LDE電磁流量計的小信號處理的具體方法-三普流量計

隨著工業生產過程自動化和智能化程度的提高以及節能降耗和成本核算管理的要求，流量儀表在整個計量儀表中所占的比重越來越高。電磁流量計雖然可以地測量流體流量，但是如何解決測量中出現的“小信號”問題，也是影響計量準確的重要因素。
                                  1 電磁流量計的工作原理
                                  電磁流量計基于法拉第電磁感應定律，通過測量導電流體在磁場中的感應電動勢來計算流體流量。
                                  
                              電磁流量計通常由變送器和轉換器兩部分組成。被測介質的流量經變送器變換成感應電勢后，再經轉換器把電勢信號轉換成統一標準信號（4～20mA）輸出，以便進行指示、記錄或與電動單元組合儀表配套使用[1]。
                                  
                              電磁流量計變送部分的原理如圖1所示。在一段用非導磁材料制成的管道外面，安裝有一對磁極N和S。當導電液體流過管道時，因流體切割磁力線而產生了感應電勢（根據發電機原理），此感應電勢由與磁極成垂直方向的兩個電極引出。當磁感應強度不變，管道直徑一定時，感應電勢的大小僅與流體的流速有關，將感應電勢經過放大、轉換、傳送給顯示儀表，就能在顯示儀表上讀出流量。

                                  感應電勢的方向由右手定則判斷，其大小由下式決定：
                                  Ex=K'BDv     （1）
                                  式中Ex———感應電勢；
                                  K'———比例系數；
                                  B———磁感應強度；
                                  D———管道直徑，即垂直切割磁力線的導體長度；
                                  v———垂直于磁力線方向的液體速度。
                                  體積流量Q與流速v的關系為：

                                  將式（2）代人式（1），便得：

                                  式中：
                                 
                              K稱為儀表常數，在磁感應強度B、管道直徑D不變后，K就是一個常數，這時感應電勢的大小與體積流量之間具有線性關系，因而儀表具有均勻刻度。
                                  2 流量累計中小信號現象
                                  2.1 小信號產生機理
                                  
                              電磁流量計在實際的測量現場和工藝流程中存在誤差和容易受到干擾，如“小信號”現象。由電磁流量計的工作原理可知，電磁流量計的干擾問題是由各種勵磁方式產生的[2]。
                                  目前很多工廠中存在以下問題：
                                 
                              （1）在泵啟動時，液體通過流量計而切割磁力線，產生流量信號，這些液體zui終都被后續環節利用，其流量測量值是有效的，應該進行累計；當泵停止時，管道中還會有少量液體回流，反向切割磁力線，同樣產生小信號，但是這些液體并沒有被實際生產所利用，而流量計仍然會把信號傳送給PLC進行采樣累計，則會造成較大的誤差。
                                 
                              （2）由于外界有震動或較大磁場干擾，在無介質流動時，外界震動等信號作用于傳感器，引入“誤流量”信號，當這種信號高于儀表的計量下*也被累計。
                                 
                              （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在放大和轉換過程中出現零點漂移，使得信號偏離正常值，從而造成誤差。
                                  以上這些現象都屬于小信號現象。
                                  2.2 小信號處理措施
                                 
                              由干擾信號引起的小信號問題無法從工藝設計上得到解決，只能從過程控制方面尋找解決的辦法。可通過硬件和軟件兩種方式來處理。
                                 
                              （1）硬件方式可通過比較電路和電子開關組成，這種方式主要用于濾除干擾信號，但會增加企業的生產成本，因為一個工段會有很多臺流量計，因此相應地要更換很多臺這種儀表[3]。
                                  （2）軟件方式可通過如PLC軟件來實現，小信號問題可通過如下的流程邏輯框圖來解決。
                                  DCS控制子程序流程如圖2。

                                  3 電磁流量計的安裝
                                  3.1 安裝場所
                                 
                              通常電磁流量傳感器外殼防護等級為IP65（GB4208規定的防塵防噴水級），對安裝場所有以下要求：
                                 
                              （1）測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所；測量雙組分液體時，避免裝在混合尚未均勻的地方；測量化學反應管道時，要裝在反應充分完成段的下游[4]。
                                  （2）盡可能避免測量管內變成負壓。
                                  （3）選擇震動小的場所，特別對一體型儀表。
                                  （4）避免附近有大電機、大變壓器等，以免引起電磁場干擾。
                                  （5）易于實現傳感器單獨接地的場所。
                                  （6）盡可能避開周圍有高濃度腐蝕性氣體的環境。
                                 
                              （7）環境溫度在-25∼-10℃和50∼600℃范圍內，一體型結構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。
                                  3.2 直管段長度要求
                                 
                              為獲得正常測量度，電磁流量傳感器上游也要有一定長度直管段，但其長度與大部分其他流量儀表相比要求較低。90°彎管、T形管、同心異徑管、全開閘閥通常認為只需要離電極中心線（不是傳感器進口端連接面）5倍直徑（5D）長度的直管段[5]，不同開度的閥則需10D，下游直管段為（2～3）D或無要求，但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測量管內。
                                  4 結論
                                 
                              通過控制過程中引入小信號切除方案，進而更準確地測量導電流體流量，適應了企業節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。
 具體參考：http:///sanpu-Products-286076/