摘要:针对目前电磁流量计测量精度偏差大、灵敏度不高的缺陷,提出了一种新的基于电磁感应原理的电磁流量计。分析了该电磁流量计的工作原理、结构特性等,对不同流速情况下所对应的最佳流道管径进行了研究。结果表明，优化后电磁流量计在满量程情况下的测量误差在0.7%以内,比优化前提升了57.1%;反应灵敏度比优化前提升了91.7%。
引言
电磁流量计是一种广泛应用在流体测量中的计量设备,在化学工业中广泛应用于合成氨的氨水流量测量等,其测量的正确率和灵敏性直接决定了化工合成产品的纯度和经济性,一旦其精度不足或者灵敏性过低，将直接导致化工生产的异常。目前多数电磁流量计为正确级别为1级的一对电极控制模式,主要适用于大管径、高流速情况下的流量测试，无法满足小管径、慢流速、精度高、快反应的监测需求，极大地限制了化工生产效率和精度的进一步提升。
为提高电磁流量计在小管径、低流速模式下的工作正确率和反应灵敏性，提出一种新的内流式的电磁流量计,对该流量计的工作原理、结构特点等进行了分析,特别是对不同流速下的最佳流道管径匹配情况进行研究,从而确定流道结构。根据实际测试表明，新的电磁流量计在满量程情况下的测量误差在0.7%以内,比优化前提升了57.1%,反应灵敏度比优化前提升了91.7%，对提升化工厂流量测试的正确率,提高化工生产安全和效率具有十分重要的意义。
1总体方案设计
当合成氨的氨水在小直径管道内流动时,由于水质等因素,会导致管道内壁逐渐出现结垢现象,目前经常采用的外置式电磁流量计的测量精度会受管道内壁变化的影响,逐渐出现偏差,因此难以满足长期监控情况下的监测正确率和可靠性需求。因此本文提出了一种新的内置式的电磁流量计,其整体结构如图1所示中。
该内置式电磁流量计通过电缆和监测系统相连接、,流量计测速部分埋入管道内,当合成氨的氨水通过该电磁流量计时流量计根据液体流量的不同，输出不同的电磁信号,流量计工作时所输出的电磁测量信号最终由测量系统进行集中处理后,计算出准确的液体流量数据,将其传输到监测控制中心，实现对整个化工生产过程的反馈调节四。
为了提高内置式电磁流量计的测量精度和可靠性,在液体进口位置需要设置防护网,实现对流人到流量计内的液体的过滤,避免液体内的杂质堵塞流量计测量孔，而且也能降低杂质对流量计感应电极的磨损,提高测量结果的正确率。由于电磁流量计长期在管道内工作，环境较为恶劣且氨水具有--定的腐蚀性,因此流量计的外壳需要具有高防腐性8]，提高使用寿命和可靠性。
2传感器结构设计
由于需要满足在小管径、低流量情况下测速正确率的需求,因此对传感器的工作灵敏性要求极高。为了确保内置式传感器的应用可靠性,本文提出了一种新的传感器结构田,其采用了双发射磁极和双测量电极结构,发射磁极和测量电极以两相对称的方式均匀分布在圆柱状的传感器简体内。所用的测量电极和传感器外壳绝缘，在磁极的线圈内部设置有铁芯,从而保证所产生的交变磁场的稳定性，提高测量时的精度。传感器整体结构截面如图2所示同。
由于液体在低速流动过程中的特性和流道管径关系较为密切]回，因此为了适应低流量、小管径情况下测量正确率的需求,本文利用流体动力学对不同管径不同流量情况下的流速-管径匹配特性进行了研究,揭示不同流速和管径情况下的流量变化情况,为优化管道结构、提高监测正确率奠定基础,不同情况下流量、流速的的对应关系汇总如表1所示。
根据实际匹配验证,在不同管径、不同流速情况下具有不同的最大通过流量,化工生产过程中氨水的流量范围为0~20m/d,其流速在1.5m/s以内,综合分析后，本文提出的电磁流量计的流道管径设置为12mm,从而满足不同情况下的使用可靠性需求。
3试验验证分析
为了对该新型电磁流量计的使用可靠性和测量正确率进行分析，在密闭管道中装人流量计,对管道内输人不同的流量8],并记录电磁流量计的反应时间和输出频率,将所输人流量值和该传感器的流量测量值进行拟合对比，绘制关联曲线如图3所示。
由图3可知,随着输人流量的增加，所输出的频.率持续增加,而且流量-频率呈线性正相关，其线性系数高达0.999,表明该仪器设备具有线性响应曲线，在该流量计的测量范围内，其测量误差为0.6%,比优化前的1.4%提升了57.1%。从管路内给出流量增加信号，到系统发出流量监测结果,时间差约为0.01s,比传统流量计0.12s的反应时间缩短了91.7%,极大地提升了电磁流量计的反应灵敏性和可靠性,为进一步提升化工生产企业的产品品质和生产安全性奠定了坚实的基础。
4结论
为了解决目前电磁流量计测量精度偏差大、灵敏度低的不足,提出了一种新的电磁流量计。对该电磁流量计的工作原理、、结构特性等进行了分析,根据分析结果表明:
1)内置式的电磁流量计设置有过滤装置等,能够比传统的外置式传感器具有更高的测量精度和使用可靠性;
2)新的传感器采用了双发射磁极和双测量电极结构,能够保证所产生的交变磁场的稳定性,提高测量时的精度;
3)电磁流量计需根据所使用环境的流量、流速的不同有针对性地设计流道直径,从而提高监测精度和可靠性;
4)新的电磁流量计在满量程情况下的测量误差在0.7%以内，比优化前提升了57.1%,反应灵敏度比优化前提升了91.7%,极大地提升了流量监测正确率。
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