摘(zhai)要：電磁流量(liàng)計
開始應用(yòng)于多相流流(liu)量測量,運用(yong)有限元軟件(jiàn)Ansys對電磁流量(liang)計中存在非(fei)導電物體建(jian)立徑向仿真(zhēn)模💚型,在徑向(xiang)截面上研究(jiū)了流量計中(zhong)含有非導電(diàn)物質時流量(liang)計的🔴響應特(tè)性,并以此分(fèn)析🔞了含水率(lü)不同對流量(liang)計信号的影(ying)響,爲電磁流(liu)量計在多相(xiang)流測量中提(tí)供一定的依(yī)據。
電磁流量(liang)計具有對流(liú)速分布不太(tai)敏感及管道(dào)中無☁️阻礙流(liú)動的部件等(deng)”,将其應用于(yu)多相流中時(shi)具有獨特的(de)優點,但電磁(cí)流量計的基(ji)本理論是建(jian)立㊙️在單相流(liú)上的。根據電(dian)磁感應定律(lü),外加磁場中(zhōng)通過導電流(liú)體時,流體😘切(qie)割磁力🐅線可(kě)産生❤️感應電(dian)動勢,依據感(gǎn)應電動勢的(de)大小可以測(ce)量流體的速(su)度和流量。當(dāng)流體中出現(xian)非導電物質(zhì)時如油氣泡(pào)等),流量計感(gǎn)應電動勢會(hui)發生變化，影(yǐng)響流量測量(liang)結果,因此分(fèn)析非導電⭕物(wu)質對流量計(ji)的響應特性(xing)是很有必要(yào)的。
運用有限(xiàn)元軟件Ansys對電(dian)磁流量計測(cè)量中出現油(you)氣泡建立徑(jing)📧向截面仿真(zhen)模型,在此模(mo)型下研究油(yóu)氣泡對電磁(ci)流量計敏感(gǎn)場的影響,同(tóng)時對流體中(zhōng)含水率不同(tóng)時流量計的(de)響應特㊙️性進(jin)行研究,研究(jiu)結果可爲多(duō)相流的電磁(ci)感應測量提(tí)供一定的理(lǐ)論依據。
1敏感(gan)度定義0
電磁(ci)流量計的基(ji)本方程爲:
式(shì)中
A一對所有(you)空間積分;
B一(yī)磁場強度;
j一(yi)虛電流密度(du),是一個完全(quan)由A上的電邊(biān)界條件所決(jué)定的量;
U一兩(liang)電極的電勢(shì)差;
V一流體速(su)度。
虛電流決(jue)定着電磁流(liu)量計測量區(qū)域權值函數(shu)的分布情況(kuàng),也☂️就影響着(zhe)電磁流量計(jì)内部敏感場(chǎng)分布情況爲(wei)了定量地🤞考(kao)查流量計内(nèi)部非導電物(wu)質對電磁流(liú)量計敏感場(chǎng)的分布影響(xiang),定義c爲敏感(gan)場靈敏度:
其(qi)中jx表示有非(fei)導電物質虛(xū)電流在x方向(xiang)上的分量☀️,x方(fāng)向即電極方(fang)向;力爲沒有(you)非導電物質(zhì)時虛電流在(zài)x方向上的分(fèn)量。
2非導電物(wu)質對流量計(ji)影響徑向仿(pang)真
探讨在電(dian)磁流量計徑(jing)向截面位置(zhi)開始出現油(yóu)氣泡時電磁(ci)流量計感應(yīng)信号的響應(ying)情況。在仿真(zhen)模型中,設定(dìng)👌這樣-一個過(guo)程,在連續時(shi)刻t1、t2、t3、t4流量計電(dian)極位置的徑(jìng)向截面上分(fen)别開始出現(xiàn)一個油氣泡(pào)非導電物質(zhì)),在1s時刻出現(xiàn)的4個油氣泡(pao)的半徑變大(dà)。在這一過程(chéng)中，研究非導(dǎo)電🐕物質軸氣(qi)泡)的增加與(yǔ)變💔化對流量(liang)計輸❗出信号(hao)的影響情況(kuàng);這一過程中(zhong),流體中的含(han)水率也在變(bian)化🐆,同時研究(jiu)✊含水率對流(liu)量計的影響(xiang)情況.
圖1所示(shì)爲流量計截(jié)面中油氣泡(pào)非導電物質(zhì))增加與變化(hua)時的Ansys仿真圖(tu),圖la~e中分别顯(xiǎn)示的是t1~t5時刻(kè)虛電流x方向(xiang)分量的An-sys圖。
對(dui)Ansys仿真實驗數(shu)據通過Matlab進行(háng)結果分析。圖(tú)2a~e分别爲1~Is時刻(kè)流體中存在(zai)油氣泡流量(liàng)計測量區域(yù)虛電流在x方(fāng)向.上的㊙️分布(bu)🍉圖及其等勢(shì)圖。從圖中可(kě)以看出:當流(liu)體中油氣泡(pao)增加時,流量(liàng)計🍓測量區域(yù)的敏感場發(fā)生變化，且流(liú)體中油氣泡(pào)越🥰多,對流量(liang)計測量區域(yù)敏感場影響(xiang)越大。爲了更(gèng)客觀地反應(yīng)這種現象,下(xià)面運用敏感(gǎn)場靈敏度e進(jìn)一步進行研(yan)究。
3仿真結果(guo)分析
爲了清(qing)晰地獲得以(yi)上5種情況下(xia)油氣泡對流(liú)量計虛電流(liu)🈲分布的影響(xiǎng),運用敏感場(chǎng)靈敏度來刻(kè)畫非導電物(wu)質在不同情(qing)況下對流量(liàng)計敏感場靈(líng)敏度的響應(yīng)特性。圖💛3所示(shì)爲以上5種多(duō)個非導電物(wù)質存在情況(kuàng)對流量計敏(min)感場靈敏度(du)響應特♌性分(fen)析。從圖3中可(kě)以看💋出,随着(zhe)非導電物質(zhi)的個數在流(liú)體中🌂的增加(jia),流量🐉計敏感(gǎn)場靈敏度也(yě)不斷增加，說(shuo)明對電磁流(liu)量計的輸出(chū)信号的影響(xiang)也越大.圖3中(zhong)t3時刻㊙️敏感場(chǎng)靈敏度c較t2時(shi)刻增加較小(xiao)，這是13;時💋刻增(zēng)加的油氣泡(pao)較小，而在t1~t5時(shi)刻📱增加的油(yóu)氣泡較大時(shí),流量✊計敏感(gǎn)場靈敏度🔴c變(biàn)化較大,說明(ming)流體中💜出現(xiàn)較大㊙️的油氣(qì)泡對流量計(ji)測量影響較(jiào)大。
圖4所示爲(wèi)流體中含水(shui)率與流量計(jì)感應電流之(zhi)間關系。從圖(tú)4中可以看出(chū),随着流量計(ji)流體中含水(shuǐ)率的增加,流(liú)體中✔️虛電☎️流(liu)特❤️性（Jb./Jw)也逐漸(jian)增加。虛電流(liu)特性指的❌是(shì)流體中含有(yǒu)非導電物質(zhi)時虛電流Jb與(yu)流體爲全水(shui)狀态下虛電(dian)流Jw的比值。從(cóng)仿真圖上可(ke)以🌈看出:流體(ti)中🈲含水率與(yu)流量計的輸(shu)出🔴結果不是(shi)簡單的線性(xìng)關系,含水率(lü)越大,流量計(jì)截面就越🏃🏻♂️接(jiē)近全水狀态(tài)下的測🐪量值(zhi)。
4結束語
運用(yong)有限元軟件(jian)對電磁流量(liang)計含有非導(dao)電物質鈾氣(qi)🐆泡㊙️)時對流量(liàng)計敏感場進(jìn)行徑向建模(mó)仿真分✏️析,在(zài)建立的仿真(zhēn)模‼️型.上分析(xī)了流體中出(chu)現--系列非導(dǎo)電物質時對(dui)流量💃計傳感(gan)器截面🌈上敏(mǐn)感場的影響(xiang)情況,同時也(ye)得到了含水(shuǐ)🙇🏻率與流量👉計(ji)感應信号之(zhi)間的關💋系。仿(pang)真結果可爲(wei)電磁流量計(jì)在多相流的(de)測量提供一(yi)定的依據。
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