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电极表面粗糙度对电磁流量传感器测量的影响

时间:2022-02-19 10:14:35 点击:688次

电磁流量传感器在测量高流速流体时,测量管道内流体的雷诺数很高,流体流动呈现为湍流状态。在湍流状态下流场的边缘部分即靠近管壁和电极部分的流体,有一部分不参与运动,这部分流体叫做黏性底层。黏性底层的厚度与流体雷诺数有关,雷诺数越大,则黏性底层的厚度越小,当其厚度小于电极的粗糙度时,流体流过电极,受粗糙度影响,电极附近的流场将会改变,并且会产生旋涡,出现各个方向的流速分量,和轴向方向相或相反附加的流速分量传递到电极上将形成流速噪声,叠加到测量的流速中。根据权重函数理论可以知道,测量电极附近流场的权重函数值很大,这部分流场即使微小的改变也将对电磁流量传感器的测量结果造成很大的误差。
为了避免这种误差的产生,就必须使电极的粗糙度小于黏性底层的厚度,这样对生产工艺的要求会提高,增加生产成本;并且测量电极持续受到流体中微小固体颗粒的撞击,表面粗糙度不可避免的会增大。文献对电磁流量传感器的电极材料、使用范围及各种电极形状在不同应用场合的电磁流量传感器上的选用与安装做了总结,列出了测量电极的常用材料与各种材料、形状电极的应用特点和应用场合,表明测量电极的表面粗糙度是客观存在的,然而文献未提及电极表面粗糙度对测量的影响。文献对电磁流量传感器测量电极与绝缘衬里的粗糙度对测量的影响做了研究,通过在试验中发现当雷诺数达到某一高度,测量会出现一个上升的误差拐点,在此基础上应用测量管的粗糙度与边界层厚度的关系,基于电磁流量传感器感应电势的权重函数理论,解释了这是一种流速噪声所引起的现象,并由此得出降低此类噪声,需要在制造技术上提高传感器测量管衬里和电极粗糙度的结论,但并没有给出具体的解决方案。
国内现有一些研究提出采用多电极的方法可以提高电磁流量计的测量精度,这类方法虽然也可以降低噪声,但是由于电极的增加,是电磁流量计的结构变的更为复杂,且会提高电磁流量计的生产成本。现有相关文献并未提及用改造传感器结构的方法来克服测量电极表面粗糙度造成的测量误差问题。该文提出了一种方法:通过改造测量电极附近的电磁流量传感器结构,使测量管道内的流场不受测量电极表面粗糙度的影响,从而实现避免测量电极表面粗糙度引起测量误差的目的。

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