摘要(yào):針對(duì)目前電磁流量(liàng)計 測(cè)量精(jīng)度偏差大、靈敏(mǐn)度不(bú)高的缺陷,提出了一(yī)種新(xīn)的基(jī)于電磁(cí)感(gǎn)應原(yuán)理的電磁流量(liàng)計。分析了該電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計的工(gōng)作原理、結(jié)構特(tè)性等,對(duì)不同流速情況下(xià)所對(duì)應的最佳流道(dào)管徑進(jìn)行(háng)了研究。結果(guǒ)表(biǎo)明，優(yōu)化後電(diàn)磁流量(liàng)計在滿(mǎn)量程情(qíng)況下的(de)測(cè)量誤(wù)差在0.7%以(yǐ)内(nèi),比優(yōu)化前提(tí)升了57.1%;反應靈(líng)敏度比優化前提升了91.7%。
引(yǐn)言
　　電磁(cí)流量計(jì)是一種廣泛應用在(zài)流體(tǐ)測量(liàng)中的計(jì)量(liàng)設備(bèi),在化(huà)學工(gōng)業中(zhōng)廣泛應用于合(hé)成氨的氨(ān)水流(liú)量測量等,其測(cè)量的正(zhèng)确(què)率和(hé)靈敏(mǐn)性直(zhí)接決(jué)定了化工合成(chéng)産品的純度和經濟性,一旦其(qí)精度不(bú)足或者靈敏性過低，将(jiāng)直接導緻化工生産的異常。目(mù)前多數電磁流(liú)量計爲正确級(jí)别爲1級的一對電(diàn)極控制模式(shì),主要适用(yòng)于大管徑、高流(liú)速情況下的流量測(cè)試，無法滿足小(xiǎo)管徑、慢流速、精度高、快(kuài)反應的監測需求(qiú)，極大地限(xiàn)制(zhì)了化工(gōng)生産效率和精(jīng)度的進一步提(tí)升。
　　爲(wèi)提高電磁(cí)流量計在小管(guǎn)徑、低流速模式(shì)下的工(gōng)作正确(què)率和反應靈敏(mǐn)性，提(tí)出一種(zhǒng)新(xīn)的内(nèi)流式的電(diàn)磁流(liú)量計,對該(gāi)流量計(jì)的(de)工作(zuò)原理、結構特點(diǎn)等進行了分析(xī),特别是(shì)對不同(tóng)流速下的(de)最佳流道(dào)管徑(jìng)匹配情況進行研究(jiū),從而确(què)定(dìng)流道(dào)結構。根據(jù)實際測試表明，新的(de)電磁(cí)流量計在(zài)滿量(liàng)程情況下(xià)的測量(liàng)誤差在0.7%以内,比(bǐ)優化前(qián)提升了57.1%,反應靈(líng)敏度比優(yōu)化前(qián)提升了91.7%，對提升化工(gōng)廠流量測試的正确(què)率,提(tí)高化工(gōng)生産安(ān)全和(hé)效(xiào)率(lǜ)具有(yǒu)十(shí)分(fèn)重要的意(yì)義。
1總體方案設計
　　當(dāng)合成(chéng)氨的(de)氨水在小直徑(jìng)管道内流(liú)動時,由于水質(zhì)等因(yīn)素,會導(dǎo)緻管道(dào)内壁(bì)逐漸(jiàn)出現(xiàn)結垢(gòu)現象,目前(qián)經常(cháng)采用的外(wài)置式電磁流量(liàng)計的測量精度會受管道(dào)内壁變化的影響,逐漸出(chū)現偏(piān)差,因(yīn)此難以滿足長(zhǎng)期監控情(qíng)況(kuàng)下(xià)的監測正确率(lǜ)和可(kě)靠(kào)性需求(qiú)。因此本文(wén)提出(chū)了一種新的内(nèi)置式的電磁流(liú)量計,其整體結(jié)構如圖1所(suǒ)示中。
 
　　該内置式電磁(cí)流(liú)量計(jì)通(tōng)過電(diàn)纜和監測系統(tǒng)相連(lián)接、,流量計(jì)測速(sù)部(bù)分埋入(rù)管道内(nèi),當合成(chéng)氨的氨水通過(guò)該電磁(cí)流量計時流量計根據(jù)液體流(liú)量的不同，輸(shū)出(chū)不同的(de)電磁信号(hào),流量計工(gōng)作時(shí)所輸出的電(diàn)磁(cí)測量信号(hào)最終由測(cè)量系(xì)統進行集(jí)中處(chù)理(lǐ)後,計算(suàn)出準确的液(yè)體(tǐ)流量數(shù)據(jù),将其(qí)傳輸到(dào)監測控(kòng)制中(zhōng)心，實現對(duì)整個化(huà)工生産(chǎn)過程的反饋(kuì)調(diào)節四。
　　爲了提高内置式電(diàn)磁流(liú)量計的測量精度和可靠性,在(zài)液體進口位置需要(yào)設置防護(hù)網,實現(xiàn)對流人到流量計(jì)内的(de)液體的過濾,避(bì)免液(yè)體内的雜(zá)質堵(dǔ)塞流(liú)量計(jì)測量孔，而且也(yě)能降(jiàng)低雜質對(duì)流量計感應電(diàn)極的磨(mó)損,提(tí)高(gāo)測量結果的正(zhèng)确率。由于電磁(cí)流量計長期在(zài)管道(dào)内工作，環(huán)境較爲(wèi)惡劣且(qiě)氨水具有(yǒu)--定的(de)腐蝕(shí)性,因此流(liú)量計(jì)的外殼需(xū)要(yào)具有(yǒu)高防腐(fǔ)性8]，提高使用(yòng)壽(shòu)命和可靠性。
2傳感器結構(gòu)設計(jì)
　　由于(yú)需(xū)要(yào)滿足(zú)在小(xiǎo)管徑、低流量情(qíng)況下測(cè)速(sù)正确率的(de)需求(qiú),因此對(duì)傳(chuán)感器的工作靈敏性要求極高(gāo)。爲了(le)确保(bǎo)内置式傳感器的應(yīng)用可靠性(xìng),本文提出了一(yī)種新的傳(chuán)感(gǎn)器結構(gòu)田,其采用了雙發射(shè)磁極和(hé)雙測量(liàng)電極結構,發射(shè)磁極和測量電(diàn)極以(yǐ)兩相(xiàng)對稱(chēng)的方式均(jun1)勻分(fèn)布在(zài)圓(yuán)柱狀的(de)傳感器簡體内。所用的(de)測量電(diàn)極和(hé)傳感(gǎn)器外殼絕緣，在(zài)磁極(jí)的線圈内(nèi)部設置有(yǒu)鐵(tiě)芯,從而保證(zhèng)所産(chǎn)生的(de)交(jiāo)變磁場的穩(wěn)定性，提高測量(liàng)時的精度。傳感(gǎn)器整體結(jié)構截(jié)面如(rú)圖2所示同(tóng)。
 
　　由于液體(tǐ)在低速流動(dòng)過程中(zhōng)的特(tè)性和流道(dào)管徑(jìng)關(guān)系較爲(wèi)密切(qiē)]回(huí)，因(yīn)此爲(wèi)了适應低流量(liàng)、小管徑情(qíng)況下(xià)測量正确率的(de)需求,本文(wén)利用(yòng)流體動(dòng)力學對(duì)不(bú)同(tóng)管(guǎn)徑不同(tóng)流量情況下的流速-管徑(jìng)匹配(pèi)特性(xìng)進(jìn)行了研(yán)究,揭(jiē)示不同流速和管徑情況(kuàng)下的流量變化(huà)情況(kuàng),爲優(yōu)化管(guǎn)道結構(gòu)、提高監(jiān)測正确率奠定(dìng)基礎,不同情況下流量、流速的(de)的對(duì)應關系彙(huì)總如(rú)表1所示。
 
　　根(gēn)據實(shí)際匹(pǐ)配驗(yàn)證,在(zài)不同管徑(jìng)、不同流(liú)速(sù)情況下具有不同的(de)最大(dà)通過流量,化工生産過程(chéng)中(zhōng)氨水的(de)流量(liàng)範圍爲(wèi)0~20m/d,其(qí)流速在1.5m/s以内,綜(zōng)合分析後(hòu)，本文提出(chū)的電(diàn)磁流(liú)量計(jì)的流(liú)道管徑設(shè)置爲12mm,從(cóng)而滿足(zú)不同(tóng)情況下的使用可靠性需求。
3試驗(yàn)驗證分(fèn)析
　　爲(wèi)了對該新(xīn)型電磁流量計(jì)的使用可(kě)靠性(xìng)和測(cè)量正确率(lǜ)進行(háng)分(fèn)析，在密(mì)閉管道中裝人(rén)流量計,對管道内輸(shū)人不同的(de)流量8],并記錄電(diàn)磁流(liú)量計(jì)的反(fǎn)應時間和(hé)輸出(chū)頻率,将所輸人(rén)流量(liàng)值和(hé)該傳(chuán)感器的流量測(cè)量值(zhí)進行(háng)拟合(hé)對(duì)比(bǐ)，繪(huì)制關聯(lián)曲線如圖(tú)3所示(shì)。
 
　　由圖3可知(zhī),随着(zhe)輸人流量(liàng)的增(zēng)加，所(suǒ)輸出的頻(pín).率持續增(zēng)加,而(ér)且流量-頻(pín)率呈線性正相(xiàng)關，其(qí)線性(xìng)系(xì)數(shù)高達(dá)0.999,表明該儀器設備具有線性響(xiǎng)應曲線，在該流(liú)量計的測(cè)量範(fàn)圍内(nèi)，其(qí)測(cè)量誤差爲(wèi)0.6%,比優化前(qián)的1.4%提升(shēng)了57.1%。從管路内給出流量(liàng)增加信(xìn)号(hào)，到系(xì)統發出(chū)流量監(jiān)測結果,時(shí)間差(chà)約爲(wèi)0.01s,比(bǐ)傳統流(liú)量計0.12s的反應(yīng)時(shí)間縮(suō)短(duǎn)了(le)91.7%,極大(dà)地提升了電磁(cí)流量(liàng)計的反應(yīng)靈敏(mǐn)性和(hé)可靠性,爲(wèi)進一步(bù)提升化工生産企業的(de)産品品質(zhì)和生(shēng)産安全性奠定(dìng)了堅實的(de)基礎。
4結論
　　爲(wèi)了解決目前電磁流量計測量精度偏差大、靈敏(mǐn)度低的不足,提(tí)出了一種新(xīn)的(de)電磁流量計。對該電磁流量計(jì)的工作(zuò)原(yuán)理、、結(jié)構(gòu)特性(xìng)等進行(háng)了分析,根據分析結果表(biǎo)明:
1)内(nèi)置式的(de)電磁流量計(jì)設置(zhì)有過(guò)濾裝置等,能夠(gòu)比傳(chuán)統的外置(zhì)式傳感器(qì)具有更高的測量精度和使(shǐ)用可靠(kào)性;
2)新的傳(chuán)感器(qì)采用了(le)雙發(fā)射(shè)磁極(jí)和雙(shuāng)測量(liàng)電極(jí)結(jié)構,能夠(gòu)保證所産(chǎn)生的(de)交變磁場的穩(wěn)定性,提高測量(liàng)時的精(jīng)度;
3)電磁流量(liàng)計需根據(jù)所使(shǐ)用環境的(de)流量、流速的不(bú)同有針對性地設計(jì)流(liú)道直徑(jìng),從而提高(gāo)監測(cè)精度(dù)和可靠性(xìng);
4)新的(de)電磁流量計在滿(mǎn)量程情(qíng)況下的測(cè)量誤(wù)差在(zài)0.7%以(yǐ)内，比優(yōu)化前提升(shēng)了57.1%,反應靈敏度比優(yōu)化前提升(shēng)了91.7%,極大地提(tí)升了流(liú)量監(jiān)測(cè)正确率。

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