电磁流量计的精确度原理及在井下如何做到精确定位策略

随着中国的工业的日益发展，对于工业生产过程中的监测与控制的设备要求也不断提高，目前在国内的流量测量领域，智能电磁流量计的占有率不断增加，因为电磁流量计的精确度比其他的传统型的流量计更精准，适用范围广，所以电磁流量计应用领域非常广泛。大口径仪表较多应用于给排水工程，比如许多大型的化工企业和自来水厂的供水系统。中小口径常用于固液双相等难测流体或高要求场所，如测量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液以及钢铁工业高炉风口冷却水控制和监漏，长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制。小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物工程等求的场所。

市场上通用型智能电磁流量计的性能有较大差别，有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。精度低的仪表则为（士1.5％一士2.5%)FS，功能度高的仪表基本误差为（土0.5％一士1%)R，价格相差接近1一2倍。因此测量精度要求不很高的场所（例如非贸易核算仅以控制为目的，只要求高可靠性和优良重复性的场体就切割磁力线。

如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图3—17)则可以证明，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间也特产生感生电动势：e＝BD(3－36)式中，为管道截面上的平均流速．由此可得管道的体积流量为：qv＝πDUˉ＝（3－37）由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关．这就是电磁流量计的测量原理．需要说明的是，要使式（3—37）

严格成立，必须使测量条件满足下列假定：
①磁场是均匀分布的恒定磁场；
②被测流体的流速轴对称分布；
③被测液体是非磁性的；
④被测液体的电导率均匀且各向同性。

电磁流量计的精确度原理简图1－磁极；2－电极；3－管道(二)励磁方式励磁方式即产生磁场的方式．由前述可知，为使式(3—37)严格成立，第一个必须满足的条件就是要有一个均匀恒定的磁场．为此，就需要选择一种合适的励磁方式。目前，一般有三种励磁方式，即直流励磁、交流励磁和低频方波励磁．现分别予以介绍．

1．交流励磁目前，工业上使用的智能电磁流量计，大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式，即它的磁场是由正弦交变电流产生的，所以产生的磁场也是一个交变磁场．交变磁场变送器的主要优点是消除了电极表面的极化于扰．另外，由于磁场是交变的，所以输出信号也是交变信号，放行比较，根据流量的增减来判断井下管柱密封情况。若注水管柱有泄漏，超声波流量计则流量的测量结果会出现上部高、下部低的情况；若底部凡尔球的密封不好，则在撞击筒会出现流量不为零的情况。1999年5月5日，在下T5-XXX井用SDFZ型浮子流量计测试时发现全井流量与地面计量结果相差15m3/d，有关人员怀疑井下注水管柱漏失。由于用浮子流量计无法验证，下入电磁流量计测量，测量结果如图3所示。图3上10时40分到11时07分间的几个流量台阶（从左到右）分别是在井下1000m、500m、100m测得的，除了500m处是全井流量值，其它与地面计量结果基本一致，说明井下管柱基本不漏。　　5应用中存在的几个问题及对策

2．直流励磁直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场．这种直流励磁变送器的最大优点是受交流电磁场干扰影响很小，因而可以忽略液体中的自感现象的影响．但是，使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化，即电解质在电场中被电解，产生正负离子．在电场力的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极．如图3—18所示．这样，将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响电磁流量计的正常工作．所以，直流励磁一般只用于测量非电解质液体，如液态金属等．图3－18直流励磁方式

电磁流量计的精确度应用中主要存在以下几点不足：精密压力表　　
（1）管径变化对测量结果的影响。通常应用的智能电磁流量计是中心流速式的，仪器的标定是在特制的管道中完成的，如果测量环境与标定环境不同，就会出现测量误差。以内流式仪器为例，若它在内径为Ф62mm光油管中标定，在内径为Ф59mm的涂料油管中测量时就会引入最大15.28%的误差。这是系统误差，因此在仪器测量过程中要搞清楚被测管道的内径，解释资料时要扣除因管径变化引起的测量误差。大量实际测量数据表明，由管径变化引起的误差都在10%以内。　

（2）仪器井下精确定位问题。由于仪器本身没有深度定位装置，仪器下入深度的计量是靠绞车上的深度计数器来完成。深度计数器计量结果