電(dian)磁流量計 除了用(yong)來測量單相導電(diàn)液體的流量外,還(hái)經常用來測量礦(kuàng)漿、泥漿、紙漿、纖維(wéi)漿等液固兩相流(liú)體介質的流量，叫(jiào)礦漿電磁流量計(ji) 。當液固兩相流體(tǐ)介質中含有鐵、枯(kū)、鎳等磁性物質時(shí),稱之爲鐵磁性礦(kuàng)漿;反之,不含有鐵(tiě)、鑽、鎳等磁性物質(zhì)的液固兩相流體(tǐ)介質稱爲非磁性(xing)礦漿。用礦漿電磁(ci)流量計測量流量(liàng)時通常會遇到以(yi)下一些間題:
1.液體(tǐ)和固體之間速度(dù)差的影響
礦漿電(dian)磁流量計在制造(zao)和使用時,一般應(ying)滿足以下條件:
①磁(ci)場在測量段上必(bì)須均勻分布;
②被測(ce)流體介質應是非(fēi)磁性的電解質,其(qi)電氣性質必須均(jun1)勻,并是不可壓縮(suō)的流體;
③測量管爲(wei)圓管,其内徑必須(xū)一緻;
④流速分布爲(wei)軸對稱分布,且管(guǎn)壁處流速爲零;
⑤測(cè)量管内壁上要有(yǒu)電絕緣襯裏;
⑥若是(shì)液固兩相流體,則(zé)要求液體和固體(ti)之間沒有速度差(cha)存在。
　　上述條件中(zhōng)①、③、⑤三條是由制造廠(chǎng)保證的,其餘三條(tiao)與測量對象有關(guan)。一般說來,工業上(shàng)使用電磁流量計(ji)時,上述條件是容(róng)易得到滿足的,但(dan)在特殊情況下,也(yě)有不能滿足的。在(zai)側量礦漿時,條件(jiàn)②和⑥一般不能滿足(zu)。但當礦漿中所含(hán)固體顆粒的大小(xiǎo)和管徑相比小得(de)多時,使固體順粒(li)均勻地分散在流(liú)體中,則可把礦槳(jiǎng)看作是電氣性質(zhi)均勻一緻的流體(ti),至于條件⑥可作如(rú)下分析。
　　礦漿電磁(ci)流量計出廠标定(dìng)時所用的流體介(jie)質通常是自來水(shuǐ)(制造廠受到标定(dìng)設備的限制,不可(ke)能直接用礦漿來(lái)标定電磁流量計(jì)),則标定液體通過(guò)測量管截面的全(quan)流量除以測量管(guan)截面積得到相應(yīng)的平均流速指示(shi)值;另一方面, 礦漿(jiang)電磁流量計在實(shí)際測量礦漿流量(liàng)時,通過測量管截(jie)面的全流量(這時(shí)包括組成礦漿的(de)液體和固體)除以(yǐ)測量管截面積也(yě)得到平均流速指(zhi)示值。證明:如果礦(kuàng)漿中的固體顆粒(li)和液體之間沒有(you)速度差時,則這兩(liǎng)種平均流速指示(shi)值就相同,這時不(bu)引起測量上的誤(wu)差;如果固體和液(yè)體之間存在着明(míng)顯的速度差時,則(ze)将引起測量誤差(chà)。
　　令液體流量爲仇(chóu),所占測量管截面(miàn)積爲玩;固體流量(liang)爲Qt,所占測量管截(jié)面積爲S。,則液固兩(liǎng)相的礦漿流量Qm及(jí)總面積Sm爲
Qm=Qh+Qt （1）
Sm=Sh+St (2)
　　又令液(ye)體和固體之間速(su)度差爲Vs,則有

　　式(5)右(you)邊第一項表示相(xiàng)應于标定液體的(de)平均流速Vh。令固體(tǐ)所占的面積和總(zong)截面積之比

　　從式(shi)(8)可知,測量誤差與(yu)相對速度比b和面(mian)積比γt之乘積成正(zhèng)比。例如,若下γt=5%γt=10%,則δ爲(wèi)0.5%。
　　從上面分析可知(zhi),在測量液固兩相(xiang)流體的流量時,要(yào)求固體的顆粒相(xiàng)對于管徑要充分(fen)的小,這樣就可以(yǐ)降低γt值和b值,從而(ér)可使測量誤差降(jiang)低到可以忽略不(bu)計的程度。另外,固(gù)體隻要是非磁性(xing)的,固體顆粒小而(ér)均勻分布,且和液(yè)體之間沒有速度(dù)差,則不論固體的(de)電導率比液體高(gao)還是低,都不會引(yǐn)起測量誤差。
2.鐵磁(ci)性物質的影響
　　當(dang)礦漿中的固體爲(wei)磁性介質時,則測(cè)量管内的磁通密(mì)度将增加,這在小(xiao)口徑時,磁通密度(du)的增加更爲顯著(zhe)。在這種情況下,要(yào)求固體顆粒很小(xiao),和管徑相比可忽(hu)略不計,使液體和(he)固體之間的速度(dù)差近似爲零。其次(cì),還要求垂直安裝(zhuang),使礦漿自下向上(shang)流動,使礦漿的電(diàn)氣性質均勻一緻(zhi)。另外,用戶可選用(yòng)矩形波勵磁的電(diàn)磁流量計,也可減(jiǎn)少一定的測量誤(wu)差。因爲在矩形波(bo)勵磁方式下,勵磁(cí)電流小,工作磁通(tōng)密度也小。再次,用(yòng)戶在選用流量計(jì)通徑時,可選用大(dà)一些的流量計通(tong)徑,以減小鐵磁性(xìng)物質所引起的測(ce)量誤差。
　　除了以上(shang)一些措施外,對于(yú)鐵磁性物質含量(liàng)較高的礦漿來說(shuo),應當選用礦漿電(diàn)磁流量計來測量(liang)其流量。因爲在鐵(tie)礦漿電磁流量計(jì)中具有對磁通密(mi)度變化進行補償(chang)的功能.
　　礦漿電磁(cí)流量計的基本工(gōng)作原理可知,在電(dian)極上的感應電壓(ya)U12爲
U12=BDV (9)
式中
B—測量管内(nèi)的磁通密度
D—管徑(jìng)
Vm—礦漿平均流
　　式(9)可(kě)知,感應電壓是與(yǔ)平均流速和磁通(tong)密度之積成正比(bi)的,其中,平均流速(su)随着體積流量的(de)變化呈比例地變(bian)化。當礦漿電磁流(liú)量計用工業交流(liu)電來勵磁且被測(cè)礦漿又是鐵磁性(xing)礦漿時,則磁通密(mi)度是電源電壓、電(diàn)源頻率、環境溫度(du)和磁性物質濃度(dù)的函數,而這些影(ying)響量的變化是沒(méi)有規律可循的,因(yin)此,必須設法消除(chu)這些變化所帶來(lái)的影響,才能保證(zhèng)正确的流量測量(liàng)。爲此,必須對感應(yīng)電壓U12進行U12/B運算,即(jí)對式(9)的兩邊同時(shí)除以B得:

　　這樣,經過(guo)U12/B運算後所得的E就(jiù)與平均流速成正(zhèng)比了。
　　對于U12/B運算,關(guān)鍵是如何取得與(yu)磁通密度B成正比(bi)的電信号。在一般(ban)的工業用電磁流(liu)量計中,是用勵磁(ci)電流來代替B的。因(yin)爲在電源電壓、電(dian)源頻率及環境溫(wen)度變化的範圍内(nei),勵磁電流近似與(yǔ)磁通密度B成正比(bi)。這種方法隻能消(xiao)除由于電源電壓(ya)、電源頻率和環境(jing)溫度的變化所造(zào)成的影響,而不能(neng)消除磁性物質的(de)影響。因此,用一般(ban)工業用的電磁流(liú)量計來測量鐵磁(cí)性礦漿流量時會(hui)引起不可允許的(de)測量誤差。
　　解決的(de)方法是利用安裝(zhuang)在傳感器測量管(guan)上的一隻磁感應(ying)密度檢測線圈所(suǒ)取得的感應電壓(ya)作爲B信号,從而進(jìn)行U12/B運算,就可消除(chú)磁勝場物質的影(ying)響。具體做法是将(jiāng)檢測線圈上所取(qǔ)得的感應電壓u1經(jīng)積分電路後,再進(jin)入除法電路的。積(jī)分電路如圖1所示(shi)。

　　式中u 2爲積分電路(lù)的輸出電壓, u 1爲積(jī)分電路的輸入電(diàn)壓,即是檢測線圈(quān)上所取得的感應(yīng)電壓,ω爲磁場角頻(pín)率, ω=2πf，f爲勵磁頻率,K= R2/(R1+ R2),T爲(wei)時間常數,其表達(dá)式爲T= R1 R2C/( R1+ R2),設計時使ω2T2>>1,則(zé)式(11)可改寫

　　式中K1=2.22KNs/πT,K1是(shi)個常數。
　　由上式可(ke)知, u 2與磁通密度B成(cheng)正比。用u 2做除數,進(jìn)行除法運算,就相(xiang)當于用B做除數,
進(jìn)行u 2/B運算,這樣就消(xiāo)除了磁性介質的(de)影響。
8.結疤
　　有些礦(kuàng)漿往往容易在測(ce)量管道内壁上造(zao)成結疤現象,如氧(yǎng)化鋁生産過程中(zhong)的漿液不僅含有(you)堿性物質和固體(ti)顆粒,而且礦漿在(zài)90℃以上的高溫條件(jian)輸送,這時就容易(yì)在管壁上附着料(liao)漿造成嚴重的結(jie)疤現象。這時,用戶(hù)可選用有光滑的(de)聚四氟乙烯襯裏(lǐ)的電磁流量計,才(cai)能避免這種結疤(bā)現象。當管内壁上(shàng)附着物如圖2所示(shi)時,将造成測量誤(wù)差。

　　設st和s分别爲附(fù)着物和被測介質(zhi)的電導率,t爲附着(zhe)層的厚度,d爲内徑(jìng),這時所造成的測(ce)量誤差△E可用下式(shì)表示:

　　當附着物的(de)電導率和被測流(liú)體的電導率相等(deng)或相接近時,則不(bú)會造成測量上的(de)誤差。當附着物的(de)厚度均勻且其電(diàn)導率高于被測流(liú)體的電導率時,則(ze)在電極之間形成(cheng)電阻性短路而使(shǐ)測得的感應電壓(ya)減小.因此将造成(chéng)負誤差,即流量計(ji)指示的流量值小(xiao)于實際流量值。當(dāng)附着物的厚度均(jun)勻且其電導率低(dī)于被測流體的電(dian)導率時将會造成(chéng)正誤差,即流量計(jì)指示的流量大于(yú)實際流量。
　　對于在(zài)電極上造成結疤(bā)時,可以采用尖頭(tóu)形電極,它具有一(yī)定的自清洗能力(lì);另外,可以選用帶(dai)有電極清洗裝置(zhi)的礦漿電磁流量(liang)計,可随時對電極(ji)進行清洗;如果結(jié)疤不是很嚴重,用(yòng)戶可以定期清洗(xi)電極;同時,盡可能(néng)将平均流速提高(gao)到Zms/以上,以減慢附(fu)着層的形成。
4.磨損(sun)和腐蝕
　　礦漿電磁(cí)流量計用于測量(liang)礦漿流量時,普遍(bian)存在着磨損和腐(fǔ)蝕問題,當固體物(wù)對襯裏磨損後使(shǐ)内徑d增加了△d,則造(zào)成測量誤差爲

　　爲(wei)了減少磨損的影(yǐng)響，盡可能将流速(sù)減小到3m/s以下。但對(dui)于磨損和腐蝕都(dou)很嚴重的礦漿來(lái)說，用戶可選用 陶(tao)瓷電磁流量計 。

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