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电磁流量计误差分析与研究

发布时间:2019-04-15 17:21:14 浏览:

1 电磁流量计

1.1 工作原理

电磁流量计是一种根据电磁感应原理制成的对流量进行测量的仪器, 它可以对导电液体体积的流量进行测量。电磁流量计是对电磁感应定律的具体应用。根据电磁流量计的计算公式可以知道, 当管道直径与磁感应强度不变时, 感应电势与管道体积流量之间是呈正比的, 感应电势与被测介质的体积流量也呈正比。

1.2 电测流量计的优缺点

电磁流量计的应用范围非常广泛, 比如在冶金和石油等流域都会应用到电磁流量计。

电磁流量计的优点包括: (1) 电磁流量计不会被压损也没有机械惯性, 反应非常灵敏; (2) 电磁流量计的测量范围非常广阔; (3) 可以测量多种液体, 也可进行双向测量。

电磁流量计也存在一些不足: (1) 使用时温度和压力不能过高; (2) 应用范围狭窄。

2 电磁流量计干扰分析以及相应的解决措施

一般流量计在测量的时候多少都会受到外界的干扰从而产生一些误差。电磁流量计的外部干扰有很多的因素, 比如自然干扰、电力干扰、工频干扰、射频干扰、汽车杂波、放电干扰、辉光放电干扰、胡光放电干扰等[1]。电磁流量计会因为较弱的信号而受到外界环境的影响。干扰电磁流量计的因素主要包括:电磁流量计本身的制造精度, 与电磁流量计标定装置的标定系统精度误差有关, 与转化器的精度有关, 与介质的特性有关, 与安装管道的直管段距离有关, 与安装的质量有关, 与使用效率有关, 也与现场的使用环境有关。

2.1 待测液体导电率过低

电磁感应是电磁流量计工作的主要依据, 所以待测液体的导电率就会导致增加电机的输出抗组, 当待测液体的导电率过低的时候, 电磁流量计就无法正常工作, 无法达到预期的目的, 严重时更会导致相关的控制系统无法正常工作。待测液体导电率过低有很多原因, 为了避免导电率过低, 应尽可能选用符合待测液体要求的电磁流量计, 以保证待测液体的充分混合。

2.2 静电和电磁波的干扰

电磁流量计的使用环境存在着许多的干扰信号, 这会导致电磁流量计没法正常工作, 严重影响电磁流量计测量的准确性。静电和电磁波会导致电磁流量计传感器和接收器的信号引入, 会对测量的信号产生一定的影响。如果做好屏蔽的工作, 这些干扰都是可以避免的, 但是以前也有过强电磁波防治没有效果的例子, 这个时候可以把转换器安装在传感器的附近, 减少链接的信号电缆, 或者改用无外接电缆的一体型仪表[2]

2.3 管道杂散电流

平常的电磁力流量计都会有接地保护, 但是要注意不要和其他电机、电器共同接用。即使有的时候不需要接地线的保护, 我们也要做好防护工作, 因为如果环境突然发生变化, 流量表便会出现故障, 会影响正常的使用, 而后期的修复工作会耽误测量的进程。有时候即使电磁流量表有较好的接地处理, 但是由于管道杂散电流太过强大也会影响电磁流量计的正常使用, 所以电磁流量计内部的传感器应该和其他的管道之间做好电气的绝缘隔离。

2.4 磁场干扰

电磁流量计受磁场的影响较为严重, 所以在使用时应该不要在磁场较强的地方, 这样可以测得更准确的结果。磁场的干扰也会受到电磁流量计本身制造材料的影响, 比如:传感器棘刺圈保护外壳如果不是由磁性材料制成, 那么抗磁场的能力就会相对较弱, 反之则较强[3]

2.5 待测液体中含有气泡或者待测液体没有满管

测量的时候管道内可能会出现气泡或者管道并没有被液体灌满, 当气泡大到能够覆盖整个电极表面的时候, 就会使信号出现更大的波动, 这样测量得到的结果就会产生偏差。产生气泡的原因有很多, 比如管道内液体中的溶解气体转变游离气泡冒出或者在往管道内注入液体的时候带入, 这些都有可能造成气泡的产生。为了避免产生气泡而对测量结果造成误差, 可以在电磁流量计的上游安装一个集气装置来吸收气泡, 还可以把电磁流量计自下而上垂直放置, 或者更换安装的位置, 以及注意传感器的放置, 这都可以避免气泡的产生从而得到精准的测量结果。

2.6 遇到结晶液体

在进行测量的时候, 往往会遇到一些容易结晶的物质, 虽然平常的物质都可以在常温下进行测量, 而且带有保温的效果, 但是电磁流量计里面的传感器的测量管却没有这种功能, 所以在液体多次连续流过时, 就会因为温度较低而产生一层固体附在内壁上面, 从而影响测量的结果。遇到这种情况的时候, 可以选择尽量小的流量计来进行测量[4]

2.7 内部材料以及对电极的选择问题

由于电磁流量计内的材料和电极是直接和待测液体进行接触的, 所以在挑选衬里材料和电极的时候要根据待测液体的特性和测量时环境的温度来进行, 如果挑选不当的话, 就会造电磁流量计的损坏, 所以对衬里材料和电极的选择尤为重要, 否则会严重影响测量结果。

2.8 电缆问题

因为电缆作为电磁流量计的一个重要组成部分, 在电磁流量计的使用中发挥着举足轻重的作用, 所以要想形成一个完整的系统, 必须用电缆把传感器和转换器连接起来。因为电缆的作用十分重大, 所以电缆也是导致测量的误差之一。为了避免这一问题, 应该严格按照电磁流量计的要求来挑选电缆, 把电缆连接好、处理好, 还要尽可能缩短电缆的长度以减少误差。

3 减小电磁流量计误差的办法

3.1 调零电位器

可以在变送器上设置一个调零电位器, 同时还要注意让闭合回路的平面与交变磁力线保持平行, 防止磁力线穿过闭合回路。尽可能地使两个回路中产生的电流相抵消, 从而减少信号的干扰。

3.2 设置抗信号干扰装置

对于电磁流量计误差, 除了在变送器方面的调整以及设置调零电位器外, 在转换器中也可以设置一个抗信号干扰的装置来处理变送器中其他剩下的正交信号。因为这些没有消除掉的信号会被放大, 照样会影响流量计的正常工作, 所以也要在转换器装置一个抑制干扰信号的装置, 以便消除这些干扰信号, 保证电磁流量计的正常工作。

3.3 同步采样技术

对于低频方波励磁有多种处理方法, 比如最常见的是同步采样法。把线圈驱动给的同步信号作为依据, 对电极信号在规定的时间内进行取样分析, 这样就会减少建立磁场稳定的时间, 也避免了电磁流量计使用时的干扰。

3.4 零点偏移与直流偏置

零点偏移是指在电磁流量计内的流体速度为零的时候, 电极的两段依旧会有电势差, 在理论上这个时候是不可能产生电势差的, 但是因为传感器还有电子部件在制造的过程中不对称的原因, 这个时候就产生了电势差, 但是这种电势差是可以通过标定过程来消除的。直流偏置是指电极信号整体向上或向下产生偏移, 这是由于在制作过程中线圈的不标准、电极的走线没有按照要求、共模干扰以及电化学效应的干扰等原因造成的。但是如果直流偏置开始使用低频交流矩形波励磁以后, 那么就不再会对电磁流量计的使用造成干扰了[5]

3.5 数字滤波技术

限幅滤波法和算术平均滤波法是数字滤波技术最常见的也经常使用的两种方法。其中限幅滤波法是根据以往的经验进行判断的, 确定两次采样之间允许存在的最大差值, 然后把以后每次采样检测的数值都与之前一个数值进行对比, 如果数值在允许的最大差值之间就有效, 否则无效, 用前一次测量得到的值来替代。这样的话就可以有效避免现场环境产生的各种因素对电磁流量计的影响。而算术平均滤波法是连续取多个样本值实行平均运算, 如果取得的值较大, 则信号平滑度就会较高, 灵敏度数值就会降低;当数值较小的时候信号的平滑度就会较低, 灵敏度数值就升高。

3.6 接地

单独、良好的接地是十分重要的, 地电流是同相干扰产生的主要原因, 地线是接地的具体实施, 就是按照一定的要求, 用合理的金属导体或者导线把电路中的某些电位连接起来, 或将电子电器设备的某一部分与大地相连接, 从而避免误差的产生, 接地线要尽可能地加粗, 以达到最佳的测量结果。

3.7 抑制干扰源产生的电磁干扰

抑制干扰源产生的电磁干扰包括屏蔽、滤波和布线。屏蔽就是从根本上抑制干扰源的产生, 可以在两个空间区域之间采用屏蔽体进行隔离来达到控制磁场、电场以及电磁波从一个区域对另外一个区域的感应和辐射。滤波指的是各种信号按照频率特性的分类并且要控制他们的方向, 是对一些频率点范围内的信号提供传输极点, 而对另外的一些频率点范围内的信号提供传输零点的技术。布线是指根据不同的信号而采用不同的电缆, 避免信号线与电缆产生电磁干扰[6]

4 结语

通过对电磁流量计使用的分析, 可以了解到在使用过程中造成误差以及干扰的原因, 然后有针对性地采取一些措施来抵抗这些干扰, 这样就会大大抑制和消除对有用的流量信号的影响, 提高测量的准确度, 减少故障率, 从而更好地把电磁流量计应用到各种环境中, 实现更好的测量。