电磁流量计测量误差原因及改进对策探讨

韩冰

（陕西省计量科学研究院，陕西西安 710100）

1.电磁流量计工作原理

电磁流量计是以电磁感应原理为基础研发的专用于流量测量的仪器，用于工业生产中能够精确测量导电液体体积流量。其计算公式为E=kBDv，其中E表示感应电动势，单位为V；k表示系数；B表示磁感应强度，单位为T；D表示测量管内径，单位为m；v表示液体流动速度，单位为m/s。

根据电磁流量计应用过程来看，可以认为是在工业生产领域中实现了电磁感应定律的实践应用[1]。而立足于电磁流量计计算公式角度来看，磁感应强度、管道直径处于的状态相对稳定时，有正向变化关系存在于感应电势和管道体积流量中，同时也有正向变化趋势存在于感应电势与被测介质体积流量中。

2.电磁流量计特点

具备自身独特性的电磁流量计，在具体应用中呈现出较为明显的特点，基本由下述3方面组成：一是电磁流量计构造中，因测量导管内部件和阻流体不可动的缘故，所以不会产生机械惯性和压力损失，其反应的灵敏性相对较高。二是测量范围宽，通常情况下能达到10:1甚至100:1的量程。同时，流速范围多以（1～6）m/s为主，甚至能打到（0.5～10）m/s。测量管径范围最低为2mm，最高能达到3000mm。三是能支持含有固体颗粒或具有一定电导率（酸、碱、盐溶液）的液体体积流量的测量，同时也能对脉动流量展开测量。

虽然电磁流量计的优点诸多且相当突出，然而依然有不足之处存在，主要表现在下述两方面：一是不能使用太高的温度和压力[2]。电磁流量计在具体使用中，其温度应当控制在120℃以内，且要控制使用压力不超过1.6MPa。之所以存在此类要求，是因为温度的高低会在一定程度上影响管道衬里的材料变质、变形及膨胀。而使用压力的具体数值通常是由电极部分密闭状况、管道强度及法兰规格等因素决定。二是电磁流量计的测量范围受到了极大的限制，无法用于非导电流体流量的测量，如蒸汽、气体及石油制品等。

3.电磁流量计测量误差原因及改进对策

3.1 待测液体电导率变化显著及改进

一旦待测液体电导率出现幅度极大的变化时，显示值也会因此产生巨大的波动，甚至会对相应控制系统的正常运行构成剧烈影响。而待测液体出现偏低的电导率时，会对电极的输出构成阻抗，而当实际电导率比下限值更低的情况出现后，会中断仪器的正常工作。面对此类误差引发的原因来看，可从下述几方面进行改进：一是在选择电磁流量计时，在满足要求的前提下，尽量选择电导率低的一类。二是装配确保能够充分混合物料或达成化学反应的直管段或反应器。三是引入其他原理不同的流量计。

3.2 待测液体有气泡现象或非满管状态及改进

气泡的产生，通常是液体中溶解的气体逐步发展为游离状态后形成的，或是吸入至外界的气泡。流量中含有的气泡体积如果较大，会对测量准确性构成影响。而当气泡具备过大的直径甚至比电机直径数值更大，测量显示过程中的状态就会极不稳定，且根本无法避免波动。面对此类误差引发的原因来看，可从下述几方面加以改进：（1）在电磁流量计上安装集气器，并以周期为根据实施排气操作[3]。（2）合理进行安装位置的更换、调整。（3）在电磁流量计上安装垂直管道，保障其方向为自下而上。（4）在传感器安装过程中需要与排放口保持适当的距离。（5）在控制阀位置安装传感器，控制其位置处于其上游或泵下游。

3.3 空间电磁波干扰及改进

电磁流量计用于测量实践的过程中，转换器与传感器间如果存在较长的电缆，同时周边有较强电磁干扰的情况存在，此时由于电缆的存在，干扰信号会被引入进去，最终会有共模干扰现象形成，导致流量计发生非线性、显著失真或大幅度晃动等诸多情况，测量的准确性也会因此大打折扣。面对此类误差引发的原因来看，可根据下述措施进行解决：（1）在电磁流量计安装中，需要深入分析周边环境，保证电磁流量计原理强磁场。（2）尽量将电缆长度控制在适宜范围内，并落实相关屏蔽措施，如将电缆传入接地钢管中，避免电源线与电缆传入同一根管。（3）选择与要求相符合的屏蔽电缆，同样能将电磁波构成的干扰有效降低。

3.4 连接电缆问题及改进

电磁流量计是通过特定电缆、转换器和传感器组成的系统，因此电缆长度、屏蔽层数、导体横截面积、绝缘情况及分布电容等都会对其测量结果构成影响，甚至还会对电磁流量计的正常运行产生干扰。所以，在安装电磁流量计时不但需要参照导体横截面积、屏蔽层数、待测液体电导率及分布电容等确定电缆长度，同时也要将电缆中间接头的情况规避，并妥善处理末端，保障能够实现良好连接。此外，也要保障所用电缆符合标准要求。

3.5 测量管内存在着层及改进

以电磁流量计应用对象为根据，其多以测量非清洁流体为主，倘若实际测量中有一定量沉淀物等物质存在于非清洁流体内部，电磁流量计的正常使用及测量也必然会遭受影响，如污染电磁流量计管道、电极表面，最终引发测量误差。面对此类误差引发原因，相关人员在日常工作中应当做好电磁流量计定期清洗工作，同时适当将流速提升。此外，在衬里材料的选择中，可选择聚四氯乙烯。

3.6 电极选择、液体流速问题及改进

电磁流量计实际应用中，其电极和内部材料会直接接触待测液体，所以在选择电极和衬里材料时，都应当以待测液体为根据合理进行[4]。结合待测液体性质完成衬里材料特性的确定，并在实际测量中围绕测量温度展开严格控制，避免由于衬里材料选择不合理或温度控制力度不足而导致衬里材料受磨损或变形等情况，进而导致附着速度加快、增大测量误差发生率。针对此类情况，在应用电磁流量计时，在突出衬里材料选择针对性的同时，也需要合理选择电极，并妥善控制液体流速，保障处于合理范围。

3.7 测量液体呈现不对称状态及改进

应用电磁流量计测量相关液体的流量时，待测液体如果有不对称状态出现，必然会引起测量误差的情况。液体非对称状态通常在单一的漩涡流或沿管线轴线的直线流等两种流动组合方面得到表现。该情况下，管道截面的积分为液体体积流量。上游直管段如果存在不足，一般情况下可结合流量调节器调节流量，控制上下游一定范围内流量计内径与管道内径之间具备相同的数值，确保上游直管段充足。

3.8 电极与励磁线圈对称性问题及改进

在加工制造电磁流量计磁力线圈及电极时，有着严格对称的要求。倘若有不对称的情况出现，必然会引起不对称偏差，进而对测量结果构成影响，最终也就会有测量误差的情况出现。同时，在安装电磁流量计时，也严格要求了安装地点的振动，如一体型电磁流量计的安装，需要在振动小的场所内，如果振动超出了标准就会有误差出现在测量中，甚至还会对仪表的正常工作构成影响。所以，相关人员在实际安装前，需要对待安装位置振动展开严密测量，保障与安装标准相符合。

4.结语

电磁流量计具体使用中，由于存在大量影响因素，因此测量结果难免会产生误差。而为了降低或避免测量结果误差、保障精确性，就必须对电磁流量计基本原理展开深入研究，并认真剖析各个测量环节，找出误差引发的原因，同时引入针对性的处理措施对测量误差加以控制，在消除测量误差的前提下，确保其应有的作用能够充分发挥。