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电磁流量计的发展方向以及趋势

电磁流量计的发展方向以及趋势

作者:电磁流量计厂家    来源:进源仪表    发布时间:2019-01-04 22:21    浏览量:123

内容摘要:流量计是利用物理原理实现对一段时间内流体流量测量的仪器。其有结构简单、宽量程、耐腐蚀等优点,被广泛应用于石油及城市排污等脏污流体环境中。电磁流量计的理论产生于20世

 
  流量计是利用物理原理实现对一段时间内流体流量测量的仪器。其有结构简单、宽量程、耐腐蚀等优点,被广泛应用于石油及城市排污等脏污流体环境中。电磁流量计的理论产生于20世纪20年代。当代电流量计大多以计算机技术为基础,其功能随着计算机的信息处理能力、存储能力、运算能力和计算机的控制功能的增强而增强。电磁流量计技术革新的四个方向值得关注:电磁流量计的结构、电磁流量计的励磁方式、电磁流量计的信号处理技术以及电磁流量计的智能化等。电磁流量计的精度关系到计量的准确性。本文以电磁流量计的发展历史为线索,分析了电磁流量计的四个发展方向,即电磁流量计的结构、电磁流量计的励磁为一式、电磁流量计的信号处理为一式、电磁流量计的智能化为线索,总结电磁流量计的发展历程并分析其发展趋势。对电磁流量计的技术进行了详细说明,介绍了每种技术的大致趋势并列举了近年来该方向所产生的技术,阐述了当前流量计技术发展的现状以及未来的发展方向。在分析新兴技术的基础上,总结出电磁流量计未来的发展趋势。在智能化技术不断发展和完善的新时期,未来电磁流量计仍以励磁优化、信号处理技术为主,同时又不断改变电磁流量计的结构,以适应越来越复杂的测量环境和满足测量要求个性化的趋势。
  1电磁流量计结构
  电磁流量计是利用电极与流体构成一个回路来测量回路中产生的电参数。传统电磁流量计测量原理如图1所示。电磁线圈在直径为d、横截面积为A的管道中产生一个磁场强度为B的磁场。当有流体经过时会切割磁感线而产生感应电动势U,测量电极接收中:口为流量;k为修正系数。 
电磁流量计的发展方向以及趋势
  由于传统的电磁流量计无法测量低电导率的流体,且对摩擦、粘附效应敏感,只能测量流体满管情况等,因此需要改变其结构,使其能够适应更复杂的环境。改变电磁流量计结构的主要方法是改变电极的数量和位置,从而形成电容电磁流量计、非满管电磁流量计等。
  1.电容电磁流量计
  电容式电磁流量计从根本上解决了电极表面附着、腐蚀、摩擦等问题4,其电极与被测流体间有绝缘衬里隔离,或者直接采用绝缘测量管。电极置于测量管外面或镶嵌于测量管内部3。嵌人式电磁流量计和外贴式电磁流量计的结构如图2所示。  
  电极与被测流体通过绝缘管形成检测电容,通过此电容来藕合流量信号。其主要的结构形式按照电极的安装位置可以分为两种:电极嵌人测量管的绝缘衬里内部(嵌人式)、电极贴在测量管外部(外贴式)。嵌人式结构与普通电磁流量计结构相似,而外贴式大多是通过陶瓷表面金属化技术将电极贴在测量管外。
  智能化非满管电磁流量计。这种流量计是电磁流量计智能化发展的方向之一。使用两种接法不同的励磁线圈,应用权重函数与几何位置有关的原理,建立液位的函数关系,由于其流体分布与普通的电磁流量计不同,因此其权重函数也不同。除此之外还有其他功能的电磁流量计,例如改变信息传输通道将信号线与电源线串在一起的二进制电磁流量计、用于测量渠道的潜水电磁流量计、为了降低功耗并提高励磁效率和灵敏度而设计的异径电磁流量计’。、用于油水两相流流量测量的分流式电磁流量计”以及其他电磁流量计。
  2流量计的智能化
  随着微处理器的发展,电磁流量计也在朝着智能化方向发展。智能化方向可分为信号处理智能化和控制智能化,两者共同作用构成智能电磁流量计。其主要技术包括软件技术、诊断功能、程控放大器技术、微处理器抗干扰技术等等。
  软件技术是信号处理智能化标志,即通过软件来控制电磁流量计的整个工作过程。数字滤波、非线性拟合、零点自校正是较常见的技术。数字滤波能够完成模拟滤波不能完成的滤波功能,例如:脉冲干扰剔除、数字电路毛刺干扰消除、A/D转换器的抗工频以及确保输人微处理器数字的可靠性32。另外,数据在线分析与数据重构也是其研究方向之一,如利用小波变换分离浆液流体当中的流量信号、浆液信号33和利用陷波滤波器组的信号处理方法等34。
  电磁流量计是无阻扰测量,其测量电极与流体接触后容易发生磨损、腐蚀、结垢等现象,这些现象会极大地影响电磁流量计的测量精度。为了便于拆卸维护,电磁流量计增加了自诊断功能。其功能越来越多,相继添加了信号线性度、励磁电路的完整性和准确性(包括励磁线圈电阻和励磁电流)、监控和诊断流程和环境条件的变化(如液体电导率是否变化,流体中气泡和固体颗粒含量等35)。随后出现一种无需改变电磁流量计结构就能进行励磁电流异常的自诊断技术36
  程控放大器技术能够实现电磁流量计量程的自动转换,同时利用增益控制方法能有效削弱微分干扰峰值使放大器过载的问题,便于流量信号电势处理,提高抗微分干扰的能力。
  以往的抗干扰技术解决了输人与输出之间的各种干扰问题,但是当电磁流量计引人智能系统后,来自微处理器的各种干扰同样会影响测量结果的精度,甚至导致整个流量测量系统跑飞或崩溃。目前,国内外常常使用软硬件结合的方式来提高微处理器的抗干扰能力33,37。常用的软件抗干扰方法有:软件指令冗余措施、软件陷阱抗干扰方法、软件“看门狗”技术等。纯粹的软件抗干扰会浪费大量的CPU功率。常用的硬件抗干扰有:光电隔离器、接地技术、掉电保护技术等。
  3结束语
  近年来,电磁流量计随着需求的增加不断发展。在诸多的电磁流量计技术发展当中,作者认为未来的电磁流量计发展仍然以励磁优化、信号处理技术为主,同时电磁流量计将不断添加各种智能化功能以应对更多更复杂的测量环境。

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