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            鉛鉍合金流量測量技術應用在電磁流量計中

            發布:2022/5/10 11:06:23人氣:58
            1.電磁流量計
            電磁流量計采用法拉第電磁感應原理,如圖1所示,利用磁體在管道兩側形成均勻穩定磁場B,并穿過管道內部,磁場在管道內均勻分布。鉛秘流體在流動過程中,切割磁感應線,產生感應電勢E。感應電勢與流速成正比關系(公式1),通過管道內徑d、磁場強度B等參數,即可實現對管內鉛秘合金流量測量。電磁流量計根據勵磁方式不同,分為直流式電磁流量計和交流式電磁流量計。

            式中:v為流體平均流速;E為感應電動勢;d為管道內徑;B為磁場強度;k為修正系數
            2.直流式電磁流量計
            直流式電磁流量計磁場方向保持不變,通常采用永磁體進行作為磁場源。根據測量原理,直流式電磁流量計包含兩個系統。磁路系統產生磁場,信號采集系統采集信號。因此流量計結構簡單、信號穩定性強且受到鉛鉍流體流動特征影響小,成為了國際上鉛鉍流量測量主要方式。意大利的CHEOPE和LECOR回路、瑞典的LISOR回路和德國的THESYS回路均采用了永磁式電磁流量計檢測流量。
            在研究電磁流量計測量金屬流體時,發現流量測量精度受到邊界條件潤濕性能的影響,致使鉛鉍合金流動狀態不穩定,截面流速分布不均勻,不利于平均流速的檢測。流量計在使用過程中,為保證測量精度,需要定期校準圖。同時ENEA還在LECOR回路流量測量中發現,電磁流量計管壁內生成不導電氧化層,隨著氧化層的逐步生長擴大,流量計測量精度逐步降低直到完全失效。而在冷端的流量計還能保持運行,則是因為冷端流量計的運行溫度較低,氧化層的生長較為緩慢,并且管道直徑相對較大,氧化層完成覆蓋管道表面所需時間更長,因此保持運行。
            電磁流量計信號采集方式決定了鉛秘流體、管道和電極組成的信號傳輸通道具有高電導率。而腐蝕作用產生的腐蝕產物為絕緣氧化層,能夠阻礙甚至隔斷電勢信號的輸出,zui終使流量計失去測量功能。
            3.交流式電磁流量計
            交流式電磁流量計與直流式不同之處在于勵磁方式,采用交流電對線圈進行通電。線圈內部磁場處于動態變換過程,磁場方向也隨電流方向更改而變化。測量方式與直流式測量感應電勢信號不同,金屬流體在交變電場中產生感應磁場,此感應磁場在一階近似的情況下,與流量成正比關系。相比于直流式zui大的優點是不需要時間分辨率高的傳感器即可實現對流量的精確測量。但是由于信號傳輸的特點,需要傳感器與流體之間采用一層絕緣層進行隔離,避免信號被分流影響測試精度,因此對于流量計結構材料的兼容性有極高要求。德國的KT在其試驗裝置中安裝了一臺非接觸式相變電磁流量計,金屬流體穿過兩個交變勵磁線圈,產生兩個存在相位差的感應磁場。利用感應磁場相位差與流量的正比關系,實現對管內流體的檢測。經過在鎵銦砷回路和鈉回路中進行試驗,發現鎵銦砷磁雷諾數超過0.1,鈉回路雷諾數超過0.35時,流量與相位差即失去線性關系。影響使得zui終流量計測量誤差達到5%。電磁流量計突出特點是結構簡單、輸出信號穩定。
            但是由于鉛鉍合金對管道的氧化作用,使得信號輸出隨時間呈現衰減,并且溫度的變化造成傳感器各金屬零部件電導率改變和測量管內徑的變化,因此,流量計需要進行周期性標定修正溫度和氧化帶來誤差。
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