不同介质温度下电磁大发国际网址特征系数的实验分析

摘要：介绍电磁大发国际网址的工作原理，给出电磁大发国际网址特征系数的修正公式。以水为实验介质，基于静态质量法水流量标准装置，研究了介质温度对电磁大发国际网址特征系数的影响。结果表明:当流体温度在16．7～30．0℃时，电磁大发国际网址相对示值误差在±0．13%以内，介质温度的影响可以忽略;当流体温度在30～63℃时，介质温度的影响不能忽略。将修正后的特征系数应用于电磁大发国际网址测量实验中，得到DN80mm和DN100mm电磁大发国际网址的相对示值误差的***大值为0．03%，满足实验要求。

 电磁大发国际网址的测量通道是一段无阻流件的光滑直管，不易阻塞，因此适用于测量含有固体颗粒或纤维的固液两相流量。电磁大发国际网址因具有压力损失相对较小、量程范围和口径范围宽、反应灵敏、可测量瞬时脉动流量及可测量正反两个方向的流量等特点，已广泛应用于高温化工工业现场中，实现对各种导电液体的流量测量［1～5］。
 目前，电磁大发国际网址的出厂检验与检定工作是在实验室常温参考条件下进行的，但实际工业现场通常是高温环境，与实验室参考条件有较大偏离，由此对电磁大发国际网址造成的测量误差尚不明确。尽管学者们对电磁大发国际网址进行了大量研究分析［3～7］，但很少涉及到流体介质温度变化对电磁大发国际网址测量误差的影响。2017年，许瑞祥对3个不同品牌的电磁大发国际网址进行了实验研究，提出高精度电磁大发国际网址会受到介质温度的影响［8］。为了使检定和计量工作更加科学合理，笔者结合电磁大发国际网址的工业现场应用条件，应用蒸汽大发国际网址量站静态质量法水流量标准装置，就介质温度对电磁大发国际网址特征系数的影响进行实验研究。

1、电磁大发国际网址的工作原理：
 在感应强度为B的磁场中，垂直于磁场方向放置一个内径为D的不导磁管道，根据法拉第电磁感应定律，当导电液体在管道中以流速v流动时，导电流体将切割磁感线，导体两端将产生感生电动势E，即:E=kBD珋v(1)式中k———比例常数。圆形截面管道的体积流量qV为:qV=πD24珋v(2)结合式(1)、(2)可得:qV=πD4k·EB(3)令K=πD4k，则式(3)可进一步表示为:qV=K·EB
 定义K为电磁大发国际网址的特征系数，该系数通常由实流标定得到。然而当介质温度升高时:流体在管道中的流场分布情况会发生变化;流体粘度变小，流速增大;传感器通径会发生变化。基于此，笔者重点研究介质温度对电磁大发国际网址特征系数的影响。

2、电磁大发国际网址特征系数的修正：
 特征系数的主要任务是将外在环境因素引起的测量误差、传感器测量管内径误差、磁感应强度误差、流速分布非轴对称性和电磁大发国际网址制作工艺引起的误差，代入特征系数表达式并予以修正。
 以DN80mm电磁大发国际网址为例，其工作方式为脉冲输出，输出频率5kHz，设电磁大发国际网址的脉冲系数(单位体积的被测介质满管经过电磁大发国际网址时发出的脉冲数)K'0=150000m－3。选用静态质量法水流量标准装置进行实验，测试温度范围为16．7～63．0℃，待被测介质温度和流量稳定后，在实测时间间隔内收集到的被测液体重量为(Ws)ij，经过被测液体密度和空气浮力修正计算得到的标准体积为(Vs)ij。设被测电磁大发国际网址第i个流量点第j次实测时间间隔输出的脉冲数为Nij，则第i个流量点第j次实测的脉冲系数K'ij为:

3、实验与误差分析：
3．1、实验方案：
 采用蒸汽大发国际网址量站静态质量法水流量标准装置进行实验研究，流量测量范围1～600m3/h，扩展不确定度Urel=0．05%(k=2)。以水为实验介质，选取DN80mm和DN100mm的0．5级电磁大发国际网址，每个测试点测量3次，共180次测试，研究电磁大发国际网址特征系数随温度变化的特性。具体实验方案见表1。

表 1 实验方案
3． 2、实验数据与误差分析：
  首先，在常温 16． 7℃ 下对被测大发国际网址进行标定，得到标定后的脉冲系数 K'0，并修正初始特征系数 K0。对大发国际网址的特征系数进行修改后，得到DN80mm 电磁大发国际网址的特征系数为 0． 920 5，脉冲系数为 150 000m－ 3; DN100mm 电磁大发国际网址的特征系数为 1． 131 3，脉冲系数为 90 000m－ 3。

a． 当流体介质温度在 16． 7 ～ 30． 0℃ 时，与K0相比 Kt略减小，但变化不明显，可以忽略;
b． 当流体介质温度在 30 ～ 55℃ 时，与 K0相比 Kt继续减小，但 Kt仍趋于稳定;
c． 当流体介质温度高于 55℃ 时，特征系数Kt在阶段 b 的基础上再减小。

图 1 两种口径的电磁大发国际网址特征系数随温度的变化情况
  被测电磁大发国际网址特征系数的相对误差如图 2 所示。

图 2 两种口径的电磁大发国际网址特征系数的相对误差

  根 据 JJG 1033-2007［9］， DN80mm 和DN100mm 电磁大发国际网址在不同温度下的相对示值误差和重复性见表 2。可以看出，当流体温度在16． 7 ～ 30． 0℃ 时，电磁大发国际网址的相对示值误差在± 0． 13% 以内，笔者认为在此温度范围内，介质温度变化对电磁大发国际网址的影响可以忽略。当流体温度在 30 ～ 63℃时，电磁大发国际网址的相对示值误差正偏，***大误差为 0． 60% ，对于 DN100mm 的电磁大发国际网址，其相对示值误差已经超出了 0． 5 级电磁大发国际网址的精度范围。因此，当电磁大发国际网址用于高温环境的高精度测量时，介质温度的影响一定不能忽略。

表 2 未修正电磁大发国际网址的相对示值误差和重复性