非满管电磁流量计的发展及其特点
非满管电磁流量计的发展及其特点
非满管电磁流量计属于上述利用电磁的方法进行非满管流量测量的一种手段。它与普通型的电磁流量计的不同之处在于，普通电磁流量计是以传感器截面面积恒定，测量平均流速得到流量，而非满管电磁流量计的流体截面面积是变化的，并非*充满管道。流量测量不仅要测量流过传感器的平均流速，而且还要测量流过传感器的流体截面积。也就是说，非满管电磁流量计的流量测量需要的至少是流速y和液位值日两个变量。液位值日与流体的横截面积S的关系如下[121． s旦4.s型D一(旦2棚√等一(詈圳2 (1．5) 、V 4 、2 、式中．卜流体的横截面积，m2 D一圆形管道内径，m 月r一液位值，m 公式(1．5)给出了液位值日与流体的横截面积s之间的关系，只要获得了液位值日，就可以通过公式(1．5)计算出流体的横截面积S，从而得到流量Q。现有的非满管电磁流量计也均是依据获得流速V和液位值日两个参数来计算非满管流量的。下面就现有的一些非满管电磁流量计测量方法进行介绍。
1 ABB公司FXP4000
如下图1．2所示的ABB的这款非满管电磁流量计【13，141的部是一对信号注入电极，部上面的三对是测量电极，顶部的一个电极是满管电极。在满管的条件下，该仪表的功能与普通型的电磁流量计是一样的，通过法拉第电磁感应定律拾取流速信号。由于流体的截面面积是不变的，所以计算流量值比较容易。在非满管状态下。该流量计的特点得到了发挥，随着流体液位的下降，满管电极检测到管道非满状态，启动算法修正剥量值，这个数学修正算法改变了流速和流体横截面的测量方法，可以测量到管径10％的液位高度，信号注入电极注入用以确定充满高低的正弦信号，用以测量液位值。在非满管状态下的流量计算需要首先修正测量到的感应电动势，修正系数是一个与液位值相关的面数，修正系数是仪表在工业校准中由实际经验值决定的，由于每对电极在工作前都已经将设置的数据存储在转换嚣中，因此不需要在线校准． 在不同位置的三对测量电极，根据液位值的不同选择最合适的测量电扳测量感应电动势．流体液位值的测量是通过电学的方法计算得到的，底部的信号注入电极输入幅值固定的高频正弦波澈励信号，由另外三对测量电极读取此时的感应信号，三对电极测得的感应信号通过该激励信号幅值的变化可以精确测量出液位高度，将该感应信号和激励信号的比值进行归一亿处理，画出来的曲线圈能够确定液位值及流速计算的修正系数。囤I 2 FXP电磁流量传感器结构图
可毗看出，测量液住值和测量流速时都是用到了三对测量电极，需要对液位值测量功能和流速测量功能进行转换，因此，流速测量时，线圈的励磁方式采用的是频率为7 5Hz妁矩形波，进行液位值测量的正弦波通过电容耦台到底部信号注入电极，该信号工作在线圈的直流脉冲之问，这样可以使测量到的低电平的流体的流速信号从包含液位值信息的高频信号中分离开，因此微处理器可以捕捉到原始信号．
2德国科整公司TIDALFLUX
德国科隆公司的这教TIDALFLUXl”q}满管智能电磁流量计这款测量的特点在于， 测量流体液位值的系统使用电容性液位测量系统，结合圈1．3和图1．4看该款电盛流量计的测量特点．电磁流量计管道内部两边的弧形电极紧贴衬里外壁，被剥流体不与电极接触，通过测量电极和被测漉体之间的电容耦合值，获得流体的液位值信号，因为不同液位值下流动的流体其与电极之间的电容耦合值是不同的， 通过该液位值，可以计算得出流体的横截面积。田I 4可以看到在测量管道底部有一对电极，该电扳用于测量流体流过测量管时切割磁力线得到的感应电动势，可以获得此时流体的流速，由于该对电极位于管径10％的位置，也就确定了该流量计的测量范围是管径的100／一100％。图1．3TIDALFLUX非满管电磁流量计结构示意田田1．4TIDALFLUX测量漉速简围
3上海大学研制的非满管电磁流量计
从下图1．5，该电磁流量计的结构原理框图，来分析非满管电磁流量计的测量原理【16，17】。在测量管底部有一对发讯电极，通过一个发讯控制器控制发讯电极的输入托两个测讯电极间形成一个电势信号，测量此时两个长弧形测讯电极上的电势信号E，由测讯电极测得的电势信号E与发讯电极的输入彳的比值，可以试验确定该比值与流体液位值日的函数，确定得到流体的液位值日，图1．5中测量管上下分布着励磁线圈，输出励磁电流到励磁线圈，产生不同的磁场B，当流体以流速矿流过的测量管的时候，两个测讯电极得到该流速y下的电势信号， 计算得到流速儿由液位值日和流速V计算得到流体的流量。长弧形测讯电极的长度，决定了可测量非满管流量的液位。R 图1．5上海大学设计的非满管电磁流量计结构原理图
4阻抗法确定流体液位的非满管电磁流量计
阻抗法是通过测量流体阻抗的方式【18，19】，确定流体的液位高度，该方法的结构图与图1．5相似，只是去掉了测量管底部的发讯电极，测讯电极仍然是分布在测量管两侧的长弧形电极，在励磁单元产生磁场B时，当流体流过测量管， 切割磁力线时，长弧形电极测量得到与流体流速y相关的感应电动势E，计算得到流体的流速以在励磁单元不产生磁场B的情况下，向该对长弧形电极输入电流，，测量长弧形电极对应的电压U，由电压U除以输入电流，得到非满管液位值日下的流体阻抗z，由阻抗z和非满管液位值日的对应关系，计算得到液位值日，再由液位值日可以得到此时刻流体的横截面积S；以及长弧形电极测量得到的感应电动势E与流速间的关系，确定流速以由横截面积s和流速y计算得到非满管流体的流量。
另外，还有像东芝公司采用的功能型磁场分布技术【201测量非满管流体的流量，以及采用插入式液位计和降低电极对的位置相结合的方式【21】进行非满管流量的测量。--扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、v锥流量计、v型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入式涡街流量计、智能涡街流量计、锥型流量计、v锥型流量计、节流装置、节流孔板、限流孔板等流量产品，更多有关电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计的信息请访问开封中仪网站：
