電磁流量計測量誤差原因及改進對策探討

韓冰

（陜西省計量科學研究院，陜西西安 710100）

1.電磁流量計工作原理

電磁流量計是以電磁感應原理為基礎研發的專用于流量測量的儀器，用于工業生產中能夠精確測量導電液體體積流量。其計算公式為E=kBDv，其中E表示感應電動勢，單位為V；k表示系數；B表示磁感應強度，單位為T；D表示測量管內徑，單位為m；v表示液體流動速度，單位為m/s。

根據電磁流量計應用過程來看，可以認為是在工業生產領域中實現了電磁感應定律的實踐應用[1]。而立足于電磁流量計計算公式角度來看，磁感應強度、管道直徑處于的狀態相對穩定時，有正向變化關系存在于感應電勢和管道體積流量中，同時也有正向變化趨勢存在于感應電勢與被測介質體積流量中。

2.電磁流量計特點

具備自身獨特性的電磁流量計，在具體應用中呈現出較為明顯的特點，基本由下述3方面組成：一是電磁流量計構造中，因測量導管內部件和阻流體不可動的緣故，所以不會產生機械慣性和壓力損失，其反應的靈敏性相對較高。二是測量范圍寬，通常情況下能達到10:1甚至100:1的量程。同時，流速范圍多以（1～6）m/s為主，甚至能打到（0.5～10）m/s。測量管徑范圍最低為2mm，最高能達到3000mm。三是能支持含有固體顆粒或具有一定電導率（酸、堿、鹽溶液）的液體體積流量的測量，同時也能對脈動流量展開測量。

雖然電磁流量計的優點諸多且相當突出，然而依然有不足之處存在，主要表現在下述兩方面：一是不能使用太高的溫度和壓力[2]。電磁流量計在具體使用中，其溫度應當控制在120℃以內，且要控制使用壓力不超過1.6MPa。之所以存在此類要求，是因為溫度的高低會在一定程度上影響管道襯里的材料變質、變形及膨脹。而使用壓力的具體數值通常是由電極部分密閉狀況、管道強度及法蘭規格等因素決定。二是電磁流量計的測量范圍受到了極大的限制，無法用于非導電流體流量的測量，如蒸汽、氣體及石油制品等。

3.電磁流量計測量誤差原因及改進對策

3.1 待測液體電導率變化顯著及改進

一旦待測液體電導率出現幅度極大的變化時，顯示值也會因此產生巨大的波動，甚至會對相應控制系統的正常運行構成劇烈影響。而待測液體出現偏低的電導率時，會對電極的輸出構成阻抗，而當實際電導率比下限值更低的情況出現后，會中斷儀器的正常工作。面對此類誤差引發的原因來看，可從下述幾方面進行改進：一是在選擇電磁流量計時，在滿足要求的前提下，盡量選擇電導率低的一類。二是裝配確保能夠充分混合物料或達成化學反應的直管段或反應器。三是引入其他原理不同的流量計。

3.2 待測液體有氣泡現象或非滿管狀態及改進

氣泡的產生，通常是液體中溶解的氣體逐步發展為游離狀態后形成的，或是吸入至外界的氣泡。流量中含有的氣泡體積如果較大，會對測量準確性構成影響。而當氣泡具備過大的直徑甚至比電機直徑數值更大，測量顯示過程中的狀態就會極不穩定，且根本無法避免波動。面對此類誤差引發的原因來看，可從下述幾方面加以改進：（1）在電磁流量計上安裝集氣器，并以周期為根據實施排氣操作[3]。（2）合理進行安裝位置的更換、調整。（3）在電磁流量計上安裝垂直管道，保障其方向為自下而上。（4）在傳感器安裝過程中需要與排放口保持適當的距離。（5）在控制閥位置安裝傳感器，控制其位置處于其上游或泵下游。

3.3 空間電磁波干擾及改進

電磁流量計用于測量實踐的過程中，轉換器與傳感器間如果存在較長的電纜，同時周邊有較強電磁干擾的情況存在，此時由于電纜的存在，干擾信號會被引入進去，最終會有共模干擾現象形成，導致流量計發生非線性、顯著失真或大幅度晃動等諸多情況，測量的準確性也會因此大打折扣。面對此類誤差引發的原因來看，可根據下述措施進行解決：（1）在電磁流量計安裝中，需要深入分析周邊環境，保證電磁流量計原理強磁場。（2）盡量將電纜長度控制在適宜范圍內，并落實相關屏蔽措施，如將電纜傳入接地鋼管中，避免電源線與電纜傳入同一根管。（3）選擇與要求相符合的屏蔽電纜，同樣能將電磁波構成的干擾有效降低。

3.4 連接電纜問題及改進

電磁流量計是通過特定電纜、轉換器和傳感器組成的系統，因此電纜長度、屏蔽層數、導體橫截面積、絕緣情況及分布電容等都會對其測量結果構成影響，甚至還會對電磁流量計的正常運行產生干擾。所以，在安裝電磁流量計時不但需要參照導體橫截面積、屏蔽層數、待測液體電導率及分布電容等確定電纜長度，同時也要將電纜中間接頭的情況規避，并妥善處理末端，保障能夠實現良好連接。此外，也要保障所用電纜符合標準要求。

3.5 測量管內存在著層及改進

以電磁流量計應用對象為根據，其多以測量非清潔流體為主，倘若實際測量中有一定量沉淀物等物質存在于非清潔流體內部，電磁流量計的正常使用及測量也必然會遭受影響，如污染電磁流量計管道、電極表面，最終引發測量誤差。面對此類誤差引發原因，相關人員在日常工作中應當做好電磁流量計定期清洗工作，同時適當將流速提升。此外，在襯里材料的選擇中，可選擇聚四氯乙烯。

3.6 電極選擇、液體流速問題及改進

電磁流量計實際應用中，其電極和內部材料會直接接觸待測液體，所以在選擇電極和襯里材料時，都應當以待測液體為根據合理進行[4]。結合待測液體性質完成襯里材料特性的確定，并在實際測量中圍繞測量溫度展開嚴格控制，避免由于襯里材料選擇不合理或溫度控制力度不足而導致襯里材料受磨損或變形等情況，進而導致附著速度加快、增大測量誤差發生率。針對此類情況，在應用電磁流量計時，在突出襯里材料選擇針對性的同時，也需要合理選擇電極，并妥善控制液體流速，保障處于合理范圍。

3.7 測量液體呈現不對稱狀態及改進

應用電磁流量計測量相關液體的流量時，待測液體如果有不對稱狀態出現，必然會引起測量誤差的情況。液體非對稱狀態通常在單一的漩渦流或沿管線軸線的直線流等兩種流動組合方面得到表現。該情況下，管道截面的積分為液體體積流量。上游直管段如果存在不足，一般情況下可結合流量調節器調節流量，控制上下游一定范圍內流量計內徑與管道內徑之間具備相同的數值，確保上游直管段充足。

3.8 電極與勵磁線圈對稱性問題及改進

在加工制造電磁流量計磁力線圈及電極時，有著嚴格對稱的要求。倘若有不對稱的情況出現，必然會引起不對稱偏差，進而對測量結果構成影響，最終也就會有測量誤差的情況出現。同時，在安裝電磁流量計時，也嚴格要求了安裝地點的振動，如一體型電磁流量計的安裝，需要在振動小的場所內，如果振動超出了標準就會有誤差出現在測量中，甚至還會對儀表的正常工作構成影響。所以，相關人員在實際安裝前，需要對待安裝位置振動展開嚴密測量，保障與安裝標準相符合。

4.結語

電磁流量計具體使用中，由于存在大量影響因素，因此測量結果難免會產生誤差。而為了降低或避免測量結果誤差、保障精確性，就必須對電磁流量計基本原理展開深入研究，并認真剖析各個測量環節，找出誤差引發的原因，同時引入針對性的處理措施對測量誤差加以控制，在消除測量誤差的前提下，確保其應有的作用能夠充分發揮。