電磁流量計氣泡噪聲的避免及解決方法

電磁流量計測量原理是法拉第電磁感應定律測量封閉管道中的導電液體和漿液中的體積流量，包括酸、堿、鹽等強腐蝕性的液體。電磁流量計在鋼鐵行業冷卻水測量中出現的誤報警大多是由氣泡擦過電極，形成短暫時間的感應信號為零，這是一種氣穴現象，我們稱這種故障為氣泡噪聲(bubble noise)。下面介紹一下氣泡噪聲問題的避免和解決方法。

 

    首先，應從安裝上滿足電磁流量計上游直管段長度要求, 規范儀表的安裝, 選擇遠離熱源的安裝場所, 合理使用管道流速, 選用光潔度高的PFA 氟塑料襯里和高純氧化鋁工業陶瓷導管。這些措施將有助于防止或減小旋渦和氣體分離的發生。也就是說, 改進傳感器制造工藝、改善使用儀表環境條件和安裝條件、采用儀表上游加裝排氣閥等措施, 有可能避免問題的發生。

 

    其次, 合理地設置流量計阻尼時間和功能, 也可以解決出現氣泡噪聲測量的誤報警。阻尼時間的選擇是根據流量信號中發生氣泡噪聲的脈沖寬度來選取。一般應取阻尼時間為氣泡噪聲脈沖寬度的3~ 5倍。如氣泡噪聲脈沖寬度是10 s, 阻尼時間應取30~ 50 s。具體選擇應根據要求的控制精度, 3倍脈沖寬度控制誤差在5%, 5倍脈沖寬度控制精度高于1%。

 

    加大儀表阻尼時間能有效地解決這種脈沖型氣泡噪聲的影響, 同時也帶來了反應遲鈍的缺點, 即當真正流量波動時, 儀表反應很慢。這對要求靈敏控制的冷卻水系統無疑是個難題。為了解決這個問題, 智能化電磁流量計可以使用軟件邏輯判斷即粗大誤差處理的方法。在出現這種故障時, 通過調整流量的不敏感時間和變化幅度限制這兩個條件來判斷是流量的變動, 還是氣泡擦過電極。如果不是氣泡擦過電極的噪聲, CPU按正常采樣、運算和數字濾波; 如果判定產生的是氣泡噪聲, 切除測量值, 維持前面的流量測量值。這樣, 正常流量測量期間阻尼時間仍然為3~6s。只有在有氣泡噪聲時, 根據脈沖寬度設置的長短將不敏感時間加長, 系統控制的時間也會加長。

 

    當我們合理選擇具有粗大誤差抑制功能電磁流量轉換器的變化率限制值和不敏感時間值時, 轉換器不僅能夠抑制氣泡噪聲引起的誤報警, 而且在正常工作時儀表的反應速度仍然能夠保持所設置的阻尼時間值。

 

    電磁流量計氣泡噪聲的研究, 應該是用氣泡對電磁流量傳感器電極進行模擬試驗, 但目前尚未有這種條件。因此, 我們只用電磁流量信號發生器信號的切換, 進行氣泡噪聲的模擬。適當地選取阻尼時間和智能型電磁流量計處理氣泡噪聲故障的方法, 對觀察流量計顯示與輸出信號變化, 判斷處理氣泡噪聲的效果明顯。切換智能電磁流量計標準信號源的開關, 快速設置流速和零點, 按需要保持信號為零的時間, 模擬氣泡噪聲的發生和存在。改變儀表阻尼時間并設置不同的變化率限制值及不敏感時間值, 測試儀表輸出的變化。結果表明, 加大阻尼時間和智能化氣泡噪聲處理都能達到輸出不發生大的變化, 后者更有利于正常測量期間測量反應速度的提高。

 

    之前介紹的山西某鋼鐵公司的煉鋼廠連鑄冷卻水測量中出現了故障流量，經過用本文介紹的氣泡噪聲的解決辦法之后, 流量計在現場運行也就正常了, 并且未再出現氣泡故障報警。大連源晟科技開發有限公司生產的系列智能電磁流量計是采用國內外最先進技術研制開發的全能智能流量計，在設計產品結構、選材、制定工藝、生產裝配和出廠測試等過程中每一個環節都非常細致講究。

電磁流量計