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電磁流量計的原理是法拉第電磁感應定律,用于測量封閉管道中的導電液體和漿液中的流量。其傳感器主要組成部分是:測量管、電極、勵磁線圈、鐵芯與磁軛殼體??装辶髁坑?
了解電磁流量計的人都知道,低頻矩形勵磁具有能夠克服直流勵磁存在極化電壓大的優(yōu)點,又有避免交流勵磁存在電磁感應干擾引起正交干擾和同相干擾的優(yōu)點,是兼顧直流勵磁和交流勵磁兩者優(yōu)點的一種勵磁方式。在理論上,它使工頻干擾、勵磁相位干擾、電極極化以及零點漂移等干擾有了可克服的途徑。但在實際中,由于電磁感應、靜電效應以及電化學反應等原因,電極輸出的電壓不僅僅是與流體流速成比例的感應電動勢,也包含了各種干擾成分在內(nèi)。因此,必須在后續(xù)的信號放大處理部分予以消除。那么流量儀表的進度等級是如何劃分的呢,接下來我們來簡單的介紹一下。
在實際的電磁流量計運行中,正交干擾和同相干擾是由于勵磁磁場的突變引起的,是交變勵磁的電磁流量計的必要干擾,如果在測量時保持磁場不變化,則此兩項干擾為零。共模干擾和串模干擾主要是由于電磁流量計附近的電磁干擾和靜電干擾產(chǎn)生的,可以通過電磁屏蔽和良好的接地加以抑制,并通過后接一個具有高分貝共模抑制比(CMRR)的差分放大器予以基奉消除。在測量污水、漿液等介質(zhì)時,管道內(nèi)壁和電極表面容易發(fā)生結垢和產(chǎn)生附著物。
另外,電磁流量計是用來測量各類流體的儀表.必然將被使用在工業(yè)檢測控制生產(chǎn)中,此時,流量計周圍充滿自身產(chǎn)生的或其他工業(yè)設備輻射過來的工頻干擾信號,使得終的流量信號上將疊加工頻信號。
針對工頻干擾,選擇勵磁周期(信號周期)是工頻信號的整數(shù)倍,那么在每個周期信號中必有兩個點受到的工頻干擾近似。此時,兩點信號幅值相減可以消除工頻串模干擾。熱電式的展品也較多,由于它可以測質(zhì)量流量,且靈敏度較高,受到業(yè)內(nèi)的重視,但它的插入式形式只能測干燥,純潔的氣體,準確度也不是廠家所宣傳的那么高,距實用尚待時日。在確定勵磁周期為工頻周期的整數(shù)倍后,插入式電磁流量計的信號處理將需要解決以下兩個方面:
現(xiàn)代智能化儀表都追求高動態(tài)響應速度,這就需要勵磁周期必須足夠小(z小為工頻周期)。但是過高的勵磁頻率將使零點漂移不穩(wěn)定,加大了對信號處理的難度。所以在電磁流量計的信號處理中必須在響應速度和信號穩(wěn)定性方法之間綜合考慮。
在實際的流量信號中,微伏級和eo(z大達到幾百毫伏)相差很大,差不多將近千倍以上。此時如果用放大器直接對信號進行放大計算,則由于%的存在而使放大器輸出飽和,無法準確測得值。所以在信號處理中必須在盡量消除eo的影響的前提下有效的放大值。
目前,電磁流量計的信號處理方法一般包括電容隔離法、零點漂移反饋法和三次采樣法。但是,電容隔離法由于在處理過程中信號會失真,無法使用在測量場合。零點漂移反饋法的響應時間過長,無法用在需要快速反應的環(huán)境中,而三次采樣法則由于是建立在零點漂移是均勻的假設上的。所以,這三種方法在需要,高響應速度的環(huán)境中可能會無法很好的滿足要求,需要另外設計一種信號處理方法。電磁流量計的原理是法拉第電磁感應定律,用于測量封閉管道中的導電液體和漿液中的流量。
電極材料的選擇
首先考慮電極對測量的耐腐蝕性,其次為是否會產(chǎn)生電極表面效應(表面化學反應、電化學反應和極化現(xiàn)象)。若選配不當,將產(chǎn)生鈍化、氧化等化學作用,電極表面形成絕緣膜和極化現(xiàn)象,妨礙正常測量。常用的電極材料。
材料 耐腐蝕性能 含鉬耐酸OCr18NI12Mo2Ti 耐、沸騰的磷酸、堿溶液、一定壓力下的海水、醋酸等,有耐腐蝕性 哈氏合金C 海水、鹽水、弱酸、弱堿 哈氏合金B(yǎng) 海水、鹽水、弱酸、弱堿 鈦 能耐海水、有機酸、堿腐蝕,不耐較純的硫酸、鹽酸腐蝕 鉭 具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,與玻璃相似。當結垢物質(zhì)的電導率和被測介質(zhì)的電導率不同時,就會帶來測量誤差。除、濃1硫1酸、堿外,幾乎能耐一切化學介質(zhì)的腐蝕 鉑銥合金 對各種酸的耐腐蝕性能很好,不耐王水腐蝕
氧化鋁流程中漿液因含,有強腐蝕,一般選含鉬耐酸鋼材料,耐腐蝕,價格低廉。鉑銥合金耐腐蝕性強,價格較貴。不能選鉭電極,因其不耐堿腐蝕。
流量的自動控制及模糊控制思想
電磁流量計實時地測量生產(chǎn)過程中的液態(tài)原料供給,工控機根據(jù)其提供的信號對變頻器的頻率進行調(diào)整從而實現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。流量的自動控制不僅要達到規(guī)定時間內(nèi)總量的供給,更重要的是要保證生產(chǎn)過程中瞬時流量的配比需求。在生產(chǎn)過程中,電磁流量計計量的流量如圖2所示。首先電磁流量計里要滿才能測量準確流量,安裝在流量調(diào)節(jié)閥的上游是為了避免流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時電磁流量計過水斷面不是滿管而造成的誤差。
在工作時間T內(nèi)我們期望電磁流量計測量的信號y(t)為一常量,這也是生產(chǎn)過程配方比例中所期望的,中我們知道y(t)受各種因素的影響而不停的波動。在工作時間內(nèi)對y(t)積分可得到流量的累積L:
實際生產(chǎn)中流量一直在某個區(qū)域內(nèi)波動,且其動態(tài)特性不易掌握。從上面的理論中我們能夠讓誤差ΔL盡可能的小,這樣距我們所需要的理論值y0就越接近。而減小誤差需要我們把n取的盡可能大,也就是在生產(chǎn)時間內(nèi)劃分更多的周期去調(diào)節(jié)流量。當工控機根據(jù)電磁流量計傳送回來的信號發(fā)出調(diào)節(jié)變頻器工作頻率的指令后,電機調(diào)整功率到電磁流量計的實際測量為一個工作周期,我們知道從指令發(fā)送到實際測量值返回有一個較大的滯后,如果調(diào)節(jié)的周期時間小于流量計本身的一個工作周期,那么顯然不可能達到減小誤差的目的。尤其對沉淀、易污染電極,含有固相的非清潔液,在運行初期應多作檢查,以獲得經(jīng)驗確定正常檢查周期。