運動并(bìng)産生(shēng)感應(yīng)電(diàn)動勢。在(zài)管道兩端(duān)測量(liàng)的電極(jí)連接閉(bì)合回路,對(duì)應測(cè)量感(gǎn)應電動勢(shì)可以(yǐ)測得(dé)。當(dāng)磁(cí).感應(yīng)強度大小(xiǎo)一定時,感(gǎn)應電(diàn)動勢(shì)與流(liú)量成(chéng)正比(bǐ)，電動勢方(fāng)向可按判斷磁(cí)場方向的(de)右手(shǒu)規則進行判斷(duàn),其計算表(biǎo)達式(shì)爲(wèi)
 
　　式中(zhōng):e爲感應(yīng)電動勢;k爲标定參數;b0爲勵(lì)磁線(xiàn)圈産生的(de)磁感(gǎn)應強度;d爲測量(liàng)管内徑;`v爲平均(jun1)流速;q爲流量,大(dà)小由流體平均流速(sù)決定(dìng)。對于(yú)圓形測量管道，單(dān)位時間穿過(guò)測量(liàng)管(guǎn)道流(liú)體的體積流量q與(yǔ)e之間滿足
 
　　式(2)表明，在(zài)管道内徑d和(hé)磁(cí)感應強度(dù)b0爲定值時(shí)，感應(yīng)電動勢e與(yǔ)流體(tǐ)瞬時(shí)體積(jī)流量(liàng)q成正比。然而，這(zhè)種正(zhèng)比關系的(de)成立依賴于下(xià)列前提(tí)條件。
(1)不(bú)僅由勵磁線圈(quān)産生(shēng)的磁感應(yīng)強度b0必(bì)須(xū)基本(běn)保持(chí)不變,而且(qiě)傳感器(qì)對(duì)應每(měi)個橫截(jié)面上流體包含的電荷量基本不變以(yǐ)保持磁場穩定;否則，變化的電(diàn)荷量就(jiù)會産生(shēng)變化(huà)的電場從(cóng)而産生附加磁(cí)場，使計算得到的流體流(liú)速産(chǎn)生不可預期的(de)偏差。
(2)被測(cè)流體(tǐ)基本(běn)是沿着軸(zhóu)向流(liú)動與磁力線做切割垂直運動，反(fǎn)之,不穩(wěn)定的紊(wěn)流或渦(wō)流(liú)使得切割方(fāng)向不(bú)垂直甚(shèn)至(zhì)反向(xiàng)，必(bì)然(rán)導緻(zhì)計算誤(wù)差。
(3)溫度(dù)、熱電(diàn)效應(yīng)等影(yǐng)響可忽略(luè)不計(jì)，流體磁導(dǎo)率與(yǔ)真空(kōng)相同(tóng)，這樣(yàng)就可忽略(luè)流體(tǐ)磁性(xìng)與工作磁(cí)場之間相互作(zuò)用産生的影響。在疏浚工(gōng)程中流體是(shì)由基本(běn)不包含電(diàn)荷的(de)固相物質(沙土(tǔ)、碎礫(lì)石等)和(hé)包(bāo)含電荷的(de)液相(xiàng)物質(海水(shuǐ)等)構成，除(chú)了(le)溫度和熱電效應影響(xiǎng)很小外，其他假(jiǎ)設是很難(nán)成立的。事(shì)實上，與磁(cí)場耦(ǒu)合的(de)流場是受(shòu)工況限制(zhì)而非上(shàng)述理想(xiǎng)狀況，具體限制如下。
(1)在疏(shū)浚管道作業過(guò)程中(zhōng)，固(gù)液流的流速(sù)變化範(fàn)圍(wéi)通常(cháng)在3~6m/s内變化(huà)[13],而每(měi)個截(jié)面(miàn)上含率(lǜ)不同(tóng)，這意(yì)味着(zhe)任(rèn)何一(yī)個截面(miàn)的電場是快速變化的。根(gēn)據maxwell方(fāng)程，變(biàn)化的磁場必然(rán)産生動生(shēng)電動勢(shì)，從而實(shí)際磁場(chǎng)b0必然是(shì)時變的。
(2)在(zài)圓形(xíng)管道(dào)中(zhōng)流體充分發展後(hòu)，管道中(zhōng)間的流(liú)速比(bǐ)較均勻，但是管壁處(chù)流速梯度(dù)較大。圖2(a)爲理想流速(sù)分布，當雷諾(nuò)數較小(xiǎo)時弧度較大[14],對應流(liú)速差(chà)别也(yě)大。但(dàn)由于現場管道安裝複雜(例如(rú)有大(dà)量彎管、閥(fá)門等)，實(shí)際流速(sù)分布如(rú)圖(tú)2(b)所示(shì)。若流速越低,則(zé)不同(tóng)位置流速(sù)差異越大(dà)同時(shí)伴随(suí)着(zhe)素流或(huò)渦流(liú)産(chǎn)生,所以在實(shí)際應用中(zhōng)管道内平均流(liú)速很難正确測(cè)得。
 
　　爲了确(què)保測(cè)量結果更接近(jìn)實際流(liú)速，在實際疏(shū)浚工程測量中(zhōng)，主要采用(yòng)對測量流速進(jìn)行示蹤物(wù)标定和不同(tóng)工況下(xià)多次标定的方法15]。示(shì)蹤物标定(dìng)比較好理解，隻(zhī)需要(yào)在一定長(zhǎng)度管道(dào)的(de)入口與出(chū)口放入示(shì)蹤物，記(jì)錄(lù)其度(dù)越時(shí)間後就可(kě)以計算出(chū)平均流速(sù)。多(duō)點(diǎn)标定是在(zài)多種(zhǒng)工況(kuàng)分類(lèi)标定。但是(shì)無論哪種方法(fǎ)都無法适(shì)應工(gōng)況的複雜性，更(gèng)加無(wú)法判斷紊(wěn)流對于精(jīng)度的影響，本文将提(tí)出解決上述問題的解(jiě)決方案(àn)。
2電磁流量(liàng)計誤(wù)差分析與改進(jìn)措施
　　目前(qián)普遍(biàn)使用的(de)電磁流(liú)量計(jì)雖(suī)然利用(yòng)了電磁現象，但(dàn)僅僅(jǐn)獲得相應(yīng)的感(gǎn)應電動勢(shì)，無法确(què)定(dìng)時變(biàn)的磁(cí)場強度。由(yóu)于實際管道中(zhōng)截(jié)面含(hán)率可以(yǐ)由射線(xiàn)源密度(dù)計測量(liàng)，射(shè)線源(yuán)密度(dù)計與(yǔ)電磁(cí)流量計相距很(hěn)近(如(rú)圖3所示)，因(yīn)此可近似認爲測量(liàng)的是(shì)同-對(duì)象。從進一步減(jiǎn)小誤差角(jiǎo)度出發，測(cè)得的含率(lǜ)與流速位(wèi)置差(chà)異也可以(yǐ)通過(guò)電磁(cí)流量計測(cè)得平均流速修(xiū)正，即根據平均(jun1)流速将測得的(de)含率序列(liè)向後(hòu)平移-定單(dān)位。本文用射線(xiàn)源密(mì)度計(jì)測得的含(hán)率及其變化率作爲輸入(rù)變量(liàng)，提高電磁流量(liàng)計的(de)測速精度(dù)。
 
　　在(zài)使(shǐ)用法拉第電磁感應定律(lǜ)測速(sù)時，爲(wèi)了實(shí)時估(gū)計(jì)變化的(de)b值，根據maxwell方程，b服(fú)從以(yǐ)下(xià)本(běn)構方(fāng)程:
 
　　式(shì)中:▽爲二階(jiē)微分(fèn)算子;μ爲磁(cí)導率(lǜ);h爲磁場強度，這(zhè)裏假設磁(cí)感應強度與磁(cí)場強(qiáng)度(dù)滿足線(xiàn)性關系(xì);σ(vxb)表示帶(dài)電流體産生洛倫茲(zī)力(lì)引起的磁場(chǎng)電場;σe表示(shì)歐姆(mǔ)電流對(duì)于磁場的(de)貢(gòng)獻。爲(wèi)此，必須量測和計算式(3)右邊兩(liǎng)項的值才能正(zhèng)确地(dì)确定磁場(chǎng)強度(dù)。在疏(shū)浚管道測量(liàng)中(zhōng),任何(hé)截面的電(diàn)場變(biàn)化(huà)主(zhǔ)要由流體(tǐ)内液相所包含(hán)的電荷(hé)量(liàng)引起(qǐ)，而液(yè)相(xiàng)包含的(de)電荷量(liàng)又是由(yóu)于(yú)截面含(hán)率及(jí)其變(biàn)化引起，具(jù)體分(fèn)析如(rú)下。
(1)任(rèn)何一個截面的電荷(hé)完全(quán)包含于(yú)液(yè)相中，雖然(rán)液相(xiàng)與固相是混雜(zá)在-起形成(chéng)混合液(yè)，無論液相與(yǔ)固相是否(fǒu)可分，根據電荷(hé)守恒(héng)定律産生的磁場應(yīng)滿足(zú)
 
　　式中:b1爲感生電動勢(shì)産生的磁(cí)感應強度(dù);v爲截(jié)面固相含率;k1爲b1與v之間(jiān)的比例(lì)系數,需(xū)要預先測試(shì)後标定。
(2)任(rèn)何一個截面的(de)電荷完全包含于液相中(zhōng)，含率(lǜ)的變化(huà)意味着(zhe)電場(chǎng)的變化，從(cóng)而導(dǎo)緻變化的(de)電場(chǎng)産生附加的磁(cí)場(chǎng)，本質上(shàng)對應的(de)是動生(shēng)電動(dòng)勢的(de)變化(huà)，其應滿足(zú).
 
　　式中(zhōng):b2爲動生電(diàn)動勢(shì)産生的磁感應(yīng)強度(dù);△y爲(wèi)截面固相含(hán)率的(de)變化率;k2爲b2與△y的比例(lì)系數,需要(yào)預先(xiān)測試(shì)後(hòu)标定。最(zuì)後得到最終磁(cí)感應(yīng)強度b爲
 
　　式中，b0爲(wèi)勵磁(cí)線圈(quān)産生的磁感應(yīng)強度。将b代(dài)入式(shì)(1)，則流(liú)速可(kě)以進-步正(zhèng)确确定。在(zài)已有(yǒu)的電(diàn)磁流(liú)量計(jì)磁場計算(suàn)時，假(jiǎ)設b1是不變(biàn)的，但(dàn)是(shì)這不符(fú)合疏浚管(guǎn)道的(de)實際情況。
　　因此(cǐ)，利用射線源密(mì)度計或者船上的實際測(cè)量裝(zhuāng)置等測量出含(hán)率y及其變化率(lǜ)△y,在線估(gū)計出瞬(shùn)時流場中(zhōng)實際(jì)存在的(de)時(shí)變磁(cí)感應(yīng)強(qiáng)度(dù)b，并作爲式(3)的輸入變(biàn)量。結合(hé)實際測(cè)得的感應電動勢e，能夠(gòu)有效、正(zhèng)确地計算出時(shí)變(biàn)的磁感應強(qiáng)度進而(ér)正(zhèng)确(què)計算出(chū)瞬(shùn)時(shí)流速，克服當前(qián)電磁(cí)流量(liàng)計隻能使(shǐ)用(yòng)1個事(shì)先标定的先驗(yàn)磁(cí)場強(qiáng)度導(dǎo)緻流速計(jì)算的(de)誤(wù)差(chà)。上述(shù)方法的實現步驟和(hé)實現過程(chéng)如圖4和表1所示(shì)。
 
3實驗分析
　　測試(shì)是在黃骅港'“神(shén)浚7号(hào)”船(chuán)上實施(shī)，使用了曆(lì)史數(shù)據和(hé)實際施工(gōng)數據作爲參考(kǎo)比對(duì)。實際疏浚(xùn)船.上雖然有電磁流量(liàng)計(jì)和射(shè)線源(yuán)密(mì)度計(jì)，但是沒有其他客(kè)觀可(kě)以比較的(de)實時(shí)流速數據，因此分别(bié)采用(yòng)漂浮物(wù)标定(dìng)法(fǎ)和水下泵(bèng)輸出(chū)功率變(biàn)動(dòng)法兩種方式作爲流(liú)速檢(jiǎn)驗(yàn)的客觀(guān)标準，驗證本文(wén)所提出(chū)方(fāng)法的(de)有效性和(hé)正确性，其(qí)中水下泵(bèng)輸出功率(lǜ)與流(liú)速有(yǒu)緊密的正(zhèng)相關性(xìng)。
　　在(zài)實驗過程中已(yǐ)經确保挖(wā)泥船(chuán)在淤泥或細(xì)粉沙土(tǔ)土質的(de)施(shī)工條件下(xià)進(jìn)行，同時(shí)必須使管内泥(ní)漿濃度在合理(lǐ)範圍，即在(zài)一個(gè)較寬的流(liú)速範(fàn)圍内(nèi)工作(zuò)而不(bú)至于形成段塞(sāi)流甚至管道堵(dǔ)塞等(děng)極端情況(kuàng)，因此需要(yào)把水(shuǐ)下泥泵真(zhēn)空壓(yā)力設置(zhì)在合理(lǐ)範圍(wéi)。在實驗過(guò)程中，根據船上(shàng)壓力(lì)曆史數據(jù)，設置(zhì)真空壓力值範(fàn)圍(wéi)爲(wèi)[0.5mpa,12.0mpa]。
具體實驗(yàn)步驟如下。
步驟1不斷近似(sì)等間距地增(zēng)加艙内泵的輸出(chū)功率(lǜ)從(cóng)而(ér)改變(biàn)流速(sù)。
步驟2在每(měi)個固定(dìng)的輸出(chū)功率下，讓系統(tǒng)穩定工作一段時間後，通過調(diào)整絞刀(dāo)的(de)挖深(shēn)得到依次遞增(zēng)的泥漿濃(nóng)度(dù)并(bìng)記錄(lù)泥漿的瞬時濃度(dù)。
步驟3在每個(gè)固定(dìng)的輸(shū)出功率(lǜ)下(xià)，從管口放入标志(zhì)物(wù)并記錄其放入(rù)時間及到(dào)達管(guǎn)口的時間，從而(ér)得到漂(piāo)浮物的(de)度越時間。實驗中輸送管徑的(de)長度爲5000m,因此得到的(de)平均流速(sù)的相(xiàng)對(duì)誤差較(jiào)小，具有客(kè)觀(guān)性(xìng)。
　　圖5顯(xiǎn)示電(diàn)磁流量計測量(liàng)的瞬時流(liú)速(對應方法1)近(jìn)乎平緩，由(yóu)于輸出功率的增加(jiā)幅度并不(bú)足夠大，使得電磁流量計本身(shēn)的輸出(chū)不能反(fǎn)映出整個艙内(nèi)泵輸出功(gōng)率導(dǎo)緻的(de)實際流速(sù)的增加，而且由于整體(tǐ)含率逐(zhú)漸增加，輸(shū)出流(liú)速甚(shèn)至有(yǒu)下降(jiàng)趨勢。這(zhè)與(yǔ)實際工況(kuàng)和經(jīng)驗不(bú)符(fú),因爲含率的(de)增加不可能根(gēn)本改變流(liú)速的(de)變化趨勢，而使(shǐ)用本(běn)文(wén)方法計(jì)算得(dé)到的流速(sù)(對應(yīng)方法2)有(yǒu)明顯上升趨勢，并在艙内泵(bèng)輸出(chū)功率(lǜ)穩定時趨于平穩，與艙内泵的輸出(chū)功率(lǜ)基本一緻。
 
　　表(biǎo)2進(jìn)一步(bù)比較了(le)電磁流:星計按照3種方(fāng)法(fǎ)計算(suàn)的平均流速。其(qí)中，平(píng)均流速是(shì)指由電磁流量計輸(shū)出流速的(de)平均值;修(xiū)正流(liú)速是指(zhǐ)用本研(yán)究提(tí)出的(de)方法(fǎ)計算的流速的(de)平均值(zhí);客觀流速是指通過标(biāo)示物測得的流(liú)速平均值。實驗(yàn)中濃度數(shù)據使(shǐ)用射線源密(mì)度(dù)計得到(dào)，考(kǎo)慮到(dào)船上上遊射線(xiàn)源密(mì)度計與下(xià)遊電(diàn)磁(cí)流量計(jì)相距1.5m,因(yīn)此(cǐ)将射(shè)線源密度計的(de)濃度測(cè)量值序(xù)列向後移動一(yī)定長度(dù)，該移動(dòng)長度根據标示(shì)物的平均(jun1)流速(sù)值除(chú)1.5m後得到。
 
　　由表2可知，相比于(yú)标示(shì)物測得的(de)客觀流(liú)速(sù)，本文(wén)方法(fǎ)計算(suàn)的平(píng)均流速明(míng)顯更(gèng)加接近實際值(zhí)。按照相對誤差(chà)标準，在(zài)整個流(liú)速則量過程中(zhōng)，流速(sù)越高(gāo)相應(yīng)測量(liàng)誤差越小(xiǎo)，本文方法的相(xiàng)對誤(wù)差從10.30%降低(dī)到7.23%。而僅僅依賴(lài)于已(yǐ)有(yǒu)電(diàn)磁流量計(jì)所測量的(de)流速，不僅(jǐn)相對(duì)誤差(chà)更大(dà)，而且(qiě)随着流(liú)速(sù)和濃(nóng)度的(de)增大(dà)而增大，相(xiàng)對誤(wù)差從12.30%增大到17.28%。.上述結(jié)果表明，本(běn)文提(tí)出的流速計算方法更(gèng)加(jiā)合理(lǐ)和客(kè)觀。
4結語
　　目(mù)前電磁流(liú)量計(jì)的相(xiàng)關研究多(duō)聚焦(jiāo)在低(dī)電導率流(liú)體介質、非(fēi)滿管(guǎn)狀态、節能(néng)型電磁流量計(jì)及系(xì)統結構和(hé)工藝(yì)等問(wèn)題上(shàng)，對磁場(chǎng)測(cè)量和(hé)分布的研究較(jiào)少。本文從分析磁場産生(shēng)的機(jī)理出發(fā)，以(yǐ)船上(shàng)現有測量設備輸出參數(shù)爲基礎,提出一個新(xīn)的流速正确(què)測量改進方案，以(yǐ)期對于工程問題産(chǎn)生實際的(de)指導(dǎo)意(yì)義。由于(yú)電磁(cí)流(liú)量計在(zài)流場(chǎng)中測(cè)量是(shì)一個複(fú)雜的、多(duō)因素相(xiàng)互作用問(wèn)題，涉及(jí)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的(de)耦台、複雜流形和不(bú)同測量對(duì)象(如(rú)土質等)下差異等(děng)，如何減(jiǎn)小誤(wù)差還(hái)必(bì)須考慮(lǜ)這些因素(sù)的影響。今(jīn)後可(kě)繼續研宄更加正确的(de)流速(sù)計算公(gōng)式。

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