用電磁流量計測量熔融態金屬流量

【資料簡介】

江蘇金鼎自動化儀表有限公司 ：姚佳明  

用電磁流量計測量熔融態金屬流量可以說是典型的高溫流量測量的例子。在這種情況下，選擇電磁流量計的基本原則歸納起來有以下兩點：

      1 原理明確。在輸出上很少混進非流量信號，而且產生非流量信號的因素可以控制。

      2 結構非常簡單。不用維修，可靠性高。

      *項指出了在原理上不存在妨礙流動的因素，實際上不僅可以忽視壓力損失，而且，輸出信號從理論上得到了明確。也就是說，輸出信號只依賴于磁場的強度和配管的幾何尺寸，如掌握了現已確定的技術，測量上的重點就是要*控制磁場。也就是說，被測流體的物性參數對輸出幾乎不產生什么影響：其他原理結構的流量計也是如此。但這種情況，特別是流量計的實流校準需要很大的費用。由于實用上存在困難，因此，非常希望免掉這一項還能完成工作。通過實測輸出的理論分析，小口徑的流量計已搞清楚了。如果口徑增大，會產生磁場端部效應，隨之產生電動勢，增加磁場的反作用．輸出和流量之間的線性被破壞，給理論上的處理增加了困難。但是，上述理論還可直接應用。

      另外，它的結構有以下三個部件：

      （1）本身構成流路、具有絕緣管機能的不銹鋼管；
      （2）在該管壁上，在與管中心對稱的兩個位置用焊接方法安裝的導線；
      （3）形成磁場的磁場裝置。所以結構簡單。并且在使用磁場裝置和*磁鐵時，不用任何外部輔助能源就可得到輸出信號。

      通過以上所述可以得出結論：即使是測量镕融態金屬，也是用與配管相同的材料形成流量計的流路。所以，高溫流設計基本上沒有什么特殊的注意參項。因此該種流量計就是高溫熔融態金屬的處理和電磁流量計的理論、結構兩項事項的相加。其研究成果的詳細內容匯集在日本機械學會的調查報告中，這里只敘述特殊的事項。

      結構

      試制的測量液態金屬用的電磁流量計的結構，主要按磁場發生裝置的不同而不同根據用途大致分以下四種。

      1 爐內通道用*磁鐵式。
      2 過程用*磁鐵式。
      3 過程用大口徑直流鞍型線圈式。
      4 爐內用渦電流差動流速式。

      在圖1的（a）、（b）、（c）、（d）中示出了與四種用途相對應的結構圖，第（1）和第（4）種用于爐內，包括磁場裝置的整個流量計暴露在高溫下。與此相反，第（2）和第（3）種用于爐外，磁場裝置只限于較低的溫度。下面簡單說明這四種磁場裝置。

圖1 液體金屬用電隘流zui計的結構

      在（1）的場合由*磁鐵（與管路成同心圓）和極片形成勻強磁場。磁鐵用鋁鎳鈷合金，極片用純鐵。因為在500℃左右的高溫下使用，所以應該在形成磁回路后，降低磁感應隨溫度變化而出現的非可逆變化，在高溫下進行熱干燥的熱處理。

      在（2）的組合，磁鐵本身的溫度可以接近于室溫，因此，不需要上述的特殊處理。但是，為了減少漏磁，發揮磁鐵的性能，可用組合磁鐵來構成。

      與（2）相反第（3）種需要外部電源等。有時還需要磁通修正裝置，但磁結構的限制少，設計的自由度大。

      第（4）種和過去的原理結構不同，它是相據差動變壓器研制的，其目的是用于檢測檢測部附近的流速

      關于液態金屬用電磁流量計的理論，詳細記載在舍克利夫的著作中。在實用中，輸出E用下式表示：

      E=K₁*K₂*K₃BDV

      這里：B為磁感應（韋伯/厘米2）；
               D韋管內徑（厘米）；
               V韋流體平均流速（米/秒）；
               K₁為管壁輸出短路效應修正系數；
               K₂為磁場端部流體短路修正系數；
               K₃為管膨脹修正系數。

      不管那種場合，原理上管路材料都是非磁性的，電導率比流體低。所以，使用與配管相同的或較薄的奧氏不銹鋼管。為了很好的使金屬與液體接觸，除了要仔細的處理內表面外，焊接、檢查等也要一樣進行。取出信號的導線，用在爐內時，可是用MI電纜，用在爐外時，可使用普通鋼線。但是，從減少因熱電動勢而引起的誤差的角度來講，要求芯線和管路是同樣材料。