用電磁流量計測量熔融態(tài)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(tài)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(jìn)非流量信號，而且產(chǎn)生非流量信號的因素可以控制。

      2 結(jié)構(gòu)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(xiàn)已確定的技術(shù)，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(shù)對輸出幾乎不產(chǎn)生什么影響：其他原理結(jié)構(gòu)的流量計也是如此。但這種情況，特別是流量計的實流校準(zhǔn)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(chǎn)生磁場端部效應(yīng)，隨之產(chǎn)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(yīng)用。

      另外，它的結(jié)構(gòu)有以下三個部件：

      （1）本身構(gòu)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(dǎo)線；
      （3）形成磁場的磁場裝置。所以結(jié)構(gòu)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(jié)論：即使是測量镕融態(tài)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(shè)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(tài)金屬的處理和電磁流量計的理論、結(jié)構(gòu)兩項事項的相加。其研究成果的詳細(xì)內(nèi)容匯集在日本機械學(xué)會的調(diào)查報告中，這里只敘述特殊的事項。

      結(jié)構(gòu)

      試制的測量液態(tài)金屬用的電磁流量計的結(jié)構(gòu)，主要按磁場發(fā)生裝置的不同而不同根據(jù)用途大致分以下四種。

      1 爐內(nèi)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(nèi)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(yīng)的結(jié)構(gòu)圖，第（1）和第（4）種用于爐內(nèi)，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(jié)構(gòu)

      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(yīng)該在形成磁回路后，降低磁感應(yīng)隨溫度變化而出現(xiàn)的非可逆變化，在高溫下進(jìn)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(fā)揮磁鐵的性能，可用組合磁鐵來構(gòu)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(jié)構(gòu)的限制少，設(shè)計的自由度大。

      第（4）種和過去的原理結(jié)構(gòu)不同，它是相據(jù)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(guān)于液態(tài)金屬用電磁流量計的理論，詳細(xì)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(yīng)（韋伯/厘米2）；
               D韋管內(nèi)徑（厘米）；
               V韋流體平均流速（米/秒）；
               K₁為管壁輸出短路效應(yīng)修正系數(shù)；
               K₂為磁場端部流體短路修正系數(shù)；
               K₃為管膨脹修正系數(shù)。

      不管那種場合，原理上管路材料都是非磁性的，電導(dǎo)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(xì)的處理內(nèi)表面外，焊接、檢查等也要一樣進(jìn)行。取出信號的導(dǎo)線，用在爐內(nèi)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。