非滿管電磁流量計的發展及其特點
非滿管電磁流量計的發展及其特點
非滿管電磁流量計屬于上述利用電磁的方法進行非滿管流量測量的一種手段。它與普通型的電磁流量計的不同之處在于，普通電磁流量計是以傳感器截面面積恒定，測量平均流速得到流量，而非滿管電磁流量計的流體截面面積是變化的，并非*充滿管道。流量測量不僅要測量流過傳感器的平均流速，而且還要測量流過傳感器的流體截面積。也就是說，非滿管電磁流量計的流量測量需要的至少是流速y和液位值日兩個變量。液位值日與流體的橫截面積S的關系如下[121． s旦4.s型D一(旦2棚√等一(詈圳2 (1．5) 、V 4 、2 、式中．卜流體的橫截面積，m2 D一圓形管道內徑，m 月r一液位值，m 公式(1．5)給出了液位值日與流體的橫截面積s之間的關系，只要獲得了液位值日，就可以通過公式(1．5)計算出流體的橫截面積S，從而得到流量Q。現有的非滿管電磁流量計也均是依據獲得流速V和液位值日兩個參數來計算非滿管流量的。下面就現有的一些非滿管電磁流量計測量方法進行介紹。
1 ABB公司FXP4000
如下圖1．2所示的ABB的這款非滿管電磁流量計【13，141的部是一對信號注入電極，部上面的三對是測量電極，頂部的一個電極是滿管電極。在滿管的條件下，該儀表的功能與普通型的電磁流量計是一樣的，通過法拉第電磁感應定律拾取流速信號。由于流體的截面面積是不變的，所以計算流量值比較容易。在非滿管狀態下。該流量計的特點得到了發揮，隨著流體液位的下降，滿管電極檢測到管道非滿狀態，啟動算法修正剝量值，這個數學修正算法改變了流速和流體橫截面的測量方法，可以測量到管徑10％的液位高度，信號注入電極注入用以確定充滿高低的正弦信號，用以測量液位值。在非滿管狀態下的流量計算需要首先修正測量到的感應電動勢，修正系數是一個與液位值相關的面數，修正系數是儀表在工業校準中由實際經驗值決定的，由于每對電極在工作前都已經將設置的數據存儲在轉換囂中，因此不需要在線校準． 在不同位置的三對測量電極，根據液位值的不同選擇最合適的測量電扳測量感應電動勢．流體液位值的測量是通過電學的方法計算得到的，底部的信號注入電極輸入幅值固定的高頻正弦波澈勵信號，由另外三對測量電極讀取此時的感應信號，三對電極測得的感應信號通過該激勵信號幅值的變化可以精確測量出液位高度，將該感應信號和激勵信號的比值進行歸一億處理，畫出來的曲線圈能夠確定液位值及流速計算的修正系數。囤I 2 FXP電磁流量傳感器結構圖
可毗看出，測量液住值和測量流速時都是用到了三對測量電極，需要對液位值測量功能和流速測量功能進行轉換，因此，流速測量時，線圈的勵磁方式采用的是頻率為7 5Hz妁矩形波，進行液位值測量的正弦波通過電容耦臺到底部信號注入電極，該信號工作在線圈的直流脈沖之問，這樣可以使測量到的低電平的流體的流速信號從包含液位值信息的高頻信號中分離開，因此微處理器可以捕捉到原始信號．
2德國科整公司TIDALFLUX
德國科隆公司的這教TIDALFLUXl”q}滿管智能電磁流量計這款測量的特點在于， 測量流體液位值的系統使用電容性液位測量系統，結合圈1．3和圖1．4看該款電盛流量計的測量特點．電磁流量計管道內部兩邊的弧形電極緊貼襯里外壁，被剝流體不與電極接觸，通過測量電極和被測漉體之間的電容耦合值，獲得流體的液位值信號，因為不同液位值下流動的流體其與電極之間的電容耦合值是不同的， 通過該液位值，可以計算得出流體的橫截面積。田I 4可以看到在測量管道底部有一對電極，該電扳用于測量流體流過測量管時切割磁力線得到的感應電動勢，可以獲得此時流體的流速，由于該對電極位于管徑10％的位置，也就確定了該流量計的測量范圍是管徑的100／一100％。圖1．3TIDALFLUX非滿管電磁流量計結構示意田田1．4TIDALFLUX測量漉速簡圍
3上海大學研制的非滿管電磁流量計
從下圖1．5，該電磁流量計的結構原理框圖，來分析非滿管電磁流量計的測量原理【16，17】。在測量管底部有一對發訊電極，通過一個發訊控制器控制發訊電極的輸入托兩個測訊電極間形成一個電勢信號，測量此時兩個長弧形測訊電極上的電勢信號E，由測訊電極測得的電勢信號E與發訊電極的輸入彳的比值，可以試驗確定該比值與流體液位值日的函數，確定得到流體的液位值日，圖1．5中測量管上下分布著勵磁線圈，輸出勵磁電流到勵磁線圈，產生不同的磁場B，當流體以流速礦流過的測量管的時候，兩個測訊電極得到該流速y下的電勢信號， 計算得到流速兒由液位值日和流速V計算得到流體的流量。長弧形測訊電極的長度，決定了可測量非滿管流量的液位。R 圖1．5上海大學設計的非滿管電磁流量計結構原理圖
4阻抗法確定流體液位的非滿管電磁流量計
阻抗法是通過測量流體阻抗的方式【18，19】，確定流體的液位高度，該方法的結構圖與圖1．5相似，只是去掉了測量管底部的發訊電極，測訊電極仍然是分布在測量管兩側的長弧形電極，在勵磁單元產生磁場B時，當流體流過測量管， 切割磁力線時，長弧形電極測量得到與流體流速y相關的感應電動勢E，計算得到流體的流速以在勵磁單元不產生磁場B的情況下，向該對長弧形電極輸入電流，，測量長弧形電極對應的電壓U，由電壓U除以輸入電流，得到非滿管液位值日下的流體阻抗z，由阻抗z和非滿管液位值日的對應關系，計算得到液位值日，再由液位值日可以得到此時刻流體的橫截面積S；以及長弧形電極測量得到的感應電動勢E與流速間的關系，確定流速以由橫截面積s和流速y計算得到非滿管流體的流量。
另外，還有像東芝公司采用的功能型磁場分布技術【201測量非滿管流體的流量，以及采用插入式液位計和降低電極對的位置相結合的方式【21】進行非滿管流量的測量。--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：
