电磁流量计的测量方法

日期：2022-09-20 点击量：

电磁流量计的测量服从法拉第电磁感应定律吧，其中切割磁力线的流体为具有一定导电性或弱导电性流体，如图1所示。

使用一对上下对称的励磁线圈在测量管道内产生基本均匀的磁场,带有一定导电性流体的流动方向垂直于磁场方向,从而在管作做切割磁力线运动并产生感应电动势。在管道两端测量的电极连接闭合回路,对应测量感应电动势可以测得。当磁.感应强度大小一定时,感应电动势与流量成正比，电动势方向可按判断磁场方向的右手规则进行判断,其计算表达式为

式中:E为感应电动势;k为标定参数;B0为励磁线圈产生的磁感应强度;D为测量管内径;`v为平均流速;Q为流量,大小由流体平均流速决定。对于圆形测量管道，单位时间穿过测量管道流体的体积流量Q与E之间满足

式(2)表明，在管道内径D和磁感应强度B0为定值时，感应电动势E与流体瞬时体积流量Q成正比。然而，这种正比关系的成立依赖于下列前提条件。
(1)不仅由励磁线圈产生的磁感应强度B0必须基本保持不变,而且传感器对应每个横截面上流体包含的电荷量基本不变以保持磁场稳定;否则，变化的电荷量就会产生变化的电场从而产生附加磁场，使计算得到的流体流速产生不可预期的偏差。
(2)被测流体基本是沿着轴向流动与磁力线做切割垂直运动，反之,不稳定的紊流或涡流使得切割方向不垂直甚至反向，必然导致计算误差。
(3)温度、热电效应等影响可忽略不计，流体磁导率与真空相同，这样就可忽略流体磁性与工作磁场之间相互作用产生的影响。在疏浚工程中流体是由基本不包含电荷的固相物质(沙土、碎砾石等)和包含电荷的液相物质(海水等)构成，除了温度和热电效应影响很小外，其他假设是很难成立的。事实上，与磁场耦合的流场是受工况限制而非上述理想状况，具体限制如下。
(1)在疏浚管道作业过程中，固液流的流速变化范围通常在3~6m/s内变化,而每个截面上含率不同，这意味着任何一个截面的电场是快速变化的。根据Maxwell方程，变化的磁场必然产生动生电动势，从而实际磁场B0必然是时变的。
(2)在圆形管道中流体充分发展后，管道中间的流速比较均匀，但是管壁处流速梯度较大。图2(a)为理想流速分布，当雷诺数较小时弧度较大,对应流速差别也大。但由于现场管道安装复杂(例如有大量弯管、阀门等)，实际流速分布如图2(b)所示。若流速越低,则不同位置流速差异越速同时伴随着素流或涡流产生,所以在实际应用中管道内平均流速很难准确测得。

为了尽可能确保电磁流量计测量结果更接近实际流速，在实际疏浚工程测量中，主要采用对测量流速进行示踪物标定和不同工况下多次标定的方法。示踪物标定比较好理解，只需要在一定长度管道的入口与出口放入示踪物，记录其度越时间后就可以计算出平均流速。多点标定是在多种工况分类标定。但是无论哪种方法都无法适应工况的复杂性，更加无法判断紊流对于精度的影响，本文将提出解决上述问题的解决方案。

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