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技术文章

电磁流量计误差分析与改进措施


发布日期:2022-09-20 点击:38次
  目前普遍使用的电磁流量计虽然利用了电磁现象,但仅仅获得相应的感应电动势,无法确定时变的磁场强度。由于实际管道中截面含率可以由射线源密度计测量,射线源密度计与电磁流量计相距很近(如图3所示),因此可近似认为测量的是同-对象。从进一步减小误差角度出发,测得的含率与流速位置差异也可以通过电磁流量计测得平均流速修正,即根据平均流速将测得的含率序列向后平移-定单位。本文用射线源密度计测得的含率及其变化率作为输入变量,提高电磁流量计的测速精度。 
 
  在使用法拉第电磁感应定律测速时,为了实时估计变化的B值,根据Maxwell方程,B服从以下本构方程: 
 
  式中:▽为二阶微分算子;μ为磁导率;H为磁场强度,这里假设磁感应强度与磁场强度满足线性关系;σ(vxB)表示带电流体产生洛伦兹力引起的磁场电场;σE表示欧姆电流对于磁场的贡献。为此,必须量测和计算式(3)右边两项的值才能准确地确定磁场强度。在疏浚管道测量中,任何截面的电场变化主要由流体内液相所包含的电荷量引起,而液相包含的电荷量又是由于截面含率及其变化引起,具体分析如下。 
(1)任何一个截面的电荷完全包含于液相中,虽然液相与固相是混杂在-起形成混合液,无论液相与固相是否可分,根据电荷守恒定律产生的磁场应满足 
 
  式中:B1为感生电动势产生的磁感应强度;v为截面固相含率;k1为B1与v之间的比例系数,需要预先测试后标定。 
(2)任何一个截面的电荷完全包含于液相中,含率的变化意味着电场的变化,从而导致变化的电场产生附加的磁场,本质上对应的是动生电动势的变化,其应满足. 

  式中:B2为动生电动势产生的磁感应强度;△Y为截面固相含率的变化率;k2为B2与△y的比例系数,需要预先测试后标定。最后得到最终磁感应强度B为 
 
  式中,B0为励磁线圈产生的磁感应强度。将B代入式(1),则流速可以进-步准确确定。在已有的电磁流量计磁场计算时,假设B1是不变的,但是这不符合疏浚管道的实际情况。 
  因此,利用射线源密度计或者船上的实际测量装置等测量出含率Y及其变化率△Y,在线估计出瞬时流场中实际存在的时变磁感应强度B,并作为式(3)的输入变量。结合实际测得的感应电动势E,能够有效、准确地计算出时变的磁感应强度进而准确计算出瞬时流速,克服当前
电磁流量计只能使用1个事先标定的先验磁场强度导致流速计算的误差。上述方法的实现步骤和实现过程如图4和表1所示。 
 
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