磁場及介質電導率對硫酸選用流量計測量的影響分析

硫酸選（xuǎn）用流量（liàng）計是一種安裝與使用都相當方（fāng）便簡單的流量測量儀表，我們在安裝使用過程中對於硫酸選用流量計（jì）要注意（yì）以下三點：流速分布、磁場邊緣效應以及被測介質電（diàn）導率，對於（yú）基於電磁感應原（yuán）理工作的流量計類型，這三個方麵的因素是在其使用過程中特別（bié）重要的。下麵小編針對這三（sān）方麵加以（yǐ）介紹：
（一）流速分布的影響
隻要管內流速為（wéi）軸對稱分布，則電*上產生（shēng）的（de）感生電動勢大小與流動狀態無關，不論它是層流還是紊流（liú），僅與流體的平（píng）均流速成正比．因此，流速分布為軸對稱是硫酸選用流量計必須滿足的工作條件之一．
假如，流速分布（bù）相對（duì）管中心為非對稱時，測量就會產（chǎn）生誤差．因（yīn）為（wéi）電*上得到的感生（shēng）電動勢e是測量管（guǎn）內所有液體共同貢獻的結果，所以每一個流體質點（diǎn）都有貢獻。但由各個（gè）流體（tǐ）質點相對於電（diàn）*的幾何位置不同，故即使各質點速度（dù）一樣，它們對（duì）電動勢e的貢（gòng）獻也是不同的．越靠近電*的質點對電動勢（shì）e的貢獻越大．也就（jiù）是說，電*附近的感生電（diàn）動勢較大，與兩電*平麵成90°的地方的流體產生的感生（shēng）電勢就小．所以（yǐ），如果電*附近的流速（sù）非軸對稱的偏大，測得的流量（liàng）信號就比實際流量值大；反之，電*附近的流速非軸（zhóu）對稱（chēng）的偏小，測得的流量信號也就偏小．因此，為了消除由於（yú）流速分布（bù）而產生的測量（liàng）誤（wù）差，在電磁流量變送器的應有一（yī）定長度的直管段，以保證流速的鈾對稱分（fèn）布．
 (二)磁場邊緣效應的影響
由前述的基本假定可知，e＝DB  這一基本表達式是在“長筒流量計”的模型條件下（xià）推得（dé）的，即假定沿流體的流動方向上磁場始終是均（jun1）勻（yún）的．實際上，這意味著沿管軸方向上的磁場為無（wú）限長，而實際流量計的磁場是有限長的，所以就必須考慮有限長磁場產（chǎn）生的邊緣效應對測量的影響。
1．絕緣管壁
圖3—34為流量計測量管的（de）縱（zòng）向視圖．設磁場（chǎng）長度為2L，測量管半徑為a．電*A和B在磁場中部。則從圖中可見：磁場的中間部分，即電*附（fù）近大致是均勻的，兩端則逐漸減弱，形成不均勻的磁場邊線，段後下降為零．這樣，在電*附近產生的感（gǎn）生電（diàn）勢較大，兩端則較小，從而造成液體內部電場外有的不均勻而產生渦電流．由渦電流產生的二（èr）次（cì）磁通（tōng），反過來又改變磁場邊緣部（bù）分的工作磁通，使磁場的均勻性進—步遭到破壞。所以，電*上得到的感生電勢與無（wú）限長磁場下的（de）感生電（diàn）動勢有差別，使測量信號產生誤差．

圖3－34磁場邊（biān）緣效（xiào）應
設在磁場軸向長度（dù）為2L時，電*A和B之間的感生電動勢用eAB表示，而（ér）無限長磁場時（shí）(L→  )的感應電動勢為e．用S來表示（shì）它們的比值，即
S＝
顯然，我們希望S值越接近於1越好。也就是說，希望磁場軸向長（zhǎng）度為有限長時電（diàn）*上產生的感生電動勢盡可能接近於無限長時的值．若以L／d表示磁場軸向長度與管道內徑之比，則根據計（jì）算，在測量管是絕緣管壁的條件下，S與（yǔ）L／d的關係如圖3—35所示．由圖（tú）可知，在保證S＝0．99的情況下，L/ d的比值範圍大致（zhì）為L／d＝2．8—3．04．這就是說，為了減（jiǎn）少（shǎo）磁場地緣的影響，勵磁線圈的長度（dù）應（yīng）為測量管內徑的2. 8—3．04倍，這樣才可以使電*上產生電動勢接近於無限長磁（cí）場時的值。

圖3－35 S與L / d的關係
2．導電管壁

圖3－36 導電管（guǎn）壁S與L / a的關係（xì）
圖3－37液（yè）態金屬磁場邊緣效應
如果測量管是導電的，由於導電管壁的短路作用，磁場邊緣效應就會更加明顯，並導致電（diàn）*上感生電動勢損失的增加．隨著管壁導電率和壁（bì）厚的變化，這種影響也將隨之改變．若以  表示（shì）管壁厚度（dù），K表示管壁電導率，d和  仍然分別表示測量管（guǎn）內半徑（jìng）和被（bèi）測液體電導率，則可用（yòng）L／d和a＝  來表示不同情況下邊緣效應的影響（xiǎng）程度，如圖3—36所示．
由圖可知（zhī），同（tóng）樣的L／d值（zhí），測量管的電導率越大，管壁越厚，這（zhè）種影響也就越大，即感生電動勢的損失也就（jiù）越嚴重a＝0即相當於管避絕（jué）緣的情況（kuàng）(K＝0)，其結果與圖3－35所示的一樣（yàng）．所以，對硫酸選用流量計來說（shuō），測（cè）量管（guǎn）壁絕（jué）緣是非常必要的（de）．
3．液態金屬的邊緣效應
如前（qián）所（suǒ）述，由於勵磁線圈兩端的磁感應強（qiáng）度B是逐漸減弱的，形成了不（bú）均（jun1）勻的（de）邊（biān）緣，使（shǐ）被（bèi）測介質在磁場的邊緣區域（yù）內產生渦電流，對測量產生影響．當被測介質是電導率*高的液態金屬時（shí），這個渦電流的影響就很大。
如圖3－37所示，由（yóu）磁場邊緣效應（yīng）產生的渦電流會（huì）引起（qǐ）二次（cì）磁通，使工作磁場的邊緣發生畸變，出於（yú）左側邊緣的磁場是逐漸增強的，所（suǒ）以左側的（de）渦電流就企圖去削弱這種增強；而右側的渦電流（liú），由於右側的磁場逐漸減弱（ruò），阻止這種削弱（ruò）．這（zhè）樣就造成了整個磁場（chǎng）的畸變，便它相對於（yú）電*軸不對稱．
上（shàng）述這種效應在（zài）值流勵磁的情況下雖有一定影響，但問題（tí）不大．如果采（cǎi）用交流勵磁的話，隨著勵磁（cí）電流頻率的增加，這種邊緣效應的影響就比較嚴重．
如果被測介（jiè）質中含有導磁性（xìng）物質，例如含有鐵、鑽、鎳之類的金（jīn）屬時，磁場邊緣效應的影響就更加複雜化．在理論上研究這種效應時，常用一（yī）個純數，即（jí）磁雷（léi）諾數RM＝  ud來表征這個效應影（yǐng）響的大小．其中，  和  分別是介質的磁導率和電導率；u為介質流速；d為測量（liàng）管半徑．研（yán）究（jiū）表明，如果RM值不大，並且磁（cí）場邊緣離電*不太近的情況下，即使（shǐ）介質中含有微（wēi）量的導（dǎo）磁（cí）性物質，對測量的（de）影響（xiǎng）仍（réng）可忽略．相反（fǎn）RM值很（hěn）大，而且磁場邊緣離電*又比較近的，則（zé）由於工（gōng）作磁場的畸變將給測量造成嚴（yán）重的影響。所以，硫酸選（xuǎn）用流量計要求被（bèi）測介（jiè）質非磁性是必要的．另外，對於液態（tài）金（jīn）屬，一般采用直（zhí）流勵磁以減（jiǎn）少磁場邊緣效應．
(三)被測介質電導率的影（yǐng）響
目前，硫酸選用流量計轉換路的輸入（rù）阻抗已有所提高，測量導電性液體時（shí），一（yī）般不會因介質電導（dǎo）率稍有變化而引起誤差，但對於一定的轉換器輸入阻抗，被測介質的（de）電導率有一個下限值  min，不能低於（yú）該下限值．
被測介質的電導率太大也是不允許的。例如當電導率（lǜ）超過10－1(S／cm)左右時，就會降低流量信（xìn）號，改變指示值，即指示流量值小於實際流量值．這是因為在電磁流量變送器（qì）中，磁場為有限長，被測的導電液體隻（zhī）有流過有限磁場時，才能（néng）產生感（gǎn）生（shēng）電（diàn）動勢e．所以，代（dài）表流量信號的感生（shēng）電（diàn）動勢e是磁場部分的導（dǎo）電液體切（qiē）割磁力線的結果，磁場兩端以外的導電液體沒有對e作出任何貢獻（xiàn）．相（xiàng）反，由於它們（men）也是和兩個電*連通的，故也就構成了一部分外電路。當變送器與轉換器連接在一起（qǐ）時，這部分（fèn）外電路就與轉換器輸入（rù）阻抗相並聯而成為變（biàn）送器的負載．當（dāng）被（bèi）測介（jiè）質的（de）電導率很大時，外電路的電阻較小（xiǎo），達時不管轉換器的輸入阻抗（kàng）有多高，並聯的結果將取（qǔ）決於這部分液體外電路，從而減小變送器與（yǔ）轉換器之間的（de）傳（chuán）輸精（jīng）度。
所以，對一個硫酸（suān）選用流量計來說，測量（liàng）不受介質電導率影響是有一定（dìng）範圍的，被（bèi）測介質電導串既不能太大（dà），也不能太小。隨著電子（zǐ）技術的發展，轉換器輸入阻抗（kàng）的提高，必將可以降低被測介質電導率（lǜ）的下限。

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