電磁流量計(jì)的小信號(hào)處理

電磁流量計(jì)的小信號(hào)處理 
   摘要：介紹電磁流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)，針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中流量累計(jì)時(shí)遇到的“小信號(hào)”現(xiàn)象，分析了其產(chǎn)生機(jī)理并提出了小信號(hào)切除方案。為保證流量測(cè)量和累計(jì)的準(zhǔn)確可靠，對(duì)電磁流量計(jì)的正確安裝規(guī)范作了介紹。
   關(guān)鍵詞：電磁流量計(jì)；小信號(hào)
    隨著工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和智能化程度的提高以及節(jié)能降耗和成本核算管理的要求，流量?jī)x表在整個(gè)計(jì)量?jī)x表中所占的比重越來(lái)越高。電磁流量計(jì)雖然可以精確地測(cè)量流體流量，但是如何解決測(cè)量中出現(xiàn)的“小信號(hào)”問(wèn)題，也是影響計(jì)量準(zhǔn)確的重要因素。
   1電磁流量計(jì)的工作原理電磁流量計(jì)基于法拉第電磁感應(yīng)定律，通過(guò)測(cè)量導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)計(jì)算流體流量。
    電磁流量計(jì)通常由變送器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。被測(cè)介質(zhì)的流量經(jīng)變送器變換成感應(yīng)電勢(shì)后，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器把電勢(shì)信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（4～20mA）輸出，以便進(jìn)行指示、記錄或與電動(dòng)單元組合儀表配套使用[1]。
電磁流量計(jì)變送部分的原理如圖 1所示。在一段用非導(dǎo)磁材料制成的管道外面，安裝有一對(duì)磁極 N和 S。當(dāng)導(dǎo)電液體流過(guò)管道時(shí)，因流體切割磁力線而產(chǎn)生了感應(yīng)電勢(shì)（根據(jù)發(fā)電機(jī)原理），此感應(yīng)電勢(shì)由與磁極成垂直方向的兩個(gè)電極引出。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，管道直徑一定時(shí)，
圖 1電磁流量計(jì)原理圖
感應(yīng)電勢(shì)的大小僅與流體的流速有關(guān)，將感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)過(guò)放大、轉(zhuǎn)換、傳送給顯示儀表，就能在顯示儀表上讀出流量。
感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判斷，其大小由下式?jīng)Q定：
Ex=K'BDv (1)
式中 Ex ————感應(yīng)電勢(shì)；
K'————比例系數(shù)；
B ————磁感應(yīng)強(qiáng)度；
D ————管道直徑，即垂直切割磁力線的導(dǎo)體長(zhǎng)度；
v ————垂直于磁力線方向的液體速度。
體積流量 Q與流速 v的關(guān)系為：
Q= 41 πD2v (2)
將式(2)代人式(1)，便得：
4K'BQ
Ex= =KQ (3)
πD 式中：K=4K'B (4)
πD
K稱為儀表常數(shù)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度 B、管道直徑 D不變后，K就是一個(gè)常數(shù)，這時(shí)感應(yīng)電勢(shì)的大小與體積流量之間具有線性關(guān)系，因而儀表具有均勻刻度。
   2流量累計(jì)中小信號(hào)現(xiàn)象
   2.1小信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理
   電磁流量計(jì)在實(shí)際的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)和工藝流程中存在誤差和容易受到干擾，如“小信號(hào)”現(xiàn)象。由電磁流量計(jì)的工作原理可知，電磁流量計(jì)的干擾問(wèn)題是由各種勵(lì)磁方式產(chǎn)生的[2]。
目前很多工廠中存在以下問(wèn)題：
   （1）在泵啟動(dòng)時(shí)，液體通過(guò)流量計(jì)而切割磁力線，產(chǎn)生流量信號(hào)，這些液體最終都被后續(xù)環(huán)節(jié)利用，其流量測(cè)量值是有效的，應(yīng)該進(jìn)行累計(jì)；當(dāng)泵停止時(shí)，管道中還會(huì)有少量液體回流，反向切割磁力線，同樣產(chǎn)生小信號(hào)，但是這些液體并沒(méi)有被實(shí)際生產(chǎn)所利用，而流量計(jì)仍然會(huì)把信號(hào)傳送給 PLC進(jìn)行采樣累計(jì)，則會(huì)造成較大的誤差。
   （2）由于外界有震動(dòng)或較大磁場(chǎng)干擾，在無(wú)介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，外界震動(dòng)等信號(hào)作用于傳感器，引入“誤流量”信號(hào)，當(dāng)這種信號(hào)高
于儀表的計(jì)量下*也被累計(jì)。
   （3）電極表面粘附一層絕緣物、受到外界干擾或是電極送出的毫安信號(hào)在放大和轉(zhuǎn)換過(guò)程中出現(xiàn)零點(diǎn)漂移，使得信號(hào)偏離正常值，從而造成誤差。以上這些現(xiàn)象都屬于小信號(hào)現(xiàn)象。
   2.2小信號(hào)處理措施
   由干擾信號(hào)引起的小信號(hào)問(wèn)題無(wú)法從工藝設(shè)計(jì)上得到解決，只能從過(guò)程控制方面尋找解決的辦法。可通過(guò)硬件和軟件兩種方式來(lái)處理。
   （1）硬件方式可通過(guò)比較電路和電子開(kāi)關(guān)組成，這種方式主要用于濾除干擾信號(hào)，但會(huì)增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，因?yàn)橐粋€(gè)工段會(huì)有很多臺(tái)流量計(jì)，因此相應(yīng)地要更換很多臺(tái)這種儀表[3]。
   （2）軟件方式可通過(guò)如 PLC軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，小信號(hào)問(wèn)題可通過(guò)如下的流程邏輯框圖來(lái)解決。 DCS控制子程序流程如圖 2。
   3智能電磁流量計(jì)的安裝
   3.1安裝場(chǎng)所
   通常電磁流量傳感器外殼防護(hù)等級(jí)為 IP65(GB 4208規(guī)定的防塵防噴水級(jí) )，對(duì)安裝場(chǎng)所有以下要求：
   (1)測(cè)量混合相流體時(shí)，選擇不會(huì)引起相分離的場(chǎng)所；測(cè)量雙組分液體時(shí)，避免裝在混合尚未均勻的地方；測(cè)量化學(xué)反應(yīng)管圖 2控制子程序流程圖
道時(shí)，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游[4]。
   (2)盡可能避免測(cè)量管內(nèi)變成負(fù)壓。
   (3)選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，特別對(duì)一體型儀表。
   (4)避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾。
   (5)易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場(chǎng)所。
   (6)盡可能避開(kāi)周?chē)懈邼舛雀g性氣體的環(huán)境。
   (7)環(huán)境溫度在 -25~-10℃和 50~600℃范圍內(nèi)，一體型結(jié)構(gòu)溫度還受制于電子元器件，范圍要窄些。
   (8)安裝位置要便于檢修和維護(hù)。
   3.2直管段長(zhǎng)度要求
   為獲得正常測(cè)量精確度，電磁流量傳感器上游也要有一定長(zhǎng)度直管段，但其長(zhǎng)度與大部分其他流量?jī)x表相比要求較低。 90°彎管、T形管、同心異徑管、全開(kāi)閘閥通常認(rèn)為只需要離電極中心線 (不是傳感器進(jìn)口端連接面)5倍直徑 (5D)長(zhǎng)度的直管段 [5]，不同開(kāi)度的閥則需 10D，下游直管段為 (2～3)D或無(wú)要求，但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測(cè)量管內(nèi)。
   4結(jié)論
   通過(guò)控制過(guò)程中引入小信號(hào)切除方案，進(jìn)而更準(zhǔn)確地測(cè)量導(dǎo)電流體流量，適應(yīng)了企業(yè)節(jié)能降耗和成本核算管理的要求，該方案為工廠考核各工段的效益提供了很好的幫助。--擴(kuò)展閱讀：開(kāi)封中儀流量?jī)x表有限公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)開(kāi)封中儀網(wǎng)站：