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  行业资讯
电磁流量计衬里表面使得聚集电极附近的电荷跟随移动
2012-3-24 8:57:50

电磁流量计与被测电解质液体接触的金属电极会发生电化学反应(也就是电极 材料腐蚀的过程),电极上会产生极化电压。金属材料在与介质作电化学反应的同时,其表面会形成一种氧化物保护膜来平衡这种电化学反应。当含有固体颗粒或纤维状的浆液流体流过电极时,擦破电极上的保护膜使得电化学反应的平衡被打破,电极表面就要重新形成保护膜,这时会在电极上产生大的极化电压。 在测量很低电导率流体时,也会出现摆动的直流极化电压。这种现象我们称为低电导率测量的“流动噪声”。当被测流体的电导率低到一定程度,譬如酒精、纯水等介质流动时,如同电容器中的电荷移动,位移电流是不可忽视的。应用下面的式子,可近似地表述流动噪声大小。


流体的流动摩擦电磁流量计衬里表面使得聚集电极附近的电荷跟随移动,于是在电极上感应出变动的极化噪声。很显然,如果介质的介电常数高,则位移电流大,电极附近运动的电荷也增多,流动噪声随介质介电常数E 增高而增大。根据电磁流量计的应用条件,忽略位移电流的条件是we/σ<< 1。可以看出,当流体电导率σ减小,位移电流将增大。流体电导率σ与流动噪声的电压成反比关系。在黏度高的流体中,电荷不容易克服流体的束缚力而游离到电极附近,因此流体运动黏度系数大小与流动噪声成反比。应该注意到,此时感应的流量信号电压是作为电介质流体的外加电场施加在流体介质上。流体的流速越高,电极上感应的信号电压也越高,即施加在电介质流体上的外电场的强度就越大,从而加剧电荷的移动,也就是使得流动噪声增大。实际使用中发现,流体流速大小与流动噪声大小呈指数函数关系。另外,由物理学可知,外电场的频率对电介质的极化影响很大。由于极化是个过程,时间上存在着极化弛豫现象。当电场频率增高时,转向极化(有极分子组成电介质的极化过程)来不及“跟随”,即电偶极于来不及随电场变化而作相应的转向,于是转向极化实际上不存在,电介质的介电常数将大为减小。因此,励磁频率高时,极化现象减弱,流动噪声也就降低。但是,也应注意到过高的励磁频率使电介质的介质损耗加大。在外加电压作用下,电介质中的一部分电能转换为热能。高频外电场使电介质反复极化的过程中发热,频率愈高,发热愈显著。所以,一般用于低电导率测量流量计的励磁频率可能在100~400Hz。直流干扰电势往往是随机漂移的。两电极对地不对称的直流干扰电势会将直流共模电压变换成直流的差模电压。直流差模电压幅度过大,会使放大器阻塞,破坏其线性度。在转换器测量电路中,电容隔离和采样信号切除电路能使直流干扰电压输出变得很小。在电磁流量计实际应用时,也要采取措施防止被测管道内壁受介质腐蚀产生大的电位差。这时,需要采取将前后金属管道等电位连接的措施,以减小直流干扰电势的发生

目前,对于工业测量仪器来说,不同的种类,都自己规定了各自相应的高温范围。例如:温度计以1500~2000℃的范围为高温范围,对于调节阀、开关阀等阀类,谈到高温时,系指400~500℃以上的温度。流量计也按原理结构方式的不同而规定不同的高温范围。现在实用的工业温度上限对节流机构的差压流量计是540℃左右,容积式流量计是200℃左右,面积式流量计是400℃左右。    对于需要进行测量、但在测量上有些问题的具有代表性的高温流体,我们列举以下三种。(涡街流量计,一体化孔板流量计)作为导热媒质或能源的高温气体、高温蒸汽,高速增殖反应堆用的、强导热煤质——液态金属钠等;钢铁工业中的铁水、钢水。就是这三种流体,出于精度和使用材料的不同,在测流量时要求的要点也分别不同,叙述一般的共同点是困难的。因此,此章中仅以高温气体、高温蒸气所使用的节流流量计的实用问题和以测量液态金属的电磁流量计为中心来叙述高温流体的流量测量。对于铁水、钢水还有两种测流量的方法:一种是应用高频集肤效应的流槽截面积测量的方式;另一种是电磁流量计的方式。这两种方式都可用于连续炼钢设备。为了能进行直接的、非接触形式的测量,也进行了多方面的研究和探讨,但是,实际上一般是通过把流量换算为液柱高或重量进行批量处理。因此,此章中不加叙述。另外,在测量液体金属钠的流量时,试验了在配管外安装检测器的超声波方式,不久将能实用化, 此处同样不加叙述。用节流机构测量高温流体的流量各种装置中的应用例子使用高温流体的部门以电力、钢铁、化学工业为主,范围非常广,它们要处理多种类型的流体。  

          在进行液体、水蒸气、气体等流量的测量时,电磁流量计人们从不同原理结构的多种类型的流量计中,首先研究了节流机构的差压流量计是否适用,而实际上应用也最多。这是因为它结构简单,而且有丰富的数据和实际使用经验。结果,节流装置作为过程检测仪表,其可信度比任何其他仪表都受人重视。企业用发电和各厂用的发电装置以高效率化和大容量化为目标,将锅炉的蒸气温度和压力提高到临界温度和压力。这种蒸气为高温、高压的过热蒸气,其温度达568℃,压力达240公斤力/厘米2。从锅炉流向汽轮机的高压蒸气的流量一般用喷嘴等节流装置来测量。在炼钢、炼铁中,将燃烧空气的温度提高再吹入高炉、转炉、烧结炉等炉内。这些燃烧空气的流量可用文丘利管等节流装置测量。另外,从这些炉中排出的气体也属于高温范围,可采用文丘利管测量该流量。由于排出的气体为高温气体,它具有腐蚀性且含有灰尘,在选用材料时,要考虑这些特点和使用条件,选用合乎使用目的的、耐腐蚀性的材料。在化学、石油化学工业中,例如:制氢装置、利用水蒸气改质法的改质炉,其反应管内的温度也加800-900℃左右。石油精制的接触改质装置.温度为420~580℃,压力为15—50公斤力/厘米2。这些装置中的炉内温度虽是高温,但因是测量和控制进入炉内之前的流量,所以.不用测量那么高温的流体。以上只不过是举出了几例。要测量的高温流体还很多,不胜枚举。考虑用节流装置测高温流体的流量时,与选择阀类材料一样,在重视温度的同时尤其要重视压力。选择了适当的材料,就可以测量高温范围的流量。但从材料强度上来看,拉伸强度、屈服点都随温度的上升而下降,大约达到400℃以上时,就出现蠕变现象,因此,可将此温度看作是节流装置中的最高温度。