電(dian)磁流量(liang)計 除了(le)用來測(ce)量單相(xiang)導電液(ye)體的流(liu)量外,還(hai)經常用(yong)來測量(liang)礦漿、泥(ni)漿、紙漿(jiang)、纖維漿(jiang)等液固(gu)兩相流(liu)體介質(zhi)的流量(liang)，叫礦漿(jiang)電磁流(liu)量計 。當(dang)液固兩(liang)相流體(ti)介質中(zhong)含有鐵(tie)、枯、鎳等(deng)磁性物(wu)質時,稱(cheng)之爲鐵(tie)磁性礦(kuang)漿;反之(zhi),不含有(you)鐵、鑽、鎳(nie)等磁性(xing)物質的(de)液固兩(liang)相流體(ti)介質稱(cheng)爲非磁(ci)性礦漿(jiang)。用礦漿(jiang)電磁流(liu)量計測(ce)量流量(liang)時通常(chang)會遇到(dao)以下一(yi)些間題(ti):
1.液體和(he)固體之(zhi)間速度(du)差的影(ying)響
礦漿(jiang)電磁流(liu)量計在(zai)制造和(he)使用時(shi),一般應(ying)滿足以(yi)下條件(jian):
①磁場在(zai)測量段(duan)上必須(xu)均勻分(fen)布;
②被測(ce)流體介(jie)質應是(shi)非磁性(xing)的電解(jie)質,其電(dian)氣性質(zhi)必須均(jun)勻,并是(shi)不可壓(ya)縮的流(liu)體;
③測量(liang)管爲圓(yuan)管,其内(nei)徑必須(xu)一緻;
④流(liu)速分布(bu)爲軸對(dui)稱分布(bu),且管壁(bi)處流速(su)爲零;
⑤測(ce)量管内(nei)壁上要(yao)有電絕(jue)緣襯裏(li);
⑥若是液(ye)固兩相(xiang)流體,則(ze)要求液(ye)體和固(gu)體之間(jian)沒有速(su)度差存(cun)在。
　　上述(shu)條件中(zhong)①、③、⑤三條是(shi)由制造(zao)廠保證(zheng)的,其餘(yu)三條與(yu)測量對(dui)象有關(guan)。一般說(shuo)來,工業(ye)上使用(yong)電磁流(liu)量計時(shi),上述條(tiao)件是容(rong)易得到(dao)滿足的(de),但在特(te)殊情況(kuang)下,也有(you)不能滿(man)足的。在(zai)側量礦(kuang)漿時,條(tiao)件②和⑥一(yi)般不能(neng)滿足。但(dan)當礦漿(jiang)中所含(han)固體顆(ke)粒的大(da)小和管(guan)徑相比(bi)小得多(duo)時,使固(gu)體順粒(li)均勻地(di)分散在(zai)流體中(zhong),則可把(ba)礦槳看(kan)作是電(dian)氣性質(zhi)均勻一(yi)緻的流(liu)體,至于(yu)條件⑥可(ke)作如下(xia)分析。
　　礦(kuang)漿電磁(ci)流量計(ji)出廠标(biao)定時所(suo)用的流(liu)體介質(zhi)通常是(shi)自來水(shui)(制造廠(chang)受到标(biao)定設備(bei)的限制(zhi),不可能(neng)直接用(yong)礦漿來(lai)标定電(dian)磁流量(liang)計),則标(biao)定液體(ti)通過測(ce)量管截(jie)面的全(quan)流量除(chu)以測量(liang)管截面(mian)積得到(dao)相應的(de)平均流(liu)速指示(shi)值;另一(yi)方面, 礦(kuang)漿電磁(ci)流量計(ji)在實際(ji)測量礦(kuang)漿流量(liang)時,通過(guo)測量管(guan)截面的(de)全流量(liang)(這時包(bao)括組成(cheng)礦漿的(de)液體和(he)固體)除(chu)以測量(liang)管截面(mian)積也得(de)到平均(jun)流速指(zhi)示值。證(zheng)明:如果(guo)礦漿中(zhong)的固體(ti)顆粒和(he)液體之(zhi)間沒有(you)速度差(cha)時,則這(zhe)兩種平(ping)均流速(su)指示值(zhi)就相同(tong),這時不(bu)引起測(ce)量上的(de)誤差;如(ru)果固體(ti)和液體(ti)之間存(cun)在着明(ming)顯的速(su)度差時(shi),則将引(yin)起測量(liang)誤差。
　　令(ling)液體流(liu)量爲仇(chou),所占測(ce)量管截(jie)面積爲(wei)玩;固體(ti)流量爲(wei)Qt,所占測(ce)量管截(jie)面積爲(wei)S。,則液固(gu)兩相的(de)礦漿流(liu)量Qm及總(zong)面積Sm爲(wei)
Qm=Qh+Qt （1）
Sm=Sh+St (2)
　　又令液(ye)體和固(gu)體之間(jian)速度差(cha)爲Vs,則有(you)

　　式(5)右邊(bian)第一項(xiang)表示相(xiang)應于标(biao)定液體(ti)的平均(jun)流速Vh。令(ling)固體所(suo)占的面(mian)積和總(zong)截面積(ji)之比

　　從(cong)式(8)可知(zhi),測量誤(wu)差與相(xiang)對速度(du)比b和面(mian)積比γt之(zhi)乘積成(cheng)正比。例(li)如,若下(xia)γt=5%γt=10%,則δ爲0.5%。
　　從(cong)上面分(fen)析可知(zhi),在測量(liang)液固兩(liang)相流體(ti)的流量(liang)時,要求(qiu)固體的(de)顆粒相(xiang)對于管(guan)徑要充(chong)分的小(xiao),這樣就(jiu)可以降(jiang)低γt值和(he)b值,從而(er)可使測(ce)量誤差(cha)降低到(dao)可以忽(hu)略不計(ji)的程度(du)。另外,固(gu)體隻要(yao)是非磁(ci)性的,固(gu)體顆粒(li)小而均(jun)勻分布(bu),且和液(ye)體之間(jian)沒有速(su)度差,則(ze)不論固(gu)體的電(dian)導率比(bi)液體高(gao)還是低(di),都不會(hui)引起測(ce)量誤差(cha)。
2.鐵磁性(xing)物質的(de)影響
　　當(dang)礦漿中(zhong)的固體(ti)爲磁性(xing)介質時(shi),則測量(liang)管内的(de)磁通密(mi)度将增(zeng)加,這在(zai)小口徑(jing)時,磁通(tong)密度的(de)增加更(geng)爲顯著(zhe)。在這種(zhong)情況下(xia),要求固(gu)體顆粒(li)很小,和(he)管徑相(xiang)比可忽(hu)略不計(ji),使液體(ti)和固體(ti)之間的(de)速度差(cha)近似爲(wei)零。其次(ci),還要求(qiu)垂直安(an)裝,使礦(kuang)漿自下(xia)向上流(liu)動,使礦(kuang)漿的電(dian)氣性質(zhi)均勻一(yi)緻。另外(wai),用戶可(ke)選用矩(ju)形波勵(li)磁的電(dian)磁流量(liang)計,也可(ke)減少一(yi)定的測(ce)量誤差(cha)。因爲在(zai)矩形波(bo)勵磁方(fang)式下,勵(li)磁電流(liu)小,工作(zuo)磁通密(mi)度也小(xiao)。再次,用(yong)戶在選(xuan)用流量(liang)計通徑(jing)時,可選(xuan)用大一(yi)些的流(liu)量計通(tong)徑,以減(jian)小鐵磁(ci)性物質(zhi)所引起(qi)的測量(liang)誤差。
　　除(chu)了以上(shang)一些措(cuo)施外,對(dui)于鐵磁(ci)性物質(zhi)含量較(jiao)高的礦(kuang)漿來說(shuo),應當選(xuan)用礦漿(jiang)電磁流(liu)量計來(lai)測量其(qi)流量。因(yin)爲在鐵(tie)礦漿電(dian)磁流量(liang)計中具(ju)有對磁(ci)通密度(du)變化進(jin)行補償(chang)的功能(neng).
　　礦漿電(dian)磁流量(liang)計的基(ji)本工作(zuo)原理可(ke)知,在電(dian)極上的(de)感應電(dian)壓U12爲
U12=BDV (9)
式(shi)中
B—測量(liang)管内的(de)磁通密(mi)度
D—管徑(jing)
Vm—礦漿平(ping)均流
　　式(shi)(9)可知,感(gan)應電壓(ya)是與平(ping)均流速(su)和磁通(tong)密度之(zhi)積成正(zheng)比的,其(qi)中,平均(jun)流速随(sui)着體積(ji)流量的(de)變化呈(cheng)比例地(di)變化。當(dang)礦漿電(dian)磁流量(liang)計用工(gong)業交流(liu)電來勵(li)磁且被(bei)測礦漿(jiang)又是鐵(tie)磁性礦(kuang)漿時,則(ze)磁通密(mi)度是電(dian)源電壓(ya)、電源頻(pin)率、環境(jing)溫度和(he)磁性物(wu)質濃度(du)的函數(shu),而這些(xie)影響量(liang)的變化(hua)是沒有(you)規律可(ke)循的,因(yin)此,必須(xu)設法消(xiao)除這些(xie)變化所(suo)帶來的(de)影響,才(cai)能保證(zheng)正确的(de)流量測(ce)量。爲此(ci),必須對(dui)感應電(dian)壓U12進行(hang)U12/B運算,即(ji)對式(9)的(de)兩邊同(tong)時除以(yi)B得:

　　這樣(yang),經過U12/B運(yun)算後所(suo)得的E就(jiu)與平均(jun)流速成(cheng)正比了(le)。
　　對于U12/B運(yun)算,關鍵(jian)是如何(he)取得與(yu)磁通密(mi)度B成正(zheng)比的電(dian)信号。在(zai)一般的(de)工業用(yong)電磁流(liu)量計中(zhong),是用勵(li)磁電流(liu)來代替(ti)B的。因爲(wei)在電源(yuan)電壓、電(dian)源頻率(lü)及環境(jing)溫度變(bian)化的範(fan)圍内,勵(li)磁電流(liu)近似與(yu)磁通密(mi)度B成正(zheng)比。這種(zhong)方法隻(zhi)能消除(chu)由于電(dian)源電壓(ya)、電源頻(pin)率和環(huan)境溫度(du)的變化(hua)所造成(cheng)的影響(xiang),而不能(neng)消除磁(ci)性物質(zhi)的影響(xiang)。因此,用(yong)一般工(gong)業用的(de)電磁流(liu)量計來(lai)測量鐵(tie)磁性礦(kuang)漿流量(liang)時會引(yin)起不可(ke)允許的(de)測量誤(wu)差。
　　解決(jue)的方法(fa)是利用(yong)安裝在(zai)傳感器(qi)測量管(guan)上的一(yi)隻磁感(gan)應密度(du)檢測線(xian)圈所取(qu)得的感(gan)應電壓(ya)作爲B信(xin)号,從而(er)進行U12/B運(yun)算,就可(ke)消除磁(ci)勝場物(wu)質的影(ying)響。具體(ti)做法是(shi)将檢測(ce)線圈上(shang)所取得(de)的感應(ying)電壓u1經(jing)積分電(dian)路後,再(zai)進入除(chu)法電路(lu)的。積分(fen)電路如(ru)圖1所示(shi)。

　　式中u 2爲(wei)積分電(dian)路的輸(shu)出電壓(ya), u 1爲積分(fen)電路的(de)輸入電(dian)壓,即是(shi)檢測線(xian)圈上所(suo)取得的(de)感應電(dian)壓,ω爲磁(ci)場角頻(pin)率, ω=2πf，f爲勵(li)磁頻率(lü),K= R2/(R1+ R2),T爲時間(jian)常數,其(qi)表達式(shi)爲T= R1 R2C/( R1+ R2),設計(ji)時使ω2T2>>1,則(ze)式(11)可改(gai)寫

　　式中(zhong)K1=2.22KNs/πT,K1是個常(chang)數。
　　由上(shang)式可知(zhi), u 2與磁通(tong)密度B成(cheng)正比。用(yong)u 2做除數(shu),進行除(chu)法運算(suan),就相當(dang)于用B做(zuo)除數,
進(jin)行u 2/B運算(suan),這樣就(jiu)消除了(le)磁性介(jie)質的影(ying)響。
8.結疤(ba)
　　有些礦(kuang)漿往往(wang)容易在(zai)測量管(guan)道内壁(bi)上造成(cheng)結疤現(xian)象,如氧(yang)化鋁生(sheng)産過程(cheng)中的漿(jiang)液不僅(jin)含有堿(jian)性物質(zhi)和固體(ti)顆粒,而(er)且礦漿(jiang)在90℃以上(shang)的高溫(wen)條件輸(shu)送,這時(shi)就容易(yi)在管壁(bi)上附着(zhe)料漿造(zao)成嚴重(zhong)的結疤(ba)現象。這(zhe)時,用戶(hu)可選用(yong)有光滑(hua)的聚四(si)氟乙烯(xi)襯裏的(de)電磁流(liu)量計,才(cai)能避免(mian)這種結(jie)疤現象(xiang)。當管内(nei)壁上附(fu)着物如(ru)圖2所示(shi)時,将造(zao)成測量(liang)誤差。

　　設(she)st和s分别(bie)爲附着(zhe)物和被(bei)測介質(zhi)的電導(dao)率,t爲附(fu)着層的(de)厚度,d爲(wei)内徑,這(zhe)時所造(zao)成的測(ce)量誤差(cha)△E可用下(xia)式表示(shi):

　　當附着(zhe)物的電(dian)導率和(he)被測流(liu)體的電(dian)導率相(xiang)等或相(xiang)接近時(shi),則不會(hui)造成測(ce)量上的(de)誤差。當(dang)附着物(wu)的厚度(du)均勻且(qie)其電導(dao)率高于(yu)被測流(liu)體的電(dian)導率時(shi),則在電(dian)極之間(jian)形成電(dian)阻性短(duan)路而使(shi)測得的(de)感應電(dian)壓減小(xiao).因此将(jiang)造成負(fu)誤差,即(ji)流量計(ji)指示的(de)流量值(zhi)小于實(shi)際流量(liang)值。當附(fu)着物的(de)厚度均(jun)勻且其(qi)電導率(lü)低于被(bei)測流體(ti)的電導(dao)率時将(jiang)會造成(cheng)正誤差(cha),即流量(liang)計指示(shi)的流量(liang)大于實(shi)際流量(liang)。
　　對于在(zai)電極上(shang)造成結(jie)疤時,可(ke)以采用(yong)尖頭形(xing)電極,它(ta)具有一(yi)定的自(zi)清洗能(neng)力;另外(wai),可以選(xuan)用帶有(you)電極清(qing)洗裝置(zhi)的礦漿(jiang)電磁流(liu)量計,可(ke)随時對(dui)電極進(jin)行清洗(xi);如果結(jie)疤不是(shi)很嚴重(zhong),用戶可(ke)以定期(qi)清洗電(dian)極;同時(shi),盡可能(neng)将平均(jun)流速提(ti)高到Zms/以(yi)上,以減(jian)慢附着(zhe)層的形(xing)成。
4.磨損(sun)和腐蝕(shi)
　　礦漿電(dian)磁流量(liang)計用于(yu)測量礦(kuang)漿流量(liang)時,普遍(bian)存在着(zhe)磨損和(he)腐蝕問(wen)題,當固(gu)體物對(dui)襯裏磨(mo)損後使(shi)内徑d增(zeng)加了△d,則(ze)造成測(ce)量誤差(cha)爲

　　爲了(le)減少磨(mo)損的影(ying)響，盡可(ke)能将流(liu)速減小(xiao)到3m/s以下(xia)。但對于(yu)磨損和(he)腐蝕都(dou)很嚴重(zhong)的礦漿(jiang)來說，用(yong)戶可選(xuan)用 陶瓷(ci)電磁流(liu)量計 。

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